К термореактивным относятся пластмассы, которые при нагревании до определенной температуры размягчаются, а затем переходя необратимо в неплавкое и нерастворимое состояние. Этот пepexoд обусловлен химическими превращениями, происходящими в пластмассе при нагревании. Термореактивные пластмассы после отвердевания не могут быть переработаны повторно и поэтому называются необратимыми. Примером термореактивных пластмасс могут служить фенопласты.
Изделия из термореактивной пластмассы получают методом прессования на механических или гидравлических прессах в специальных пресс-формах. Последние имеют внутреннюю полость, соответствующую форме и размерам будущего изделия, и обычно состоят из двух разъемных частей - матрицы и пуансона. Матрица укрепляется на нижней плите пресса, пуансон - на подвижном ползуне пресса. Отмеренное количество пресс-порошка, нагретого до 90-120 0С подается в матрицу, имеющую температуру, необходимую для прессования. Под воздействием тепла от нагретой матрицы полимер размягчается и приобретает необходимую пластичность Под действием пуансона размягченный материал заполняет олость пресс-формы. При этом в термореактивной смоле проходят сложные химические превращения, приводящие к образованию неплавкого материала. Затвердевание изделия происходит в форме находящейся под давлением. После определенной выдержки изделие извлекается из пресс-формы. Температура, давление и время прессования определяются свойствами прессуемых материалов. Кроме того, для переработки термореактивных пластмасс применяют и метод выдавливания, или экструзию. Этим методом получают изделия плоской (листы, пленки) или цилиндрической (стержни, трубы) формы.
Для получения изделий из термопластичной пластмассы применяют следующие способы: литье под давлением, экструзию (выдавливание) и формование из листа. Их применение обусловлено термопластичностью материала.
Наиболее применимый способ переработки термопластичных пластмасс - литье под давлением. Выполняется на специальных литьевых машинах. Порошкообразный или гранулированный полимер подается в обогреваемый цилиндр литьевой машины, где и расплавляется. Образовавшаяся жидкая масса под давлением поршня через небольшое отверстие-литник выдавливается из цилиндра в полость сомкнутой пресс-формы, охлаждаемой водой. При охлаждении термопластичный полимер застывает и приобретает вид детали. Этим методом могут быть получены изделия сложной формы, высокой степени чистоты и точности.
Также при переработке пластмасс в изделия применяют формовку, штамповку, механическую обработку резанием, выдувание пустотелых изделий. Все способы характеризуются коротким технологическим циклом, небольшими затратами труда и легкостью автоматизации.
Химические волокна - это полимерные материалы, имеющие форму тел, длина которых во много раз превышает размеры их поперечного сечения. Делятся на две группы - искусственные и синтетические.
Искусственные получают из природных высокомолекулярных соединений - целлюлозы, казеина и др., синтетические - из высокомолекулярных соединений, полученных путем химических реакций из мономеров. Химические волокна превосходят натуральные по прочности они легче по весу, не подвержены гниению. Их себестоимость значительно ниже, чем натуральных.
Основным сырьем для производства искусственных волокон служит целлюлоза - природный полимер, входящий в состав растителъных клеток и образующий твердый остов растений. В сухой древесине содержится 45-55 % целлюлозы. Наиболее ценны ее сорта получают из хвойных деревьев. Путем химической обработки целлюлозы получают такие волокна, как вискозное и ацетатное, применяемые для производства тканей. Кроме прочего, ацетатное волокно обладает диэлектрическими свойствами.
Синтетические волокна получают из синтетических высокомолекулярных смол.
Большую группу составляют полиамидные волокна капрон, нейлон, энант. Они характеризуются высокой прочность эластичностью, стойкостью к действию щелочи, электроизоляционной стойкостью. К группе полиэфирных волокон относится лавсан. Он используется для производства тканей, трикотажных изделий, электроизоляционных материалов. Отличается высокой механической прочностью и устойчивостью к действию повышенных температур.
Технологический процесс получения химических волокон включает следующие стадии:
1) получение исходного материала;
2) приготовление прядильной массы; 3) формование волокна; 4) отделка.
Для получения исходного материала используют традиционные методы синтеза высокомолекулярных смол. Применяются очень чистые смолы, способные растворяться в растворителях или плавиться. Для очистки исходное сырье подвергается фильтрованию.
Приготовление прядильной массы состоит в растворении полимера в растворителе или его расплавлении. На этой стадии добавляют красители для получения нужного цвета.
Формование волокна производится на специальном оборудовании путем продавливания прядильной массы через фильеры - мельчай отверстия диаметром 0,04 мм. Образующиеся тонкие струйки раствора или расплава отверждают путем охлаждения или химическим способом с использованием специальных отвердителей. Образующиеся нити сматывают на приемные катушки. Отделка волокна состоит в его обработке различными реагентами, сушке, кручении, отбелке, вытягивании, термообработке, перемотке, сортировке.
Каучук - характерный представитель высокомолекулярных (полимерных) соединений. Он является основной составной частью резины, бывает растительного происхождения (натуральный) и синтетический. Наиболее широкое применение в промышленности получил синтетический каучук. Его химический состав и строение, а также физические свойства могут быть весьма разнообразны и сильно отличаться от свойств натурального каучука, в чем и заключается преимущество синтетических каучуков.
Основным сырьем для производства синтетических каучуков являются попутные газы нефтепереработки, этиловый спирт и ацетилен. Основные методы получения - полимеризация и поликонденсация. При переработке каучуки превращают в резину. Она характеризуется высокой эластичностью, сопротивлением к истиранию, изгибам, обладает газо- и водонепроницаемостью, высокими электроизоляционными свойствами, стойкостью к агрессивным средам.
Резину получают добавлением к каучуку ряда компонентов (ингредиентов) и полученную смесь подвергают вулканизации. Вулканизация заключается в образовании мостиков между линейными молекулами каучука и получении трехмерной пространственной молекулярной структуры. Такая структура приводит к повышению термической стойкости и прочности материала, к уменьшению его растворимости и увеличению химической стойкости. Наиболее распространенным вулканизатором является сера, она же определяет и твердость резины. Также вводятся различные наполнители как для улучшения свойств (сажа, цинковые белила, каолин, противостарители), так и для удешевления (мел, тальк).
Резиновые изделия изготавливают: методом шприцевания, штамповкой, литьем под давлением, окунанием моделей в латекс и др. Разделяют резиновые изделия по назначению и условиям эксплуатации. В химической промышленности наибольшие расходы приходятся на сырье и составляют в среднем 60-70 % себестоимости, а на топливо и энергию - около 10 %. Амортизационные отчисления составляют 3-4 %, заработная плата основных производственных рабочих колеблется от 3 до 20 % себестоимости продукции и зависит от типа производства.
1. Увеличение масштабов аппаратов. Обеспечит повышение производительности.
2. Интенсификация работы аппаратов. Необходима для совершенствования и улучшения режимов работы аппаратов. Связана с модернизацией и реконструкцией.
3. Механизация трудоемких процессов.
4. Автоматизация и дистанционное управление процессами.
5. Замена периодических процессов непрерывными. Это аналогично применению конвейеров в механической технологии. Переход к непрерывным процессам повышает производительность труда, улучшае качество продукции и условий труда.
6. Использование теплоты реакции.
7. Создание безотходных производств. Решает комплексно-экологическую проблему и обеспечивает снижение себестоимости продукции благодаря полному использованию всех компонентов сырья.
8. Применение прогрессивных химико-технологических процессов. К ним относятся плазмохимические процессы, фотохимические реакщя радиационно-химические процессы и биотехнологии. Особое место занимает биохимическая технология, поскольку живая клетка обладает высокоактивными, тонко селективными биологическими катализаторами, по своей эффективности при низких (нормальных природных) температурах несравненно превышающими катализаторы, используемые в химических производствах.
Раздел 3
Чугун – это железоуглеродистый сплав, содержание углерода в котором превышает 2 %. Кроме железа и углерода, в состав чугуна могут входить и другие химические металлические и неметаллические элементы. Различают чугуны легированные, содержащие хром, марганец, никель и другие элементы, а также не легированные, серый и белый чугун, ковкий, высокопрочный, жаростойкий, жаропрочный, коррозионно-стойкий, антифрикционный и др.
Чугун используется как конструкционный материал для изготовления достаточно широкой номенклатуры деталей (секции отопительных радиаторов, корпуса редукторов и коробок передач, блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания, трубы и трубопроводная арматура, станины оборудования, тормозные диски и кояодки автомобилей, шкнвы и др.). Кроме того, чугун является исходным сырьем для выплавки стали.