التركيب الكيميائي للبلاستيك. أنواع البلاستيك

يجب أن يتم التخلص من النفايات الناتجة عن إنتاج البلاستيك في مصانع إعادة التدوير في منشآت خاصة مقاومة للأحماض ، ولكن إذا كان هناك إمكانية لإنتاج خالٍ من النفايات ، فمن الأفضل إرسال النفايات البلاستيكية لإعادة التدوير.

يمكنك التعرف على المشاكل البيئية المرتبطة بإطلاق المواد المشعة.

تمت مناقشة إحدى وجهات العطلات الأكثر شعبية بين السياح الروس في المنطقة في مراجعتنا.

تأثير الكوارث البيئية على محيطات الكوكب في العالم ، اقرأ الرابط.

القيام بإنتاج كتل بلاستيكية ، تلتزم الشركة المصنعة بفرض رقابة صارمة على محتوى كلوريد الفينيل في الهواء على المؤسسة. قبل إدخال البلاستيك في الطب والاقتصاد الصناعي ، من الضروري إجراء فحص مؤهل. يجب إعادة تدوير النفايات ، ويجب ختم المنتجات البلاستيكية المنتجة بملصق يحظر التخلص من هذه المنتجات في المحارق التقليدية.

من خلال الامتثال لمتطلبات إنتاج الكتل البلاستيكية ، سيضمن رواد الأعمال ليس فقط صحة أنفسهم والبشرية جمعاء ، ولكن أيضًا البيئة.

دائمًا ما يفتح العمل مع الأطفال الكثير من الأشياء الجديدة. بينما كنت أقوم بإعداد المواد للفصول الدراسية حول العالم من حولي ، قرأت الكثير من الأشياء المثيرة للاهتمام حول نجم الشمال (لم أكن أعرف حتى ما هي خصوصيته) وحجم الكون والتاريخ الألعاب الأولمبيةوأخيراً توقفت عن الخلط بين الزواحف والبرمائيات :). لكن موضوعًا واحدًا على وجه الخصوص أثر فيني.

ما هو مصنوع من البلاستيك

الآن نحن ندرس قسم "الاقتصاد". نحن ندرس بشكل سطحي إلى حد ما ، لأننا تطرقنا بالفعل إلى المهن وإنتاج الخبز وقضايا مماثلة. لكن ، لكي نتذكر ، شاهدنا العديد من مقاطع الفيديو (بفضل تاتيانا) ، بما في ذلك حول صناعة البلاستيك.

وسيكون كل شيء على ما يرام. الفيديو واضح جدا. لكن قبل ذلك ، تعرفت أنا وفارفارا على موضوع تلوث محيطات العالم ، وقد صدمتني أشياء كثيرة. أنا فقط لم أفكر في ذلك! لطالما شعرت بالأسف لرمي الزجاج بعيدًا ، لكنني لم أفكر في البلاستيك. وسيفضل الكثيرون الابتسام على الإطلاق والتخلي عن ذلك. بعد كل شيء ، لم يعد بإمكاننا رفض البلاستيك.

أين يذهب البلاستيك ...

• البلاستيك مادة غير طبيعية للطبيعة وبالتالي لا تتحلل عمليًا. لن يتم "هضم" البلاستيك بواسطة الأرض ولن يعود إلى الأرض.


• البوليمرات مصنوعة من مواد غير متجددة مصدر طبيعي- النفط والغاز.


• يتم إنتاج ما يقرب من 150 مليون طن من البلاستيك سنويًا وهذا الحجم آخذ في الازدياد.


• سوف نتخلص من ما يقرب من 90٪ مما تم إنتاجه على الفور أو في غضون بضعة أشهر (أكياس ، زجاجات ، عبوات ، ولاعات ، إلخ).


• يجب عدم تخزين النفايات البلاستيكية أو دفنها. يمتص البلاستيك المواد السامة من الماء ، وتتسرب هذه المركبات إلى المياه الجوفية.


• من الخطر حرق النفايات البلاستيكية ؛ فعند الاحتراق تتشكل غازات سامة تشكل خطورة على الإنسان والجو.


• يمكن إعادة تدوير النفايات البلاستيكية ، ولكن يتم إعادة تدوير 5٪ فقط ، ولا يمكن إعادة تدوير المواد البلاستيكية المعاد تدويرها مرة ثالثة ، كما أنها لن تتحلل بشكل طبيعي. هذه مجرد فترة راحة بسيطة وراحة البال. على الرغم من أنه لا يزال أفضل.


• البلاستيك "القابل للتحلل" - في معظم الحيل التسويقية ، لا توجد نفايات بلاستيكية آمنة تمامًا.

... إلى أي مدن

توجد مدن مكبات نفايات في العالم يتم فيها التخلص من النفايات التكنولوجية والإلكترونية من أوروبا والولايات المتحدة الأمريكية. المواد السامة في التربة والماء والهواء في هذه الأماكن تتجاوز كل المعايير التي يمكن تصورها. لكننا لا نرى هذا. ألقينا القمامة في الكيس ، وحملنا الحقيبة في السيارة ، ونستمتع بالنظافة والراحة والاستعمال لمرة واحدة. ونادرًا ما يعيش الناس في مدن القمامة بعد 30 عامًا.

عصيدة بلاستيكية للمحيطات

لكن معظم النفايات تنتقل من تلقاء نفسها. في محيطات العالم ، هناك خمس "دوامات قمامة" كبيرة حيث يحمل التيار العالمي القمامة البلاستيكية. أكبر رقعة نفايات المحيط الهادئ ، أو كما يطلق عليها ، قارة القمامة الشرقية. هذه بقعة معلقة من جزيئات بلاستيكية كبيرة وصغيرة تبلغ مساحتها حوالي 700 - 1.5 مليون كيلومتر مربع ، وتحتوي على أكثر من مائة مليون طن من القمامة.

• في بعض الأماكن ، يوجد بلاستيك في الماء أكثر بعدة مرات من العوالق.


• لا يتحلل البلاستيك ، ولكنه يتفتت تحت تأثير الماء والشمس ، ويصبح كل جزء منه سامًا. مئات الآلاف من الحيوانات البحرية تعاني من التسمم. تسبب بعض السموم اضطرابات هرمونية.


• تموت السلاحف عن طريق ابتلاع أكياس بلاستيكية يعتقد أنها قنديل البحر. تطعم الطيور فراخها بأغطية زجاجات بلاستيكية.

هل من الممكن العيش بدون بلاستيك

وبينما يبحث العلماء عن طرق أفضل وأكثر جدوى من الناحية التجارية للتخلص من النفايات البلاستيكية والإلكترونية ، فإننا نعيد ملئها سنويًا ويوميًا. ولم يعد بإمكاننا رفضه.

بالنسبة للطفل ، كل هذه المعلومات ليست واضحة بعد ويصعب إدراكها. لكننا ناقشنا العديد من الأسئلة حول ما يمكننا القيام به في دائرة عائلتنا ، منزلنا.

هناك الكثير من المبالغات في الفيديو الافتتاحي. لن يعيدنا غياب البلاستيك إلى العصر الحجري بالطبع. كنا دائما نشتري الملابس من القطن والكتان فقط ، أثاثنا خشبي ، لكن لا يمكننا رفضه الأجهزة المنزليةومعجون الأسنان والفُرَش وأوعية الشامبو والمفاتيح والمآخذ ومئات من الأشياء الأخرى التي تملأ منزلنا.

زوجي ، على سبيل المثال ، يحب أن يطرد. بالنسبة له ، تعتبر سهولة شراء الأشياء وتغييرها بمثابة رمز للراحة والثروة. واقتراحاتي ، على سبيل المثال ، لا تتخلص من الزجاجة ، بل سكب الماء في المنزل وأخذها معك ، بدلاً من الشراء مرة أخرى ، كان ينظر إليها على أنها بخيل فقط.

لكن! أخيرًا ، اتفقنا على الاستغناء عن الألعاب الصغيرة من المفاجآت الطيبة وماكدونالدز! لقد كنت أقاتلهم لفترة طويلة. وكذلك مع عمليات الشراء المتكررة للألعاب الصغيرة الرخيصة ، والتي لا يجلب معظمها أي منفعة بخلاف الدخل التجاري لمبدعيها. صناعة ضخمة من الألعاب الزائفة تهدف إلى الجمع والمشتريات المستمرة ، مما يسمح لنا "بالسداد" من الأطفال.

سنحاول إيلاء المزيد من الاهتمام للبدائل: اللعب الخشبية والنسيجية والقصدير و تغليف ورق(على سبيل المثال ، البيض) ، لا تنس أن تأخذ الحقائب معك إلى المتجر ، بدلاً من عشرات الأكياس (!) التي يتم تقديمها في محلات السوبر ماركت هنا ، حاول إطالة عمر الأشياء وتعامل بشكل عام مع كل شيء جديد يتجاوز عتبة منزلنا بعناية.

نعم ، ستكون قطرة في محيط ، أو بالأحرى في محيط بالقمامة. لكن هذا ليس عذراً لعدم القيام بأي شيء على الإطلاق.

اللدونة هي النوعية الرئيسية للبلاستيك ، وهي جزء لا يتجزأ منها. تأخذ هذه المادة بسهولة أي شكل ضروري في الشكل المنصهر ، ولكن عندما تصلب ، يظهر متراصة صلبة أمام المراقب. يمكن بالفعل اعتبار الخليط المصنوع من الغراء والحشو بلاستيكيًا ، على الرغم من أن الخرسانة واللوح الرقائقي ، وحتى الورق المعجن ، تندرج تحت هذه القاعدة.

يمكن أيضًا تسمية جميع المواد التركيبية بالبلاستيك ، ولكن أثناء إنتاجها ، يتم لف الألياف الرقيقة جدًا في خيوط لزيادة القوة ، وبعد ذلك يتم صنع القماش المنسوج منها.

يعد البلاستيك اليوم أحد أكثر المواد شيوعًا في الحياة اليومية. لها وزن منخفض وقوة عالية نسبيًا. عيبه الوحيد هو إمكانية حدوث تشوه تحت تأثير درجات الحرارة المنخفضة. يعد إنتاج المنتجات البلاستيكية عملية معقدة نوعًا ما ، على الرغم من مرونة هذه المادة.

كيف نشأ البلاستيك؟

قبل قرنين من الزمان ، حاول العلماء بكل قوتهم ابتكار بديل للأخشاب الثمينة ومواد الزينة. وهكذا ، تم الحصول على أول بلاستيك على أساس المواد العضوية عالية الجزيئات. ثم ، في عام 1839 ، اخترع تشارلز جوديير ، وهو كيميائي رفيع المستوى يعيش في أمريكا ، الإبونيت.

معظم شكل مبكرظهر البلاستيك في عام 1855 وكان يسمى "باركيزين". يعتمد على البوليمرات الطبيعية المعدلة كيميائيا ، واكتشفها المخترع الإنجليزي ألكسندر بيركسوم.

بعد فترة وجيزة من تحقيق Pirks نتائج مذهلة في بحثه ، تحول الكيميائيون إلى استخدام الجزيئات الاصطناعية في إنتاج البلاستيك. كانت المواد الأولى التي استخدمت كأساس هي الفورمالديهايد والفينول. حدث ذلك مرة أخرى في عام 1909 من خلال التوليف. أطلق على المنتج اسم “bakelite mastic” ، واكتشفه كان Leo Endrik Bekeland.

خلال الحرب العالمية الثانية ، تلقت المواد تطويرها التجاري عن جدارة. تم تدمير حياة الناس ، واستغرق الأمر الكثير من الجهد لاستعادتها باستخدام الأساليب القياسية. جاء البلاستيك للإنقاذ. إنه أرخص بكثير من المواد الطبيعية المعروفة ، بالإضافة إلى أنه أصبح مؤسس تشكيل أفكار جديدة حول الراحة المنزلية.

في العالم الحديث ، أصبح البلاستيك منتشرًا لدرجة أنه يستخدم في صناعة السيارات. معظم هذه المواد مصنوعة من البوليمرات الاصطناعية.

في الأوراق المالية!
الحماية من الإشعاع أثناء اللحام والقطع. خيار كبير.
التسليم في جميع أنحاء روسيا!

التكوين والخصائص

الحصول على المواد البلاستيكية

البلاستيك عبارة عن مواد مشتقة من بوليمرات اصطناعية أو طبيعية (راتنجات). البوليمرات المركبة عن طريق البلمرة أو التكثيف المتعدد للمونومرات في وجود محفزات بموجب تعريف صارم ظروف درجة الحرارةوالضغوط.

يمكن إدخال مواد الحشو والمثبتات والأصباغ في البوليمر لأغراض مختلفة ، ويمكن عمل التركيبات مع إضافة الألياف العضوية وغير العضوية والشبكات والأقمشة.

وبالتالي ، فإن البلاستيك في معظم الحالات عبارة عن مخاليط متعددة المكونات ومواد مركبة ، حيث يتم تحديد الخصائص التكنولوجية ، بما في ذلك قابلية اللحام ، بشكل أساسي من خلال خصائص البوليمر.

اعتمادًا على سلوك البوليمر أثناء التسخين ، يتم تمييز نوعين من البلاستيك - اللدائن الحرارية ، والمواد التي يمكن تسخينها بشكل متكرر والانتقال من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة اللزجة ، واللدائن الحرارية التي يمكن أن تخضع لهذه العملية مرة واحدة فقط.

السمات الهيكلية

تتكون المواد البلاستيكية (البوليمرات) من جزيئات كبيرة يتم تبديلها بانتظام أكثر أو أقل رقم ضخممجموعات ذرية متطابقة أو غير متكافئة متصلة بواسطة روابط كيميائية في سلاسل طويلة ، يميز شكلها بين البوليمرات الخطية ، المتفرعة والمكانية الشبكية.

وفقًا لتكوين الجزيئات الكبيرة ، تنقسم البوليمرات إلى ثلاث فئات:

1) سلاسل الكربون ، سلاسلها الرئيسية مبنية فقط من ذرات الكربون ؛

2) غير المتجانسة ، في السلاسل الرئيسية التي تحتوي ، بالإضافة إلى ذرات الكربون ، على الأكسجين والنيتروجين وذرات الكبريت ؛

3) بوليمرات العناصر العضوية التي تحتوي على ذرات السيليكون والبورون والألمنيوم والتيتانيوم وعناصر أخرى في السلاسل الرئيسية.

الجزيئات الكبيرة مرنة وقادرة على تغيير الشكل تحت تأثير الحركة الحراريةروابطهم أو المجال الكهربائي. ترتبط هذه الخاصية بالدوران الداخلي للأجزاء الفردية للجزيء بالنسبة لبعضها البعض. بدون التحرك في الفضاء ، يكون كل جزيء كبير في حركة مستمرة ، والتي يتم التعبير عنها في تغيير في توافقها.

تتميز مرونة الجزيئات الكبيرة بحجم المقطع ، أي بعدد الوحدات الموجودة فيه ، والتي ، في ظل ظروف تأثير محدد معين على البوليمر ، تظهر نفسها كوحدات مستقلة حركيًا ، على سبيل المثال ، في HDTV المجال مثل ثنائيات القطب. وفقًا للتفاعل مع المجالات الكهربائية الخارجية ، يتم تمييز البوليمرات القطبية (PE ، PP) وغير القطبية (PVC ، polyaxylonitrile). تعمل قوى الجذب بين الجزيئات الكبيرة الناتجة عن تفاعل فان دير فالس ، وكذلك الروابط الهيدروجينية والتفاعل الأيوني. تتجلى قوى الجذب عندما تقترب الجزيئات الكبيرة من بعضها البعض بمقدار 0.3-0.4 نانومتر.

البوليمرات القطبية وغير القطبية (اللدائن) غير متوافقة مع بعضها البعض - لا يوجد تفاعل (تجاذب) بين جزيئاتها الكبيرة ، أي أنها لا تلتحم معًا.

التركيب الجزيئي الفائق والتوجيه

وفقًا للهيكل ، يتم تمييز نوعين من البلاستيك - بلوري وغير متبلور. في البلورية ، على عكس غير متبلور ، لا يتم ملاحظة النظام قصير المدى فحسب ، بل أيضًا بعيد المدى. عند الانتقال من حالة سائل لزج إلى حالة صلبة ، تشكل الجزيئات الكبيرة للبوليمرات البلورية روابط بلورية مرتبة ، بشكل رئيسي في شكل كريات (الشكل 37.1). كلما انخفض معدل تبريد ذوبان اللدائن الحرارية ، زاد نمو الكريات الكروية. ومع ذلك ، تظل المناطق غير المتبلورة دائمًا في البوليمرات البلورية. من خلال تغيير معدل التبريد ، من الممكن التحكم في الهيكل ، وبالتالي خصائص الوصلة الملحومة.

يؤدي الاختلاف الحاد في الأبعاد الطولية والعرضية للجزيئات الكبيرة إلى إمكانية وجود حالة موجهة خاصة بالبوليمرات. يتميز بموقع محاور الجزيئات الكبيرة المتسلسلة بشكل رئيسي على طول اتجاه واحد ، مما يؤدي إلى ظهور تباين في خصائص المنتج البلاستيكي. يتم الحصول على المواد البلاستيكية الموجهة عن طريق الرسم أحادي المحور (5-10 أضعاف) في الغرفة أو حرارة عالية. ومع ذلك ، عند التسخين (بما في ذلك اللحام) ، يتناقص تأثير التوجيه أو يختفي ، نظرًا لأن الجزيئات الكبيرة تأخذ مرة أخرى التكوينات الديناميكية الحرارية الأكثر احتمالية (المطابقة) بسبب مرونة الانتروبيا بسبب حركة المقاطع.

تفاعل البلاستيك مع الدورة الحرارية الميكانيكية

جميع اللدائن الحرارية الهندسية درجات الحرارة العاديةتكون في حالة صلبة (بلورية أو مزججة). فوق درجة حرارة التزجج (T st) ، تمر المواد البلاستيكية غير المتبلورة إلى حالة مرنة (تشبه المطاط). مع مزيد من التسخين فوق درجة حرارة الانصهار (T pl) ، تنتقل البوليمرات البلورية إلى حالة غير متبلورة. فوق نقطة الصب T T ، يمر كل من البلاستيك المتبلور وغير المتبلور إلى حالة لزجة ، وعادة ما يتم وصف جميع هذه التغييرات في الحالة بواسطة المنحنيات الحرارية الميكانيكية (الشكل 37.2) ، والتي تعد أهم الخصائص التكنولوجية للبلاستيك. يحدث تكوين المفصل الملحوم في نطاق حالة اللدائن الحرارية المطيلة. عند تسخين اللدائن الحرارية فوق T T ، فإنها تخضع لعمليات جذرية وتشكل ، على عكس اللدائن الحرارية ، شبكات بوليمر مكانية غير قادرة على التفاعل دون تدميرها ، الأمر الذي يتطلب استخدام إضافات كيميائية خاصة.

المواد البلاستيكية الأساسية للهياكل الملحومة

أكثر اللدائن الهندسية شيوعًا هي مجموعة من اللدائن الحرارية تعتمد على البولي أوليفينات: البولي إيثيلين عالي الجودة و ضغط منخفضوالبولي بروبيلين والبولي إيزوبوتيلين.

البولي إيثيلين [..- CH 2 -CH 2 -...] n الضغط العالي والمنخفض - اللدائن الحرارية البلورية ، تختلف عن بعضها البعض في القوة والصلابة ونقطة الصب. البولي بروبلين [-CH 2 -CH (CH 3) -] n أكثر مقاومة لدرجة الحرارة من البولي إيثيلين ، وله قوة وصلابة أكبر.

تستخدم كميات كبيرة من المواد البلاستيكية المحتوية على الكلور على أساس البوليمرات والبوليمرات المشتركة لكلوريد الفينيل وكلوريد فينيلدين.

PVC(PVC) [- (CH 2 -CHCl-)] n - بوليمر غير متبلور لهيكل خطي ، في الحالة الأولية يكون مادة صلبة. عند إضافة مادة ملدنة إليها ، يمكن لمادة بلاستيكية وملحومة جيدًا يمكن الحصول عليها - مركب بلاستيكي. من بولي كلوريد الفينيل الصلب - فينيل البلاستيك - يتم تصنيع الألواح والأنابيب والقضبان ومن المركبات البلاستيكية - الأفلام والخراطيم وغيرها من المنتجات. المواد الرغوية (البوليسترين) مصنوعة أيضًا من PVC.

مجموعة كبيرة من البوليمرات والبلاستيك القائمة عليها البولي أميدتحتوي على مجموعات أميد [-CO-H-] في سلسلة الجزيئات الكبيرة. هذه هي في الغالب لدائن حرارية بلورية مع نقطة انصهار محددة جيدًا. تنتج الصناعة المحلية بشكل أساسي مادة البولي أميد الأليفاتية المستخدمة في تصنيع الألياف وصب أجزاء الماكينة والأفلام. تشتمل البولي أميدات ، على وجه الخصوص ، على بولي كابرولاكتام المعروف وبولاميد 66 (نايلون).

تلقى Polytetrafluoro-ethylene-fluorolone-4 (fluoroplast 4) أكبر شعبية من مجموعة الفلورولون. على عكس اللدائن الحرارية الأخرى ، عند تسخينها ، لا تتحول إلى حالة تدفق لزج حتى عند درجة حرارة التحلل (حوالي 415 درجة مئوية) ، لذلك يتطلب لحامها حيل خاصة. في الوقت الحاضر ، أتقنت الصناعة الكيميائية إنتاج الفلورولونات المنصهرة الملحومة جيدًا ؛ F-4M ، F-40 ، F-42 ، إلخ. تتمتع الهياكل الملحومة المصنوعة من البلاستيك المحتوي على الفلور بمقاومة عالية بشكل استثنائي للبيئات العدوانية ويمكنها تحمل أعباء العمل في نطاق درجات حرارة واسع.

يتم إنتاج حمض الأكريليك والميثاكريليك على أساس بلاستيك أكريليك. أكثر المشتقات شهرة التي تعتمد عليها في الممارسة هو بولي ميثيل ميثاكريلات البلاستيك (العلامة التجارية "بليكسيجلاس"). تُستخدم هذه المواد البلاستيكية عالية الشفافية كمنتجات ناقلة للضوء (على شكل صفائح ، وقضبان ، وما إلى ذلك) ، كما تم استخدام البوليمرات المشتركة من ميثيل ميثاكريلات وأكريلونيتريل ، والتي تتمتع بقوة وصلابة أكبر. جميع أنواع البلاستيك من هذه المجموعة ملحومة جيدًا.

مجموعة من البلاستيك على أساس البوليسترين. هذا البلاستيك الحراري الخطي قابل للحام بدرجة عالية من الحرارة.

لتصنيع الهياكل الملحومة ، تُستخدم البوليمرات المشتركة للستايرين مع ميثيل ستيرين ، وأكريلونيتريل ، وميثيل ميثاكريلات ، وعلى وجه الخصوص ، أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS) البلاستيك بشكل أساسي في الصناعة الكهربائية. هذا الأخير يختلف عن البوليسترين الهش في قوة تأثير أعلى ومقاومة للحرارة.

في الهياكل الملحومة ، والبلاستيك على أساس البولي- بوليستر حمض الكربونيك. لديهم لزوجة ذوبان أعلى من اللدائن الحرارية الأخرى ، ولكن لحام بشكل مرض. تصنع منها الأفلام والألواح والأنابيب والأجزاء المختلفة ، بما في ذلك الزخرفة. السمات المميزةهي خصائص عازلة عالية وخصائص الاستقطاب.

تشكيل الأجزاء البلاستيكية

يتم توفير اللدائن الحرارية للمعالجة في حبيبات 3-5 مم. العمليات التكنولوجية الرئيسية لتصنيع المنتجات شبه المصنعة وأجزاء منها هي: البثق ، الصب ، الضغط ، الصقل ، المنتج في نطاق درجة حرارة حالة التدفق اللزج.

تُستخدم خطوط الأنابيب المصنوعة من البولي إيثيلين وأنابيب البولي فينيل كلوريد لنقل المنتجات العدوانية ، بما في ذلك النفط والغاز المحتوي على كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون والكواشف الكيميائية (غير العطرية) في الإنتاج الكيميائي. الخزانات والصهاريج لنقل الأحماض والقلويات وأحواض التخليل والأوعية الأخرى مبطنة بألواح بلاستيكية متصلة باللحام ، كما يتم إجراء عملية اللحام بمركب بلاستيكي للغرف الملوثة بالنظائر وتغطية الأرضيات بمشمع. الحفاظ على منتجات الطعامفي الأنابيب والصناديق والجرار وتغليف البضائع و الطرود البريديةتسارعت بشكل حاد مع استخدام اللحام.

أجزاء بناء الآلة. في الهندسة الكيميائية ، يتم لحام أجسام وشفرات أنواع مختلفة من الخلاطات ، وأجسام المضخات والدوارات لضخ الوسائط العدوانية ، والمرشحات ، والمحامل ، والحشيات المصنوعة من البلاستيك الفلوري ، وتركيبات الإضاءة ملحومة من البوليسترين ، والتروس غير الموصلة ، والبكرات ، والوصلات ، القضبان مصنوعة من النايلون ، والمحامل غير المشحمة مصنوعة من الفلورولون ، وأجهزة إزاحة الوقود ، إلخ.

تقييم قابلية اللحام للبلاستيك

المراحل الرئيسية لعملية اللحام

تتكون عملية اللحام من اللدائن الحرارية في تنشيط الأجزاء المراد لحامها ، إما على اتصال بالفعل () ، أو ملامستها بعد (، إلخ) أو بالتزامن مع التنشيط (اللحام بالموجات فوق الصوتية).

عند التلامس الوثيق مع الطبقات المنشطة ، يجب تحقيق قوى التفاعل بين الجزيئات.

أثناء تكوين المفاصل الملحومة (أثناء التبريد) ، يحدث تكوين هياكل فوق الجزيئية في اللحام ، بالإضافة إلى تطوير مجالات الضغط الذاتي واسترخاءها. تحدد هذه العمليات المتنافسة الخصائص النهائية للوصل الملحوم. تتمثل المهمة التكنولوجية للحام في جعل خصائص التماس أقرب ما يمكن إلى الأصل - المادة الأساسية.

آلية تشكيل الوصلات الملحومة

مفهوم الريولوجيا. وفقًا لمفهوم الانسيابية ، تشتمل آلية تكوين المفصل الملحوم على مرحلتين - على المستويين العياني والمجهري. عندما يتم الاقتراب من الأسطح المنشطة بالضغط للأجزاء المراد ربطها تحت الضغط بسبب تشوهات القص ، يحدث تدفق صهر البوليمر. نتيجة لذلك ، تتم إزالة المكونات التي تمنع اقتراب وتفاعل الجزيئات الكبيرة للأحداث من منطقة التلامس (الغاز ، الطبقات البينية المؤكسدة يتم تفريغها). نظرًا للاختلاف في معدلات تدفق الذوبان ، لا يتم استبعاد خلط الأكياس الكبيرة الذائبة في منطقة التلامس. فقط بعد إزالة أو تدمير الطبقات المعيبة في منطقة التلامس ، عندما تقترب الجزيئات الكبيرة للأحداث على مسافة تأثير قوى فان دير فال ، يحدث التفاعل (الاستيلاء) بين الجزيئات الكبيرة لطبقات أسطح الأجزاء المراد ربطها . تحدث عملية اللاصق الذاتي هذه على المستوى الجزئي. يكون مصحوبًا بانتشار الجزيئات الكبيرة بسبب إمكانات الطاقة وعدم انتظام تدرج درجة الحرارة في منطقة الأسطح المراد لحامها.

لذلك ، من أجل تكوين وصلة ملحومة من سطحين ، من الضروري أولاً وقبل كل شيء ضمان تدفق المصهور في هذه المنطقة.

يعتمد تدفق المصهور في منطقة اللحام على لزوجته: فكلما انخفضت اللزوجة ، تحدث تشوهات القص بشكل أكثر نشاطًا في الذوبان - تدمير وإزالة الطبقات المعيبة على أسطح التلامس ، يجب تطبيق ضغط أقل لتوصيل القطع.

تعتمد لزوجة المصهور ، بدورها ، على طبيعة البلاستيك (الوزن الجزيئي ، تفرع جزيئات البوليمر الكبيرة) ودرجة حرارة التسخين في نطاق اللزوجة. لذلك ، يمكن أن تعمل اللزوجة كإحدى العلامات التي تحدد قابلية اللحام للبلاستيك: فكلما انخفض في نطاق التدفق اللزج ، كانت قابلية اللحام أفضل ، وعلى العكس ، كلما زادت اللزوجة ، زادت صعوبة تدميرها و إزالة من منطقة التلامس المكونات التي تمنع تفاعل الجزيئات الكبيرة. ومع ذلك ، فإن التسخين لكل بوليمر مقيد بدرجة حرارة معينة للتدمير T d ، والتي يحدث تحللها - تدميرها فوقها. تختلف اللدائن الحرارية في القيم الحدودية لنطاق درجة حرارة اللزوجة ، أي بين درجة حرارة تدفقها T T والتدمير T d (الجدول 37.2).

تصنيف اللدائن الحرارية حسب قابليتها للحام. كلما اتسع نطاق لزوجة اللدائن الحرارية (الشكل 37.3) ، كان من الأسهل عمليًا الحصول على وصلة ملحومة عالية الجودة ، لأن الانحرافات في درجة الحرارة في منطقة اللحام تنعكس بشكل أقل في اللزوجة. إلى جانب الفاصل الزمني للتدفق اللزج والحد الأدنى لقيم اللزوجة فيه ، يلعب تدرج تغير اللزوجة في هذه الفترة دورًا مهمًا في العمليات الريولوجية أثناء تكوين اللحام. يتم أخذ ما يلي كمؤشرات كمية لقابلية اللحام: نطاق درجة حرارة اللدونة ΔT ، والحد الأدنى لقيمة اللزوجة η دقيقة وتدرج تغير اللزوجة في هذا النطاق.

من خلال قابلية اللحام ، يمكن تقسيم جميع اللدائن البلاستيكية الحرارية إلى أربع مجموعات وفقًا لهذه المؤشرات (الجدول 37.3).

يكون لحام البلاستيك الحراري ممكنًا إذا مرت المادة في حالة الذوبان اللزج ، إذا كان نطاق درجة حرارة التدفق اللزج عريضًا بدرجة كافية ، وكان تدرج تغير اللزوجة في هذا النطاق ضئيلًا ، نظرًا لتفاعل الجزيئات الكبيرة في منطقة التلامس يحدث على طول الحدود بنفس اللزوجة.

في الحالة العامة ، يتم تعيين درجة حرارة اللحام بناءً على تحليل المنحنى الحراري الميكانيكي للبلاستيك الذي يتم لحامه ، ونأخذه من 10 إلى 15 درجة تحت T d. يتم أخذ الضغط لإخلاء ذوبان الطبقة السطحية إلى لدغها أو تدميرها ، بناءً على عمق الاختراق المحدد والمؤشرات الفيزيائية الحرارية للمواد الملحومة. يتم تحديد وقت الاحتفاظ t CB بناءً على تحقيق حالة شبه ثابتة من إعادة التدفق والاختراق ، أو من خلال الصيغة

حيث t 0 هو ثابت له أبعاد زمنية ويعتمد على سمك المادة التي يتم ربطها وطريقة التسخين ؛ س هي طاقة التنشيط ؛ R هو ثابت الغاز ؛ T - درجة حرارة اللحام.

في التقييم التجريبي لقابلية اللحام للبلاستيك ، فإن المؤشر الأساسي هو القوة طويلة المدى للمفصل الملحوم الذي يعمل في ظل ظروف محددة مقارنةً بالمواد الأساسية.

يتم اختبار العينات المثقوبة من وصلة ملحومة للتوتر أحادي المحور. في هذه الحالة ، يتم نمذجة عامل الوقت بواسطة درجة الحرارة ، أي يتم استخدام مبدأ تراكب درجة الحرارة والوقت ، بناءً على افتراض أنه عند ضغط معين ، تكون العلاقة بين القوة طويلة المدى ودرجة الحرارة غير غامضة (طريقة Larson-Miller ).

طرق تحسين قابلية اللحام

مخططات آلية تشكيل الوصلات الملحومة في اللدائن الحرارية. يمكن إجراء زيادة في قابليتها للحام عن طريق توسيع نطاق درجة حرارة التدفق اللزج ، أو تكثيف إزالة المكونات ، أو تدمير الطبقات المعيبة في منطقة التلامس التي تمنع اقتراب وتفاعل الجزيئات الكبيرة للأحداث.

عدة طرق ممكنة:

إدخال مادة مضافة في منطقة التلامس في حالة وجود كمية كافية من الذوبان (عند اللحام المقوى للأفلام) ، عند لحام اللدائن الحرارية غير المتشابهة ، يجب أن يكون للمادة المضافة في التركيب تقارب لكل من المواد الملحومة ؛

إدخال مذيب أو مادة مضافة أكثر ملدنة في منطقة اللحام ؛

الخلط القسري للذوبان في خط اللحام عن طريق تحويل الأجزاء المراد ربطها ليس فقط على طول الخط المضطرب ، ولكن أيضًا بالتردد عبر التماس بمقدار 1.5-2 مم أو عن طريق تطبيق اهتزازات فوق صوتية. يمكن إجراء التنشيط في منطقة التلامس للخلط المصهور بعد صهر الحواف المتصلة بأداة تسخين ذات سطح مضلع. يمكن تحسين خصائص الوصلة الملحومة لاحقًا المعالجة الحراريةروابط. في هذه الحالة ، لا تتم إزالة الضغوط المتبقية فقط ، ولكن من الممكن تصحيح الهيكل في التماس والمنطقة المتأثرة بالحرارة ، خاصة في البوليمرات البلورية. تعمل العديد من الإجراءات الموضحة على تقريب خصائص الوصلات الملحومة من خصائص المادة الأساسية.

عند استخدام اللدائن الموجهة باللحام ، لتجنب فقدان قوتها بسبب إعادة التوجيه عند التسخين إلى حالة التدفق اللزج للبوليمر ، يتم استخدام اللحام الكيميائي ، أي عملية يتم فيها تحقيق الروابط الجذرية (الكيميائية) بين الجزيئات الكبيرة في منطقة الاتصال. يستخدم اللحام الكيميائي أيضًا عند الانضمام إلى مجاميع حرارية ، والتي لا يمكن لأجزاء منها أن تنتقل إلى حالة لزجة عند إعادة التسخين. لبدء التفاعلات الكيميائية ، يتم إدخال العديد من الكواشف في منطقة المفصل أثناء هذا اللحام ، اعتمادًا على نوع البلاستيك الذي يتم ربطه. تتم عملية اللحام الكيميائي ، كقاعدة عامة ، عن طريق تسخين مكان اللحام.

Volchenko V.N. اللحام والمواد الملحومة v.1. م. 1991