Решим любую задачу по нагреву
28.07.2020
В наше время каждый хотя-бы раз слышал о ПВХ и полиэтилене, – материалах, относящихся к виду термопластических полимеров. В повседневной жизни каждый из нас использует различные изделия, которые были изготовлены из полиэтилена или ПВХ. Общая масса пластических материалов, из которых производят бутылки, непромокаемую одежду, скотч, водопроводные и газовые трубы, одноразовую посуду, детские игрушки и многое другое.
Это покажется удивительным, но в XIX веке ученым удалось синтезировать эти вещества лишь в ничтожных количествах. Несмотря на выдающиеся свойства полимеров, привлечь к ним внимание со стороны общественности не удавалось на протяжении многих лет.
Еще один парадокс – открытие ПВХ и полиэтилена заслуга сразу нескольких ученых, работавших независимо друг от друга. Таким образом, эти вещества становились «новыми» и забывались несколько раз. Лишь спустя боле 50 лет пластик стал широко применяться в промышленности.
Поливинилхлорид был получен случайно. Некий французский химик оставил синтезированное им химическое вещество на подоконнике ввиду своей рассеянности. Спустя неделю он вспомнил про емкость с веществом, но обнаружил, что вместо жидкого химиката в нем находится порошок ПВХ. Виновником метаморфозов стало солнце, чьи лучи нагрели вещество.
Ученый решил провести испытания, чтобы определить свойства полученного материала. Он добавлял различные реагенты, но не справился с поставленной задачей. На тот момент он не мог знать о химической инертности ПВХ, так как органическая химия не была настолько развита, как в наше время. Если бы французский химик решил нагреть тот порошок, он бы получил вязкую прозрачную массу, из которой сегодня производят множество различных изделий.
Только в начале прошлого века новый материал действительно заинтересовал ученые умы. Были запланированы исследования по изучению процесса полимеризации поливинилхлорида, однако, Первая Мировая война внесла свои коррективы.
Таким образом, массовое производство изделий из поливинилхлорида началось только с середины прошлого века. Из этого материала стали изготавливать трубы, напольные покрытия, грампластинки, окна, тонкие пленки различного назначения и многое другое.
Этот материал был открыт значительно позже, на пороге XX столетия. Он был также получен случайно в ходе опытов, проводившихся немецким ученым. Ученый провел более детальные исследования и смог описать все свойства полученного им вещества. Однако, полиэтилен также заинтересовал производственников далеко не сразу. Хотя он мог бы заменить целлулоид, который не отличался стойкостью структуры, или целлофан, производство которого обходилось довольно дорого. Но все из-за тех же Мировых Войн полиэтилен на долгие годы был заточен в химических лабораториях.
Массовое производство пакетов для супермаркетов из полиэтилена было запущено лишь спустя пол столетия.
В качестве основного вещества для производства как ПВХ, так и полиэтилена, выступает этилен – горючее газообразное вещество, не имеющее цвета. Полимеризация этого газа происходит при участии кислорода и хлора. Для получения макромолекул пластического вещества также требуются определенные температурные режимы и высокое давление.
Оба материала плавятся при примерно одинаковых температурах – свыше 100 °С. Ключевыми свойствами ПВХ и полиэтилена являются устойчивость к кислотным и щелочным средам (при температурах до 60-80 °C), оба диэлектрики.
Кроме того, оба материала имеют высокие показатели механической прочности и износостойкости. Единственным недостатком полиэтилена в сравнении с ПВХ является подверженность более быстрому старению, что следует учитывать при производстве изделий. Несмотря на примерно одинаковую жесткость, полиэтилен имеет более высокие демпфирующие свойства, что объясняется особыми свойствами молекул, из которых он состоит.
Оба пластика обладают устойчивостью к коррозионным процессам, практически не подвержены воздействию со стороны окружающей среды: влажность, перепады температуры (в пределах допустимых значений). Все перечисленные свойства наряду с относительной дешевизной обуславливают широкую популярность этих двух материалов. По объемам производства, полиэтилен и ПВХ занимают первое и второе место в мире.
Изделия из этих пластических материалов производят методом экструзии. С помощью специальных установок выполняют «литье» трубы, оплетку для кабелей, пленку, листы и другие изделия, широко используемые, например, в сфере строительства. Технологический процесс невозможен без применения промышленных нагревателей. В составе экструдеров используют кольцевые нагреватели, патронные нагреватели, плоские нагреватели (ТЭНы).
Для изготовления упаковочных материалом применяют метод термо-вакуумного формирования пластиков и литья под давлением.
При производстве пластиковой посуды, канистр, емкостей и различных сосудов используют ротационную или экструзионно-выдувную технологии.
Из пластика изготавливают продукцию почти любого вида: трубы, изоляцию, емкости, посуду, корпуса различных приборов и многое другое. Проще сказать, в каких сферах не применяют ПВХ и полиэтилен. Эти материалы будут оставаться востребованными для человечества на протяжении долгих последующих лет.
