1. Scurt istoric

n drumul mereu ascendent al maselor plastice,o deosebita importanta a avut-o

descoperirea facuta de Karl Ziegler, n anul 1954, si anume amestecul de combinatii organo-aluminice si tetraclorura de titan catalizarea polimerizarea etilenei la presiuni joase.

Procedeul Ziegler a revolutionat tehnologia de obtinere a polietilenei, permitnd

obtinerea industriala a acesteia la presiuni de numai cteva atmosfere. Aceasta polietilena

este formata n principal din macromolecule liniare cu foarte putine ramificatii, ceea ce

permite mpachetarea usoara a macromoleculelor.

Polietena obtinuta prin procedeul Ziegler este cunoscuta sub numele de polietilena de

mare densitate ( 0,97 g/ cm3 ) sau polietilena dura.

Descoperirea lui Karl Zeigler a fost dezvoltata cu succes de lucrarile lui Giulio Natta si

ale scolii sale. n anul 1955 Giulio Natta pune bazele polimerizarii stereospecifice care

permite obtinerea polimerilor stereoregulati, folosind drept catalizator de polimerizare

produsii de reactie ai combinatiilor organo-aluminice cu compusii materialelor traditionale

( asa numitii catalizatori Zie 13313t1922n gler-Natta ). Importanta acestor descoperiri

rezulta si din faptul ca n 1963, celor doi savanti le-a fost decernat premiul Nobel pentru

chimie.

2. Definiie

Materialele plastice sunt produse sintetice macromoleculare, din care, prin

prelucrare mecanica sau termica, se pot obtine obiecte de diferite forme, cu utilizari largi n industrie si comert. Materialele plastice organice se mai pot numi carboplaste.

un material plastic este format dintr-un compus macromolecular, un plastifiant, umplutura

inerta si un colorant.

Compusul macromolecular se obtine din substante simple: monomeri vinilici, fenol,

aldehida formica, glicerina, acid ftalic. Plastifiantul are rolul de ambunatati gradul de

prelucrare a polimerului, dar si de aconserva proprietatile

acestuia.

3. Clasificare

Dupa comportarea la incalzire materialele plastice se mpart n:

1. produse termoplastice (acele produse care supuse la ncalzire se nmoaie si pot fi

prelucrate prin diferite procedee: presare,valtuire,etc. Dupa racire se solidifica ,dar

printr-o noua ncalzire devin din nou plastice, procesul putnd fi repetat ). Ex.:

polietena, policlorura de vinil, polistirenul, materiale plastice de polimerizare;

2. produse termoreactive [( rigide )acele produse care se nmoaie prin ncalzire putnd

fi prelucrate, de asemenea prin presare,valtuire,etc., iar apoi se ntaresc ireversibil (

devin rigide )]. Ex: rasinile fenol-formaldehidice, materiale plastice obtinute prin

policondensare.

Dupa tipul reactiilor chimice care stau la baza sintezei lor, materialele plastice se

mpart n:

materiale plastice de polimerizare;

materiale plastice de policondensare;

materiale plastice obtinute prin transformarea produsilor, macromoleculari si naturali

( de ex.celuloza );

4. Metode de obtinere

Pentru obtinerea materialelor plastice se folosesc:

- substante naturale care au o anumita structura

macromoleculara ( polizaharide, substante

proteice, etc );

- substante cu masa moleculara mica ( derivatele de titei, gazele naturale, substantte

minerale, etc) care pot fi transformate n produsi macromoleculari;

Macromoleculele materialelor plastice sunt alcatuite dupa diferite tipuri structurale,

deosebindu-se molecule cu structura liniara ( molecule filiforme sau catenare ), molecule cu structura ramificata si molecule cu structura spatiala (reticulara sau tridimensionala).

5. Proprietati

Principalele proprietati ale materialelor plastice sintetice sunt urmatoarele:

a) densitatea este mult mai mica dect a metalelor ( sunt folosite n industria navala,

aeronautica,automobile si n transportul feroviar ); greutatea specifica ntre 0,9 si 2,2

gf/cm3;

b) stabilitatea chimica este foarte mare comparativ cu metalele (masele plastice se

folosesc ca materiale anticorozive la fabricarea de aparate chimice );

c) proprietati dielectrice ( materialele plastice sunt n general buni dielecrtici si datorita

acestui fapt prezinta o importanta deosebita pentru industria electrotehnica);

d) rezistenta mecanica variaza n limite largi cum ar fi de la rigide, la elasticitatea redusa

(asemanatoare cu a materialelor ceramice, a lemnului), pna la flexibile si extensibile

(asemanatoare cu pielea si cauciucul, polietena, P.V.C, etc );

e) proprietati de antifrictiune ( diferite materiale plastice sunt caracterizate printr-un

coeficient mic de frecare si printr-o uzura redusa (se folosesc la construirea lagarelor,

a rotilor dintate, a rolelor, etc);

f) proprietati optice care se concretizeaza fie in transparenta (sticlele organice), fie n

opacitate; spre deosebire de sticlele obisnuite, ele lasa sa treaca si razele ultraviolete.

6. Dezavantaje

Materialele plastice au si dezavantaje care limiteaza folosirea lor. Dintre aceste

dezavantaje amintim:

stabilitate termica scazuta (unele pot fi utilizate pna la 70oC ,altele pna la

200oC si numai cteva pot fi folosite la temperaturi mai nalte);

duritate mica n comparatie cu sticla obisnuita sau cu metalele;

conductibilitatea termica redusa;

coeficient mare de dilatatie termica (daca n timpul folosirii lor sunt expuse

la variatii bruste de temperatura, apar tensiuni interne care pot produce fisuri);

"mbatrnirea" ( care se manifesta prin procese lente de oxidare, de absortie

a umiditatii, de reducere a duritatii, de nchidere a culorii, etc );

7. Procedee de prelucrare

extrudere ( se obtin sine, tuburi si forme profilate);

suflare ( se obtin mingi, flacoane ,baloanele, popicele,etc);

injectare (se obtin jucarii, capace pt sticle, nasturi,etc);

8. Tipuri de mase plastice

a. Materiale plastice obsinute prin polimerizare

n cazul polimerizarii se leaga ntre ele de acelesi fel sau molecule diferite,

iar macromolecula formata ( denumita si polimer ) are masa moleculara egala cu suma

maselor moleculare intrate n reactie si aceeasi compozitie procentuala. Polimerul are

propritati fizice si chimice diferite de ale monomerului de la care provine.

De exemplu, din etena, C2H2, substanta gazoasa cvu molecula mica, care se obtine

industrial prin cracarea fractiunilor petroliere, se sintetizeaza polietena ( polimerul

etenei):

NCH 2 = CH 2 [CH 2 CH 2 -] n

Uneori se supun polimerizarii doi monomeri diferiti. Polimerul rezultat se

numeste copolimer ( polimer mixt ), iar fenomenul se numeste copolimerizare.

n industrie se ntrebuinteaza frecvent copolimeri, de pilda copolimeri ai acrilonitrilului cu butadiene, cu clorura de vinil.

n industie se folosesc urmatoarele procedee de polimerizare:

- Polimerizarea n bloc, care consta n polimarizarea monomerului cu ajutorul

initiatorilor ( peroxidul de benzoil ) n forme, rezultnd un polimer sub forma de blocuri,

bar sau placi;

- Polimerizarea n supensie apoasa ( emulsie ), consta n dispersarea monomerului

n apa, n prezenta de emulgatori ( substante care ajuta la emulsionare ). Polimerul

obtinut este apoi uscat si macinat sub forma de pulbere, prin diferite mijloace.

- Polimerizarea n solutie, n care monomerul este tratat cu anumit dizolvant ce se

poate dizolva n aceleasi timp att monomerul ct si polimerul format, rezultnd o

solutie de polimer n dizolvant; n aceasta solutie se gaseste si o cantitate de monomer

neintrata n reactie. Prin distilare sau prin antrenare cu vapori de apa, polimerul este

separat de rest ca urmare a eliminarii substantelor volatile.

n cazul n care polimerul este insolubil n dizolvant, dar n schimb monomerul este

solubil n el, atunci pe masura ce are loc formarea polimerului, aceasta precipita. La fel se

ntmpla n cazul polimerizarii n solutie a poiclorurii de vinil ( P.V.C ) sau a

polimetacrilatului de metil ( stiplex ), n amestec de 50% metanol (CH3OH) si 50%

apa. Polimerizarea n solutie duce la obtinerea de polimeri omogeni, cu

o compozitie chimica constanta si pura.

Principalele materiale plastice obtinute prin polimerizare sunt: polietena, polipropena,

policlorura de vinil, polistirenul, politetrafluoroetena.

Polietena

[-CH 2 -CH 2 -] n

Caracteristici:

- se obtine prin polimerizarea propenei la 400C si 200 atm;

- are o structura asemanatoare alcanilor, dar are catene mai lungi avand

masa mleculara cuprinsa ntre 10 000 si 80 000;

- este o masa solida, laptoasa sau transparenta, cu o buna rezistenta

mecanica si o stabilitate chimica deosebita;

- este un izolator electric;

- este insolubila n apa si n alti solventi, la temperatura obisnuita;

- are punct de nmuiere ridicat, la 100 - 150C.

Utilizari:

Polietena este utilizata la fabricarea foliilor pentru ambalaje (pungi, saci

folii pentru mbracaminte, folii pentru alimente congelate, folii pentru

sere), pentru izolarea cablurilor electrice, la obtinerea de butelii si

butoaie, tevi, conducte si obiecte de uz casnic

Polipropilen

[-CH 2 -CH-] n

|

CH 3

Caracteristici:

- - polipropena este un polimer cu fluiditate mare, care se poate

prelucra usor;

- - rezistenta chimica deosebita;

- - proprietati optice bune.

Utilizari:

- Se utilizeaza la obtinerea de frnghii, cordaje, covoare, benzi

adezive, containere, folii de mpachetat, articole de uz casnic, filme

transparente.

Vinyl Policlorura

[-CH 2 -CH-] n

|

Cl

Caracteristici:

- - masa moleculara variaza ntre 18 000 si 30 000;

- - este notata si PVC, este o asa solida, relative dura, se nmoaie la

90-95C si se descompune latemperaturi nalte;

- - este solubila n cetone, derivati halogenati si esteri;

- - se obtine prin polimerizarea clorurii de vinil n prezenta de H2O2.

-

- Utilizari:

- Este folosita la fabricarea foliilor si covoarelor pentru

pardoseli, (musamale, linoleum), a nlocuitorilor de piele pentru

ncaltaminte si marochinerie, a tuburilor si a conductelor pentru

instalatii sanitare, a diferitelor detalii pentru aparatele electrotehnice,

a jucariilor, la izolarea cablurilor.

-

Polistirenul

[-C 2 H-CH-] n

C 6 H 5

Caracteristici:

- substanta solida, incolora, transparenta;

- punct de nmuiere 75-90C;

- solubil n benzen sau n toluen;

- inert fata de agentii chimici si bun izolator electric;

- este casant si se decompune la ncalzire peste 150C.

Utilizari:

Polistirenul este utilizat ca materila electroizolant n electrotehnica si la

fabricarea poroplastelor ( buretele ), a polistirenuluiu expandat, care este

bun izolator temric si fonic, a ambalajelor.

b. Materiale plastice obtinute prin policondensare

Policondensarease deosebeste depolimerizare prin aceea ca unirea moleculelor

initiale (monomerilor), care duce la formarea polimerului, are loc cueliminarea unor

substante, cu masa moleculara mica, ca: apa , acizi sau amoniac. n acest caz,masa

moleculara a polimerului obtinut nu mai este egala cu suma maselor moleculare ale moleculelor intrate n reactie.

Policondensareaeste caracteristicapentru combinatiile organice care au n molecula

lor grupe functionale. Aceste grupe, interactionnd n procesul de condensare, elimina

molecula substantei cu masa moleculara mica si formeaza o noua grupa care leaga resturile

moleculelor reactante.

Politetrafluoroetena

[-CF 2 -CF 2 -] n

Caracteristici:

- polimer cunoscut si sub numele de Teflon, este o substansa solida; cu un punct de nmuiere ridicat 320-330C;

- stabil fata de agentii chimici si nu se dizolva n nici un solvent.

Utilizari:

Teflonul este utilizat ca material electroizolant, la confectionarea unor

echipamente speciale, la acoperirea vaselor de bucatarie.

Principalele material plastice obtinute prin policondensare sunt:fenoplastele,

aminoplastele, fibrele poliamidice.

Fenoplastele

Caracteristici:

- sunt primele materiale sintetice de importanta industriala;

- ele se obtin prin reactia de policondensare dintre fenoli si aldehide sau

cetone n mediu acid, unde se formeaaza o rasina sintetica numita

novalac ;

- daca policondensarea se face n mediu alcalin se obtine rezolul

care trece n rezitol i mai departe n rezita (banchelita), care este un polimer

trimdimensional;

- datorita acestei structuri se explica proprietatile importante: rezistenta

mecanica si chimica, infuzibilitate si insolubilitate.

Utilizari:

Fenoplastele se folosece la confectionarea stecherelor, ntrerupatoarelor,

receptoarelor de

telefon, mnere pentru usi si ferestre, nasturi, calimari,

scrumiere, vase pentru acumulatoare, carcase pentru transformatoare.

Aminoplastele Caracteristici:

- - sunt rasini, care se obtin prin rectia de policondensare dintre uree si

- derivatii sai cu formaldehida (rasini carbamidice), n mediu neutru slab sau

- alcalin;

- - produsele de condensare se numesc ureoplaste, solubile n apa;

- - sunt stabile pna la 80C, au rezistenta buna; - - sunt stabile la lumina;

- - nu au miros si gust.

-

- Utilizari:

- Un exemplu de aminoplast este pollopausul, de culoare deschisa folosita ca

- masa de presare si la stratificare. Cleiul Kaurit este ntrebuintat la fabricarea

placajelor de

- lemn.

Fibrele

poliamidice

Caracteristici:

- sunt produse de condensare n care monomerii sunt legati prin legaturi

peptidice;

- ele pot fi obtinute prin policondensarea acizilor dicarboxilici cu diaminele

- sunt subtante solide, cu temperatura de topire nalta ( 180-250C );

- insolubile n dizolvanti obisnuiti;

- stabile la actiunea alcanilor si sensibile la cizi, sub actiunea carora

hidrolizeaza usor;

- se prelucreza usor prin valtuire, ntindere, extrudere.

Utilizari:

Materialele plastice de tip poliamidic servesc la fabricarea fibrelor de nailon

si relon. Aceste fire se aseamana cu matasea dar sunt mai rezistente ca

acestea. Din ele se confectioneza tesaturi, tricotaje, plase de pescuit, fire

pentru perii de haine si dinti.

c. Materiale plastice obtinute din produsi macromoleculari naturali sub actiunea

diferitelor substante chimice

Cei mai importanti produsi macromoleculari naturali din care se pot obtine

materiale plastice sunt proteinele ( n special cazeina din lapte) si polizaharidele cu derivatii lor(celuloza si derivatii ei).

Rasini proteice. Dintre acestea cel mai caracteristic este galalitul.

Galalitul Caracteristici:

- primul material plastc obtinut pe baza de substante proteice;

- pe scara industriala se fabrica prin policondensarea cazeinei cu formaldehida.

Se obtine o rasina cu proprietati mecanice bune.

Utilizari:

Se ntrebuinteaza la confectionarea de nasturi, piepteni, mnare de genti,

catarame si obiecte decorative.

Materiale plastice din celuloza. Din aceasta categorie fac parte celuloidul si celofanul.

Celuloidul Caracteristici:

- - pentru fabricarea acestuia se foloseste o nitroceluloza care are un

- continut n azot 11-12% numit coloxilina;

- - se poate prelucra usor, iar prin adaosul de solutii colorate poate fi

- obtinut n diferite nuante cu aspect de fildes, sidef, baga;

- - este usor inflamabil.

Utilizari:

Se ntrebuinteaza la confectionarea pieptenelor, a mnerelor, a sticlei

incasabile "triplex", a obiectelor decorative.

-

Celofanul

Caracterisici:

- este un produs format din hidrat de celoloza;

- se obtine din solutii dinvscoza sub forma de filme si foi;

- este flexibil.

Utilizari:

Celofanul se ntrebuinteaza ca material transparent si igienic n

industria alimentara ( de exemplu sub forma de nvelis pentru preparate

din carne ).

d. Siliconii

Siliconii sunt o clasa speciala de polimeri macromoleculari obtinuti n urma proceselor

de condensare-polimerizare a unor compusi organo-silicici, n molecula carora atomul

de siliciu lega direct diversi radicali organici, cu formarea legaturii Si-C.

Datorita structurii chimice si compozitiei lor, siliconii au proprietati speciale.

Partea componenta anorganica din molecula siliconilor ( asemanatoare cu SiO 2)

determina proprietati:

- electroizolante,

- rezistenta la coroziune,

- stabilitate la caldura si la frig.

n timp ce partea organica a moleculei ( radicalul hidrocarburat ), imprima urmatoarele

proprietati:

- hidrofobe,

- elasticitate,

- consistenta vscoasa.

Utilizari:

Siliconii se folosesc sub forma de rasini, uleiuri si cauciuc.

Dintre diferite tipuri de silicon, importanta tehnica au:

Siliconii lichizi Caracteristici:

- lichide vscoase, insolubile n apa, solubile n solventi organici.

Utilizari:

Sunt ntrebuintati n locul uleilor minerale si ca lichide dielectrice pentru scopuri

Special.

Rasini siliconice Caracteristici:

- - produse solide, dure sau sub forma de solutii n solventi organici.

- Utilizari:

- Se folosesc n industria lacurilor, pentru acoperirea lacurilor, pentru

- acoperirea aparatelor solicitate termic, a conductelor si n electrotehnica.

-

Cauciucul siliconic

Utilizari:

- Este ntrebuintat pentru izolarea cablurilor, mpregnarea tesaturilor de

- sticla si la confectionarea garniturilor, electro si termoizolante n

- electrotehnica.

9. Stadiul dezoltarii materialelor plastice n tara noastra

n cadrul industriei chimice, productia de materiale plastice si rasini sintetice cunoaste

astazi, o dezvoltare foarte mare, contribuind la progresul tehnic si la ridicarea nivelului de

trai al poporului.

O serie de materiale plastice au fost realizate n tara la noi.

Astfel la Turda, Trnaveni si la Combinatul petrochimic Borzesti se obtine

policlorura de vinil.

La combinatul de cauciuc sintetic din orasul Dej se fabrica polistiren si cauciucul

sintetic CARCOM ( din butadiena si metil-stiren ); fenolul necesar fabricarii rasinilor

fenol-formaldehidice se obtine la Combinatul Chimic din Fagaras si Buzau.

La combinatul chimic de la Craiova se fabrica poliacetat de vinil si ureea necesara

obtinerii rasinilor ureo-formaldehidice. De asemenea, la combinatul de fire si fibre sintetice

de la Savinesti se obtine fibra sintetica numita relon si fbra poliacrilonitrilica numita

melana.

10. Masini folosite pentru injectia maselor plastice

Linia de Injectare mase plastice

11. Proiectare piesa model 3D (Catia)