Министерство образования и науки РФ
Институт экономики и менеджмента
Кафедра стратегического управления
Курсовая работа
на тему: «Экономические основы
технологии производства пластмасс»
Содержание
Введение
. Основные сырьевые материалы для производства пластмасс
.1 Перечень, состав и свойства сырьевых материалов
.2 Способы производства или добычи сырьевых материалов
. Технологии производства пластмасс
.1 Основные способы производства пластмасс
.2 Подробное изложение одного из эффективных способов производства пластмасс
.3 Построение технологической схемы производства пластмасс
. Характеристика готового вида продукта и его экономическое назначение
3.1 Виды и основные технико-экономические показатели
3.2 Области применения пластмасс
.3 Основные производители пластмасс
Заключение
Библиографический список
Введение
История человеческого общества непрерывно преобразовывается, и начавшись с каменного века, оно прошло через медный, бронзовый и наконец, железный века, оно достигло современного этапа, который, возможно, историки будущего назовут веком полимерным. Развитие научных и технических направлений в XIX столетии оказало мощное влияние на общество, общемировая численность населения начала резко расти, и для удовлетворения все возрастающих потребностей необходимо было создать совершенно новых материалов. Ими оказались полимерные соединения, имеющие широчайшее применение в производстве сначала бытовых товаров, а после и производственных.
Изначально пластмассами называли любые пластические материалы - глину, цемент, воск, стекло, смолу и т.п. Но с тех пор как производство синтетических высокомолекулярных соединений стало быстро расширяться, название «пластмасса» закрепилось за материалами, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения(полимеры). Название «пластмассы» означает, что эти материалы под действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять заданную форму после охлаждения или отвердения. Процесс формования сопровождается переходом пластически деформируемого (вязкотекучего) состояния встеклообразное (твёрдое) состояние.
Пластики появились в 1855 благодаря британскому химику Александру Паркесу, который хотел придумать дешевый заменитель дорогостоящей слоновой кости, из которой делались бильярдные шары. Результатом стало открытие первого пластификатора. Сперва, Паркес синтезировал нитроцеллюлозу, из которой сейчас делают лучшие мячи для настольного тенниса, но ее свойства не подходили для бильярдных шаров, так как материал оказался легкобьющимся. Нужна была добавка, которая смягчила бы его, не уменьшив главное полезное свойство- упругость, для решения этой задачи Паркес добавил в нитроцеллюлозу камфору. Смесь нитроцеллюлозы, камфоры и спирта подогревалась до текучего состояния, далее заливалась в форму и застывала при нормальном атмосферном давлении. Так на свет появился паркезин - первый полусинтетический пластик.
За прошедшие 160 лет химическая промышленность прошла очень далеко в создании новых типов пластмасс, пластмассы широко используются как в новейших, так древнейших отраслях промышленности, и на данный момент изделиями из пластмассы можно заменить большую часть изделий из традиционных материалов, либо дополнить их. Основными плюсами полимерных материалов является вариативность свойств, которыми можно их наделить, что могут быть заданы ещё на этапе разработки, простота изготовления, и низкая себестоимость.
Именно благодаря своим положительным качествам пластики стали основным материалом для товаров народного потребления. Все возрастающие потребности растущего числа населения Земли могут быть удовлетворены лишь благодаря использованию дешевым и простым материалам, чем и являются высокомолекулярные соединения самых распространенных природных ресурсов на планете. Наверное, уже почти не осталось людей в мире, которые не имеют у себя дома пластиковых вещей, таким человеком можно оказаться лишь специально ограничивая покупки изделий из полимеров. Но тут можно заметить закономерность, чем выше у людей уровень жизни, тем меньше они покупают продукции химической промышленности и больше “натуральных” товаров, которые чаще всего дольше служат или медленнее теряют свой первоначальный внешний вид. Связано это с одним из наиболее отрицательным качеством многих полимеров, они быстро деградируют под воздействием внешнего физического или химического воздействия. Те же пластики, что не имеют такого рода отрицательных свойств, чаще всего оказываются нерентабельными для применения, из-за их высокой стоимости. Иной проблемой является переработка пластмасс - несмотря, на то, что многие пластмассы легко перерабатываются после окончания срока в сырье, со свойствами близкими к первичному сырью, лишь малая часть, особенно в Российской Федерации, поступает на переработку в пластиковый гранулят, который будет использоваться в дальнейшем процессе производства готовой продукции.
Но общество не может удовлетворить современный спрос только лишь товарами, что произведеннены из органики (не совсем справедливо говорить, что пластмассы не могут быть органическими, примером может служить пластики на основе казеина),и поэтому ранее дорогие пластмассы начинают использоваться по мере упрощения технологий их производства. Возможно, скоро на рынке появятся невероятные на данный момент товары из пластмассы, например эко авто из полимеров с двигателем, использующим альтернативную энергию, которая так же выделяется с помощью полимеров.
Цель курсовой работы - показать экономические основы технологии
производства пластмасс. Для того, чтобы достичь цели,
необходимо решить ряд задач: описать основные сырьевые материалы для
производства
пластмасс; представить
технологию производства пластмасс; перечислить виды и указать области применения пластмасс.
.
Основные сырьевые материалы для производства пластмасс
.1 Перечень, состав и свойства сырьевых материалов
Большое разнообразие видов пластмасс обусловлено различными свойствами высокомолекулярных соединений-полимеров, входящих в состав пластмасс. Они могу быть как органическими, так и неорганическими, их молекулярная структура может быть представлена как аморфным, так и кристаллическим типом.
Пластмассы имеют определенную классификацию, которая разделяет их по таким признакам:
По композиционному составу различают два вида пластмасс: ненаполненные (однородные) и наполненные(неоднородные). Наполненные, в свою очередь делятся по типу наполнителя на: пресс-порошковые, слоистые, волокнистые, газонаполненные.
По природе связующего вещества: пластмассы на базе синтетических полимеров и пластмассы на базе природных полимеров.
По способу получения полимера: пластмассы на базе синтетических полимеров могут быть полимеризационными и поликонденсационными; пластмассы на базе природных полимеров могут получать полимеры из белковых веществ и эфиров целлюлозы.
По отношению к нагреванию: пластмассы на базе полимеров из белковых веществ, эфиров целлюлозы и полимеризационные являются термопластичными, и лишь поликонденсационные пластмассы являются термореактивными.
По физико-химическим свойствам пластмассы делятся на три группы: жесткие, полужесткие и мягкие.
Одним из важнейших классификационных признаков является состав пластмасс. По этому признаку пластмассы подразделяются на ненацолненные и наполненные системы.
Однородные пластмассы состоят, как правило, только из высокомолекулярного вещества - полимерной смолы.
Неоднородные (композиционные) пластические массы помимо основного вещества - высокомолекулярного соединения- содержат различные добавки, позволяющие повысить уровень потребительских свойств материалов, их перерабатываемость, устойчивость к действию внешних факторов при эксплуатации их ранении улучшить эстетические и другие свойства. В качестве добавок, выполняющих такие функции, используются наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, антиоксиданты (антиокислители), красители и другие компоненты.
Указанные ингредиенты вводятся в пластические массы от нескольких долей до нескольких десятков процентов от количестве полимерной смолы.
Одним из важнейших компонентов пластмасс являются наполнители, оказывающие большое влияние на такие важные свойства пластмасс как прочность, твердость, теплостойкость, теплопроводность, диэлектрические, электрические и другие свойства.
Следует отметить, что введение в полимерные композиции наполнителей не только повышает их свойства, но и снижает стоимость (особенно пресс-порошковых и волокнистых материалов), так как стоимость применяемых наполнителей, как правило, ниже стоимости полимерной смолы.
Содержание наполнителей в пластмассах, как правило, не превышает 50% (в расчете на полимерную смолу), составляя в отдельных случаях ~ 90%. Однако с увеличением содержания наполнителя в пресскомпозициях и волокнитах затрудняется переработка композиций, вследствие уменьшения их текучести.
Пластификаторы применяют для повышения пластичности, снижения хрупкости и расширения температурного интервала существования пластмасс в высокоэластическом состоянии. Пластификаторы должны хорошо совмещаться с полимерным связующим, иметь низкую летучесть и не должны мигрировать на поверхность («выпотевать») в процессе эксплуатации и хранения. В качестве пластификаторов используют эфиры карбоновых и фосфорных кислот, эпоксидированные соединения, нафтеновые минеральные масла и другие соединения. Содержание пластификаторов в композициях может изменяться в широких пределах и достигать 40-50 % от массы полимера.
Стабилизаторы применяют для защиты полимерного связующего от процессов старения, протекающих при переработке пластмасс, а также хранении и эксплуатации пластмасс и изделий на их основе. Основными видами стабилизаторов являются: термостабилизаторы - системы, тормозящие процессы термодеструкции; антиоксиданты, являющиеся ингибиторами окислительных процессов; антиозонанты - добавки, замедляющие процессы озонного старения; фотостабилизаторы фотоокислительной деструкции; антирады - системы, тормозящие протекание процессов, вызванных действием ионизирующих излучений.
С целью образования на определенной стадии переработки пластмасс сетки поперечных связей между макромолекулами в пластмассовые композиции вводят сшивающие агенты - отвердители. В качестве отвердителей могут применяться различные полифункциональные соединения (диамины, гликоли, аминоспирты, кислоты и т.д.), а также инициаторы, ускорители и активаторы полимеризации.
Для получения материалов с желаемой структурой в пластмассовые композиции могу вводиться структурообразователи - добавки, оказывающие влияние на процессы формирования надмолекулярных структур. Такими регуляторами структурообразования могут служить тонкодисперсные порошкообразные оксиды и карбиды металлов, некоторые соли органических кислот, а также поверхностно-активные вещества. Содержание таких добавок составляет всего 0,1-1% от массы полимера.
Для получения пластмасс пористой структуры (поро- и пенопластов) в композиции могут вводиться порообразователи - добавки, вызывающие образование газообразных продуктов, либо за счет своего разложения, либо за счет протекания реакций с полимерным связующим.
Среди других добавок, вводимых в пластмассовые композиции ocобoe значение в последнее время приобрели антипирены - добавки, снижающие горючесть полимерного материала, затрудняющие его воспламенение, замедляющие процесс распространения в нем пламени или приводящие в оптимальных вариантах к его самозатуханию. В качестве антипиренов используют хлорсодержащие вещества, производные сурьмы, а также эфиры фосфорных кислот.
Входящие в состав пластических масс полимеры по происхождению делятся на природные (биополимеры), например белки, нуклеиновые кислоты, смолы природные, и синтетические, например полиэтилен, полипропилен, феноло-формальдегидные смолы. Атомы или атомные группы могут располагаться в макромолекуле в виде: открытой цепи или вытянутой в линию последовательности циклов; цепи с разветвлением; трёхмерной сетки. Полимеры, молекулы которых состоят из одинаковых мономерных звеньев, называются гомополимерами, например поливинилхлорид, поликапроамид, целлюлоза.
Макромолекулы одного и того же химического состава могут быть построены из звеньев различной пространственной конфигурации. Если макромолекулы состоят из одинаковых стереоизомеров или из различных стереоизомеров, чередующихся в цепи в определённой периодичности, П. называются стереорегулярными.
Полимеры, макромолекулы которых содержат несколько типов мономерных звеньев, называются сополимерами. Сополимеры, в которых звенья каждого типа образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах макромолекулы, называются блоксополимерами. К внутренним (неконцевым) звеньям макромолекулы одного химического строения могут быть присоединены одна или несколько цепей другого строения. Такие сополимеры называются привитыми.
Полимеры, в которых каждый или некоторые стереоизомеры звена образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах одной макромолекулы, называются стереоблоксополимерами.
В зависимости от состава главной цепи полимеры делят на: гетероцепные, в основной цепи которых содержатся атомы различных элементов, чаще всего углерода, азота, кремния, фосфора, и гомоцепные, основные цепи которых построены из одинаковых атомов. Из гомоцепных полимеров наиболее распространены карбоцепные полимеры, главные цепи которых состоят только из атомов углерода, например полиэтилен, полиметил метакрилат, политетрафторэтилен. Примеры гетероцепных полимеров - полиэфиры (полиэтилентерефталат, поликарбонатыи др.), полиамиды, мочевино-формальдегидные смолы, белки, некоторые кремний органические полимеры. Полимеры, макромолекулы которых наряду с углеводородными группами содержат атомы неорганогенных элементов, называются элементоорганическими. Отдельную группу полимеров образуют неорганические полимеры, например пластическая сера, полифосфонитрилхлорид.
Свойства и важнейшие характеристики. Линейные полимеры обладают специфическим комплексом физико-химических и механических свойств. Важнейшие из этих свойств: способность образовывать высокопрочные анизотропные высокоориентированные волокна и плёнки; способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям ;способность в высокоэластическом состоянии набухать перед растворением; высокая вязкость растворов. Этот комплекс свойств обусловлен высокой молекулярной массой, цепным строением, а также гибкостью макромолекул. При переходе от линейных цепей к разветвленным, редким трёхмерным сеткам и, наконец, к густым сетчатым структурам этот комплекс свойств становится всё менее выраженным. Сильно сшитые полимеры нерастворимы, неплавки и неспособны к высокоэластическим деформациям.
Полимеры могут существовать в кристаллическом и аморфном состояниях. Необходимое условие кристаллизации - регулярность достаточно длинных участков макромолекулы. В кристаллических полимерах возможно возникновение разнообразных надмолекулярных структур, тип которых во многом определяет свойства полимерного материала. Надмолекулярные структуры в незакристаллизованных (аморфных) полимеров менее выражены, чем в кристаллических.