Производство изделий из полимерных материалов.

Производство полимерных изделий включает в себя изготовление разных бытовых и технических предметов. К примеру, наиболее ходовыми товарами являются емкости для жидкостей, формы для заливки бетона или пищевых продуктов, а также различные ленты для упаковки товаров.

Бизнес может быть направлен на одну определенную сферу производства или сразу на несколько, в зависимости от количества технологического оборудования и общих масштабов мощностей. Идеальным вариантом будет сотрудничество с предприятием, которое занимается бытовой техникой, продажей строительных материалов или мелких товаров.

Обычно их сфера деятельности нуждается в полимерах, а конкретно в упаковочной пленке. Как показывает практика и аналитическая статистика, лучше всего начинать данный бизнес именно с пленки и пластиковой посуды, а по мере дальнейшего развития бизнеса развивать производство. При правильной организации бизнеса вполне реально добиться рентабельности около 15-ти процентов.

Аренда помещения для бизнеса.

Для промышленного производства необходимо наличие свободных площадей. Производственный комплекс по производству полимерных изделий можно оборудовать на 400 квадратных метров. Для этой цели отлично подойдут небольшие ангары, сельскохозяйственные помещения, гаражи или любые одноэтажные постройки с конкретной площадью.

При выборе стоит учитывать наличие коммуникаций, а именно системы вентиляции, водоснабжение, газоснабжение, в том числе и высоковольтная линия 380В. Конкретных требований к рабочему пространству нет, все зависит от объемов производства и количества рабочего персонала.

Средняя стоимость площади по Московской области составляет не мене 5800 рублей за кв. м. в год, соответственно общая: 400 х 5 800 = 2 320 000 рублей. После подписания договора и всех сопутствующих бумаг необходимо взяться за подготовку помещения к размещению оборудования, в частности подготовить систему вентиляции, крепежи, свободное место и прочее.

Закупка необходимого оборудования.

Производство полимеров невозможно без технологически сложного и объемного оборудования. Это системы конвейеров, печи, прессы, компрессоры и прочее.

Основные системы и агрегаты для производства:

Экструзионная машина - 110 000 рублей;
- машина для резки пленки - 56 000 рублей;
- вырубной пресс - 40 000 рублей;
- воздушный компрессор - 12 000 рублей;
- печь на газу - 70 000 рублей;
- вспомогательные инструменты и оборудование - 10 000 рублей;

Стоимость каждого станка посчитана исходя из средних данных каталогов по крупным регионам России. Суммарные растраты на оборудование: 110 000 + 56 000 + 40 000 + 12 000 + 70 000 + 10 000 = 298 000 рублей, в стоимость не входит сумма необходимая на установку и настройку систем.

Рабочий персонал и закупки сырья для предприятия.

Бизнес по изготовлению полимерных изделий нуждается в квалифицированных рабочих, которые смогут поддерживать стабильное производство, тем самым демонстрируя лицо компании. Это должны быть люди в первую очередь с опытом и знаниями. На первое время сойдет небольшой штат рабочих, достаточно: 2-х разнорабочих, технолога, управляющего станками и упаковщика-грузчика. При выборе стоит тщательно проверять людей, так как от качества работы будет зависеть наличие стабильного спроса и размер прибыли.

Средние зарплаты в Москве и по Московскому округу:

Разнорабочие - 28 000 рублей;
- инженер-технолог - 45 000 рублей;
- управляющий ЧПУ - 38 000 рублей;
- грузчик-упаковщик - 30 000 рублей;

Суммарные затраты по зарплате работников: 56 000 (2 человека) + 45 000 + 38 000 + 30 000 = 169 000 рублей в месяц, за один год: 169 000 х 12(месяцев) = 2 028 000 рублей, без вычета премий, больничных или отпускных.
В плане закупок сырья понадобиться систематическая поставка пластиковых гранул, которые изготавливаются из переработанного пластика. Это позволит существенно сэкономить растраты по производству, так как оборудование по переработке сырья стоит достаточно не дешево. Закупка готовых гранул стоит около 15 000 рублей за тонну, в зависимости от цвета материала.

Технология производства.

Купленное сырье в виде разноцветных гранул поступает в емкость для переплавки. Далее бадья перемещается в специальную печь на газу, где разогревается до определенной температуры. Разогретую жидкость разливают ровными листами, которые не застывают, а находятся в виде резины. Пройдя термическую обработку, полимерный материал подходит к вырубному прессу. Данное устройство отбивает изделие определенной формы.

Сделанные заготовки передвигаются к пункту обработки, где специалисты разнорабочие исправляют все возможные мелкие дефекты, в виде лишних следов пластика от пресса и прочее. Обработанная продукция поступает к сортировщикам, которые занимаются упаковкой для последующей ее реализации.

Продвижение бизнеса и реклама.

Правильный подход к рекламе позволит в скором времени раскрутить собственный бизнес. Для данной специфики производства существуют свои методы рекламы. Однако невозможно обойтись без наличия собственного интернет сайта. Веб ресурс открывает возможности для предоставления клиенту более детальной информации о производстве. На сайте может быть расположен каталог продукции, контактные данные, отзывы и прочее. Создание и развитие сайта обойдется примерно в 120 000 рублей, в эту сумму уже входит начальное продвижение контента.

Также стоит уделить внимание рекламе в объявлениях, к примеру, можно опубликовать свою рекламу в популярном строительном или торговом журнале, а также выставить объявление в местную газету. Естественно стоимость на услуги подобного рода зависит от конкретных тарифов прессы и запросов главной редакции.

План сбыта полимерной продукции и возможные сроки окупаемости.

Полимерные изделия применяются практически в любой сфере производства. Прежде всего, это полимерная пленка, которую используют для разных целей, начиная с упаковки продуктов и заканчивая обустройством теплиц и парников в сельском хозяйстве. Большим преимуществом будет наличие контактов с крупными производствами или торговым предприятиями, которые нуждаются в подобной продукции. Также основным направлением сбыта будут розничная и оптовая торговля. Полимерная продукция очень широкое понятие, и может включать в себя множество бытовых и технических изделий, например полимерные формы для бетона пользуются большой популярностью из-за своей простоты использования и наличия разнообразных форм.

Сумма доходов по данному бизнесу может варьироваться от 50-ти до 100 тыс. рублей в неделю, соответственно за один месяц прибыль составит 100 х 4 (недели) = 400 000 рублей, за год 400 000 х 12 (месяцев) = 4 800 000 рублей без учета налогов и различных выплат. Общие затраты по данному бизнесу в первый год составляют около 4 781 000 рублей, соответственно чистый доход будет около 4 800 000 - 4 781 000 = 19 000 рублей в год, что довольно приемлемо, так как с таким типом бизнеса, чтобы выйти в ноль может потребоваться от нескольких месяцев, до 2-3-х лет. Исходя из расчетных данных можно с уверенностью заявить, что бизнес по производству полимерных изделий сможет окупиться уже на 12 - 14 месяцев.

Рассмотрим общие характеристики полимерных изделий.

Пластмасса — материал, основным компонентом которого являются полимеры и их смеси, обладающий свойством перерабатываться в изделия в вязко-текучем или высоко-эластичном состоянии.

Полимер — группа материалов, основным компонентом которых являются высокомолекулярные соединения.

Сополимер — гомополимеры, видоизмененные за счет внедрения других нехарактерных групп или мономеров. (Различают блок-сополимер или привитые сополимеры).

Гомополимер — полимер состоящий из одинаковых мономеров. (Чистый полимер).

Мономер — это низкомолекулярные вещества, являющиеся основой полимеров.

Полимерную упаковку изготавливают из следующих видов

Целофан (ЦЛ) получают при химической переработке целлюлозы. Применяют в виде пленок и волокон. Достоинства: высокие гигиенические свойства, сравнительно низкая газопроницаемость, высокая проницаемость паров воды, устойчивость к жирам. Недостатки: низкая прочность во влажном состоянии, высокая намокаемость. Получают разнообразные пленки широкого применения, употребляют с учетом свойств присущих ЦЛ.

Эфиры целлюлозы, производные получают этерификацией целлюлозы. Получают: диацетаты, триацетаты, ацетобутираты, этролы и т. п Пленки на их основе хорошо воспринимают печать, следовательно декорируются.

Полиэтилен (ПЭ) впервые был получен путем полимеризации газа этилена. Считается самым объемным по производству и дешевым полимером.

Выпускают три марки ПЭ:

1) ПЭ высокого давления ПЭВД получают при давлении в 1500 атмосфер и температуре 200 °С. Отличается более низкой плотностью, разветвленной формой молекул, эластичностью, мягкостью, гигиеничностью. В основном, это пленки и волокна;

2) ПЭ низкого давления ПЭНД — при давлении в 6 атмосфер и обычной температуре, но в присутствии катализатора Циглера Натта. Отличается высокой плотностью, линейной формой молекул, твердостью, меньшей гигиеничностью по отношению к ПЭВД. Изготавливают ведра, канистры и другие жесткие изделия;

3) ПЭ среднего давления ПЭСД — при давлении 30-40 атмосфер.

В целом, ПЭ довольно морозостойкие, малотермостойкие, подвержены процессу старения, в следствие чего добавляют стабилизаторы в виде аминов. Широко применяется для производства жесткой тары и однослойных или комбинированных упаковочных пленок. ПЭВД чаще применяется для производства потребительской тары, ПЭНД — для производства транспортной тары (бочки, ящики, паллеты и др).

Полипропилен (ПП) начал выпускаться путем полимеризации газа пропилена с катализатором Циглера Натта (горючий, взрывоопасный). От ПЭ отличается большей прозрачностью, гладкостью, блестящей поверхностью, твердостью и жесткостью,

а также термостойкостью, но меньшей морозостойкостью, дает меньшую усадку при охлаждении готовых изделий, сильнее подвержен старению. Эти качества определяют обширную сферу применения ПП.

Выпускают ориентированный и двуосноориентированный полипропилен.

Поливинилхлорид (ПВХ) получают полимеризацией жидкости винилхлорида. Выпускают двух видов:

1) твердый винипласт — используется как конструкционный материал;

2) ПВХ-пластикат — когда в ПВХ смолу добавляют большое количество 50-60% пластификатора. Он нашел применение в производстве пленок.

Известны сополимеры ПВХ:

1) ПВХ и акрилонитрил — пищевые пленки для упаковки;

2) ПВХ и винилиденхлорид — пленки, получившие название сополимер хлористого винила, сарановые пленки — термоусадочные пленки для упаковки продуктов сложной формы;

3) ПВХ и винилацетат — получают мягкую смолу для производства пленок, лакокрасочных материалов, клеев, грампластинок и пр.

В целом ПВХ малотермостоек (до +70 °С). Его морозостойкость зависит от вида пластификатора, имеет большую химическую стойкость, хороший диэлектрик. Сфера применения полимера обусловлена его свойствами.

Полистирол (ПС) получают полимеризацией стирола. Классический ПС очень прозрачен, имеет высокое светопреломление, химическую стойкость, но хрупкий и мало термостойкий (до +80 °С) с высокими изоляционными свойствами. Для производства упаковки применяют ПС высокой молекулярной массы, который обладает высокими оптическими свойствами, прозрачностью, устойчивостью к воздействию воды, растворов кислот и щелочей, устойчивостью к некоторым органическим растворителям. Пленки из ПС прозрачные, но жесткие, поэтому чаще выпускают жесткую тару из ПС. ПС легко формуется, хорошо декорируется и сваривается.

Выпускают сополимеры ПС:

1) ударопрочный ПС и каучуки акрилонитрильные, бутадиеновый. Изготовляют сантехоборудование;

2) акрилбутадиенстирольный — твердый, ударопрочный, легко окрашивающийся материал для корпусов телевизоров, деталей бытовой аппаратуры.

Полистирол и его сополимеры выделяют стирол (ядовитое вещество), поэтому его содержание ограничивается. Выпускают марки «пищевого» и «непищевого» ПС, а также вспененный ПС или стиропор. Из-за его высоких морозостойких и термостойких свойств он нашел довольно широкое применение для выпуска пористых лотков для пищевых продуктов, требующих заморозки, а также стаканчиков под горячее (супы быстрого приготовления).

Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) относится к классу полиэфиров, производится синтезом терефталевой кислоты и этиленгли-коля или смеси этиленгликоля и диэтиленгликоля. Он химически инертен, что дает возможность использовать упаковку из него для химической группы товаров. Пленки из ПЭТФ очень прочные, прозрачные, блестящие, выносят большие колебания температур, вследствие чего могут использоваться для продуктов, подвергаемых глубокой заморозке или стерилизации. Выпускают комбинированные пленки: лавсан, ПЭ, лавсан, сополимеры ПЭ, ПП и др. Они позволяют снизить температуру сваривания пленки, следовательно, используются в качестве упаковки широкой группы товаров. Еще одним достоинством ПЭТФ является низкая проницаемость к углекислому газу, вследствие чего бутылки из ПЭТФ широко применяют для фасовки и хранения газированных напитков.

Полиамиды (ПА) — полярные полимеры, характеризуются высокой механической прочностью, особенно в ориентированном состоянии, эластичностью, термо-, жиро- и химической стойкостью, низкой газопроницаемостью, однако высокая гигроскопичность и паропроницаемость являются их недостатками. ПА нашли широкое применение в производстве пленок для упаковки пищевых продуктов, упаковки для масел животного и растительного происхождения, оболочек колбас и сосисок.

Вследствие высоких барьерных свойств ПА, их могут использовать как промежуточный слой в многослойных пленках.

Поликарбонат (ПК) — по химическому строению является производным угольной кислоты, в которой атомы водорода замещены на органические радикалы. Пленки из него обладают высокими прочностными показателями, низкой паро- и газопроницаемостью, большим интервалом колебания температур (от -100 °С до +200 °С), устойчивы к изгибам. Эти свойства обусловливают сферу применения упаковок из ПК. Они широко применяются для упаковок продуктов, которые стерилизуются, замораживаются, а также нагреваются в микроволновой печи.

Полиуретаны (ПУ) получаются синтезом диизоцианитов (жесткий блок) и полиэфиров (мягкий блок). Могут бьггь в высокоэластичном (эластомеры) или твердом стеклообразном состоянии. Вспененные ПУ (поролон) используют в качестве амортизаторов, прокладочных, вспомогательных материалов для транспортной тары.

Перечисленные виды полимеров являются основными при производстве полимерной упаковки.

Чаще всего из полимерного материала изготавливают изделия повседневного быта. Их применение достаточно разнообразно – контейнеры для хранения пищи, жидкостей, разнообразные упаковки, формы для бетона и др. Направление выбирается в зависимости от наличия и мощности соответствующего оборудования, на котором будут производиться полимерные изделия.

С чего начать

Главная задача любого бизнесмена – выбор ассортимента предлагаемой продукции и поиск клиентов. По оценкам специалистов самые популярные изделия из полимерных материалов – посуда и другие емкости, контактирующие с пищевыми продуктами, упаковочная пленка для мелко- и крупногабаритных .

Заключение договоров с продавцами или производителями строительных материалов, бытовой техники, хозяйственных и обычных магазинов позволит быстро наработать базу оптовых покупателей. В дальнейшем можно будет начать производство изделий под заказ. Небольшая рентабельность (около 15%) компенсируется большими объемами продаж.

Начальный этап создания бизнеса – регистрация. В зависимости от предполагаемых объемов производства можно выбрать ИП, ООО. Чтобы запустить небольшой завод полимерных изделий достаточно . Однако при планировании масштабной деятельности с широким перечнем выпускаемой продукции лучше регистрировать юридическое лицо. К организациям уровень доверия выше как со стороны партнеров, так и клиентов.

При регистрации нужно указать вид деятельности. Производство пластмассовых изделий имеет код ОКВЭД 22 (подкласс 2). Выбор подраздела зависит от продукции.

Поиск помещения

Следующая задача начинающего бизнесмена – поиск и аренда подходящих помещений.Потребуется не менее 400 кв. м. Можно арендовать ангары, гаражные постройки или любые одноэтажные здания. Цеха, склады и подсобные комнаты должны удовлетворять таким требованиям – наличие коммуникаций (вентиляция, водоснабжение, возможность использования высоковольтных линий под 380В) и свободное пространство для работников в соответствии с объемом производства. Общие стандарты помещений для производства:

1. Высота потолков от 3,5 метров.
2. В отделке стен должны применяться негорючие материалы.
3. Полы должны быть бетонными или отделаны плиткой.

Если производство полимерных изделий планируется в крупном городе (Москва, Санкт-Петербург), то аренда квадратного метра составляет до 5 000 руб. в год. Следовательно, в расходную часть бизнес-плана нужно заложить не менее 2000000 руб.

Закупка оборудования и материалов

Циклы производственного процесса бывают полными и неполными. От этого зависят затраты на приобретение оборудования, на котором будут выпускаться полимерные изделия.

Полный цикл предусматривает расплавление гранул, формирование пленки и создание из нее готового продукта. К обязательному оборудованию относятся:

• гранулятор;
• экструдер (аппарат для получения пленки из исходного сырья);
• дробильные агрегаты.

Для дополнительной обработки полимерных изделий в России может потребоваться специальный принтер по нанесению рисунков и надписей, аппарат для загибания краев, машина для упаковки. Неполный цикл – работа с готовой пленкой. Для комплектации линий нужно будет приобрести специальные прессы для придания формы, укладочную и упаковочную машину. Приблизительные затраты на оборудование для завода выпускающего полимерные изделия с полным циклом:

Расходы на оборудование составят не менее 300 000 руб. Издержки на настройку производственной линии сюда не входят. Основное сырье для разнообразной продукции бытового назначения – пластиковые гранулы. Их получают из переработанного пластика. Приобретать собственную установку по переработке исходного сырья нерентабельно. Большинство заводов закупают готовые гранулы. Стоимость 1 тонны материала составляет около 15 000 руб.

Подбор персонала

Встречаются умельцы, способные изготавливать полимерные изделия своими руками, без посторонней помощи. Например, в гараже или подвале дома.

Однако высокий доход можно получать только при масштабном производстве. От профессионализма сотрудников зависит качество выпускаемой продукции и финансовые результаты. Работник должен иметь опыт и знать технологию производства. Для запуска линии можно ограничиться следующими вакансиями:

• разнорабочие (2 человека с окладом от 25 000 руб.);
• технолог (40 000–50 000 руб.);
• специалист по управлению станками (от 35 000 руб.);
• грузчик (20 000–30 000 руб.).

Ежемесячные расходы на выплату заработной платы составят от 150 000 руб.

Порядок организации сбыта

Полимерная пленка используется повсеместно – от упаковки товаров до создания парников и теплиц. Крупные торговые и всегда нуждаются в подобных материалах. С ними можно заключать контракты на оптовую поставку пленки, предлагая более выгодные условия, чем у конкурентов.

Одним из популярных направлений считается производство полимерных форм для бетона. На базе завода можно производить и полимерно-песчаные изделия (тротуарная плитка, черепица, облицовочный камень). В данном случае применяются несложные составы – полимер, песок, краситель. Такое производство решает экологическую проблему городов. В качестве сырья используются бытовые отходы (пластик, пакеты, бутылки).

Предложив администрации города план утилизации отходов, свои идеи и продукцию, можно получить хорошие заказы, сформировать положительный имидж.

Приблизительная оценка прибыльности проекта по производству полимерных материалов – от 50 000 до 100 000 руб. в месяц. На полную окупаемость можно выйти в течение года.

Удивительно, насколько разнообразны окружающие нас предметы и материалы, из которых они изготовлены. Раньше, примерно в XV-XVI веках, основными материалами были металлы и дерево, чуть позже стекло, почти во все времена фарфор и фаянс. А вот сегодняшний век - это время полимеров, о которых и пойдет речь дальше.

Понятие о полимерах

Полимер. Что это такое? Ответить можно с разных точек зрения. С одной стороны, это современный материал, используемый для изготовления множества бытовых и технических предметов.

С другой стороны, можно сказать, это специально синтезированное синтетическое вещество, получаемое с заранее заданными свойствами для использования в широкой специализации.

Каждое из этих определений верное, только первое с точки зрения бытовой, а второе - с точки зрения химической. Еще одним химическим определением является следующее. Полимеры - соединения, в основе которых лежат короткие участки цепи молекулы - мономеры. Они многократно повторяются, формируя макроцепь полимера. Мономерами могут быть как органические, так и неорганические соединения.

Поэтому вопрос: "полимер - что это такое?" - требует развернутого ответа и рассмотрения по всем свойствам и областям применения этих веществ.

Виды полимеров

Существует множество классификаций полимеров по различным признакам (химической природе, термостойкости, строению цепи и так далее). В ниже приведенной таблице коротко рассмотрим основные виды полимеров.

Также различают полимеры линейного, сетчатого и разветвленного строения. Основа полимеров позволяет быть им термопластичными или термореактивными. Также они имеют различия по способности к деформации при обычных условиях.

Физические свойства полимерных материалов

Основные два агрегатных состояния, характерные для полимеров, это:

• аморфное;
• кристаллическое.

Каждое характеризуется своим набором свойств и имеет важное практическое значение. Например, если полимер существует в аморфном состоянии, значит, он может быть и вязкотекущей жидкостью, и стеклоподобным веществом и высокоэластичным соединением (каучуки). Это находит широкое применение в химических отраслях промышленности, строительстве, технике, производстве промышленных товаров.

Кристаллическое состояние полимеры имеют достаточно условное. На самом деле данное состояние перемежается с аморфными участками цепи, и в целом вся молекула получается очень удобной для получения эластичных, но в тоже время высокопрочных и твердых волокон.

Температуры плавления для полимеров различны. Многие аморфные плавятся при комнатной температуре, а некоторые синтетические кристаллические выдерживают довольно высокие температуры (оргстекло, стекловолокно, полиуретан, полипропилен).

Окрашиваться полимеры могут в самые разные цвета, без ограничений. Благодаря своей структуре они способны поглощать краску и приобретать самые яркие и необычные оттенки.

Химические свойства полимеров

Химические свойства полимеров отличаются от таковых у низкомолекулярных веществ. Это объясняется размером молекулы, наличием различных функциональных группировок в ее составе, общим запасом энергии активации.

В целом можно выделить несколько основных типов реакций, характерных для полимеров:

1. Реакции, которые будут определяться функциональной группой. То есть если в состав полимера входит группа ОН, характерная для спиртов, значит, и реакции, в которые они будут вступать, будут идентичны таковым у окисление, восстановление, дегидрирование и так далее).
2. Взаимодействие с НМС (низкомолекулярными соединениями).
3. Реакции полимеров между собой с образованием сшитых сетей макромолекул (сетчатые полимеры, разветвленные).
4. Реакции между функциональными группировками в пределах одной макромолекулы полимера.
5. Распад макромолекулы на мономеры (деструкция цепи).

Все перечисленные реакции имеют в практике большое значение для получения полимеров с заранее заданными и удобными человеку свойствами. Химия полимеров позволяет создавать термоустойчивые, кислотно и щелочеупорные материалы, обладающие при этом достаточной эластичностью и стабильностью.

Применение полимеров в быту

Применение этих соединений повсеместно. Мало можно вспомнить областей промышленности, народного хозяйства, науки и техники, в которых не нужен был бы полимер. Что это такое - полимерное хозяйство и повсеместное применение, и чем оно исчерпывается?

1. Химическая промышленность (производство пластмасс, дубильных веществ, синтез важнейших органических соединений).
2. Машиностроение, авиастроение, нефтеперерабатывающие предприятия.
3. Медицина и фармакология.
4. Получение красителей и пестицидов и гербицидов, инсектицидов сельского хозяйства.
5. Строительная промышленность (легирование сталей, конструкции звуко- и теплоизоляции, строительные материалы).
6. Изготовление игрушек, посуды, труб, окон, предметов быта и домашней утвари.

Химия полимеров позволяет получать все новые и новые, совершенно универсальные по свойствам материалы, равных которым нет ни среди металлов, ни среди дерева или стекла.

Примеры изделий из полимерных материалов

Прежде чем называть конкретные изделия из полимеров (их невозможно перечислить все, слишком большое их многообразие), для начала нужно разобраться, что дает полимер. Материал, который получают из ВМС, и будет основой для будущих изделий.

Основными материалами, изготовленными из полимеров, являются:

• пластмассы;
• полипропилены;
• полиуретаны;
• полистиролы;
• полиакрилаты;
• фенолформальдегидные смолы;
• эпоксидные смолы;
• капроны;
• вискозы;
• нейлоны;
• клеи;
• пленки;
• дубильные вещества и прочие.

Это только небольшой список из того многообразия, что предлагает современная химия. Ну а здесь уже становится понятным, какие предметы и изделия изготавливаются из полимеров - практически любые предметы быта, медицины и прочих областей (пластиковые окна, трубы, посуда, инструменты, мебель, игрушки, пленки и прочее).

Полимеры в различных отраслях науки и техники

Мы уже затрагивали вопрос о том, в каких областях применяются полимеры. Примеры, показывающие их значение в науке и технике, можно привести следующие:

• антистатические покрытия;
• электромагнитные экраны;
• корпусы практически всей бытовой техники;
• транзисторы;
• светодиоды и так далее.

Нет никаких ограничений фантазии по применению полимерных материалов в современном мире.

Производство полимеров

Полимер. Что это такое? Это практически все, что нас окружает. Где же они производятся?

1. Нефтехимическая (нефтеперерабатывающая) промышленность.
2. Специальные заводы по производству полимерных материалов и изделий из них.

Это основные базы, на основе которых получают (синтезируют) полимерные материалы.

Полимерные материалы - это химические высокомолекулярные соединения, которые состоят из многочисленных маломолекулярных мономеров (звеньев) одинакового строения. Зачастую для изготовления полимеров используют следующие мономерные компоненты: этилен, винилхлорид, винилденхлорид, винилацетат, пропилен, метилметакрилат, тетрафторэтилен, стирол, мочевину, меламин, формальдегид, фенол. В данной статье мы подробно рассмотрим, что такое полимерные материалы, каковы их химические и физические свойства, классификация и виды.

Виды полимеров

Особенностью молекул данного материала является большая которая соответствует следующему значению: М>5*103. Соединения с меньшим уровнем этого параметра (М=500-5000) принято называть олигомерами. У низкомолекулярных соединений масса меньше 500. Различают следующие виды полимерных материалов: синтетические и природные. К последним принято относить натуральный каучук, слюду, шерсть, асбест, целлюлозу и т. д. Однако основное место занимают полимеры синтетического характера, которые получают в результате процесса химического синтеза из соединений низкомолекулярного уровня. В зависимости от метода изготовления высокомолекулярных материалов, различают полимеры, которые созданы или путем поликонденсации, или с помощью реакции присоединения.

Полимеризация

Этот процесс представляет собой объединение низкомолекулярных компонентов в высокомолекулярные с получением длинных цепей. Величина уровня полимеризации - это количество «меров» в молекулах данного состава. Чаще всего полимерные материалы содержат от тысячи до десяти тысяч их единиц. Путем полимеризации получают следующие часто применяемые соединения: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, политетрафторэтилен, полистирол, полибутадиен и др.

Поликонденсация

Данный процесс представляет собой ступенчатую реакцию, которая заключается в соединении или большого количества однотипных мономеров, или пары различных групп (А и Б) в поликонденсаторы (макромолекулы) с одновременным образованием следующих побочных продуктов: диоксида углерода, хлороводорода, аммиака, воды и др. При помощи поликонденсации получают силиконы, полисульфоны, поликарбонаты, аминопласты, фенопласты, полиэстеры, полиамиды и другие полимерные материалы.

Полиприсоединение

Под данным процессом понимают образование полимеров в результате реакций множественного присоединения мономерных компонентов, которые содержат предельные реакционные объединения, к мономерам непредельных групп (активные циклы или двойные связи). В отличие от поликонденсации, реакция полиприсоединения протекает без выделений побочных продуктов. Важнейшим процессом данной технологии считают отверждение и получение полиуретанов.

Классификация полимеров

По составу все полимерные материалы делятся на неорганические, органические и элементоорганические. Первые из них слюда, асбест, керамика и др.) не содержат атомарный углерод. Их основой являются оксиды алюминия, магния, кремния и т. д. Органические полимеры составляют наиболее обширный класс, они содержат атомы углерода, водорода, азота, серы, галогена и кислорода. Элементоорганические полимерные материалы - это соединения, которые в составе основных цепей имеют, кроме перечисленных, и атомы кремния, алюминия, титана и других элементов, способных сочетаться с органическими радикалами. В природе такие комбинации не возникают. Это исключительно синтетические полимеры. Характерными представителями этой группы являются соединения на кремнийорганической основе, главная цепь которых строится из атомов кислорода и кремния.

Для получения полимеров с необходимыми свойствами в технике зачастую используют не «чистые» вещества, а их сочетания с органическими или неорганическими компонентами. Хорошим примером служат полимерные строительные материалы: металлопласты, пластмассы, стеклопластики, полимербетоны.

Структура полимеров

Своеобразие свойств этих материалов обусловлено их структурой, которая, в свою очередь, делится на следующие виды: линейно-разветвленная, линейная, пространственная с большими молекулярными группами и весьма специфическими геометрическими строениями, а также лестничная. Рассмотрим вкратце каждую из них.

Полимерные материалы с линейно-разветвленной структурой, кроме основной цепи молекул, имеют боковые ответвления. К таким полимерам относятся полипропилен и полиизобутилен.

Материалы с линейной структурой имеют длинные зигзагообразные либо закрученные в спирали цепочки. Их макромолекулы прежде всего характеризуются повторениями участков в одной структурной группе звена либо химической единицы цепи. Полимеры с линейной структурой отличаются наличием весьма длинных макромолекул со значительным различием характера связей вдоль цепи и между ними. Имеются ввиду межмолекулярные и химические связи. Макромолекулы таких материалов весьма гибкие. И это свойство является основой полимерных цепей, которая приводит к качественно новым характеристикам: высокой эластичности, а также отсутствию хрупкости в затвердевшем состоянии.

А теперь узнаем, что такое полимерные материалы с пространственной структурой. Эти вещества образуют при объединении между собой макромолекул прочные химические связи в поперечном направлении. В результате получается сетчатая структура, у которой неоднородная либо пространственная основа сетки. Полимеры этого типа обладают большей теплостойкостью и жесткостью, чем линейные. Эти материалы являются основой многих конструкционных неметаллических веществ.

Молекулы полимерных материалов с лестничной структурой состоят из пары цепей, которые соединены химической связью. К ним относятся кремнийорганические полимеры, которые характеризуются повышенной жесткостью, термостойкостью, кроме того, они не взаимодействуют с органическими растворителями.

Фазовый состав полимеров

Данные материалы представляют собой системы, которые состоят из аморфных и кристаллических областей. Первая из них способствует снижению жесткости, делает полимер эластичным, то есть способным к большим деформациям обратимого характера. Кристаллическая фаза способствует увеличению их прочности, твердости, модуля упругости, а также других параметров, одновременно снижая молекулярную гибкость вещества. Отношение объема всех таких областей к общему объему называется степенью кристаллизации, где максимальный уровень (до 80%) имеют полипропилены, фторопласты, полиэтилены высокой плотности. Меньшим уровнем степени кристаллизации обладают поливинилхлориды, полиэтилены низкой плотности.

В зависимости от того, как ведут себя полимерные материалы при нагреве, их принято делить на термореактивные и термопластичные.

Термореактивные полимеры

Данные материалы первично имеют линейную структуру. При нагреве они размягчаются, однако в результате протекания в них химических реакций строение меняется на пространственное, и вещество превращается в твердое. В дальнейшем это качество сохраняется. На этом принципе построены полимерные Последующий их нагрев не размягчает вещество, а приводит только к его разложению. Готовая термореактивная смесь не растворяется и не плавится, поэтому недопустима ее повторная переработка. К этому виду материалов относятся эпоксидные кремнийорганические, феноло-формальдегидные и другие смолы.

Термопластичные полимеры

Данные материалы при нагреве сначала размягчаются и потом плавятся, а при последующем охлаждении затвердевают. Термопластичные полимеры при такой обработке не претерпевают химических изменений. Это делает данный процесс полностью обратимым. Вещества этого типа имеют линейно-разветвленную или линейную структуру макромолекул, между которыми действуют малые силы и совершенно нет химических связей. К ним относятся полиэтилены, полиамиды, полистиролы и др. Технология полимерных материалов термопластичного типа предусматривает их изготовление методом литья под давлением в водоохлажденных формах, прессования, экструзии, выдувания и другими способами.

Химические свойства

Полимеры могут перебывать в следующих состояниях: твердое, жидкое, аморфное, кристаллическое фазовое, а также высокоэластическое, вязкотекучее и стеклообразное деформационное. Широкое применение полимерных материалов обусловлено их высокой стойкостью к различным агрессивным средам, таким как концентрированные кислоты и щелочи. Они не подвержены воздействию Кроме того, с увеличением их молекулярной массы происходит снижение растворимости материала в органических растворителях. А полимеры, обладающие пространственной структурой, вообще не подвержены воздействию упомянутых жидкостей.

Физические свойства

Большинство полимеров являются диэлектриками, кроме того, они относятся к немагнитным материалам. Из всех используемых конструкционных веществ только они обладают наименьшей теплопроводностью и наибольшей теплоемкостью, а также тепловой усадкой (примерно в двадцать раз больше, чем у металла). Причиной потерь герметичности различными уплотнительными узлами при условиях низкой температуры является так называемое стеклование резины, а также резкое различие между коэффициентами расширения металлов и резин в застеклованном состоянии.

Механические свойства

Полимерные материалы отличаются широким диапазоном механических характеристик, которые сильно зависят от их структуры. Кроме этого параметра, большое влияние на механические свойства вещества могут оказать различные внешние факторы. К ним относятся: температура, частота, длительность или скорость нагружения, вид напряженного состояния, давление, характер окружающей среды, термообработка и др. Особенностью механических свойств полимерных материалов является их относительно высокая прочность при весьма малой жесткости (по сравнению с металлами).

Полимеры принято делить на твердые, модуль упругости которых соответствует Е=1-10 ГПа (волокна, пленки, пластмассы), и мягкие высокоэластичные вещества, модуль упругости которых составляет Е=1-10 МПа (резины). Закономерности и механизм разрушения тех и других различны.

Для полимерных материалов характерны ярко выраженная анизотропия свойств, а также снижение прочности, развитие ползучести при условии длительного нагружения. Вмести с этим они обладают довольно высоким сопротивлением усталости. По сравнению с металлами, они отличаются более резкой зависимостью механических свойств от температуры. Одной из главных характеристик полимерных материалов является деформируемость (податливость). По этому параметру в широком температурном интервале принято оценивать их основные эксплуатационные и технологические свойства.

Полимерные материалы для пола

Теперь рассмотрим один из вариантов практического применения полимеров, раскрывающего всю возможную гамму этих материалов. Эти вещества нашли широкое применение в строительстве и ремонтно-отделочных работах, в частности в покрытии полов. Огромная популярность объясняется характеристиками рассматриваемых веществ: они устойчивы к стиранию, малотеплопроводны, имеют незначительное водопоглощение, достаточно прочны и тверды, обладают высокими лакокрасочными качествами. Производство полимерных материалов можно разделить условно на три группы: линолеумы (рулонные), плиточные изделия и смеси для устройства бесшовных полов. Теперь вкратце рассмотрим каждый из них.

Линолеумы изготавливают на основе разных типов наполнителей и полимеров. В их состав также могут входить пластификаторы, технологические добавки и пигменты. В зависимости от типа полимерного материала, различают полиэфирные (глифталевые), поливинилхлоридные, резиновые, коллоксилиновые и другие покрытия. Кроме того, по структуре они делятся на безосновные и со звуко-, теплоизолирующей основой, однослойные и многослойные, с гладкой, ворсистой и рифленой поверхностью, а также одно- и многоцветные.

Материалы для бесшовных полов являются наиболее удобными и гигиеничными в эксплуатации, они обладают высокой прочностью. Эти смеси принято делить на полимерцемент, полимербетон и поливинилацетат.