ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Общие сведения о полимерах и пластических массах

12 3

Товары из пластических масс

Среди современных материалов, имеющих большое значение для расширения производства товаров народного потребления, важное место занимают пластические массы.

Пластическими массами (пластмассами, пластиками)называют материалы па основе полимеров и их композиций с различными ингредиентами, способные при определенных условиях (температуре, давлении) формоваться в изделия и сохранять приданную им форму.

Производство пластических масс широко развивается главным образом в последнее тридцатилетие. В двенадцатой пятилетке производство синтетических смол и пластмасс составит 6,8—7,1 млн. т. Опережающими темпами будет развиваться производство полимеризационных пластиков, и прежде всего полиолефинов. Предусматривается рост выпуска новых наполненных и полимер-полимерных композиционных материалов.

Понятие о полимерах.Основой пластических масс являются полимеры.

Полимерами называют высокомолекулярные соединения, состоящие из длинных цепных молекул, образованных многократным чередованием одинаковых групп атомов, которые соединены между собой химическими связями. При этом комплекс свойств полимера практически не изменяется при добавлении или удалении одного или нескольких составных звеньев.

Молекулы полимеров из-за больших размеров называют макромолекулами, а многократно повторяющиеся группировки атомов — элементарными звеньями. Например, элементарным звеном макромолекулы полиэтилена ...—СН₂—СН₂—СН₂—... является участок цепи ...—СНа—...

Полимеры получают реакцией полимеризации или поликон--денсации низкомолекулярных веществ (мономеров). Молекулы этих веществ вступают в реакцию друг с другом при наличии ненасыщенных связей или химически активных групп.

Реакция полимеризации — это процесс соединения, укрупнения молекул исходных веществ без выделения побочных продуктов.

Полимеры, состоящие из элементарных звеньев одинакового химического строения, называют гомополимерами, например ...—А—А—А—... (А — условное обозначение элементарного звена).

Полимеры, молекула которых содержит элемент-арные звенья разного строения, называют сополимерами; в этом случае в реакцию полимеризации вступают молекулы не одного, а двух или нескольких мономеров. Схематично сополимер можно представить как ...—А —А —А—В —В —В —А—А —А —В —В —В — ...

Сополимеризацией получают полимерные материалы, в которых сочетаются положительные свойства нескольких полимеров. Например, обычный полистирол характеризуется хрупкостью, невысокой теплостойкостью, склонностью к старению. Если полимеризацию мономера стирола провести совместно с другими мономерами, например с метилметакрилатом, то полученный сополимер (марка МС) оказывается более теплостойким, менее подверженным старению, имеет лучшие механические характеристики.

Реакция поликонденсации — это процесс .последовательного присоединения нескольких молекул мономера, сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов, например воды, аммиака. Реакцией поликонденсации получают фенолоальдегидные, аминоальдегидные, полиэфирные и другие синтетические смолы.

Основной структурной единицей полимера является макромолекула. От ее химического строения зависят многие свойства| полимера. Например, наличие в цепи элемента хлора (—С1)¹ обусловливает негорючесть полимеров, наличие нитрильной группы (—СГ^) — светостойкость, наличие гидроксильных и карбоксильных групп (—ОН, —СООН) — влагопоглощение. Введение полярных групп (—ОН, —СООН, —СЫ и др.) значительно повышает межмолекулярное взаимодействие, что ведет к увели-'' чению прочности, твердости и теплостойкости полимера, но снижает его морозостойкость и диэлектрические свойства.

Свойства полимеров обусловливаются также характером расположения элементарных звеньев макромолекулы. В соответствии с этим различают полимеры линейные, разветвленные и сетчатые (сшитые). В линейных полимерах элементарные звенья располагаются в виде длинных цепей. Полимеры, в которых основная цепь имеет боковые ответвления, называют разветвленными. Сетчатые полимеры построены из цепных молекул, соединенных между собой поперечными химическими связями.

Линейные и разветвленные полимеры плавятся при нагревании и растворяются в соответствующих органических растворителях. К таким полимерам относят полиметилметакрилат, полиэтилен, полистирол и Др.

Сетчатые (сшитые) полимеры неплавкие и нерастворимые. Образуются они в процессе синтеза сначала в виде длинных цепей, между которыми при определенных условиях (наличии необходимого количества реакционных групп, отвердителей, нагревании) возникают поперечные связи. Происходит химическая реакция «сшивания». Она характерна для полимеров и лежит в основе получения ряда полимерных материалов, например в основе получения резины путем вулканизации каучуков серой.

Свойства сетчатых полимеров зависят от количества поперечных связей. С увеличением числа сшивок, т. е. частоты сетки, повышаются жесткость, твердость, теплостойкость. Типичными представителями сетчатых полимеров являются феноло-формальдегидные, аминоальдегидные и другие смолы.

Для полимеров характерны два фазовых состояния — кристаллическое и аморфное, которые различаются порядком в расположении макромолекул. Кристаллическое состояние характеризуется упорядоченным расположением макромолекул относительно друг друга, аморфное — неупорядоченным. С повышением кристалличности увеличиваются прочность, жесткость, плотность полимеров, но снижаются их эластичность и способность окрашиваться.

• Состав пластмасс. Пластические массы — это чаше всего композици полимера (связующего вещества) с другими компонентами и поэтому большинство из них являются композиционными материалами. Б состав пластмасс, кроме связующего, входят наполнители, пластификаторы, красители, стабилизаторы и другие добавки.

С в' я З'у ю щ е е вещество является основной, обязательной составной частью любого пластика. Оно соединяет все составные части пластмассы. Связующим обычно служат синтетические смолы, природные модифицированные полимеры, белковые вещества и др. Иногда пластмасса состоит только из одного связующего вещества (смолы), например полиэтилен, полистирол.

Н а п о л.н и т е л и придают изделиям из пластмасс большую механическую прочность, повышают их теплостойкость и химическую стойкость, улучшают электроизоляционные свойства, унижают усадку, а также стоимость. В качестве наполнителей применяют древесную муку, хлопковые очесы, ткани, бумагу, асбест, каолин, мел и др. Для получения газонаполненных пластиков (поро- и пенопластов) .в состав композиции вводят так называемые порофоры (газообразователи), которые в процессе формования пластмассы при нагревании выделяют газы, вспенивающие ее.

Пластификаторы придают пластмассе гибкость, эластичность, снижают жесткость и хрупкость, повышают с вето-и морозостойкость, облегчают процесс формования изделий. Пластификаторами служат преимущественно маслообразные высококипящие жидкости (дибутилфталат, трикрезилфосфат и др.). Пластифицирующее действие их основано на ослаблении сил межмолекулярного взаимодействия полимера.

Красители окрашивают пластмассы в разнообразные цвета. Они представляют собой тонкоизмельченные минеральные пигменты либо органические красители.

Стабилизаторы — это вещества, замедляющие старение пластмасс, т. е. постепенное ухудшение их свойств под действием кислорода воздуха, света, влаги и других факторов. Процесс старения полимеров связан с накоплением свободных радикалов, образующихся в результате распада макромолеку-лярных цепей. Защитное действие стабилизаторов основано на способности связывать свободные радикалы или переводить их в малоактивное состояние. В качестве стабилизаторов используют амины, фенолы, сажу и др.

Кроме перечисленных компонентов в пластмассы могут входить отвердители, смазки, антипирены и др.

Основными преимуществами пластических масс являются
их легкость, достаточная механическая прочность, химическая
стойкость, низкая теплопроводность, высокие диэлектрические
свойства и хороший внешний вид. ;

Плотность, большинства пластических масс колеблется от 0,9 до 2,2 г/см³. Они могут быть жесткими и упругими, мягкими и эластичными. Жесткие наполненные и особенно слоистые пластики имеют высокую механическую прочность и малую плотность. В отличие от металлов пластмассы не корродируют, устойчивы к действию воды, многих кислот, щелочей и органических растворителей (бензина, ацетона, спиртов). Теплопроводность пластмасс в 500—600 раз ниже теплопроводности металлов. Большинство пластмасс— полиэтилен, полистирол и др. — известны как лучшие диэлектрики современной техники. Некоторые пластмассы (полиметилметакрилат, поликарбонаты и др.) бесцветны и обладают высокой прозрачностью.

Существенными недостатками пластмасс являются их старение и сравнительно низкая теплостойкость. Большинство из них теплостойки лишь в небольшом интервале температур: от —60 до 120 °С.

Классификация пластмасс. По виду связующего вещества пластмассы делят на две основные группы:

пластмассы на основе синтетических полимеров (смол), включающие две подгруппы, — на основе поли-меризационных смол и на основе поликонденсационных смол;

пластмассы на основе природных модифицированных (видоизмененных) полимеров.

По отношению к нагреванию различают- пластмассы термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

Термопласты 'при нагревании размягчаются, а при охлаждении снова затвердевают, сохраняя при этом прежние свойства. Поэтому термопласты (их отходы) можно перерабатывать в изделия несколько раз. Термопластами являются полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид и др.

Термореактивными (реактопластами) называют пластмассы, которые при нагревании приобретают сетчатую структуру, необратимо теряя способность плавиться и растворяться. Они размягчаются лишь на определенной стадии получения и при дальнейшем нагревании окончательно затвердевают. К реактопластам относят фенопласты, аминопласты, эфиро-пласты и др.

По жесткости пластмассы условно подразделяют на жесткие (фенопласты, аминопласты, полистирол), полужесткие (полиэтилен, полипропилен," полиамиды) и мягкие (поливинилхлоридный пластикат, пенополиуретан и др.). Мягкие пластики 'по эластичности близки к эластикам (каучукам), но отличаются от них меньшей упругой деформацией.

По характеру макроструктуры пластмассы деЛят на однородные и неоднородные (композиционные).

Однородные пластмассы состоят только из одного связующего вещества, т. е. из чистых смол (иногда вводят пластификаторы и красители); это полиэтилен, полипропилен, полистирол и др.

Неоднородные (композиционные) пластмассы содержат связующее вещество, наполнители, пластификаторы и другие компоненты. На изломе видны частицы наполнителя. В зависимости от типа применяемого наполнителя неоднородные пластмассы подразделяют на пресс-порошковые, слоистые, волокнистые и газонаполненные.

Пресс-порошковые — это смеси измельченной смолы с порошкообразным наполнителем, красителем и другими компонентами; к ним относят фенопласты, аминопласты.

Слоистые пластики'представляют собой пропитанные смолой и спрессованные листы бумаги (гетинакс), хлопковой ткани (текстолит), стеклоткани (стеклотекстолит) и т. д.

В волокнистых пластмассах наполнителем служат различные волокна: хлопковое (волокнит), стеклянное (стекловолокнит), асбестовое (асбоволокнит) и т. п.

Газонаполненные пластмассы имеют ячеистую пористую структуру и малую объемную массу. Изготовляют их в виде пено-пластов (с закрытыми порами) и поропластов (с открытыми порами). Они характеризуются высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, поскольку поры заполнены воздухом или другим газом. Типичные представители — пенополистирол и пенополиуретан.

Пластмассы выпускают также в виде поделочных материалов (полуфабрикатов) —листов, пластин, плит. Листовые пластмассы толщиной от 0,5 до 2 мм называют обычно листами, от 2 до 8 мм — пластинами и более 8 мм — плитами. Листовые материалы толщиной до 0,5 мм относят к пленкам.

12 3