Основные сведения о пластмассах
Пластические массы (пластмассы) занимают особое место среди синтетических полимерных материалов. Некоторые из них обладают такими ценными свойствами: хорошей удельной прочностью, фрикционностью, прозрачностью, электроизоляционностью, теплозвукоизоляционностью, химической стойкостью и т. д.
Обычно пластмассы представляют собой сложные композиции, состоящие из нескольких веществ. Требуемые эксплуатационные свойства пластмасс получают благодаря подбору отдельных компонентов и их определенным сочетаниям.
Основным компонентом всех пластмасс является связующее вещество (высокомолекулярное органическое соединение), которое придает пластмассам пластичность и способность формоваться, а затем затвердевать, сохраняя полученную форму. Некоторые пластмассы состоят только из связующего вещества (например, полиметилметакрилат - оргстекло).
В качестве связующего вещества в пластмассах применяют главным образом синтетические смолы, а в некоторых случаях - эфиры целлюлозы.
|
|
Для повышения механической прочности, теплостойкости, электроизоляционных и других свойств в состав большинства пластмасс вводят другой весьма важный компонент - наполнитель, который после пропитки связующим веществом спрессовывается в однородную массу.
Кроме связующих веществ и наполнителей, в состав пластмасс вводят пластификаторы, пигменты и другие добавки.
Синтетические смолы получают из веществ с низким молекулярным весом, а также из природных или ранее полученных веществ с высоким молекулярным весом. Получение высокомолекулярных синтетических смол может быть осуществлено методами полимеризации или поликонденсации.
Рис. 39. Зависимость предела прочности пластмасс от температуры:
1 - термопласты; 2 – реактопласты
В зависимости от свойств связующего вещества и его поведения при нагреве пластмассы делят на термореактивные (термонеобратимые) и термопластичные (термообратимые).
При повышенных температурах механические свойства пластмасс снижаются. Так, у реактопластов, например, sz изменяется несущественно, тогда как у термопластов перепад этого параметра значителен (рис. 39).
Анилиноформальдегидные смолы, являющиеся продуктом поликонденсации анилина с формальдегидом, применяют для электроизоляционных пластмасс, работающих в условиях высоких частот. Они обладают термостойкостью до 110° С, повышенной водо- и химической стойкостью. Обычно их используют в сочетании с феноло-формальдегидными смолами. Наибольшее применение в качестве связующих веществ получили следующие термореактивные смолы.
|
|
Феноло-формальдегидные и феноло-фурфурольные смолы, являющиеся продуктом поликонденсации фенолов (фенол, крезол, резерцин) с формальдегидом или фурфуролом соответственно, широко применяют для конструкционных и неконструкционных пластмасс. Они обладают термостойкостью до 300° С.
Аминоформальдегидные (карбамидные) смолы, являющиеся продуктом поликонденсации аминов (мочевины, тиомочевины, меламина) с формальдегидом, используют для электроизоляционных, вспомогательных и декоративных пластмасс. Они имеют термостойкость до 145° С.
Эпоксидные смолы, являющиеся продуктом поликонденсации эпихлоргидрина (хлорированного глицерина) и многоатомных фенолов (дифенилолпропана и др.), представляют собой густые, вязкие жидкости, растворимые в спирте и ацетоне. Применяют их для высокопрочных конструкционных пластмасс.
Полиэфирные смолы, являющиеся продуктом полимеризации или поликонденсации сложных эфиров двухосновных кислот (малеиновой, себациновой, анилиновой), ангидридов (фталиевого, малеинового) и многоатомных спиртов (этиленгликоли, пропиленгликоли, диэтиленгликоли), используют для высокопрочных конструкционных и электроизоляционных пластмасс. Они имеют термостойкость до 300° С, способны формоваться при низких давлениях.
Полисилоксановые связующие на основе кремнийорганических соединений применяют для термостойких и электроизоляционных пластмасс. Они обладают термостойкостью до 400° С, высокой эластичностью и химической стойкостью.
Термопластичные смолы используют для приготовления литьевых прессмасс и листовых или пленочных пластических материалов, не содержащих наполнителей. Наибольшее применение получили следующие.
Полиэтиленовые смолы, являющиеся продуктом полимеризации этилена и его производных, применяют для электроизоляционных и других пластмасс.
Поливинилхлоридные смолы, являющиеся продуктом полимеризации хлорпроизводных этилена, используют для электроизоляционных, химически стойких, теплостойких и декоративных пластмасс.
Полифторэтиленовые смолы, являющиеся продуктом полимеризации фторпроизводных этилена, применяют для термостойких, химически стойких и электроизоляционных высококачественных пластмасс.
Полистирольные смолы, являющиеся продуктом полимеризации стирола (фенилэтилена), используют для электроизоляционных пластмасс.
Полиакриловые смолы, являющиеся продуктом полимеризации акриловой и метакриловой кислот и их производных, применяют для прозрачных пластмасс (органическое стекло).
Полиамидные смолы, являющиеся продуктом поликонденсации, диаминов с двухосновными дикарбоновыми кислотами, а также ступенчатой полимеризации лактанов аминокислот, используют для высокопрочных, термостойких и других пластмасс.
Полиуретановые смолы, являющиеся продуктом взаимодействия диизоцианатов с гликолями (многоатомными спиртами и др.), применяют для высокопрочных пластмасс.
Эфиры целлюлозы. Целлюлоза является природным высокомолекулярным соединением. В результате обработки целлюлозы концентрированными кислотами образуются сложные эфиры целлюлозы; ксантогенат целлюлозы (щелочная целлюлоза, обработанная сероуглеродом), нитроцеллюлоза (обработанная смесью азотной и серной кислот) и ацетилцеллюлоза (обработанная уксусной кислотой).