Тема 4. 1. Материалы на основе полимеров, их классификация, основные свойства и области применения

Пластмассы - это синтетические материалы, получаемые на основе ор­ганических и элементоорганических полимеров. Свойства пластмасс опреде­ляются свойствами полимеров, составляющих их основу. Состоят пластмассы из нескольких компонентов - связующего вещества, наполнителя, пластифика­тора и др.

Обязательным компонентом является связующее вещество. Такие про­стые пластмассы, как полиэтилен, вообще состоят из одного связующего веще­ства. Наполнителями служат твердые материалы органического и неорганиче­ского происхождения. Они придают пластмассам прочность, твердость, тепло­стойкость, а также некоторые специальные свойства, например антифрикцион­ные, или, наоборот, фрикционные. Кроме того, наполнители снимают усадку при прессовании. Пластификаторы представляют собой нелетучие жидкости с низкой температурой замерзания. Их вводят для расширения температурной области высокоэластического состояния, они снижают жесткость пластмасс и температуру хрупкости. В состав пластмасс могут входить также стабилизато­ры, применяемые для предотвращения старения, красители и другие вещества.

Для пластмасс характерны следующие свойства. Малая плотность (обычно 1, 0-1, 8 г/см³, в некоторых случаях до 0, 02-0, 04 г/см³). Пластмассы не подвер­жены электрохимической коррозии, на них не действуют слабые кислоты и ще­лочи. Есть пластмассы, стойкие к действию концентрированных кислот и ще­лочей. Высокие электроизоляционные свойства. Хорошая окрашиваемость в любые цвета. Некоторые пластмассы могут изготавливаться прозрачными, не уступающими по своим оптическим свойствам стеклам. В зависимости от при­роды выбранных полимеров и наполнителей пластмассы могут быть твердыми и прочными или же гибкими и упругими. Ряд пластиков по своей механической прочности превосходит чугун и бронзу. Пластмассы могут служить полноцен­ными заменителями антифрикционных сплавов. Например, полиамидные под­шипники скольжения длительное время могут работать без смазки. Все пласт­массы, как правило, плохо проводят тепло, а теплопроводность таких теплоизо- ляторов, как пено- и поропласты, почти в 10 раз меньше теплопроводности обычных пластмасс. Высокие адгезионные свойства. Хорошие технологические свойства. Изделия из пластмасс изготовляют способами безотходной техноло­гии - литьем, прессованием, формованием с применением невысоких давлений в вакууме.

Недостатком большинства пластмасс является их невысокая теплостой­кость (до 100-120^оС). В настоящее время температурный потолок для некото­рых видов поднялся до 300-400^оС. Пластмассы могут работать при умеренно низких температурах (до -70^оС), а в отдельных случаях - при криогенных тем­пературах. Недостатками пластмасс также являются их низкая твердость, склонность к старению, ползучесть, нестойкость к большим статическим и ди­намическим нагрузкам. Однако положительно свойства значительно превыша­ют их отрицательные свойства, что обуславливает их широкое применение.

По характеру связующего вещества пластмассы разделяются на термо­пластичные (термопласты), получаемые на основе термопластичных полиме­ров, и т ермореактивные (реактопласты), т.е. неразмягчающиеся.

Большое применение находят термопластичные пластмассы на основе полиэтилена, пропилена, полистирола, поливинилхлорида, фторопластов, поли­амидов и других полимеров (табл. 4.1).

Таблица 4.1. Физико-механические свойства некоторых пластмасс

Основу всякого реактопласта составляет химически затвердевающая тер­мореактивная смола - связующее вещество. Кроме того, в состав реактопластов входят наполнители, пластификаторы, отвердители, ускорители или замедлите­ли и растворители. Наполнителями могут быть порошковые, волокнистые и гибкие листовые материалы. К пластмассам с порошковыми наполнителями относятся фенопласты и аминопласты. Реактопласты с волокнистыми напол­нителями представляют собой композиции, состоящие из связующего и волок­нистого наполнителя в виде очесов хлопка (волокниты), асбеста (асбоволокниты), стекловолокна (стекловолокниты). С листовыми наполнителями - гетинакс, текстолит, древесно-слоистые пластики (ДСП). Связующими при производстве слоистых пластиков служат феноло-формальдегидные, эпоксидные кремнийорганические и другие смолы.