Гетероцепные термопласты

Они включают природные (полипептиды, белки) и синтетические - азотсодержащие (полиамиды, полиуретаны, но только не карбоцепной полиакриламид) и кислородсодержащие полимеры (сложные полиэфиры). Из полиэфиров наиболее востребован продукт поликонденсации терефталевой кислоты с этиленгликолем – полиэтилентерефталат ([-СН ₂ -СН ₂ -О-ОС-Ar-СО-О-] _n). Группу сложных полиэфиров двухатомных фенолов называют полиарилатами, из которых наибольший практический интерес представляют полимеры ароматических дикарбоновых кислот, характеризующиеся высокой тепло-, термо- и агрессивостойкостью. Например, полигидрохинонтерефталат не плавится до 500 ^о С, а температура размягчения полигидрохинонизофталата 320 ^о С. Свойства полиарилатов во многом определяются химическим строением бисфенола, введение в его молекулу алкильных заместителей в орто -положение к гидроксильной группе приводит к «внутренней пластификации» полимера на его основе. Полимеры бисфенолов (фенолфталеина), центральный атом которых входит в состав объемной боковой циклической (кардовой) группировки, аморфны и сочетают высокую теплостойкость с хорошей растворимостью в органических растворителях.

Частным случаем полиарилатов являются широко применяющиеся в промышленности поликарбонаты, которые представляют собой полиэфиры угольной кислоты и двухатомных фенолов общей формулы [-О-Ar-СН ₂ -Ar-O-CO-O-Ar-CH ₂ -Ar-] _n. К сложным полиэфирам относят полиариленсульфоны и полиэфирсульфоны –аморфные термопласты белого цвета с температурой стеклования до 250-410 ^о С и ММ 3-320 тыс, содержащие в основной цепи атомы серы и группы-SO ₂. Они стабильны при нагревании на воздухе до 400 ^о С и не изменяются при многократном плавлении при 300-400 ^о С, растворяются в полярных ароматических и хлорированных углеводородах.

Полиамиды наиболее многочисленны в этой группе, содержат в основной цепи амидную группу (-СО-NН-), а наиболее востребованы из них продукты поликонденсации диамина и дикарбоновой кислоты или полимеризации лактама аминокислоты. При введении наполнителей (стекловолокно и стеклоткань), пластификаторов и стабилизаторов облегчается их переработка, придаются им новые свойства и расширяются области их практического использования. Стеклонаполненные пластмассы способны заменять цветные металлы и реактопласты. Волокна получают формованием из расплава в атмосфере инертного газа или раствора линейных полиамидов с ММ 15-30 тыс, а применяют в производстве шинного корда и РТИ. Рабочая температура их эксплуатации от минус 80 до 150 ^о С, термическое разложение начинается при 300-320 ^о С, а из ароматических полиамидов – при 350-600 ^о С. Полиамидные пленки гибки и прозрачны, устойчивы к действию щелочей, органических растворителей и масел, непроницаемы для бактерий. Их сваривают теплом, ультразвуком и токами высокой частоты. склеивают растворами полиамидов, подвергают металлизации, а прочность повышают армированием тканями, повышением слойности или дублированием с алюминиевой фольгой. Пленки применяют для упаковки масел и жиров, колбас и сосисок, замороженного мяса и рыбы, способных выдерживать их варку и стерилизацию. Из них готовят емкости, чехлы и тенты, искусственную кожу и обмоткутрубопроводов. Недостатки - низкая устойчивость к кислотам и УФ- облучению.

Полиуретаны имеют в основной цепи уретановые группы –HN-CO-O, которые даже в небольшом количестве при одновременном присутствии амидных, мочевинных и эфирных групп определяют их основные свойства. Различают полиуретаны, полученные из одного диизоцианата и одного гликоля (гомополиуретаны), из двух диизоцианатов и одного гликоля или одного диизоцианата и двух гликолей (сополиуретаны) или из диизоцианатов и простых или сложных олигоэфиров (блокполиуретаны). Линейные кристаллизующиеся полиуретаны применяют как жесткие термопласты с небольшим влагопоглощением, сшитые - основа резин, волокон, клеев и герметиков. Нити из полиэфируретанмочевины с температурой плавления 230 ^о С (спандекс, США), похожие на резиновые, перерабатывают в чистом виде или в смеси с натуральными и другими волокнами, которые используют для их оплетки (стержневая пряжа), защищая от света и регулируя степень эластичности. Пряжа для трикотажа состоит из 5-20% полиуретанового и 80-95% нерастяжимых волокон. Ткани с обратимым удлинением 20-25% используют для рубашек, блузок, дамских костюмов и плащей, 40-50% - для спортивных и купальных костюмов и дамских колготок.

34. Полиарилаты и поликарбонаты. Свойства и области применения полиэтилентерефталата и продуктов его модификации. Искусственные термопласты.

Полиарилаты?

Полиэтилентерефталат (ПЭТ) идет на производство пленок, волокон и литьевых изделий (посуда, детали, оборудование). Это твердый полимер белого цвета с ММ 20-40 тыс, при быстром охлаждении становится прозрачным, кристаллизуется выше 80 ^о С, устойчив к воде и ароматическим растворителям. Он термостоек в расплавленном состоянии, деструкция начинается выше 300 ^о С с разрыва эфирных связей. Хороший диэлектрик, не обугливающийся при контакте с искрой и электродугой, устойчив к действию потока протонов, световых, рентгеновских и γ -излучений и не изменяется при ультрафиолетовом облучении в течение 300 часов. Пленки ПЭТ прочнее алюминиевой фольги, пленок из ацетата целлюлозы в 2, 5 раза, полиэтилена – в 10 раз и политетрафторэтилена – в 12 раз, не изменяют своих свойств за многие годы хранения и после выдержки в воде, тепло- и морозостойки, имеют низкую газо- и паропроницаемость, стойки к жирам и маслам, легко поддаются металлизации. Изоляция кабелей ПЭТ устойчива к морской воде, почве и атмосферным воздействиям. Волокно превосходит по термостойкости все известные, кроме фторволокна. При охлаждении до -50 ^о С увеличивает на 40% свою прочность, но не становится хрупким, а при 180 ^о С снижает на 50%, но полностью восстанавливает при охлаждении до комнатной температуры. После 500 и 1000 ч выдержки волокна при 180 ^о С сохраняется соответственно 29 и 25, 5% его прочности, а гидратцеллюлозные и полиамидные волокна в этих условиях разрушаются. Волокно загорается с трудом, гаснет в отсутствие источника огня, после 600 часов пребывания на солнце сохраняет 40% прочности, устойчиво к действию микроорганизмов, моли и плесени.

ПЭТ-волокно (лавсан) применяют в чистом виде и в смеси с другими волокнами. Техническую нить используют в производстве транспортерных лент, приводных ремней, веревок, канатов, парусов, рыболовных сетей и тралов, брезентов, бензомаслостойких шлангов, рукавов высокого давления, электоризоляционных и фильтровальных материалов. Моноволокно идет на изготовление шинного корда, сеток для бумагоделательных машин (взамен бронзовых), щеток для зерноочистительных машин, струн для скрипок, роялей и ракеток. Тонковолокнистая нить идет на обмотку электропроводов малого сечения и в медицине (синтетические кровеносные сосуды и хирургические нити), нить средней прочности - на изготовление трикотажа, различных тканей, занавесей и высокообъемной пряжи. Штапельное волокно применяют с добавлением 45% шерсти, 33% хлопка или 50% льна. Толстое волокно используют для производства искусственного меха и ковров, а нетканые изделия из волокна – для электроизоляции. Для улучшения свойств волокна полимер подвергают химической модификации в условиях синтеза путем добавки к исходному сырью других дикарбоновых кислот или их эфиров, оксикислот, разветвленных диолов, замещенных аминов или соединений с сульфо- или карбоксильными группами. Например, 4-10% диметилизофталата (лавсан-И) или 1, 5-2% диметилового эфира 5-оксиизофталевой кислоты повышают усадку волокна, 8% диметиладипината - на 20% увеличивают его накрашиваемость, а 2-4% калиевой соли диметилового эфира изофталевой кислоты – сродство его к основным красителям и усадку. Недостаток этих волокон - пониженная термостойкость и прочность, а волокно с 3-4% диметилового эфира адипиновойилигексагидротерефталевойкислоты (лавсан С) по прочности и динамическим свойствам превосходит лавсан.

Поликарбонаты – высокоплавкие ароматические полимеры белого цвета, их степень кристалличности (10-40%) и температуры плавления и стеклования зависят от строения исходного дифенола. Полимеры устойчивы к действию водных растворов кислот, солей и окислителей, обладают высокой прочностью, стабильностью размеров при переработке, хорошими диэлектрическими свойствами и низкой гигроскопичностью. Они устойчивы к действию микроорганизмов, ультрафиолетового света и излучений высоких энергий, деструкция начинается выше 330 ^о С. Пленки и волокна формуются из растворов в метиленхлориде, из расплава. При 240-300 ^о С экструдируют стержни, листы, профилированные изделия, трубы и шланги, а литьем под давлением – изделия для электротехники, кинескопов телевизоров и сотовых телефонов. Волокна из раствора, по механическим свойствам уступают волокнам из расплава. Волокно устойчиво к ударным нагрузкам, истиранию и действию γ -радиации, имеет высокую эластичность и низкую диэлектрическую проницаемость, что позволяет использовать его в электротехнике и других специальных областях техники. Шинный корд на основе поликарбонатных нитей отличается высокой усталостной и разрывной прочностью, обеспечивает хорошую стабильность размеров покрышек и повышенную теплостойкость.