Состав, свойства и классификация пластмасс

Пластическими массами (пластмассами) называют материалы, полученные на основе природных; или синтетических полимеров. Из них под влиянием нагревания и давления можно получать изделия сложной конфигурации, устойчиво сохраняющие приданную форму и размеры после прекращения термомеханического воздействия,

Основу пластмасс составляют полимеры (смолы, чаще синтетические, реже эфиры целлюлозы) - связующие вещества, определяющие основные свойства пластмасс.

По составу различают простые и сложные пластмассы. К простым относятся пластмассы, состоящие только из полимера (полиэтилен, оргстекло и др.), к сложным - содержащие, кроме полимера, различные добавки - наполнители, красители, пластификаторы и др. (текстолит, гетинакс и др.). Введение добавок производится с целью воздействия на межмолекулярные силы полимеров, придания им специфических свойств и др.

Наполнители вводятся в количестве 40...70% (по массе) для улучшения механических свойств пластмасс, уменьшения усадки при отвердении, повышения стойкости к действию различных, сред, снижения их стоимости. По типу наполнителя пластмассы классифицируют следующим образом: порошковые (древесная мука, графит, тальк и др.); волокнистые (стекловолокно); слоистые, или листовые (бумага, хлопчатобумажная или стеклянная ткань, древесный шпон); крошкообразные (кусочки ткани, древесного шпона); газонаполненные (воздух или нейтральные газы, способствующие образованию замкнутоячеистой структуры - пенопласты - или сообщающихся пор - поропласты).

Пластификаторы (камфора, дибутилфталат, олеиновая кислота и др.) вводятся в количестве 10...20% для повышения пластичности массы при повышенной температуре и придания (большей упругости и морозостойкости отформированному изделию.

Стабилизаторы (крахмал, желатин, свинцовый сурик и др.) вводятся для придания пластмассам термостабильности, замедления процессов старения.

Отвердители (органические перекиси и др.) вводятся для «сшивания» макромолекул, превращающего линейную структуру полимера в трехмерную.

Для сокращения времени отвердевания вводятся катализаторы (известь, окись магния и др.).

По отношению к тепловому воздействию пластмассы делятся на две большие группы: термопластичные и термореактивные.

3.Термопластичные пластмассы (термопласты). Основу термопластов составляют полимеры, имеющие линейную или разветвленную структуру, обладающую эластичностью. При тепловом воздействии термопласты не претерпевают химических превращений и не теряют способности к повторной переработке.

Среди термопластов наибольшее распространение получили целлулоид, полиэтилен, полистирол, фторопласты, прозрачные органические стекла (акрилаты), капрон и др. Как правило, термопласты относятся к простым пластмассам, хотя иногда к ним добавляют пластификаторы. Рассмотрим кратко некоторые виды термопластов.

Полиэтилен – продукт полимеризации газа этилена, механически достаточно прочен, сохраняет полученную при обработке форму до 60°С, хороший диэлектрик, морозостоек (до - 60°С). Это очень дешевый, легкий, водостойкий материал применяется в основном для изоляции проводов и кабелей, для изготовления пленок, емкостей и труб для агрессивных жидкостей.

Полистирол – твердый аморфный продукт полимеризации ненасыщенного углеводорода - стирола. Выпускается промышленностью в виде листов, стержней (блоков), порошка. Блочный полистирол прозрачен (его светопрозрачность достигает 90%), бесцветен. Высокий коэффициент преломления (1,60) позволяет использовать его для изготовления оптических стекол. Полистирол - хороший диэлектрик, широко применяется в качестве электроизоляционного материала для высокочастотной техники. Он растворяется в мономере (стироле), в бутилацетате и других растворителях. Нерастворим в спиртах и бензине.

При использовании полистирола в качестве конструкционного материала в учебных мастерских следует иметь в виду, что он легко режется ручными резаками и склеивается. Однако при резании надо проявлять осторожность - полистирол хрупок и легко ломается. Клей дли склеивания изделий из полистирола готовят, растворяя полистирол в стироле.

Фторопласт – кристаллический полимер, обладающий высокой химической стойкостью по отношению к кислотам, растворам щелочей, органическим растворителям, наилучшей морозостойкостью (до -195°С), хорошими антифрикционными свойствами.

Полиметилметакрилат (органическое стекло) – прозрачный бесцветный аморфный материал. Выпускают оргстекло в виде листов толщиной от 0,8 до 24 мм. Этот материал широко применяется в авиации, светотехнике и др.

Капрон – пластик на основе полиамидных смол, прочный, упругий, с низким коэффициентом трения, с очень высокой стойкостью к щелочам, бензину, спирту и другим веществам. Из капрона изготовляют подшипники скольжения, зубчатые колеса, втулки, пленки, волокна.

4.Термореактивные пластмассы (реактопласты). Основу этих пластмасс составляют полимеры, которые в процессе отверждения претерпевают химические изменения и необратимо теряют способность к повторному формованию. Термореактивные пластмассы относятся к сложным: в их состав входят наполнители, отвердители и др.

Реактопласты подразделяются на пресс-порошки, компаунды, волокнистые и слоистые пластики.

Пресс-порошки получают на основе фенолоформальдегидных смол - фенопласты (карболиты), на. основе карбамидных смол - амины. В качестве наполнителей применяют молотый тальк, цемент, древесную муку и др. Теплостойкость фенопластов до 200°С, аминов до 100°С, но последние имеют лучший декоративный вид. Пресс-порошки идут для изготовления электроизоляционных деталей, бытовых изделий и др.

Компаунды получают на основе кремнийорганических полимеров с применением в качестве наполнителей кварцевого порошка, асбеста и др. Компаунды отличаются хорошими электроизоляционными свойствами, повышенной теплостойкостью (до 300°С) и др.

Волокниты имеют высокую ударную вязкость и применяются для изготовления шкивов, маховиков и др. Асбоволокниты отличаются теплостойкостью (до 200°С), хорошими фрикционными свойствами: идут для изготовления деталей тормозных устройств и др. Стекловолокниты применяются для изготовления изделий с повышенной механической прочностью и термостойкостью (корпусная изоляция коллекторов электромашин и т.д.).

Текстолиты – слоистые материалы, полученные путем прессования уложенной правильными слоями хлопчатобумажной ткани (бязь, батист, шифон, саржа и др.), пропитанной фенолоформальдегидными смолами. Они масло- и бензостойки, достаточно водостойки, имеют хорошие физико-механические свойства. Как конструкционный материал текстолит широко применяют в машиностроении для изготовления прокладочных колец шестерен, вкладышей подшипников, различных деталей в электро- и радиотехнике и т.д.

Гетинакс – дешевый электроизоляционный материал. В качестве наполнителя используют различные сорта бумаги. Гетинаксы применяются в электротехнике и в качестве облицовочного декоративного мате