Основные физические состояния полимеров. Термомеханические кривые. Теплостойкость и морозостойкость пластмасс.

Аморфные полимеры с линейными молекулами в зависимости от условий могут находиться в трех физических состояниях:
- стеклообразном;
- высокоэластичном;
- вязкотекучем.
Эти состояния определяются способностью всей макромолекулы или ее отдельных участков менять свою конформацию.

Стеклообразное состояние существует при низких температурах, когда энергия теплового движения молекул ниже энергии межмолекулярного взаимодействия. Скорость перемещения молекул мала; молекулярные цепи не могут менять ни своей конформации, ни взаимного расположения. Это твердое состояние.

Вязкотекучее состояние существует при высоких температурах. Молекулы могут перемещаться друг относительно друга. Вещество обладает текучестью, только его вязкость в 10¹⁰ раз больше вязкости низкомолекулярных жидких соединений.

Высокоэластичное состояние существует в области промежуточных температур. При таком состоянии вещества возможно изменение взаимного расположения отдельных частей молекул, но не макромолекул в целом. Вещество проявляет эластичные свойства.

Переход из одного физического состояния в другое происходит не при определенной температуре, а в интервале температур. Средняя температура перехода из высокоэластичного состояния в стеклообразное называется температурой стеклования, а из высокоэластичного в вязкотекучее – температурой текучести. Значения этих температур зависят от способа их определения. Стеклообразное состояние возможно для всех аморфных полимеров, высокоэластичное и вязкотекучее состояние не всегда достигается из-за термической неустойчивости некоторых полимеров.

Полимеры, способные переходить при повышении температуры в пластическое состояние, называются термопластичными. Полимеры, образующие пространственные сетки и неспособные размягчаться, называются термореактивными.

Для определения температур фазовых переходов полимеров используется термомеханический метод, состоящий в измерении зависимости деформации полимера от температуры. Полученные этим методом кривые называются термомеханическими кривыми.

Для аморфных линейных полимеров термомеханическая кривая имеет три участка, соответствующие трем физическим состояниям:
- стеклообразному состоянию соответствует участок, для которого характерны малые деформации;
- высокоэластичному – участок с большими обратимыми деформациями;
- вязкотекучему – участок с резким увеличением деформации.

Для кристаллических полимеров и полимеров с сетчатой структурой термомеханические кривые имеют более сложный вид.
2. Лаки и эмали. Основные характеристики материалов, области применения и свойства лаков и эмалей.

Лаки – растворы смол в органических растворителях. После высыхания лаки образуют на поверхности изделий твердые прозрачные и блестящие пленки, выполняющие защитные и декоративные цели.

Основными компонентами лаков являются ПОВ и растворители. Также в состав могут сходить разбавители, пластификаторы, катализаторы и инициаторы, в некоторых случаях – органические красители.

По природе ПОВ лаки бывают:

1) смоляные, изготавливаемые из естественных и синтетических смол

2) эфироцеллюлозные, изготавливаемы на основе эфиров целлюлозы

3) асфальтобитумные, изготавливаемые на основе естественных и искусственных асфальтов и битумов. Смоляные и эфироцеллюлозные лаки не содержат масел, а асфальтобитумные могут содержать.

По характеру пленкообразования лаки делят на лаки, образующие твердые пленки за счет испарения растворителей (летучие лаки) и лаки, образующие пленки не только за счет испарения растворителей, но и за счет химических превращений ПОВ. В первую группу входят смоляные лаки, во вторую – маслосодержащие (масляные, алкидные), а также полиэфирные ненасыщенные, бакелитовые и эпоксидные.

Эмаль -Суспензия пигмента или смеси пигментов с наполнителями в лаке, которая после нанесения на поверхность образует непрозрачное покрытие, обладающее защитными, декоративными или специальными техническими свойствами.

Для эмалевых покрытий характерно св-во укрывистости. Укрывистость –способность лакокрасочных материалов делать невидимым цвет или цветовые различия окрашиваемой поверхности.

Билет №15

1.Переработка пластмасс: подготовительные операции, требования к сырью, составление композиции, режимы переработки для различных процессов.

Функционально-потребительские свойства пластмассовых изделий (эргономические, эстетические) обусловлены не только видом и составом пластмасс, но и способами их переработки.

Переработка пластмасс – комплекс технологических процессов, обеспечивающий получение полуфабрикатов или изделий из пластмасс с использованием специального оборудования.

Технологический регламент получения изделий из пластмасс включает в себя помимо основного процесса формования изделий целый ряд других мероприятий и операций. Одними из начальных этапов этого процесса являются проектирование рациональной конструкции изделия и формующих инструментов (формы, насадки, головки и др.), а также выбор метода переработки и его технологического режим, разработка рецептуры композиций, являющейся оптимальной для данного метода переработки и качества получаемых изделий.

Собственно процесс переработки включает в себя:

1) составление композиций и подготовку их к формованию путем гранулирования, таблетирования и сушки;

2) изготовление изделий определенной формы и размера;

3) последующая обработка их с целью повышения свойств и уровня качества путем термической обработки, а также подработки для удаления некоторых дефектов

и т. д.

В зависимости от физического состояния полимерного связующего в материале методы переработки пластмасс можно подразделить на группы:

1) формование из полимеров, находящихся в вязкотекучем состоянии, с использованием методов литья под давлением, экструзии, горячего прессования, спекания, каландрования;

2) переработка материалов. находящихся в высокоэластичном состоянии, с использованием листов или пленочных полуфабрикатов путем вакуумного и пневматического формования, горячего штампования, экструзии с раздуванием;

3) формование из пластмасс, находящихся в твердом (кристаллическом или стеклообразном) состоянии, основанное на способности полимерных материалов проявлять вынужденную высокоэластичность, с использованием методов холодной штамповки, прокатки и др.;

4) изготовление изделий непосредственно из жидких мономеров, так называемым химическим формованием, при котором полимеризация производится непосредственно в формах, соответствующих формам изделий или полуфабрикатов (например, получение листового органического стекла);

5) формование изделий из растворов и дисперсий полимеров: получение пленок методом полива с последующим испарением жидкой фазы, окунанием формы, ротационным формованием;

6) метод таблетирования с последующим спеканием (температура плавления и разложения отличаются незначительно).

переработка пластмасс возникла как научная дисциплина в середине 19 века, одновременно с получением первого искусственного ВМС. Первыми методами были прессование и выдавливание (лазерная экструзия). В конце 20 века стали использовать специальные методы, пригодные только для переработки ВМС.

Выбор метода переработки обусловлен конструкцией изделия и характером изменений пластмассы при нагреве. Термопласты могут быть переработаны любым методом пластической деформации, а реактопласты – в основном методом горячего прессования. Термопласты имеют в этом отношении большое преимущество, так как их можно перерабатывать наиболее прогрессивными методами – литьем под давлением и экструзией, обеспечивающими изготовление изделий от самой простой конструкции до наиболее сложной.