Термопластичні синтетичні смоли

Найчастіше для отримання синтетичних полімерів застосовують наступні мономери: етилен, вінилхлорид, стирол, пропілен, тетрафторетилен, метилметакрилат, фенол, меламін, формальдегід.

Етилен - найпростіший ненасичений вуглеводень. Мономер етилену має формулу -CH₂-CH₂-. При хімічному позначенні полімера хімічна формула мономера береться в квадратні дужки, до яких добавляється індекс n (ступінь полімеризації). Наприклад, поліетилен позначається наступною хімічною формулою

 

[-H₂C-CH₂-]_n.

 

Поліетилен отримують полімеризацією етилена. Властивості поліетилену залежать від умов полімеризації. За способом виготовлення розрізняють поліетилен низької густини (0,918 - 0,930 г/см³), що отримується полімеризацією при високому тиску, і поліетилен високої густини (0,946 - 0,970 г/см³), що отримують при низькому тиску. Чим вище густина поліетилену, тим вище його міцність, модуль пружності і теплостійкість. Міжнародне позначення поліетилену низького тиску (високої густини) – PE-HD, а поліетилену високого тиску (низької густини) – PE-LD.

Поліетилен випускається у вигляді плівок завтовшки 0,03 - 0,30 мм, шириною 1400 мм і завдовжки 30 м, а також у вигляді листів завтовшки 1 - 6 мм і шириною до 1400 мм.

Поліетилен має задовільні для ряду застосувань механічні властивості: границя міцності при розтягуванні поліетилену низької густини складає 10-17 МПа, а поліетилену високої густини - 18-35 МПа.

Поліетилен технологічний матеріал, має високу пластичність, піддається екструзії, литву, напиленню, заливці, легко зварюється, має високу прозорість, тому використовується в якості замінника скла. Він стійкий до дії кислот, лугів і розчинників. Нетоксичний і відносно недорогий, тому широко застосовується для виготовлення різного роду побутових виробів, посуду, як пакувальний матеріал і т.п.

Поліетилен має високі діелектричні властивості, практично не поглинає вологу. Понад 10% поліетилену використовується для виготовлення електричної ізоляції - головним чином для ізоляції радіочастотних кабелів і кабелів зв'язку (це основний матеріал для ізоляції підводних телефонних кабелів).

Поліетилен використовують для захисту від корозії магістральних нафто- і газопроводів, для захисту металів від корозії. Поліетиленові труби можуть працювати при температурах до -60°С, вони не схильні до грунтової корозії. З поліетилену виготовляють кришки підшипників, деталі вентиляторів і насосів, гайки, шайби, ємності місткістю до 200 л, тару для зберігання і транспортування кислот і лугів.

Недоліком поліетилену є схильність до старіння під дією ультрафіолетових променів і низька теплостійкість. Теплостійкість поліетилена до 60°С, а температура розмякшення 80-120°С.

Полівінілхлорид (поліхлорвініл, ПХВ) - твердий продукт полімеризації газоподібного мономера – вінілхлорида Н₂С=СН-Сl. Вологість помітніше впливає на поверхневий електричний опір цього матеріалу. Поліхлорвініл стійкий до дії води, лугів, розведених кислот, олій, бензину і спирту. Використовується для виготовлення різноманітних пластичних мас і гумоподібних продуктів, зокрема для ізоляції дротів, для отримання пінопластів, лінолеуму, штучної шкіри, об'ємної тари, товарів побутової хімії, вібропоглинаючих матеріалів в машинобудуванні і транспорті, для захисних оболонок кабелів, для виготовлення акумуляторних баків і т.п.

Для поліпшення еластичності і холодостійкості поліхлорвінілу до нього додають пластифікатори. Теплостійкість полівінілхлорида 70°С.Міжнародне позначення PVC (PCV).

Полістирол – утворюється в результаті полімеризації стиролу [-СН₂-СН(С₆Н₅)-]. Полістирол - твердий, жорсткий, безбарвний, прозорий, аморфний полімер, що легко забарвлюється в різні кольори. Має високу водостійкість, хорошу хімічну стійкість в розчинах солей, кислот і лугів. В порівнянні з іншими термопластами більш стійкий до дії радіації.

Полістирол застосовують для виготовлення деталей радіо- і електроапаратури, предметів домашнього ужитку, дитячих іграшок, трубок для ізоляції дротів, плівок для ізоляції електричних кабелів і конденсаторів, відкритих ємностей (лотки, тарілки та ін.), прокладок, втулок, світлофільтрів великогабаритних виробів радіотехніки (корпуси транзисторних приймачів), деталей електропилососів, меблевої фурнітури, конструкційних виробів з антистатичними властивостями. Удароміцним полістиролом (механічна суміш полістиролу з каучуком) облицьовують пасажирські вагони, салони автобусів і літаків. З нього виготовляють великогабаритні деталі холодильників, корпуси радіоприймачів, телефонних апаратів та ін. Полістирол застосовують для виготовлення деталей машин і апаратів, що безпосередньо контактують з харчовими продуктами (молоком і молочними продуктами, вином, коньяком, шампанським та ін.), а також для виготовлення тари і упаковки. Полістирол є складовою деяких пористих матеріалів.

Недоліками його є помітна крихкість при знижених температурах, схильність до поступового утворення поверхневих тріщин, мала стійкість до дії розчинників (зокрема, рідких вуглеводнів), схильність до старіння, а також невисока нагрівостійкість. Інтервал робочих температур від -40 до +65°С. Теплостійкість полівінілхлорида 80°С. Міжнародне позначення PS.

Поліпропілен - полімер, що утворюється в результаті полімеризації пропілена Н₂С=СН-СН₃. Має густину 0,91 г/см³, еластичний (відносне видовження 500-700%). Хімічно стійкий матеріал.

В порівнянні з поліетиленом поліпропілен має вищу механічну міцність і жорсткість, більшу теплостійкість і меншу схильність до старіння. Межа міцності при розтягуванні поліпропілену досягає 25-40 МПа. Недоліком поліпропілену є його невисока морозостійкість (до -20°С).

Деталі з поліпропілену виготовляють штампуванням, литвом під тиском, пневматичним і вакуумним пресуванням; поліетилен можна зварювати, напилювати на метал, тканину, картон. Він легко піддається механічній обробці на токарних, фрезерних і свердлильних верстатах.

Поліпропілен застосовують для виготовлення антикорозійного футерування (захисне облицювання) резервуарів, труб і арматури, трубопроводів, електроізоляційних деталей, а також для виготовлення деталей, вживаних при роботі в агресивних середовищах. З поліпропілену виготовляють корпусні деталі автомобілів і корпуси акумуляторів, труби, фланці, водонапірну арматуру, плівки, плівкові покриття паперу і картону, корпуси повітряних фільтрів, конденсатори, зубчасті і черв'ячні колеса, ролики, підшипники ковзання, фільтри масляних і повітряних систем, робочі деталі вентиляторів, насосів, ущільнення, деталі приладів і автоматів точної механіки, кулачкові механізми, деталі телевізорів, магнітофонів, холодильників пральних машин, ізоляцію дротів і кабелів. Відходи при виробництві поліпропілену і вироби, що відпрацювали, придатні для повторної переробки.

Електроізоляційні властивості того ж порядку, що і поліетилена, але нагрівостійкість вища (температура розм'якшення - до 160°С). Міжнародне позначення PP.

Політетрафторетилен – утворюється шляхом полімеризації тетрафторетилена [-F₂C-CF₂-]. Виробляється під назвою фторопласт-4 (або фторлон-4, тефлон, дайфлон і ін.). Цифра 4 вказує на число атомів фтору в мономері. Має високу для органічної речовини нагрівостійкість (до 250°С) і холодностійкість (до -70°С). Винятково хімічностійкий, перевершуючи в цьому відношенні золото і платину (на нього не діють соляна, сірчана, азотна і плавикова кислоти, луги; деяку дію на нього справляють лише розплавлені лужні метали, елементарний фтор і фтористий хлор при підвищеній температурі). Негорючий, практично абсолютно негігроскопічний і не змочується водою й іншими рідинами. Міжнародне позначення PTFE.

Фторопласт-4 - білий або сіруватий напівпрозорий матеріал. Густина (2,1-2,3 г/см³) велика в порівнянні з густиною звичайних органічних полімерів. Матеріал порівняно м'який і має схильність до холоднотекучості. Фторопласт має міцність при розтягуванні 15-35 МПа, при згинанні 10-15 МПа; відносне видовження 250-350 %.

Належить до кращих з відомих діелектриків, особливо при роботі в полях високих і надвисоких частот. Добре механічно обробляється. Низька адгезія зумовлює використання фторопласту у якості покриттів різного призначення. Має низьку радіаційну стійкість, швидко старіє під впливом потужного електричного поля. Погано склеюється. Негорючий, при температурах вище 375°С фторопласт-4 починає розкладатися з виділенням токсичних з’єднань фтору.

Фторопласт-4 не набрякає у воді, не змочується рідинами і в'язкотекучими середовищами харчових виробництв - тістом, патокою, варенням і т.п. Нешкідливий для людини.

Має коефіцієнт тертя, нижчий ніж у танучого льоду, тому застосовується для виготовлення підшипників ковзання без мастила. Для зменшення зносу підшипників у фторопласт вводять 15-30 % наповнювача (графіту, дисульфіта молібдену, скляного волокна та ін.).

Фторопласт широко застосовуються в електро- і радіотехнічній промисловості, а також для виготовлення хімічно стійких труб, кранів, мембран, насосів, підшипників, деталей медичної техніки, корозійностійких конструкцій, тепло- і морозостійких деталей (втулок пластин, дисків, прокладок, сальників, клапанів), для облицювання внутрішніх поверхонь різних кріогенних ємностей.

Поліамідні смоли – синтетичні високомолекулярні з’єднання на основі амідних груп –CONH–. Полімери з поліамідних смол мають відносно високу механічну міцність і еластичність. Розчинні лише в обмеженому числі розчинників (зокрема, у крезолі і розплавленому фенолі). Поліаміди застосовуються для виготовлення синтетичних волокон (капрон, силон, дедерон, нейлон), гнучких плівок і пластичних мас. Гігроскопічні і пластичні (при підвищених температурах), однак мають низьку радіаційну стійкість і світлостійкість.