Кремнийорганические полимеры

 

Кремнийорганические полимеры (силиконы) - синтетические полимеры, в молекулах которых содержатся атомы кремния и углерода. Наибольшее значение в промышленности имеют полиорганосилоксаны (полисилоксаны), основная молекулярная цепь которых построена из чередующихся атомов кремния и кислорода, а атомы углерода входят в состав боковых (обрамляющих) групп, связанных с атомом кремния: нокремниорганические соединения - соединения, содержащие в молекуле атом кремния, связанный с атомом углерода непосредственно или через атомы других элементов (O, N, S и др.). Известны, напр., органогалогенсиланы RnSiX4-n, органосиланы R4Si, органосилоксаны R3SiOSiR3 и др., где R - органический радикал, Х - галоген. Применяются для получения кремнийорганических жидкостей, каучуков, клеев, лаков.

Кремнийорганические полимерные жидкостине имеют запаха, сильно различаются по вязкости, температуре кипения и замерзания. Они очень термостойки и если горят, то с большим трудом, мало подвержены воздействию воды, большинства химических и физических факторов, разрушающих обычные органические материалы. В свою очередь, и они очень мало влияют или не влияют совсем на большинство таких органических материалов, как пластмассы, каучуки, краски или живые ткани и организмы. Кремнийорганические жидкости являются хорошими электроизоляционными материалами, прозрачны и обладают гидрофобными свойствами.

Рабочий интервал этих полимеров -60…+250 ^оС. Однако все силиконы имеют невысокую механическую прочность. У них невысокие адгезионные свойства. Для повышения адгезионных свойств силиконов в них вводят эпоксидные, полиэфирные и фенольные смолы.

Полисилоксановые масла применяют для пропитки бумажных конденсаторов, для изготовления низко- и высокотемпературных смазок подшипников, как гидрофобизирующие вещества. Из силоксанов производят лаки, стеклоткани, резинотекстоткани, стеклотекстолита, резиновые ленты и прокладки. Все материалы на основе кремнийорганических смол отличаются высокой нагревостойкостью и теплостойкостью.

 

Эпоксиполимеры

 

Эпоксиполимеры представляют собой вязкие жидкости, однако после добавления в них отвердителя они приобретают пространственное строение и затвердевают. В качестве отвердителей используют различные органические вещества. Отверждение может производиться как при нагревании, так и без него. Прочность отвержденного эпоксиполимера при растяжении до 80 МПа, относительное удлинение при разрыве не более 3 %. Морозостойкость -45 °С. Ценным качеством эпоксиполимеров является их низкая усадка после отверждения.

Эпоксидные полимеры отличаются высокой механической прочностью, водо- и химической стойкостью, хорошей адгезией к бетону, металлу, стеклу, дереву и другим материалам. Их используют в изготовлении клеев, мастик, слоистых пластиков и полимерных бетонов. Литьевые и пропиточные компаунды на основе эпоксидных смол широко используют для изготовления штампов, инструмента, вентиляторов, электроизоляции и т.п.

Покрытия на основе эпоксидных полимеров обладают высокой химической стойкостью и атмосферостойкостью. Недостаток эпоксиполимеров в их хрупкости. Она уменьшается после введения в них каучуков и термопластичных полимеров.

 

Полиуретан

 

Полиуретановые смолы в зависимости от применяемого сырья и режимов технологического процесса можно получить с разнообразными свойствами: мягкие и твердые, жесткие и каучукоподобные. Структура их может быть линейной и пространственной. Для линейных полиуретанов температура плавления 180 °С.

Изделия из полиуретанов эксплуатируются в диапазоне температур -60…170 °С. Полиуретаны мало подвержены старению, имеют низкую температуру стеклования и высокую стойкость к воздействию окружающей среды. Полиуретаны стойки к абразивному износу, обладают устойчивостью к большинству органических растворителей, к озону и ультрафиолетовым лучам, морской воде. Прочность связи полиуретан-металл значительно выше, чем между резиной и металлом. Из эластичных полиуретанов получают волокна и пленки, поролон, трубки, прокладки, уплотнения и изоляцию для холодильников. Из жестких полиуретанов изготавливают жесткие пенопласты, клеи, резины и лаки. Полиуретановые клеи обладают высокой адгезией к металлам, дереву, стеклу, пластмассам, керамике. Полиуретановыми лаками обрабатывают различные материалы. Покрытия из них тверды, эластичны и водостойки. Полиуретановые резины весьма стойки к окислению, хорошо противостоят истиранию, остаются эластичными даже при низких температурах (до -65 °С). Из них изготавливают ленты транспортеров, герметизирующие и прокладочные материалы.

 

Полиамиды

 

Промышленное значение имеют такие полиамиды как капрон, нейлон, анид, поликапроанид и др. Из полиамидов можно получать волокна, нити и пленки. Прочность полиамидов при растяжении 50…110 МПа при относительном удлинении 10…350 %. Полиамиды могут работать на истирание. Они ударопрочны и способны поглощать вибрацию. Полиамиды не растворимы в воде, стойки к щелочам, бензину, спирту; устойчивы к тропическим условиям. Недостатком полиамидов является их некоторая гигроскопичность и склонность к окислению при повышенных температурах. В полиамиды можно вводить наполнители. Они относятся к материалам с высокими антифрикционными свойствами. Из них изготовляют шестерни, ролики, втулки, муфты др. Эти детали могут работать без смазки, в частности при смачивании водой. Полиамиды используются в производстве клеев, пленок, пропиточных составов и лаковых покрытий. Из них изготавливают подшипники, шкивы, масло- и бензопроводы, колеса насосов, турбин, канаты и др.

 

Пластмассы

 

Пластмассами называют материалы на основе полимеров, обладающие пластичностью при переработке в изделия. Пластмассы бывают ненаполненные и наполненные. Ненаполненные состоят только из полимера и некоторых специальных добавок. К таким пластмассам относятся органические стекла, пленочные полимерные материалы, фторопласты и др. К наполненным относятся сложные композиции, состоящие из нескольких веществ. В них входят кроме полимера, который выполняет роль связующего, наполнители, пластификаторы, красящие вещества, стабилизаторы, модификаторы и др. Примером наполненных пластмасс могут служить слоистые пластики, фенопласты, волокниты, пластикаты и др.

Наполнители, обусловливают повышенную прочность пластмасс, увеличивают их теплостойкость, уменьшают объемную усадку пластмасс, удешевляют их. Используются волокнистые, порошкообразные и листовые наполнители. Неорганические наполнители по сравнению с органическими повышают теплостойкость и нагревостойкость пластмассы.

В качестве органических волокнистых материалов часто применяется древесная мука, древесная целлюлоза, хлопковые очесы и рубленная ткань.

Из неорганических волокнистых используют асбестовое и стеклянное волокно. Они придают пластмассам высокие механические свойства и повышенную нагревостойкость. Стеклянные волокна делают ее еще и менее гигроскопичной.

Порошкообразными минеральными наполнителями служат кварцевая мука, молотая слюда, тальк, мел, каолин, алюминиевая пудра, графит, сажа, двуокись титана и др. Порошкообразный минеральный наполнитель увеличивает твердость изделий, уменьшает усадку при охлаждении деталей после высокотемпературного прессования.

Из листовых наполнителей чаще всего применяют бумагу, древесный шпон, стеклянные, синтетические и хлопчатобумажные ткани. Они значительно повышают механическую прочность материала.

 

Тесты для самоконтроля

 

 

Полимерные материалы относятся к

А) высокомолекулярным соединениям

Б) низкомолекулярным соединениям

 

Все полимеры делятся

А) на органические и неорганические

Б) элементоорганические и неорганические

В) на органические, элементоорганические и неорганические