Види пластмас та їх склад . ЦТД Клен

21.09.2015

Види пластмас та їх склад

Submitted by MuHyc on Tue, 07/10/2012 — 00:56

Пластмаси, як і синтетичні каучуки та волокна, відносяться до високомолекулярним синтетичних матеріалів (полімерів).

Пластмасами називають матеріали, які містять в якості основного компонента (сполучного) полімер. На певній стадії отримання пластмас вони володіють пластичністю, тобто здатністю під впливом тепла і тиску приймати потрібну форму.

У найбільш повному за складом вигляді пластмаси складаються з полімеру (сполучного), наповнювача, пластифікатора, барвника, стабілізатора, затверджувача, каталізатора, мастильного речовини. В окремих випадках вони складаються тільки з одного полімеру, а в більшості інших — з полімеру і деяких перерахованих компонентів.

Полімер є основою будь-якої пластмаси, він пов’язує компоненти пластмаси в монолітне ціле, надає їй головні властивості.

Полімерами називають високомолекулярні речовини, що складаються з величезних молекул (макромолекул), що утворюються з багаторазово повторюваних ланок (ланцюгів) мономеру. Молекулярна маса полімерів становить від декількох тисяч до декількох мільйонів одиниць.

Якщо макромолекули високомолекулярних сполук складаються з декількох видів повторюваних ланок, то їх називають сополімерами. Полімер, у якого макромолекули складаються з різнорідних щодо великих ланок (осколків макромолекул), називається блоксополимером. Значний інтерес представляють так звані прищеплені кополімери, до макромолекул яких «прищеплюються» бічні відростки молекул іншого речовини. Завдяки цьому можна отримувати матеріали з новими, заздалегідь заданими властивостями.

У залежності від хімічного складу полімери поділяються на органічні, элементоорганические і неорганічні, а в залежності від походження чи способу отримання — на природні, штучні і синтетичні.

В даний час при виробництві пластмас найбільш часто використовуються синтетиче ські полімери (смоли) і значно рідше штучні (ефіри, целюлози) і природні полімери (каучук, асфальти і каніфоль).

Види пластмас та їх склад . ЦТД Клен

Рис. Схеми будови полімерів: а — звичайний полімер; б — сополімер; в блоксополімер; р — щеплений сополімер; і В — різні ланки макромолекули

Всі синтетичні полімери отримують реакцією полімеризації або поліконденсації. Вихідні для цього низькомолекулярні речовини називаються мономерами, зазвичай або містять у молекулах реакційно здатні подвійні або потрійні зв’язки, або є циклічними структурами, здатними до розриву своїх хімічних зв’язків. При створенні певних умов (температура, тиск, каталізатор) частину зв’язків у них розривається і відбувається з’єднання полімеру в довгі ланцюжки.

При полімеризації певну кількість і молекул А мономера з’єднується в одну молекулу полімеру без виділення будь-яких побічних продуктів.

Полімери, отримані поліконденсацією, в основному, мають просторову структуру, де крім міжмолекулярних сил зчеплення між молекулами діють хімічні зв’язки. Просторова структура утворюється під дією теплоти, каталізатора або при добавці до полімеру спеціального речовини — затверджувача.

Від кількості міжмолекулярних зв’язків полімеру залежить його здатність розчинятися і розм’якшуватися при нагріванні. При досягненні певного їх числа полімер втрачає здатність розчинятися і розм’якшуватися (плавитися). Таким чином, фізико-хімічні властивості полімерних матеріалів залежать не тільки від хімічної природи полімеру, але і від характеру поєднання молекул між собою в ті чи інші структури.

Висока міцність полімерів пояснюється різким возраставшем сил міжмолекулярного притягання, так як великі молекули полімерів взаємодіють між собою величезною кількістю ланок, і розділити такі молекули дуже важко.

В залежності від поведінки при підвищених температурах всі синтетичні полімери поділяються на термореактивні і термопластичні. Відповідно і пластмаси поділяються на термореактивні (неплавкі і нерозчинні) і термопластичні. В деякі пластмаси входять одночасно термореактивні і термопластичні смоли термореактивні смоли і каучук.

Термореактивні пластмаси (реактопласти) при повторному нагріванні внаслідок протікання необоротних хімічних реакцій перетворюються у тверді важкорозчинні і неразмягчающиеся (неплавкі) речовини. Тому формування деталей з термореактивних пластмас повинно випереджати процес утворення самої пластмаси, так як в противному випадку воно буде ускладнено чи неможливо. Термореактивні пластмаси одержують поліконденсацією низькомолекулярних речовин при підвищеній температурі.

З числа термореактивних смол найбільш часто застосовують в якості сполучних фенолформальдегідні, поліефірні, епоксидні, кремнійорганічні (полисилоксановые), меламіно-формальдегідні та ін

У отвержденном стані більшість термореактивних смол у порівнянні з термопластичними менше змінюють свої фізичні і механічні властивості при нагріванні і володіють малою хладотекучестью, тобто повільно деформуються в процесі експлуатації під впливом постійно діючого навантаження. У той же час у них, як правило, більш низька в’язкість.

Термопластичні пластмаси (термопласти) при повторному нагріванні розм’якшуються і піддаються формуванню, а при охолодженні знову застигають, зберігаючи колишні властивості, тому їх можна багаторазово переробляти. Термопластичні пластмаси одержують полімеризацією низькомолекулярних органічних речовин.

Найчастіше для виробництва термопластичних пластмас використовуються наступні термопластичні смоли: поліметилметакрилат, полістирол, полівінілхлорид, поліетилен, політетрафторетилен, поліаміди, поліуретани. Всі вони мають лінійну, а не просторову структуру молекул.

Більшість термопластичних смол володіє високою ударною міцністю, водостійкістю і хорошими діелектричними властивостями і в той же час низьку теплостійкість і значною хладотекучестью. Багато з термопластичних пластмас можуть бути використані при температурі не вище 60. 80°С. Для деяких з цих пластмас температура використання може досягати 150. 160 і навіть 250 °С (наприклад, для фторопласту).

Термопластичні пластмаси (особливо фторопласты) схильні до значної зміни лінійних розмірів і об’єму із зміною температури. Деталі, виготовлені з термопластичних мас, піддаються зварюванні.

Види пластмас та їх склад . ЦТД Клен

Рис. Залежність міцності пластмаси від температури: 1 термопласти; 2 — реактопласти

Пластифікатори вводять до складу пластмас для зниження крихкості, надання пластичних мас м’якості, плинності, пластичності, для підвищення гнучкості і розтяжності. Вони підвищують стійкість пластмас до тепла і холоду.

З плином часу пластифікатори можуть виділятися з матеріалу і випаровуватися, внаслідок чого збільшуються твердість і крихкість деталей.

Пластифікатори — це своєрідні розчинники уповільненої дії. Порівняно невеликі молекули пластифікатора, проникаючи між ланцюжками полімеру, роз’єднують їх, сили взаємодії між атомами сусідніх ланцюжків слабшають, і ланцюжки отримують досить велику свободу переміщення. Це і призводить до придбання полімером нових властивостей. Так, наприклад, він може бути перетворений з твердого матеріалу в м’який і еластичний.

В якості пластифікаторів застосовують різні низькомолекулярні висококиплячі малолетучие рідини (складні ефіри фталевої, фосфорної, себаціновой та інших кислот) і тверді низькомолекулярні каучукоподобное або воскоподобные смоли. Кращий пластифікатор володіє меншою летючістю.

Наповнювачі служать для часткової заміни зв’язуючих, зниження вартості пластичних мас та надання їм певних властивостей. Так, наповнювачі можуть підвищувати міцність, теплостійкість, діелектричні властивості або електропровідність, теплопровідність, зменшувати крихкість і усадку. Іноді наповнювач, покращуючи один показник, погіршує інші. Наповнювачі поділяються на органічні (деревне борошно, подрібнений сульфітна і натронна целюлоза, тканина, папір ТОЩО) і мінеральні (каолін, тальк, крейду, металеві порошки, кварцова борошно, цемент, азбест, азбестове волокно, слюда, скляні нитки і тканини і ін).

За структурою органічні і мінеральні наповнювачі поділяють на порошкоподібні, волокнисті і листові. В залежності від цього і пластмаси поділяють на порошкоподібні (прес-порошки та ливарні маси), волокнисті і шаруваті. Деякі пластмаси (органічне скло, вініпласт, целулоїд та ін) виготовляються без наповнювачів.

У пінопластів другим основним компонентом крім смол може бути газоутворювач, т.е. добавка, разрушающаяся при розм’якшенні смоли з утворенням газоподібного речовини (найчастіше азоту).

Барвники вводяться для додання пластичній масі певної забарвлення. Вони являють собою мінеральні пігменти в тонкоизмельченном вигляді або органічні барвники. Барвники можуть також збільшувати довговічність пластмас, підвищувати хімічну і термічну стійкість і інші якості.

Змащення, або змащувальні речовини, що вводяться в пластмаси для кращої пластифікації і запобігання прилипання виробів до прес-формам. Найбільш часто використовують для цього парафін, стеарин.

Стабілізатори (інгібітори) сприяють збереженню первинних властивостей пластмас.

Окремі види пластмас містять отверджувачі (гексаметилендиамин, малеїновий ангідрид і ін), під дією яких рідкий склад перетворюється в тверду пластмасу, а також каталізатори для прискорення процесу затвердіння.

Короткий опис статті: рідка пластмаса

Джерело: Види пластмас та їх склад | ЦТД «Клен»

Також ви можете прочитати