Классификация полимеров

По составу

Органические, элементоорганические, неорганические

По форме макромолекул

Линей­ные (цеповидные), разветвленные, плоские, ленточные (лестнич­ные), пространственные или сетчатые.

По фазовому состоянию

Аморфные и кристаллические.

По полярности

Полярные и не­полярные.

По отношению к нагреву

Термопластичные и термореактивные.

Пластмассами называют искусственные материалы, получаемые на основе органических полимерных связующих веществ. Эти материалы способны при нагреве размягчаться, становиться пластичными, и тогда под давлением им можно придать заданную форму, которая затем сохраняется.

В состав пластмасс входят связующие (синтетические смолы), наполнитель, пластификаторы (олеиновую кислоту, стеарин, дибутилфталат и др.), отвердители, катализаторы, ингибиторы, красители.

По характеру связующего вещества пластмассы подразделяют на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

По виду наполнителя пластмассы делят на порошковые (карболиты) с наполнителями в виде древесной муки, графита, талька; волокнистые с наполнителем в виде волокон хлопка и льна (волокниты), стеклянного волокна

(стекловолокниты), асбеста (асбоволокниты); слоистые, содержащие листовые наполнители; газонаполненные (пено- и поропласты).

Особенностями пластмасс являются малая плотность, низкая теплопроводность, значительное тепловое расширение, хорошие электроизоляционные свойства, высокая химическая стойкость, фрикционные и антифрикционные свойства. Недостатками пластмасс являются невысокая теплостойкость, низкие модуль упругости и ударная вязкость, склонность к старению.

К неорганическим полимерным материалам относят минеральное стекло, ситаллы (стеклокристаллические материалы), керамику и др. Свойства - негорючесть, высокая стойкость к нагреву, химическая стойкость, неподверженность старению, большая твердость. Однако они обладают повышенной хрупкостью, плохо переносят резкую смену температур.

Древесные материалы обладают высокой удельной прочностью и декоративностью, устойчивостью к органическим кислотам, их солям, спиртам, газам, хорошие технологические свойства. Недостатками натуральной древесины является ее анизотропность (из-за волокнистого строения), гигроскопичность, недостаточная биологическая стойкость, ухудшение свойств при температуре выше 120-130 о С.

Древесные материалы

Заготовки из натуральной древесины

- древесные полуфабрикаты

- клееная древесина

- древопластики.

Вопросы для повторения

1. Какие материалы относятся к неметаллическим конструкционным материалам?

2. Каковы их свойства?

3. Что такое полимеры? Какими свойствами они обладают?

4. Дайте классификацию полимерных материалов.

5. Какие материалы называют пластмассами? Какими свойствами они обладают?

6. Классификация пластмасс.

7. Какие компоненты входят в состав пластмасс и для чего?

8. Какие материалы относят к неорганическим полимерам? Какими свойствами они обладают?

9. Какие материалы относят к древесным материалам? Какими свойствами они обладают?

Огромное число полимеров можно подразделить на три основных класса, лежащих в основе принятой сейчас классификации.

К первому классу относится обширная группа карбоцепных полимеров, макромолекулы которых имеют скелет, построенный из атомов углерода. Типичными представителями полимеров этого класса можно назвать полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, полиметилметакрилат, поливиниловый спирт и множество других. Фрагмент макромолекулы первого из них имеет следующее строение:
[-СН2-СН2-]n.

Ко второму классу относится не менее обширная группа гетероцепных полимеров, макромолекулы которых в основной цепи помимо атомов углерода содержат гетероатомы (например, кислород, азот, серу и др.). К полимерам этого класса относятся многочисленные простые и сложные полиэфиры, полиамиды, полиуретаны, природные белки и т.д., а также большая группа элементоорганических полимеров: полиэтиленоксид (простой полиэфир); полиэтилентерефталат (сложный полиэфир) полиамид; полидиметилсилоксан.

Третий класс полимеров - высокомолекулярные соединения с сопряженной системой связей. К ним относятся различные полиацетилены, полифенилены, полиоксадиазолы и многие другие соединения. Примерами таких полимеров могут служить: полиацетилен; полифенилен; полиоксадиазол.

К этому же классу относится интересная группа хелатных полимеров, в состав которых входят различные элементы, способные к образованию координационных связей (они обычно обозначаются стрелками). Элементарное звено таких полимеров часто имеет сложное строение.

Среди многочисленных полимерных материалов наибольшее практическое применение пока находят материалы на основе представителей первого класса полимеров - карбоцепных высокомолекулярных соединений. Из карбоцепных полимеров можно получить ценнейшие материалы - синтетические каучуки, пластмассы, волокна, пленки и т.д., и исторически именно эти полимеры нашли первое практическое применение (получение фенолоформальдегидных смол, синтетического каучука, органического стекла и др.). Многие из карбоцепных полимеров стали впоследствии классическими объектами для исследования и создания теории механического поведения полимерных тел (например, полиизобутилен, полиметилметакрилат, полипропилен, фенолоформальдегидная смола и т.д.).

По способности к вторичной переработке полимеры подразделяются на термопласты и реактопласты. Рассмотрим первые подробнее. К термопластичным материалам или термопластам (thermoplast, thermoplastic) относятся полимеры, которые при нагревании в процессе переработки переходят из твердого агрегатного состояния в жидкое: высокоэластическое или вязкотекучее (литьевые термопласты переходят в вязкотекучее состояние). При охлаждении материала происходит обратный переход в твердое состояние. Поведение при нагревании отличает термопласты от термореактивных материалов или реактопластов (thermoset), которые отверждаются при переработке и не способны далее переходить в жидкое агрегатное состояние.

Физические состояния термопластов

В зависимости от принимаемых фазовых состояний термопластичные материалы делятся на аморфные и кристаллические (точнее кристаллизующиеся). В кристаллизующихся литьевых термопластах всегда сохраняется какая-то доля незакристаллизованного (аморфного) материала, поэтому эти материалы иногда называют частично-кристаллическими. Некоторые материалы (PC), в принципе способные к кристаллизации, не кристаллизуются при литье под давлением, оставаясь аморфными. Есть материалы, которые могут быть аморфными или кристаллизоваться в зависимости от условий литья. Другие - очень сильно меняют степень кристалличности и свойства при изменении технологического режима. Способность к кристаллизации - очень важное свойство материалов, определяющее их поведение при переработке, и которое обязательно должно учитываться при конструировании изделий и пресс-форм и выборе технологического режима литья. Кристаллизующиеся материалы имеют высокий уровень усадки и анизотропии усадки (разница продольной и поперечной усадки). Пигменты и другие добавки, действуя как нуклеаторы (зародышеобразователи кристаллизации), могут значительно изменять структуру и свойства кристаллизующихся материалов.

В зависимости от температуры аморфные термопласты имеют 3 физических состояния: стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее.

Для стеклообразного состояния характерны небольшие упругие деформации. Переход из высокоэластического состояния в стеклообразное происходит в некотором диапазоне температур, центр которого называют температурой стеклования Tc (glass transition temperature, Tg). В зависимости от метода определения температура стеклования может значительно изменяться. При повышении температуры стекловании повышается температура эксплуатации аморфного материала.

Полимер в высокоэластическом состоянии способен к большим обратимым деформациям, достигающим сотен и более %. При повышении температуры литьевой термопластичный материал переходит из высокоэластического состояния в вязкотекучее. Температура такого перехода называется температурой текучести Тт. Выше температуры текучести в полимере проявляются необратимые деформация вязкого течения. При нагревании аморфного материала обычно визуально наблюдается нефазовый переход, напоминающий процесс плавления для кристаллизующихся термопластов. Температуру такого перехода условно называют температурой плавления (melting temperature, Tm) аморфного материала.

В кристаллизующихся термопластах аморфная фаза может приобретать описанные выше физические состояния. При нагревании кристаллическая фаза плавится. Температура этого фазового перехода называется температурой плавления Тпл (melting temperature, Tm). Свойства кристаллизующихся полимеров зависят от содержания кристаллической фазы и от того, в каком физическом состоянии (стеклообразном или высокоэластическом) находится при температуре эксплуатации аморфная фаза.

Классификация термопластов по эксплуатационным свойствам

Литьевые термопластичные материалы делят на несколько групп в зависимости от уровня эксплуатационных свойств. К таким свойствам прежде всего относится температура долговременной эксплуатации.

Пластмассы достаточно условно делят на группы (в различных изданиях приводятся разные критерии классификации):
- Материалы общего назначения или общетехнического назначения (general purpose plastics);
- Конструкционные пластмассы или пластмассы инженерно-технического назначения (engineering plastics);
- Суперконструкционные (super-engineering plastics) или высокотермостойкие полимеры (high temperature plastics).

Среди термопластов выделяют особую группу термопластичных эластомеров или термоэластопластов (TPE), которые по технологическим свойствам являются обычными термопластами, а по эксплуатационным подобны каучукам и резинам, т.е. способны к большим обратимым деформациям. В зависимости от температуры долговременной эксплуатации термоэластопласты также подразделяют на материалы общего назначения (general purpose TPE) и инженерно-технического назначения (engineering TPE).

Классификация термопластов по химической структуре

По химическому строению многочисленные литьевые термопластичные материалы обычно подразделяют на несколько групп (классов). Современная промышленность выпускает большое количество типов полиолефинов (PO), важнейшими из которых являются группы полиэтиленов (PE) и полипропиленов (PP). Многочисленные типы материалов представлены в группах стирольных пластиков (PS), полиамидов (PA), сложных полиэфиров (polyester).

Традиционно выделяют группы полимеров на основе целлюлозы (cellulosic plastics), фторполимеров или фторопластов (fluoro plastics). Изготовители акриловых полимеров или акрилатов (acrylic) часто указывают только принадлежность материала к данной группе и не приводят тип материала.

Классификация термопластов по объему производства

Нередко в литературе выделяют группу крупнотоннажных материалов (volume plastics), к которым относят полиэтилен (PE) и полипропилен (PP). основные стирольные пластики (PS) и особенно АБС (ABS), акрилаты (acrylic), ПВХ (PVC) и бутылочный ПЭТ (PET).

Гомополимеры. Сополимеры. Стереоизомеры

Полимеры, построенные одинаковых мономеров называют гомополимерами (homopolymer), из разных - сополимерами (copolymer).

Для некоторых типов материалов (полипропилен, полистирол и др.) помимо химической формулы большое значение имеет стереоизомерия - тип пространственной конфигурации боковых групп атомов относительно полимерной цепи. Наиболее важные типы стереоизомеров:

Изотактический (isotactic) - боковые группы расположены по одну сторону полимерной цепи;
- синдиотактический (syndiotactic) - боковые группы последовательно чередуются по одну и другую сторону полимерной цепи;
- атактическиий (atactic) - беспорядочное расположение боковых групп по одну и другую сторону полимерной цепи.

Развитие технологи синтеза полимеров с использованием металлоценовых катализаторов, позволило наладить в последние годы промышленный выпуск различных стереоизомеров.

В качестве примера влияния стереоизомерии на эксплуатационные свойства материала можно привести синдиотактический полистирол (SPS), являющийся кристаллизующимся материалом в отличие от обычного аморфного атактического полистирола.

По структуре сополимеры делят на несколько типов:

Блок-сополимер (block-copolymer) - регулярное чередование последовательностей (блоков) звеньев в основной цепи;
- статистический сополимер (random copolymer) - нерегулярное чередование последовательностей звеньев;
- привитой сополимер (graft copolymer) - имеет основную цепь в виде гомополимера или сополимера, к которой присоединены боковые цепи;
- чередующийся или альтернатный сополимер (alternating copolymer) - регулярное чередование звеньев в основной цепи.

В последнее время большое развитие получили интерполимеры - сополимеры, образующие гомогенную структуру (компоненты не выделяются в отдельные фазы).

Помимо двойных сополимеров, построенных из двух типов мономерных звеньев, выпускаются тройные сополимеры (terpolymer), состоящие из трех типов звеньев, а также сополимеры с четырьмя и большим количеством типов звеньев. Тройными сополимерами являются АБС-пластики (ABS), ACA-сополимер (ASA) и др.

Классификация термопластов по типу наполнителя

Наполнители могут значительно изменять эксплуатационные и технологические свойства термопластов.

Термопласты, содержащие стекловолокно и др. виды стеклянных наполнителей, традиционно называют стеклопластиками (glass filled). В последние годы большое распространение получили материалы, наполненные длинным стекловолокном, требующие особых условий переработки.

Углепластиками (carbon filled) называют материалы, содержащие углеродное волокно.

Иногда выделяют группу "специальных" термопластов. К ним относят материалы, содержащие антипирены (материалы с повышенной стойкостью к горению), электропроводящие добавки (антистатические, электропроводящие, ЭМИ-экранирующие материалы), антифрикционные добавки (материалы с пониженным коэффициентом трения), добавки, придающие износостойкость и др.

Повторяющийся структурный фрагмент, включающий несколько атомов. Полимеры состоят из большого числа повторяющихся группировок (звеньев) одинакового строения, называют например поливинилхлорид (-СН2-СНСl-) n , каучук натуральный и др. Высокомолекулярные соединения, молекулы которых содержат несколько типов повторяющихся группировок, называют сополимерами .

Полимер образуется из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации. К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки , нуклеиновые кислоты , полисахариды , каучук и другие органические вещества . В большинстве случаев понятие относят к органическим соединениям, однако существует и множество неорганических полимеров . Большое число полимеров получают синтетическим путём на основе простейших соединений элементов природного происхождения путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений. Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли- : поли этилен, поли пропилен, поли винилацетат...

Благодаря ценным свойствам полимеры применяются в машиностроении , текстильной промышленности , сельском хозяйстве и медицине , автомобиле- и судостроении, в быту (текстильные и кожевенные изделия, посуда, клей и лаки , украшения и другие предметы). На основании высокомолекулярных соединений изготовляют резины , волокна , пластмассы , пленки и лакокрасочные покрытия. Все ткани живых организмов представляют высокомолекулярные соединения.

Наука о полимерах

Синтетические полимеры. Искусственные полимерные материалы

Человек давно использует природные полимерные материалы в своей жизни. Это кожа , меха , шерсть , шелк , хлопок и т.п., используемые для изготовления одежды, различные связующие (цемент , известь , глина), образующие при соответствующей обработке трехмерные полимерные тела, широко используемые как строительные материалы . Однако промышленное производство цепных полимеров началось в начале XX в., хотя предпосылки для этого создавались ранее.

Практически сразу же промышленное производство полимеров развивалось в двух направлениях – путем переработки природных органических полимеров в искусственные полимерные материалы и путем получения синтетических полимеров из органических низкомолекулярных соединений.

В первом случае крупнотоннажное производство базируется на целлюлозе . Первый полимерный материал из физически модифицированной целлюлозы – целлулоид – был получен еще в начале XX в. Крупномасштабное производство простых и сложных эфиров целлюлозы было организовано до и после Второй мировой войны и существует до настоящего времени. На их основе производят пленки, волокна , лакокрасочные материалы и загустители . Необходимо отметить, что развитие кино и фотографии оказалось возможным лишь благодаря появлению прозрачной пленки из нитроцеллюлозы .

Производство синтетических полимеров началось в 1906 г., когда Л. Бакеланд запатентовал так называемую бакелитовую смолу – продукт конденсации фенола и формальдегида , превращающийся при нагревании в трехмерный полимер. В течение десятилетий он применялся для изготовления корпусов электротехнических приборов, аккумуляторов , телевизоров , розеток и т.п., а в настоящее время чаще используется как связующее и адгезивное вещество.

Классификация полимеров

По химическому составу все полимеры подразделяются на органические, элементоорганические, неорганические.

• Органические полимеры. Образованы с участием органических радикалов (CH3, C6H5, CH2). Это смолы и каучуки .
• Элементоорганические полимеры. Они содержат в основной цепи органических радикалов неорганические атомы (Si, Ti, Al), сочетающиеся с органическими радикалами. В природе их нет. Искусственно полученный представитель – кремнийорганические соединения.
• Неорганические полимеры. Их основу составляют оксиды Si, Al, Mg, Ca и др. Углеводородный скелет отсутствует. К ним относятся керамика , слюда , асбест .

Следует отметить, что в технических материалах часто используют сочетания отдельных групп полимеров. Это композиционные материалы (например, стеклопластики).

По форме макромолекул полимеры делят на линейные, разветвленные, ленточные, пространственные, плоские.

По фазовому составу полимеры подразделяются на аморфные и кристаллические.

Аморфные полимеры однофазны и построены из цепных молекул, собранных в пачки. Пачки могут перемещаться относительно других элементов.

Кристаллические полимеры образуются тогда, когда их макромолекулы достаточно гибкие и образуют структуру.

По полярности полимеры подразделяют на полярные и неполярные. Полярность определяется наличием в их составе диполей – молекул с разобщенным распределением положительных и отрицательных зарядов. В неполярных полимерах дипольные моменты связей атомов взаимно компенсируются.

По отношению к нагреву полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные.

Природные органические полимеры

Природные органические полимеры образуются в растительных и животных организмах. Важнейшими из них являются полисахариды , белки и нуклеиновые кислоты , из которых в значительной степени состоят тела растений и животных и которые обеспечивают само функционирование жизни на Земле. Считается, что решающим этапом в возникновении жизни на Земле явилось образование из простых органических молекул более сложных – высокомолекулярных.

Особенности полимеров

Особые механические свойства:

• эластичность - способность к высоким обратимым деформациям при относительно небольшой нагрузке (каучуки);
• малая хрупкость стеклообразных и кристаллических полимеров (пластмассы, органическое стекло);
• способность макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля (используется при изготовлении волокон и плёнок).

Особенности растворов полимеров:

• высокая вязкость раствора при малой концентрации полимера;
• растворение полимера происходит через стадию набухания.

Особые химические свойства:

• способность резко изменять свои физико-механические свойства под действием малых количеств реагента (вулканизация каучука, дубление кож и т. п.).

Особые свойства полимеров объясняются не только большой молекулярной массой, но и тем, что макромолекулы имеют цепное строение и обладают уникальным для неживой природы свойством - гибкостью.

Полимерные материалы

К атегория:

Промышленные материалы

Полимерные материалы

Производство полимерных материалов - одна из важнейших отраслей химической промышленности, поскольку эта продукция используется во всех областях производства и быта. Высокая экономическая эффективность применения полимерных материалов, универсальность их свойств, возможность получения из них изде-кий доступными и высокопроизводительными методами обусловили, особенно за последние 20 лет, неуклонный рост объема их производства. Производство пластических масс и синтетических смол в СССР возрастает примерно в два раза каждое пятилетие.

К полимерам относятся органические соединения, молекулы которых состоят из большого числа регулярно или нерегулярно повторяющихся звеньев одного или нескольких типов. Полимеры бывают природными и синтетическими. К природным полимерам относятся натуральный каучук, целлюлоза, белки, природные смолы, к синтетическим - фенолоформальдегидные, кар-бамидные, эпоксидные смолы, полиэтилен, полистирол, поливинил-хлорид, полиамиды, поликарбонаты, сложные полиэфиры и др. Синтетические полимеры по типу синтеза делят на полимеризаци-онные (и сополимеризационные) и поликонденсационные.

Процесс полимеризации состоит в соединении однородных (или разнородных) мономеров с последующим образованием нового высокомолекулярного вещества. При сополимеризации соединяются Два или более разнородных ненасыщенных мономера. Побочных продуктов при этих процессах не образуется.

При поликонденсации кроме образования нового высокомолекулярного вещества - полимера - выделяются побочные продукты (вода и др.). Поликонденсация процесс ступенчатый, а образующиеся на каждой стадии промежуточные продукты могут быть получены раздельно.

Синтетические смолы в зависимости от реакции их образована и от других факторов разделяются на полимеризационные и конденсационные, термопластичные, не претерпевающие, химических изменений под влиянием повышенной температуры, и термореак-тивные, претерпевающие такие изменения. К термопластичным смолам относятся поливинилацетат, полистирол, поливинилхлорид,; продукты конденсации гликолей с двуосновными карбоновымн кислотами и др.

К термореактивным смолам относятся: фенолоформальдегидные, мочевиноформальдегидные и др.

Значение полимерных материалов непрерывно растет, в ряде случаев они конкурируют с металлами и сплавами, однако по надежности, долговечности и конструкционной прочности уступают им. Отрицательным свойством полимерных материалов является способность к старению, снижению механических свойств при по-1 выщенных температурах, сопровождающаяся снижением физичес-1 ких свойств и изменением внешнего вида.

Наибольшее применение в технике получили следующие термореактивные смолы.

Фенолоформальдегидные и фенолофурфурольные - продукты поликонденсации фенолов с формальдегидом или соответственно фурфуролом. Применяют для конструкционных и неконструкционных пластмасс. Термостойкость их до 300 °С.

Аминоформальдегидные (карбамидные) смолы - продукты поликонденсации аминов (мочевины, тиомочевины, меламина) с формальдегидом. Применяют для электроизоляционных и декоративных пластмасс. Термостойкость их до 145°С.

Эпоксидные - продукты поликонденсации хлорированного глицерина и многоатомных фенолов. Применяют для высокопрочных конструкционных пластмасс.

Полиэфирные - продукты полимеризации или поликонденсации сложных эфиров некоторых двухосновных кислот, ангидридов и многоатомных спиртов. Используют для высокопрочных конструкционных и электроизоляционных пластмасс, в том числе формующихся при низких давлениях. Термостойкость их до 300 °С.

Полисилоксановые связующие на основе кремнийорганических соединений используют для эластичных, химически- и термостойких (до 400 °С) электроизоляционных пластмасс.

Наибольшее применение получили следующие термопластичные смолы, которые используют для приготовления литьевых пластмасс и листовых или пленочных пластических материалов, не содержащих наполнителей.

Полиэтиленовые - продукты полимеризации этилена и его производных; используют для электроизоляционных и других пластмасс.

Поливинилхлоридные - продукты полимеризации хлорпроиз-водных этилена; используют для электроизоляционных, химически стойких, теплостойких и декоративных пластмасс.

Полиакриловые - продукты полимеризации акриловой и мета-криловой кислот и их производных; применяют для прозрачных пластмасс (оргстекло).

Полиамидные - продукты поликонденсации диаминов с некоторыми двухосновными кислотами или ступенчатой полимеризации лактанов аминокислот; используют для высокопрочных, термостойких и других пластмасс.

Полиуретановые - продукты взаимодействия некоторых органических соединений (диизоцианатов) с многоатомными спиртами; используют для высокопрочных, термостойких и других пластмасс.

Из числа производных природных полимеров получили применение эфиры целлюлозы. Целлюлоза является природным высокомолекулярным соединением, в результате обработки которого кислотами образуются сложные эфиры целлюлозы - ксантогенат, нитроцеллюлоза и ацетилцеллюлоза.

Пластические массы (пластмассы). Пластмассы занимают особое место среди синтетических полимерных материалов. Некоторые из них обладают хорошей удельной прочностью, фрикционно-стью, прозрачностью, электроизоляционностью, тепло- и звукоизо-ляционностью, химической стойкостью. Они представляют собой сложные композиции, состоящие из нескольких веществ. Их свойства зависят от вида и количества отдельных компонентов, входящих в их состав. Основным компонентом является связующее вещество (синтетическая смола, эфиры целлюлозы), придающее пластмассам пластичность и способность формоваться, а затем отвердевать, сохраняя полученную форму. Имеются пластмассы, которые’ состоят только из связующего вещества (полиметил-метакрилат и др.).

Вторым компонентом пластмасс является наполнитель. Это вещества, повышающие механическую прочность, теплостойкость, электроизоляционность и другие свойства. В зависимости от структуры пластмассы наполнители бывают порошкообразными, волокнистыми и сложными. В состав пластмасс вводят также пластификаторы, пигменты и другие добавки.

Общая характеристика пластмасс. По природе связующего вещества пластмассы бывают органического и неорганического происхождения в зависимости от пластической деформации при нагреве (по аналогии со смолами) - термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

По диэлектрическим свойствам пластмассы подразделяются на неполярные, или нейтральные, и полярные.

Пластмассы, состоящие из связующего вещества без наполнителя или с порошкообразным наполнителем, называют по роду смолы с добавлением окончания «пласт», например фенопласты, аминопласты и т. п. Пластмассы со слоистыми и волокнистыми наполнителями, физико-механические свойства которых определяются свойствами наполнителя, называют по роду наполнителя, например текстолиты - с текстильным наполнителем, асболиты - с асбестовым картоном, стекловолокниты - с наполнителем из стеклянного волокна и т. п. После смешивания смолы с наполнителями полученная масса легко перерабатывается в изделия.

По физико-механическим свойствам при обычной температуре пластмассы подразделяются на: – жесткие, обладающие, сравнительно высокой твердостью и упругостью, малым удлинением при разрыве, сохраняющие форму при внешних напряжениях в условиях обычных или повышенных температур; – полужесткие, с высоким относительным и остаточным удлинением при разрыве; – мягкие, отличающиеся повышенной мягкостью и эластичностью, высоким относительным и малым остаточным удлинением; – мягкие и эластичные с низким модулем упругости, хорошо деформирующиеся - пластиката (листы, ленты и др.).

Пластмассы выпускаются в виде порошков для прессования (пресс-порошок), масс для литья, листовых материалов для механической обработки, гнутья, штамповки, выдавливания, тонких (до 0,5 мм) листовых ненаполненных пленок. Пластмассы с пористой и ячеистой структурой и объемной массой 0,03-0,3 г/см3 называют пенопластами, а свыше 0,3 г/см3 - поропластами.

В зависимости от назначения различают пластмассы конструкционные, фрикционные, антифрикционные, специальные, химически стойкие, электроизоляционные, прозрачные, тепло- и звукоизоляционные, уплотнительные (прокладочные) и декоративные.

Методы изготовления изделий из пластмасс и типы применяемого оборудования определяются типом пластмасс, используемых для изготовления изделий. При производстве изделий из термореактивных пластмасс применяют прессование на гидравлических прессах, метод напыления, метод непрерывного формования; при производстве изделий из термопластических пластмасс применяют литье под давлением, экструзию (под экструзией понимают процесс непрерывного выдавливания расплавленной массы через оформляющую головку), вакуумное и пневматическое формование и др.

Физические свойства. Плотность пластмасс составляет 15-2200 кг/м3 и выше, включая и пористые пластмассы-пороплас-ты. Наиболее легким является поропласт на основе аминоформаль-дегидной смолы, наиболее тяжелым - пресс-материал на основе фенолоформальдегидной смолы и наполнителя - свинца.

Температура плавления пластмасс зависит от типа и количества смолы и наполнителя и составляет 35-250 °С, что является их существенным недостатком. Они обладают невысокой морозостойкостью. Некоторые из них выдерживают низкие температуры без разрушения при одновременном снижении прочностных свойств. Наиболее морозостойкими являются политетрафторэтилен и фтор-хлорпроизводные этилена (до - 100 °С), менее морозостоек поливи-Н” Пластмассы (кроме полиэтилена и полиизобутилена) масло- и бензостойки.

Недостатком пластмасс является малая поверхностная твердость (в 10-100 раз ниже твердости стали) и высокий коэффициент термического расширения (в несколько раз больше, чем у металлов и сплавов). Для снижения его в состав пластмасс вводят наполнители, которые одновременно повышают ползучесть, возрастающую даже при незначительном повышении температуры.

Механические свойства характеризуются пределом прочности при сжатии, растяжении, изгибе.

Наиболее высокий предел прочности при растяжении у поли-капролактама и полиуретана 5-8,5 МПа, у слоистых пластиков - 25-30 МПа, у однонаправленных стеклопластиков - до 70- 80 МПа. Предел прочности при сжатии, как правило, в 2-4 раза больше, чем при растяжении. Древеснослоистые пластики имеют меньшую прочность при сжатии, чем при растяжении. Предел прочности при статическом изгибе у большинства пластмасс примерно одинаков и составляет 4-8 МПа.

Диэлектрические свойства пластмасс зависят от наполнителей, смол и их полярности. Наилучшими диэлектриками являются полиэтилен, полистирол, полиизобутилен, политетрафторэтилен, полидихлорстирол и др. Пластические массы, содержащие в своем составе графит и сажу, имеют пониженные электроизоляционные свойства.

Классификация- и области применения пластмасс. К фенопластам относятся: литые и слоистые фенопласты; фенопласты на основе жидкой резольной смолы и асбеста; фенопласты на основе смол резольного и новолачного типов; фенолиты; фенопласты на основе фенолоформальдегидных и фенолофурфу-рольных смол; волокнистые пресс-материалы; пресс-порошки.

Фенопласты применяются для изготовления различных изделий в машиностроении, электротехнике, радиотехнике, строительстве и товаров народного потребления. Обладают работоспособностью в диапазоне температур от -60 до +200 °С, высокими механическими и диэлектрическими свойствами.

К аминопластам относятся: прессовочные материалы (порошки и волокнистые материалы); клеи горячего и холодного отверждения; слоистые пластики; пористые материалы.

Аминопласты применяются в различных отраслях народного хозяйства. Устойчивы к действию влаги и нагреванию до 90 °С, нетоксичны.

К термопластичным пластмассам относятся полистирол эмульсионный и блочный, винипласт, органические стекла, полиамиды, древесные слоистые пластики, пластмассы на основе эфира, целлюлозы и др.

Эмульсионный и блочный полистирол используется для изготовления деталей радиоаппаратуры, приборов, предметов домашнего обихода, для отделки помещений. Обладает высокими диэлектрическими свойствами.

Винипласт используется в текстильной, нефтяной, угольной, металлургической, газовой, химической промышленности, в продовольственном машиностроении, станкостроении и сельском хозяйстве. Устойчив к действию влаги, кислот, щелочей, растворов солей, нефтяных углеводородов.

Органическое стекло (прозрачная пластмасса) применяется в основном в приборостроении, авто-, авиастроении и машиностроении. Отличается небольшой плотностью по сравнению с традиционным стеклом и повышенной прочностью, малочувствительно к ударам, толчкам, не дает опасных осколков.

Полиамиды используются в качестве конструктивного материала в приборостроении, автомобильной и авиационной промышленности, для производства тканей, ковров, искусственного меха. Отличаются высокой прочностью, износо- и теплостойкостью, устойчивостью к действию агрессивных жидкостей, кроме концентрированных неорганических кислот.

Древесные слоистые пластики используют для изготовления конструкционных, антифрикционных (шестерни, зубчатые колеса, подшипники), электроизоляционных материалов, для отделки мебели.

К пластмассам на основе эфиров целлюлозы относятся целлулоид, целлон и этролы. Применяются они для изготовления технических изделий, часовых стекол, игрушек, товаров народного потребления. Целлулоид прозрачен, водостоек, хорошо формуется.

Широкое применение в качестве изоляционного и упаковочного материала имеют пленки на основе полимеров и сополимеров винипласта, этилена и пропилена, пленка на основе полистирола, фторопластов и полиэфиров. Они обладают высокими электроизоляционными, антикоррозионными свойствами, эластичны, достаточно прочны.

Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение синтетических смол и пластмасс

Синтетические смолы поставляются в жидком и твердом виде, а пластические массы - в виде порошков, гранул, листов, пластин, пленок и плит.

Синтетические смолы и пластмассы упаковывают в различную тару: барабаны стальные и фанерные, банки металлические, бочки деревянные и стальные, фляги, бутылки стеклянные, ящики деревянные, мешки бумажные непропитанные и битумированные, мешки полиэтиленовые, вагоны-цистерны магистральных железных дорог и цистерны для нефтепродуктов.

Допускается применение мешков из пластиката, из шпредиро-ванной ткани, из фторопласта и из ткани с пленкой.

Ящики, бочки, барабаны должны быть внутри выстланы бумагой, бумажные мешки заклеены или прошиты шпагатом, проволокой или завязаны. Тара должна быть плотно закрыта: бутылки-

штертой или корковой пробкой, обернутой пергаментной бумагой; Пионы - крышкой с прокладкой из бензомаслостойкой резины или картона; металлические и деревянные бочки, барабаны, фляги, банки и фанерные барабаны - пробками и крышками.

Пленка винипластовая поставляется в ящиках, контейнерах и тугих видах упаковки, а перфорированная и перфорированно-гоф-пированная -в рулонах, упакованных в деревянные ящики или контейнеры; пленка поливинилхлоридная - в рулонах на бобинах стержнях или в пакетах, обернутых в упаковочную бумагу или пленку и упакованных в ящики, контейнеры или в шпредиро-ванные мешки; пленка полиэтиленовая - в рулонах на бобинах, обернутых в упаковочную бумагу, и упакованная в ящики или контейнеры в подвешенном состоянии.

Мешки проклеивают, металлические банки упаковывают в ящики- обрешетки (масса брутто не должна превышать 50 кг). Стеклянные бутылки упаковывают в деревянные обрешетки или корзины, края которых должны быть выше пробки не менее чем на 20 мм. Корзины и обрешетки выкладывают мягким упаковочным материалом.

Заполнение тары (бочек, фляг, бидонов) жидким продуктом разрешается не более чем на 90%объема, в бутылях м,ежду уровнем жидкости и пробкой должен быть просвет не менее 5 см.

Маркируют синтетические смолы и пластмассы в соответствии с ГОСТ ами и техническими условиями на каждый вид продукции, как правило, путем нанесения (наклеивания) соответствующих знаков на тару. Партия сопровождается документом, удостоверяющим соответствие ГОСТ у или техническим условиям. При необходимости маркировка кроме общих положений должна содержать специальные предостерегающие надписи: «Верх», «Осторожно - стекло», «Не бросать», «Не ставить вертикально», «Огнеопасно». В каждый ящик, мешок, бочку, рулон при упаковке листовых и пленочных материалов вкладывается упаковочный лист с указа- нием наименования, марки, номера партии, толщины (листов, плит, пленки и др.), количества, массы нетто и даты изготовления.

Транспортирование синтетических смол и пластических масс производится в крытых вагонах, автомашинах и в закрытых трюмах судов. При перевозке необходимо защищать их от атмосферных осадков и солнечных лучей. При длительном транспортировании необходимо соблюдать температурный режим.

Так, при транспортировании винипластов при температуре менее 0 °С их нельзя бросать или подвергать ударам.

Хранят полимерные материалы и пластические массы в помещениях, разделенных несгораемыми перегородками на отдельные секции вместимостью до 200 м3 для легковоспламеняющихся и не более 1000 м3 для горючих материалов. Общая вместимость помещения для хранения продуктов в таре не должна превышать 1200 м3 для легковоспламеняющихся веществ и 6000 м3 для горючих.

Допускается совместное хранение легковоспламеняющихся и горючих продуктов в таре в количестве до 200 м3 в одной секции при общей емкости склада не более 1200 м3.

Помещения для хранения синтетических смол и пластических масс должны быть сухими, с хорошей вентиляцией, с температурой около 25°С и относительной влажностью воздуха 60-80%. Конкретные режимы и предельные сроки хранения рекомендуются отдельно для различных видов смол и пластмасс: «Руководством по транспортированию, приемке и хранению химических материалов на базах и складах системы Госснаба СССР». В связи с особенностями синтетических смол и пластмасс, которые в большинстве являются легкогорючими, а иногда выделяют при хранении летучие растворители и обладают токсическими свойствами, а некоторые из них при горении выделяют опасные для организма вещества - угарный газ, акролейн, хлористый водород, синильную кислоту - установлены также требования к конструкциям стеллажей, расположению и ярусности штабелей, вентиляции и т. п.

Главная » Стройматериалы » Полимерные материалы - промышленные материалы