46. Свойства пластмасс и методы их получения

Пластмассы обладают ценными физико-механическими свойствами, которые способствуют их широкому распространению в строительстве.

Малая плотность (15...2200 кг/м3} пластмасс позволяет значительно снизить массу строительных конструкций, сократить транспортные расходы, упростить подъемно-транспортное оборудование при монтаже, улучшить теплозвукоизолирующие свойства конструкций. В среднем пластмассы, за исключением пенопластов, в два-три раза легче алюминия и в пять-восемь раз легче стали, меди, свинца. Прочность пластмасс различна. Например, предел прочности при сжатии пластмасс с порошкообразным наполнителем составляет 100...150 МПа, а стекловолокнистых пластмасс — 400 МПа, в то время как предел прочности при сжатии бетона, пропитанного полимерами (бетонополимеры), достигает 200...250 МПа. Предел прочности при растяжении стекловолокнистых пластмасс составляет 400...950 МПа, что немногим меньше прочности стали марки Ст5. Высокая прочность некоторых пластмасс позволяет применять их в несущих конструкциях. Низкая истираемость пластмасс обусловливает их широкое применение в качестве покрытия при устройстве полов; например, истираемость линолеума 45...90 мкм, гранита — 40 мкм. Химическая стойкость пластмасс высокая: они стойки по отношению к воде, растворам кислот, солей и щелочей. Срок службы деталей из пластмасс в коррозионных средах значительно выше, чем деталей из металла.

Теплопроводность пластмасс довольно низкая и зависит от их пористости. У пористых пластмасс теплопроводность 0,03 Вт/(м °С), у плотных 0,22...0,68 Вт/(м°С). Низкая теплопроводность позволяет изготовлять ограждающие конструкции зданий и сооружений тонкими и легкими.

Прозрачность и светопроницаемость многих пластмасс дает возможность успешно применять их для остекления специальных помещений, создавать новые конструкции оконных проемов и кровель большепролетных и промышленных зданий. Так, прозрачность органических стекол 83...94, а прозрачность алмаза принята за 100.

Высокие декоративные качества пластмасс значительно расширяют область их применения как отделочного материала, создают художественные возможности при разработке и создании интерьеров.

Пластмассы обладают ценными технологическими свойствами: сравнительно легко формуются (литье, штампование, прессование) и обрабатываются (распиливание, строгание, сверление), что позволяет из пластмасс получать разнообразные по форме и сложные по очертанию изделия. Пластмассы можно сваривать и склеивать между собой.

Отрицательные свойства пластмасс — горючесть, способность изменять свои размеры в процессе эксплуатации, большое удельное электрическое сопротивление, невысокая теплостойкость, повышенная ползучесть, старение. Горючестью обладают многие виды линолеумов и отделочные пленки. При горении они выделяют ядовитые газы, легко воспламеняются. Некоторые виды пластмасс в процессе эксплуатации способны изменять свои размеры. При применении пластмасс в качестве конструкционного или отделочного материала стабильность размеров — основной фактор выбора типа полимера. Изменение линейных размеров — усадка поливинилхлоридных материалов для покрытия полов и стен составляет 0,1...0,5%. Большим удельным сопротивлением электрическому току характеризуются многие полимеры: фторопласты, поливинилхлорид, полистирол. Такие материалы плохо проводят электрический ток, а это приводит к тому, что в процессе эксплуатации они статически электризуются и неблагоприятно воздействуют на организм человека. Поэтому многие из этих материалов нельзя применять в культурно-бытовом строительстве. Чтобы понизить образование статической электризации, в состав полимера вводят специальные вещества — антистатики.

Теплостойкость пластмасс довольно низкая, она не превышает 200° С. При более высоких температурах многие пластмассы размягчаются и теряют свои свойства, что ограничивает их область применения в различных условиях эксплуатации (температура, механические напряжения).

Старение пластмасс — необратимое изменение свойств полимеров вследствие химических превращений под действием света, кислорода, воздуха, переменных температур, влажности и т. п., при этом ухудшаются декоративные свойства (цвет, прозрачность), резко снижаются показатели физико-механических свойств (прочность на растяжение, относительное удлинение), материал становится хрупким и может даже разрушаться. Поэтому в состав полимерных строительных материалов входят специальные добавки — стабилизаторы, антиоксиданты.

Полимеры представляют собой высокомолекулярные соединения. Молекула такого соединения состоит из нескольких тысяч атомов, а относительная молекулярная масса превышает 10 000.

Структура молекулы полимера формируется при соединении между собой молекул низкомолекулярных веществ (мономеров). Химическая связь между молекулами происходит по месту двойных связей.

Основные методы получения пластмасс - полимеризация и поликонденсация. Различие этих двух методов заключается в том, что при полимеризации происходит связывание молекул мономеров в полимерные цепи без высвобождения побочных продуктов реакции (вода, спирт и др.). Процесс полимеризации является обратимым. При нагревании возможно разложение полимера на молекулы мономера.

При поликонденсации процесс соединения мономолекул сопровождается образованием некоторых побочных не связанных с полимером веществ. Процесс поликонденсации является необратимым. Образовавшийся полимер по своей структуре отличается от исходных мономеров.

Сополимеризация. Полимеризации могут быть подвергнуты смеси из молекул различных мономеров. Полимеры, полученные при полимеризации отличающихся по своим свойствам различных мономеров, носят название сополимеров.

Используя различные мономеры, подбирая необходимые количественные соотношения их, можно ^ получать пластмассы с нужными свойствами. Примерами сополимеров, применяемых в ортопедической стоматологии, являются этакрил, эладент и др.

Этакрил - сополимер метилметакрилата, этил-метакрилата и метилакрилата, отличается повышенной прочностью, чем полиметилметакрилат.

Эладент - сополимер метилакрилата и метилметакрилата, является эластичной пластмассой, применяемой для изготовления мягких подкладок в съемных протезах.

Поликонденсация. Методом поликонденсации полимеры получают из низкомолекулярных соединений.

Особенностью поликонденсации является то, что в ходе химического процесса происходит высвобождение некоторых побочных продуктов, а получающийся полимер по составу отличается от первично взятых. Примером таких полимеров являются полиамидные, фенолформальдегидные, полиэфирные, силиконовые и другие смолы.

В промышленности полимеров этот метод используют широко. В стоматологической практике он применения не нашел. Используемые для изготовления зуб-пых протезов пластмассы получают только методом полимеризации.

Пластификация. Для повышения эластических свойств полимеров, придания им большей пластичности в необходимых случаях в них вводят специальные вещества, способные уменьшать силы молекулярного гцепления у полимера. Такие вещества называются пластификаторами. В. качестве пластификаторов используют дибутилфтолат, диоктилфталат и ряд других низкомолекулярных веществ, способных разрыхлять цепи полимера.