8.3. Термопластичные литьевые пластмассы – термопласты

Термопластичными, или термопластами, называют полимеры, которые при нагреве размягчаются, а при охлаждении затвердевают, не претерпевая при этом химических превращений. Как правило, термопласты представляют собой либо чистые полимеры, либо сополимеры линейного строения, либо композиции полимера с пластификаторами или противостарителями.

Термопласты подразделяют на кристаллические, которые частично кристаллизируются при затвердевании – полиэтилен, фторопласт и др., и аморфные – полистирол, полихлорвинил и др. Аморфные полимеры могут быть в стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем состоянии (рис. 8.1). Кристаллические полимеры переходят в вязко-текучее состояние, минуя высокоэластичное состояние.

Рис. 8.1. Влияние температуры на пластичность аморфных полимеров в стеклообразном (I), высокоэластичном (II) и вязкотекучем (III) состоянии: t_xp, t_ст, t_т и t_пл – температура хрупкости, стеклования, текучести и плавления соответственно

Термопласты характеризуются следующими особенностями.

1. Механические свойства в значительной мере зависят от скорости деформации и снижаются при увеличении температуры.

2. Явление ползучести наблюдается даже при комнатной температуре.

1. Упрочнение происходит вследствие молекулярной ориентации.

3. Склонны к старению в атмосфере (кроме фторопласта ФТ-4).

4. Имеют высокую химическую стойкость.

5. Обладают высокими диэлектрическими и антифрикционными свойствами.

Термопласты, выпускаемые в виде гранул или порошков, используют для изготовления деталей методом литья под давлением, экструзии, а термопласты, выпускаемые в виде пленок, листов, профилей, труб, подвергают механической обработке, прессованию, штамповке и сварке.

Полиэтилен представляет собой продукт полимеризации этилена:

при этом газообразный этилен переходит в твердый с молекулярной массой 33000.

Плотность полиэтилена составляет 0,92 г/см³, временное сопротивление 20...45 МПа, а ориентированного – до 100 МПа. Полиэтилен сохраняет высокую эластичность до –70 °С, а ориентированный – до –120 °С. Кроме того, он отличается высокой водо- и химостойкостью.

Полиэтилен обладает высокими диэлектрическими свойствами, его широко применяют для изоляции проводов и кабелей, изготовления деталей высокочастотной аппаратуры; из него изготовляют трубы, тройники, прокладки, шланги, емкости для ракетных топлив и окислителей. Листовой полиэтилен используют при футеровке емкостей для хранения кислот, а также для изготовления куполов аэростатов.

Полистирол является продуктом полимеризации стирола – жидкого ненасыщенного углеводорода, имеющего состав С₈Н₈. В результате полимеризации образуется полистирол, который является уже твердым веществом. Его молекула представляет собой цепочку, состоящую из одинаковых повторяющихся звеньев. Теплостойкость полистирола составляет 70...85 °С, плотность 1,05 г/см³, молекулярная масса 10⁶, временное сопротивление до 60 МПа, а ударная вязкость равна 15... 18 кДж/м².

Полистирол отличается полной водостойкостью, высокими электроизоляционными и исключительно высокими диэлектрическими свойствами (Е_пр = 20...30 кВ/мм).

Недостатками полистирола являются хрупкость при пониженных температурах, склонность к постепенному образованию поверхностных трещин, малая стойкость к действию растворителей, низкая теплостойкость.

Полистирол находит широкое применение в электро- и радиотехнике. Из него изготовляют основания конденсаторов, ламповые панели, трубки для защиты высокочастотных проводов, патроны и др.