34. Общие сведеиия о полимерных материалах

Полимерными материалами называют вещества природного или искусственного происхождения, макромолекулы которых состоят из одинаковых многократно повторяющихся групп атомов, называемых мономерными (элементарными) звеньями.

Число мономерных звеньев, входящих в состав макромолекулы, — от 100 до 1000. Величина молекулярной массы оказывает влияние на свойства полимеров. Так, с увеличением молекулярной массы уменьшается растворимость полимера, повышается температура его плавления, возрастают прочность и твердость. Кроме того, свойства полимеров зависят от химического состава мономеров, формы цепей молекул и их строения (структуры полимера).

Полимеры классифицируют по ряду признаков. По происхождению полимеры подразделяются на:

природные, или натуральные (например, биополимеры — белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды);

искусственные (получаемые химической переработкой природных полимеров, например ацетилцеллюлоза);

синтетические (получаемые путем синтеза низкомолекулярных веществ — мономеров).

В зависимости от строения макромолекул различают полимеры линейной, разветвленной и сетчатой структуры.

Полимерные материалы отличаются от традиционных материалов, издавна используемых человечеством, комплексом особых свойств, высокой экономичностью методов переработки в изделия, практически неограниченной сырьевой базой. Для полимерных материалов характерны следующие положительные свойства:

малая плотность и, как следствие, — высокий условный показатель прочности (отношение временного сопротивления на разрыв к плотности), превышающий аналогичный показатель лучших сортов стали;

устойчивость к воздействию агрессивных сред, атмосферному и радиационному;

ярко выраженные радио- и электротехнические свойства, в том числе диэлектрические, малозависящие от температуры и частоты электрического поля;

широкий регулируемый диапазон фрикционных свойств;

специфические оптические свойства, способность пропускать лучи света в широком диапазоне волн, в том числе ультрафиолетовые (70 % для полиметилметакрилата против 1—3 % для силикатного стекла);

возможность целенаправленного изменения физико-механических и химических свойств полимеров, сочетания в одном материале противоположных качеств, например твердости и гибкости.

К недостаткам полимерных материалов относятся:

низкая теплостойкость (как правило, она не превышает 120 ° С, за исключением фторопластов и кремнийорганических полимеров);

недостаточные по сравнению с металлическими сплавами твердость и прочность;

ползучесть, т.е. изменение формы и прочности под механическими воздействиями, особенно при повышении температуры;

большое тепловое расширение;

низкая теплопроводность, затрудняющая отвод тепла;

• склонность к старению, т.е. деструктивному разрушению с течением времени и ухудшению показателей физико-механических свойств.

Тем не менее, использование современных полимеров позволяет снизить материалоемкость продукции за счет замены традиционных конструкционных материалов. Технически возможное и экономически целесообразное применение полимеров вместо металлических сплавов позволяет достичь значительной экономии капитальных затрат, так как для производства пластмасс требуются значительно меньшие капиталовложения, чем для производства эквивалентного объема металлов, особенно тяжелых цветных. Особенно эффективна замена полимерами тяжелых цветных металлов, коррозионно-стойкой стали, ценных сортов древесины.