Полимеры

Полимеры представляют собой высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых в виде цепей имеют различную форму - линейную, разветвленную, пространственную (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Макромолекулы полимеров: а-линейные; б-разветвленные,

в-пространственные

Линейные макромолекулы имеют форму цепей, в которых атомы соединены между собой ковалентными связями. Отдельные цепи связаны межмолекулярными связями: ионными, ковалентными, межмолекулярными,- в значительной степени обусловливающими свойства полимеров.

Например, макромолекулы следующих полимеров имеют вид: полиэтилена- (-СН₂-СН₂-)_n; полистирола- (-СН₂-СНС₆Н₅-)_n; полипропилена- (-СН₂-СНСН₃-)_n.

Полимеры в зависимости от расположения и взаимосвязи макромолекул могут находиться в аморфном (с неупорядоченным расположением молекул) или кристаллическом (с упорядоченным расположением молекул) состоянии. При переходе полимеров из аморфного состояния в кристаллическое повышается их прочность и теплостойкость.

При кристаллизации полимера возможно образование весьма различных состояний: наряду с кристаллической всегда сохраняется то или иное количество полимера в аморфном состоянии.

Термопласты и реактопласты

В зависимости от поведения при нагреве полимеры подразделяются на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

Термопласты при нагреве размягчаются и расплавляются, затем вновь затвердевают при охлаждении. Переход термопластов из одного физического состояния в другое может осуществляться неоднократно без изменения химического состава. Термопласты имеют линейную или разветвленную структуру молекул. Термопластами являются такие полимеры, как полистирол, полиэтилен, полиамиды, полиуретаны, фторопласты и др.

Реактопласты в результате химической реакции переходят в твердое, необратимое состояние. Реактопласты нельзя повторным нагревом перевести в вязко-текучее состояние. В процессе полимеризации линейная структура молекулы полимера превращается в пространственную. В реактопластах наиболее часто применяются фенолформальдегидные, эпоксидные и др. смолы. Реактопласты имеют высокую прочность и термостойкость, но низкую вязкость.

Пластмассы Пластмассы представляют собой искусственные материалы, получаемые на основе полимеров, которые выполняют в них роль связующих веществ.

Пластмассы могут быть простыми, состоящими из одних полимеров, и сложными, содержащие наполнители в виде порошков, волокон, тканей и др., которые повышают механические свойства, снижают усадку при прессовании и придают пластмассам те или иные физико-химические свойства.

Свойства пластмасс определяются составом компонентов, их сочетанием и количественным соотношением.

Стеклопластики изготовляют из стеклоткани, пропитанной реактивной эпоксидной, фенолформальдегидной и др. смолой. Стеклоткань получают из стекловолокна, состоящего из нитей толщиной 7-10 мкм.

Стеклопластики обладают высокой прочностью (до 3500 Н/мм²), которая превышает прочность обычной стали (~1000 Н/мм²). Из стеклопластиков изготовляют корпуса катеров, кузова автомобилей и др.

Резина

Резинами называются эластичные материалы на основе натурального или синтетического каучуков. Резина обладает высокой эластичностью, достигающей 500-800% обратимой деформации, хорошими газо- и водонепроницаемостью, химической стойкостью и диэлектрическими свойствами. Резину получают вулканизацией. Горячая вулканизация производится при температуре 140-160 ^ОС и давлении 0,2-0,5 МПа (2-5 ат).

Вулканизирующие вещества (сера, селен и др.) образует поперечные связи между нитевидными молекулами каучука, образуя редко-сетчатую структуру макромолекул, что приводит к значительному повышению прочности, твердости и износостойкости резины. Кроме каучука, в резине содержатся наполнители (сажа, арматура и др.), повышающие ее прочность и эластичность.

По технологии изготовления резины классифицируются на клееные, формованные, штампованные и литые.

По типу и конструкции изделий различают резины шинные, камерные, рукавные, протекторные, транспортерные, амортизацион­ные и др.