1.5. Природные (искусственные) термопласты

Они представлены целлюлозой – основой клеточных стенок высших растений: в волокнах хлопковых семян ее содержится 95-98%, лубяных (лен, джут) – 60-85%, а тканях древесины – 40-55%. Это жесткоцепной стереорегулярный, кристаллический (40-70%) полимер с температурой стеклования 220^оС и температурой плавления выше температуры разложения. Поэтому применяют методы химической модификации для облегчения ее переработки в волокна и пленки. Простые и сложные эфиры целлюлозы - продукты замещения водородных атомов гидроксильных групп на спиртовые или кислотные остатки: [С₆Н₇О₂(ОН)_3-k(ОR)_k]_n, где k – число замещенных групп в одном звене. Они и используются в производстве пластмасс, пленок, волокон, лаков. Этролы – группа термопластов из эфиров целлюлозы, содержащих до 60% пластификаторов (фталаты, себацинаты, фосфаты, адипинаты, низкомолекулярные полиэтилен и ПВХ), до 50% минеральных наполнителей (каолин, тальк) и по 0,25-0,5% антиоксидантов, светостабилизаторов и красителей. Эфироцеллюлозные пленки применяют для изоляции проводов и упаковки пищевых продуктов, косметики и лекарственных товаров, металлизированные - для изготовления украшений и канцелярских товаров, а пористые – в качестве разделительных мембран. Гидратцеллюлозные пленки (целлофан) из щелочных растворов ксантогената целлюлозы (вискозы) поддаются лакированию и дублированию с пленками из полиэтилена и других полимеров и используются как упаковочный материал. Ацетатные волокна формуют из растворов ацетатов целлюлозы в метиленхлориде для изготовления трикотажных изделий. Вискозные волокна из прядильного раствора (вискозы) используют в производстве шин и РТИ. Полинозные волокна (разновидность вискозных волокон) - близки к хлопковым волокнам по наличию пустот, фибриллярности структуры и свойствам, применяются для изготовления широкого ассортимента тонких тканей взамен тонковолокнистого хлопка, а также технических тканей различного назначения.

1.6. Реактопласты

Реактопласты перерабатывают в изделия путем сочетания физических процессов формования с химическими реакциями отверждения, а неспособность их к обратному переходу в вязкотекучее состояние обуславливает стадийность этого процесса. Сначала получают олигомеры с ММ 500-1000, а из них - полимерный компаунд с 80-85% наполнителя, пригодный для формования изделий заливкой или намоткой.

Премиксы содержат 20-30% полиэфирной смолы, до 80% наполнителя в виде мелких частиц, до 3% смазывающих веществ (стеариновая кислота, стеараты кальция, алюминия или цинка) и до 4% красителя и применяются для формования конструкционных и электротехнических изделий. Компоненты перемешивают в лопастных или шнековых смесителях. Прочность изделий повышают 5-30% рубленых волокон, которые вводят в конце смешения, чтобы предотвратить механическое разрушение. Препреги содержат наполнитель в виде непрерывных волокон, ткани или бумаги и применяются для изготовления простых крупногабаритных изделий.

Производство изделий связано с длительной выдержкой в формах для отверждения связующего. Поэтому после смешения компонентов проводят предотверждения олигомера, сокращающее длительность выдержки материала, но для заполнения формы из-за снижения текучести связующего требуется высокое давление (25-60 МПа). Олигомеры отверждаются по механизму поликонденсации или полимеризации. При отверждении полимерная фаза приобретает трехмерную структуру с высокой плотностью сетки, которая придает им более высокие твердость, модуль упругости, теплостойкость, усталостную прочность и более низкий коэффициент температурного расширения по сравнению с термопластами. Высокопрочные пластики с термостойкостью до 200^оС производят из отверждающихся олигоэфиров, фенолоальдегидных или эпоксидных смол со стеклянными волокнами или тканями. Изделия, длительно работающие при 300^оС, производят из стекло- или асбопластиков с кремнийорганическим связующим, а при 300-340^оС – из полиимидов с кремнеземным, асбестовым или углеродным волокном. Изделия, работающие при 350-500^оС в воздушной и при 2000-2500^оС в инертных средах, производят из фенопластов или пластиков на основе полиимидов с углеродным волокном, подвергнутых после формования карбонизации (графитизации). Высокие диэлектрические свойства характерны для материалов на основе полиэфирных или кремнийорганических связующих и кремнеземных или кварцевых волокон.

Наиболее распространенной формой применения реактопластов являются пресспорошки - смесь порошкообразного наполнителя (40-70%) с термореактивной смолой (30-60%), подвергнутой частичному отверждению. Они содержат также 1,5-3% смазывающих веществ, устраняющих прилипание изделий к поверхности прессформы, и до 2-4% красителя. Их выпускают в форме сухих сыпучих порошков, таблеток или гранул и применяют для формований изделий методами компрессионного или литьевого прессования. Связующими для пресспорошков служат резольные и новолачные фенолоальдегидные, карбамидные, кремнийорганические и эпоксидные смолы, а также смеси смол или смолы с каучуками, полиамидами и ПВХ. В качестве наполнителей применяют древесную или кварцевую муку, тонкоизмельченные плавиковый шпат и каолин, молотую слюду, коротковолокнистый асбест, графит, стекло и стекловолокно, металлы и их оксиды, термореактивные отвержденные смолы. Наполнители снижают усадку, повышают жесткость и твердость изделий и придают им ряд специфических свойств. Пресспорошки включают также отвердители (для новолачных смол – уротропин) и ускорители отверждения. Волокниты являются вторым видом прессматериалов из растительных волокон (хлопок, джут, кенаф, бумага, ткань) и термореактивной смолы, чаще резольной:

Таблица 2.1.

Примерные рецепты резольного волокнита (%)

Компоненты, %	I	II	III
Резольная смола (на сухую массу)	43	46	50
Хлопковая целлюлоза	49	43,8	42
Олеиновая кислота	2	2	2
Тальк	5	7,2	5
Жженая магнезия и известь	1	1	1