Глава I. Огляд літератури

1.1 Основні властивості пластмас

Хімічні властивості. З погляду хімічного поведінки полімер нагадує мономер (чи мономери), з яких (або житлоплоща котрих) він отримано.Углеводороди етилен H2>C=CH2, пропілен H2>C=CH–CH3 і стирол H2>C=CH–C6H5 перетерплюютьприсоединительную полімеризацію, створюючи поліетилен, поліпропілен і полістирол з такими структурами:

Ці полімери поводяться як вуглеводні. Вони, наприклад, розчиняються у вуглеводнях, не змочуються водою, не реагують з кислотами і підставами, горять, подібно вуглеводням, можутьхлорироваться,бромироваться у разі полістиролунитроваться ісульфироваться.

>Виниловий спиртCH2=>CHOHполимеризуется вполивиниловий спирт

що виявляє властивості спирту: він розчинний у питній воді, не змочується мастилами, стійкий до дії кислот і лугів, піддаєтьсяетерификации, зальдегидами і оксидами реагує подібно іншимспиртам.

>Полиефири, наприклад, складу

розчиняються у деяких висококиплячих розчинниках. Не набухають у питній воді, але поступовогидролизуются і руйнуються кислотами і лугами, особливо в підвищених температурах. Ці реакції й поліпшуючи властивості притаманні всіх ефірів.

>Полиамиди (наприклад,найлон-6,6; див. вище) поводяться подібноамидам. Вони більштруднорастворими, ніжполиефири, не набухають у воді йгидролизуются під впливом кислот й підстав при підвищених температурах, але значно повільніше, ніжполиефири.

З викладеного ясно, що це головні хімічні властивості полімерів можна передбачити з урахуванням їх формул, аналізованих з погляду класичної органічної хімії.

Фізичні властивості полімеру, навпаки, залежать тільки від характеру мономера, але у більшою мірою від середнього кількостімономерних ланок у подальшому ланцюгу і зажадав від того, як ланцюга перебувають у кінцевоїмакромолекуле.

Усі синтетичні і використовувані у промисловості природні полімери містять ланцюга з різними числоммономерних одиниць. Ця кількість називають ступенем полімеризації (СП) і звичайно користуються його середнім значенням, оскільки ланцюга різні за довжиною. Середня довжина кайдани й посадили СП може бути оцінена експериментально кількома методами (наприклад,осмометрией виміромосмотического тиску різних розчинів;вискозиметрией виміром в'язкості; оптичними методами виміромсветорассеяния різними розчинами;ультрацентрифугированием, у якому речовини поділяються з їхньої щільності). СП дуже багато важить щодо механічних властивостей полімеру, оскільки за інших рівних умов довші ланцюга накладаються друг на друга більш і породжують більша потуга зчеплення. Можна сміливо сказати, що помітна механічна міцність спостерігається вже за часів СП 50–100, досягаючи максимуму при СП вище 1000.

>Термические і механічні властивості сильна мері залежить від розташуваннямономерних ланок в полімерних ланцюгах, оскільки полімери можуть кристалізуватися, якщо ланцюга мають регулярне будову та розташовані паралельно одна одній, яка досягається процесом, званимориентационним витягуванням зотжигом. Що ступінькристалличности, то твердішими продукт, тим вищі її температура розм'якання і більше опірність набряканню й розчинення; низьким рівнемкристалличности характеризуються більш "м'які продукти з нижчими температурами теплової деформації і більше легкої розчинність (рис. 1).

>Рис. 1 (Пояснення з тексту)

>Молекулярному руху вполимерах схильна до не вся ланцюг. Рух відбувається у окремих сегментах, які коливаються, обертаються і здригаються незалежно друг від друга. Це рух залежить від температури. При низьких температурах рух відбувається повільно чи вводити майже відсутня, отже аморфний чи аморфний полімер при низьких температурах крихкий і твердий, як скло. Якщо матеріал містить областікристалличности, вони становлять загалом діють якармирующие елементи, і за низьких температурах зразок жорсткий, твердий, ітруднорастворимий. Нагрівання аморфного полімеру прискорює рух сегментів; з підвищенням температури рух стає таким сильним, що з твердого і тендітного (>стеклообразного) перетворюється на доволі м'який і пластичний. Температура такого переходу називається температуроюстеклования Tст. Що стосуєтьсячастично-кристаллического полімеру це розм'якшення відбувається часом структури матеріалу; кристалічні області, залишаютьсянезатронутими. Вище точкистеклования такі зразки стають гнучкішими і податливими, але ще зберігають своїармирующие кристалічні області, які посилюють жорсткість. При подальшому нагріванні досягається температура, коли плавляться кристалічні області; ця температура, Tпл, називається температурою плавлення. Вище неї система поводиться як дуже в'язка рідина. Така поведінка притаманнотермопластов, уреактопластов подібних точок переходу немає.

У табл. 1 показані критичні температури Tст і Tпл низки важливих промисловихтермопластов. Усіреактопласти по тому, як відбуласясшивка ланцюгів, стають твердими і жорсткими.

Таблиця 1.

Полімер >Tст, °З >Tпл, °З

Поліетилен  80 135

>Полипропилен  10 180

Полістирол 100 

Полівінілхлорид 80 270

>Поливинилиденхлорид  20 190

>Полиметилметакрилат 105 

>Полиакрилонитрил 105 310

>Найлон-6 (капрон) 50 223

>Найлон-6,6 57 270

>Полиетилентерефталат 69 265

>Полиформальдегид (>полиоксиметилен,параформ)  85 180

>Полиетиленоксид (>полиоксиетилен)  67 70

>Триацетат целюлози 130 300

>Тефлон (>политетрафторетилен)  113 325

НижчеTст пластмаси тендітні і тверді, міжTст іTпл – гнучкі і податливі, вищеTпл є грузлимирасплавами.

>Оптические властивості. Пластичні матеріали бувають різного рівня прозорості цілком прозорих до матових. Усі аморфні полімери прозорі, тоді як ічастично-кристаллическихполимерах з'являється деяка мутність через відмінності за показниками заломлення кристалічних і аморфних областей, які неоднаково відхиляють світлові промені; у своїй світло розсіюється і матеріал виглядає каламутним. Якщо рівенькристалличности низька й середня площа кристалічних областей малий, менш 500 (1 = 10–10 м), тонка плівка матеріалу ще прозора (наприклад,майлар,саран,профакс). Висока ж міракристалличности більші кристалічні області надаютьдимчатость навіть тонким плівкам (наприклад, поліетилен,найлон-6,найлон-6,6).

Електричні властивості. Усі органічні пластмаси є ізоляторами, тому знаходять використання у електротехніці і електроніці. У табл. 2 наведено деякі важливі електричні властивості низки промислових пластмас.

Властивості пластмас залежить від їх основних характеристик: а) природи мономерів; б) середньої СП; певною міроюкристалличности системи.

Таблиця 2. Електричні властивості деяких промислових пластмас

Полімер >Диелектри-ческаяпроницаемо-сть при 60 гц >Электри-ческая міцність,В/см >Коеффици-ент втрати потужності при 60 гц Питомасопротив-ление,Ом/см

Поліетилен 2,32 >6х106 >5х10–4 1019

>Полипропилен 2,5 >2х106 >7х10–4 1018

Полістирол 2,55 >7х106 >8х10–4 1020

>Полиакрилони-трил 6,5  0,08 1014

>Найлон-6,6 7,0 >3х103 1,8 1014

Поліетилен-

>терефталат

3,25 >7х103 0,002 1018