Класифікація пластмас
Пластмаси класифікують за складом, способом отримання, фізико-механічними властивостями, призначенням. Вони бувають на основі синтетичних полімерів і природних. Синтетичні полімерні матеріали отримують за допомогою реакцій полімеризації і поліконденсації.
Полімеризація – це метод синтезу полімерних матеріалів, який базується на сполученні декількох або багатьох молекул мономерів у одну складну молекулу – полімер, і не супроводжується виділенням низькомолекулярних побічних продуктів. Прикладом такого синтезу може бути процес полімеризації поліетилену.
Поліконденсація – реакція утворення високомолекулярних сполук, яка супроводжується виділенням низькомолекулярних побічних продуктів, внаслідок чого елементарний склад утворених полімерів відрізняється від елементарного складу вихідних речовин. Прикладом такого синтезу може бути процес утворення поліформальдегіду з вихідних низькомолекулярних сполук – фенолу і формаліну.
За відношенням до нагрівання пластмаси поділяють на термопластичні і термореактивні (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Класифікація пластмас за відношенням до нагрівання
Термопластичні матеріали, термопласти (поліетилен, полівінілхлорид, полістирол) здатні багаторазово під час нагрівання розм’якшуватися, а під час охолодження – тверднути, зберігаючи свої властивості. Термореактивні матеріали (реактопласти) – під час нагрівання чи на холоді структуруються і переходять у неплавкі сполуки.
На відміну від термопластів реактопласти (пластмаси на основі епоксидних, поліефірних та інших полімерів) мають вищі міцність і теплостійкість.
Полімери, як зв’язуюча речовина, можуть бути за походженням природними (целюлоза, білок, крохмаль) і синтетичними. Природні полімери є головними компонентами складу деревини, вовни, бавовни, шкір тварин та інших матеріалів тваринного і рослинного походження. Пластмаси на основі природних полімерів не мають достатнього комплексу споживчих властивостей. Вони мають низьку хімічну і термічну стійкість, невисоку довговічність. Тому у виробництві пластмас все більше розповсюджуються синтетичні полімери, які відрізняються високою твердістю, жорсткістю, хімічною і термічною стійкістю, достатньою гнучкістю, еластичністю та ін. Синтетичні полімери виробляють реакціями полімеризації або поліконденсації. Класифікацію пластмас за зв’язуючою речовиною подано на рис. 1.4.
Рис. 1.4. Класифікація пластмас за зв’язуючою основою
Основною сировиною для виробництва полімерів є вуглеводні, які отримують під час переробки нафти, природні гази та продукти вуглепереробки.
Види пластмас
Полімеризаційні полімери і пластмаси на їхній основі. До полімеризаційних відносять полімери на основі етилену та його похідних: поліолефіни (поліетилен, поліпропілен, поліізобутилен), вініпласти (полівінілхлорид, вініпласт), полістирол (звичайний і ударостійкий), співполімери стиролу з іншими мономерами, поліакрилати, фторопласти, поліформальдегіди.
Поліетилен – полімер, який утворюється при полімеризації етилену. Він є безколірним напівпрозорим у тонких та білим у товстих шарах, воскоподібним, але твердим матеріалом з температурою плавлення 100–125°С. Має високу водонепроникність, малу газопроникність. Він характеризується високою деформаційною здатністю (до кількох сотень відсотків), міцністю (10–30 МПа), морозостійкістю (від -60 до -70°С). Поліетилен має високу хімічну стійкість: не розчиняється у кислотах і лугах, органічних розчинниках (до температури +70°С), стабільний за контакту з водою й оліями, не має характерного запаху і смаку.
Близько 60% всіх пластиків, використовуваних для упаковки – це поліетилен. Застосовують також як електроізоляційний матеріал, для виготовлення плівок, які використовують для пакування, легкого посуду, шлангів, трубопроводів для хімічної промисловості. Застосовується так широко головним чином завдяки його низькій вартості. Буває високого і низького тиску.
ПЕВТ – поліетилен високого тиску (полімеризація проходить при тиску 150 – 250 МПа та температурі 150 – 250° С. Пластичний, трохи матовий, воскоподібний на дотик. Плівка з ПЕВТ міцна при розтягуванні і стискуванні, стійка до удару і розтягу, міцна при низьких температурах. Має особливість – досить низька температура розм’якшення (близько 100° С).
ПЕНТ – поліетилен низького тиску (полімеризація проходить при низькому тиску за наявності каталізаторів). Плівка з ПЕНТ – жорстка, міцна, менш воскоподібна на дотик в порівнянні з плівками ПЕВТ. Температура розм’якшення – 121° С – дозволяє використовувати для гарячих харчових продуктів. Морозостійкість цих плівок така ж, як і в плівок з ПЕВТ. Стійкість до розтягування і стискування висока, а опір до удару і розтягу – менший, ніж у плівок з ПЕВТ. Плівки з ПЕНТ – це прекрасна перешкода волозі. Стійкі до жирів, олій. Пакет-майка, в який ви упаковуєте покупки, виготовлений саме з ПЕНТ. Також це найбільш широко використовуваний пластик для пляшок, через низьку вартість, простоту формування і відмінні експлуатаційні якості для багатьох сфер застосування. ПЕВТ є найбільш широко використовуваним пакувальним полімером (одна третина всіх пакувальних пластиків).
Незважаючи на загальний хімічний склад і будову, поліетилен ВТ і НТ відрізняється низкою властивостей. Поліетилен високого тиску має більш низьку молекулярну масу (10 000 – 45 000), більш низький ступінь кристалічності, а також високий ступінь розгалуженості макромолекул порівняно з поліетиленом низького тиску, характеризується меншою теплостійкістю (Тпл=105 – 110°С), більш низькою щільністю (r=910 – 911кг/м3) і меншою жорсткістю.
Поліетилен низького тиску (молекулярна маса 70 000 – 400 000) характеризується більш високою теплостійкістю (Тпл=120 – 130°С), жорсткістю і міцністю (до 30 МПа). Однак у наслідок можливої наявності в матеріалі слідів каталізаторів поліетилен низького тиску не допускається для виготовлення виробів, що контактують з харчовими продуктами. Для контакту з харчовими продуктами застосовують тільки поліетилен високого тиску, тому що, поліетилен низького тиску може виділяти залишки каталізаторів, шкідливих для здоров’я людини наявністю сполук важких металів. Поліетилен високого тиску використовують для виготовлення посуду, дитячих іграшок, інших товарів, а низького тиску – плівок, труб і з’єднувальних деталей до них, санітарно-технічних виробів, різних ємкостей, ізоляції для проводів і кабелів, клейонок, волокон для технічних цілей тощо.
За кімнатної температури поліетилен – досить м’який і гнучкий матеріал. Він добре зберігає цю гнучкість на холоді, тому використовується в упаковці заморожених харчових продуктів. Проте при підвищених температурах, таких як 100° С, він стає дуже м’яким.
Поліпропілен (ПП) – полімер пропілену. Поліпропілен – лінійний кристалічний полімер (ступінь кристалічності -75%) за своїми властивостями нагадує поліетилен, але має меншу щільність (900 – 910 кг/м3), відрізняється більшою теплостійкістю (Тпл=160 – 170°С), плавиться при 174–175°С, але меншою морозостійкістю (температура крихкості від -5 до -15°С). Поліпропілен має високу жорсткість, більшу ніж поліетилен, а одержувані з нього плівки – міцніші і прозоріші. Відрізняється прекрасною прозорістю (при швидкому охолоджуванні в процесі формоутворення), високою температурою плавлення, хімічною і водостійкістю. ПП пропускає водяні пари, що робить його незамінним для упаковки, яка «дихає», продуктів харчування (хліба, зелені, бакалії), а також у будівництві для гідровітроізоляції. ПП чутливий до кисню і окислювачів. Переробляється методом екструзії з роздуванням. Має хороші прозорість і блиск, високу хімічну стійкість, особливо до жирів, не розтріскується під впливом змін навколишнього середовища.
Досить висока теплостійкість поліпропілену дає змогу піддавати стерилізації вироби з нього. Однак поліпропілен і вироби з нього мають низьку стабільність до дії ультрафіолетових променів, піддаючись фотоокисній деструкції під дією світлопогоди.
Використовують поліпропілен для електроізоляції, виготовлення захисних плівок, труб, шлангів, шестірнів, деталей приборів, високоміцного та хімічно стійкого волокна та ниток, господарських і галантерейних товарів, іграшок, пакувальної тари. Плівки з поліпропілену значно прозоріші та міцніші за поліетиленові. Харчові продукти в упаковці з поліпропілену можна піддавати стерилізації, варінню та розігріву.
Поліпропілен одержують газофазним або суспензіонним методами полімеризації пропілену. Має високі споживні властивості, тому конкурує в застосуванні для пакувальних матеріалів порівняно з ПВХ, поліефіром, поліетиленом, фольгою, папером. З нього випускають плівки, основними перевагами яких є: широкий діапазон термозварювання; високі фізико-механічні властивості, що дають змогу випускати тонші плівки порівняно з іншими полімерними матеріалами; оптична прозорість, блиск; можливість стерилізації продуктів у плівці та застосування плівки в низькотемпературних холодильниках; можливість нанесення на плівку металу, полімерів тощо; виробництво рельєфної пакувальної стрічки (для пакування книжок, газет, журналів та погонажних і штучних виробів з деревини та інших матеріалів); виробництво пляшок для розливу стерилізованого молока з подовженим терміном зберігання та натуральних соків (стерилізація проходить при температурі +120°С).
Поліізобутилен являє собою каучукоподібний аморфний полімер. Матеріал характеризується високою морозостійкістю, зберігаючи високоеластичні властивості в діапазоні температур від -60°С до +60°С. Матеріал застосовують в якості електроізоляційних і антикорозійних покриттів, для просочення тканин – як ущільнювальний матеріал, а також для виготовлення клеїв, що дають еластичні шви.
Полівінілхлорид (ПВХ). У чистому вигляді застосовується рідко – через крихкість і нееластичність. Розплав високов’язкий. ПВХ термічно не стабільний і корозійно активний. При перегріванні і горінні виділяє високотоксичне з’єднання хлору – діоксин. Полівінілхлорид (ПВХ) являє собою аморфний полімер досить високої густини (1400 кг/м3) з високою хімічною стійкістю до дії кислот, лугів, великого числа органічних розчинників, жирів, нафтопродуктів і води.
Полівінілхлорид виробляють полімеризацією газу – хлористого вінілу. На його основі виготовляють два види пластмас: вініпласт – жорсткий полімер без використання пластифікаторів і пластикат полівінілхлориду (ПВХ) – м’який, з використанням пластифікаторів.
Пластикат ПВХ – це композиція на основі полівінілхлориду з добавкою пластифікаторів (дібутилфталата, діоктилфталата та ін.), а також наповнювачів, стабілізаторів, барвників та інших компонентів. Залежно від виду і кількості введеного пластифікатора морозостійкість виробів із пластику коливається від -15°С до -60°С. За зовнішнім виглядом це м’який, еластичний полімер у вигляді плівок, прозорий або напівпрозорий, білий або пофарбований у яскраві кольори, має високу міцність, стійкість до стирання, хімічну стійкість, здатність легко клеїтись і зварюватись струмами високої частоти. Морозостійкість – від –10° до –50° С. Зі збільшенням кількості пластифікаторів морозостійкість і еластичність збільшуються, міцність і діелектричні властивості зменшуються. Пластикат ПВХ використовують для пакування товарів, виготовлення плащів, скатертин, обкладинок, штучних шкір, лінолеуму, взуття, іграшок, надувних меблів.
Вініпласт – твердий, пружний матеріал у вигляді листів, плит, труб. Має гладку поверхню, помірний блиск, за зовнішнім виглядом напівпрозорий або непрозорий, пофарбований у різні кольори, відрізняється високою механічною міцністю, але для виготовлення деталей машин не придатний через повзучість – здатність до деформації під дією постійного навантаження або зміни температури. Полівінілхлорид загорається важко, горить лише у полум’ї, забарвлює основу полум’я в зелений колір, виділяє запах хлору, якщо винести з полум’я – гасне. Вініпласт має низьку теплостійкість (температура розм’якшення 65 – 70°С), а при температурі вище 140°С починають розкладатися з виділенням хлористого водню. Матеріал характеризується високою жорсткістю, достатньою міцністю і стійкістю до стирання. З вініпласту виготовляють сантехнічне устаткування, тару, галантерейні товари, водостічні і каналізаційні труби, застосовують в електротехніці, для виготовлення ємкостей в хімічній промисловості та для облицювання хімічної апаратури.
З полівінілхлориду виробляють волокна, клеї, фарби, лаки, пінопласти, лінолеум, штучні шкіри, галантерейні вироби. З вініпластів виготовляють труби, частини до них (крани, муфти), галантерейні вироби, гребінці, пряжки, фотоприладдя, приладдя для креслення.
Полістирол (ПС). Твердий, жорсткий, прозорий або напівпрозорий, безбарвний або пофарбований у яскраві кольори, розм’якшується за температури 80° С, має низьку теплостійкість (85 – 90 °С), високі діелектричні властивості, при ударі дає металевий звук. Отримують полімеризацією стиролу, який є продуктом гідролізу нафти чи сухої перегонки вугілля. У вихідному стані це крихкий матеріал з невисокою механічною міцністю. Для поліпшення характеристик його поєднують із синтетичними каучуками. Недоліками полістиролу, як будівельного матеріалу, є його низька теплостійкість і легкозаймистість. Горить полум’ям, що сильно коптить, виділяє солодкуватий квітковий запах.
Полістирол загального призначення, удароміцний стирол, пінополістирол і низка співполімерів стиролу являють собою особливу групу полімерів аморфної будови (полістирольні пластики), отримують полімеризацією стиролу з іншими мономерами.
Полістирол загального призначення одержують у процесі полімеризації стиролу в масі, суспензії, емульсії. З нього виготовляють одноразові склянки, сувенірні коробки для кондитерських виробів, мірні кружки. Емульсійний полістирол загального призначення застосовують для виготовлення спіненої тари (великогабаритні упакування для збереження і транспортування різних виробів технічного призначення), великогабаритної тару для харчових продуктів тощо.
Удароміцний полістирол одержують співполімеризацією стиролу з каучуком. З удароміцного полістиролу методом лиття під тиском виготовляють різноманітну тару для упакування товарів харчового і технічного призначення.
У пластмасі наявний залишковий стирол, який є токсичним, тому з полістиролу деяких марок виготовляють посуд тільки для сипучих продуктів, не використовують його для зберігання рідких харчових продуктів.
Співполімери полістиролу (ударотривкий АБС-пластик) мають, порівняно зі звичайним полістиролом, більшу механічну міцність, стійкість до ударних дій, термо- і хімічну стійкість. Полістирол і його співполімери використовують для виробництва посуду для сипучих холодних продуктів, авторучок, креслярських і канцелярських товарів, освітлювальної арматури, фотоприладів, радіотоварів, телефонів. Пінополістирол використовують для пакування теле- і радіоапаратури, для звуко- і теплоізоляції стін споруд, транспортних засобів, домашніх побутових машин.
Пінополістирол застосовують в якості звуко-, теплоізоляції при виготовленні холодильників, у капітальному будівництві, суднобудуванні й авіатехніці.
Поліакрилати. Прозорі безбарвні продукти. Акрилові полімери – еластичні матеріали з досить низькою міцністю, стійкі до дії води, хімічних реагентів, тепла. Застосовуються для виготовлення плівок, клеїв, просочування тканин.
Поліметилметакрилат – органічне скло, полімер, утворений на основі метакрилової кислоти та її похідних. Це пружна, прозора, термопластична пластмаса, яскравих кольорів або безбарвна, високого блиску, розм’якшується за температури понад 100° С, добре пропускає ультрафіолетові промені, при ударі видає глухий звук, горить добре, синім полум’ям, потріскує при цьому, виділяє солодкий квітково-плодовий запах. Органічне скло, на відміну від силікатного, краще пропускає ультрафіолетові промені, має меншу густину, вищу механічну міцність, меншу чутливість до ударів, але за твердістю поступається йому (легко дряпається), має добру хімічну стійкість, стійкість до старіння та дії низки розчинників, не поглинає вологу. Органічне скло не токсичне і тому з нього виготовляють посуд для сипучих і холодних продуктів, зубні протези, галантерейні вироби, а також клеї, лаки, фарби, деталі для різних машин і приборів.
Співполімер метилметакрилату – дакрил, за зовнішнім виглядом подібний до органічного скла, але відрізняється від нього більшою твердістю і вищою температурою плавлення (160° С), фізіологічно не шкідливий і тому може застосовуватись для виготовлення посуду для гарячої їжі.
Поліакрилонітрил – лінійний полімер білого кольору, який важко кристалізується. Матеріал термостійкий: температура розм’якшення полімеру 220–230°С. Основна частина поліакрилонітрила використовується для виготовлення вовноподібного волокна, що не мнеться – нітрону.
Фторопласт. Полімерний матеріал, що отримується хімічно. Фторопласт містить атоми фтору, завдяки чому має високу хімічну стійкість. Погано розчиняється або не розчиняється в багатьох органічних розчинниках, не розчинний у воді і не змочується нею. Фторопласти характеризуються широким діапазоном механічних властивостей, хорошими діелектричними властивостями, високою електричною міцністю, низьким коефіцієнтом тертя, низькими значеннями зносу; стійкі до дії різних агресивних середовищ при кімнатній і підвищеній температурі, атмосферо-, корозійно- і радіаційно стійкі, слабогазопроникні, не горючі або самозагасають при спалахуванні. Дуже висока теплостійкість (до 300° С).
На вигляд фторопласт – твердий, від молочно-білого до світлокремового кольору, напівпрозорий, поверхня жирна на дотик. За своєю хімічною стійкістю він перевершує золото. Фторопласти не горять, їх використовують для нанесення покриттів на дно сковорідок і каструль, для виготовлення деталей машин, холодильників та інших виробів для роботи в агресивному середовищі.
Найбільш застосовують фторопласт-4 (хімічна назва – політетрафторетилен), одержують методом полімеризації, ступінь кристалічності досягає 90%; лінійний полімер білого кольору, з високою густиною – 2150–2250 кг/м3.
Фторопласт-4 є одним із найбільш теплостійких і термостабільних полімерів: температура плавлення 327°С, а помітне розкладання спостерігається за 415°С. Полімер хімічно стійкий: не розчиняється в жодному розчиннику, сильних окислювачах й інших агресивних речовинах, діелектричні властивості не змінюються в широкому температурному інтервалі, має низький коефіцієнт тертя порівняно з усіма відомими матеріалами, наділений антиадгезивними властивостями, фізіологічно нешкідливий. Полімер широко застосовують в радіо- і електротехніці як ізоляційний матеріал для проводів, кабелів, конденсаторів, трансформаторів і устаткування, що експлуатуються в корозійно активних середовищах, а також при низьких і високих температурах, виготовляють корозійностійкі труби, прокладки, вентилі, наносять на різні поверхні для додання їм антикорозійних і антиадгезійних властивостей, при виготовленні антипригарного посуду, а також для захисту виробів і конструкцій від корозії. У медицині фторопласт-4 застосовується для виготовлення протезів (серцевих клапанів, кровоносних судин, суглобів та ін.). З полімеру виготовляють підшипники, що працюють без змащення й в агресивних середовищах. Однак застосування матеріалу обмежене, тому що фторопласт хладотекучий (деформується зі зміною розмірів) під дією навантажень при порівняно низьких температурах.
Поліконденсаційні полімери і пластмаси на їхній основі. Поліконденсаційні полімери і пластмаси займають 25% світового виробництва пластмас. Всі поліконденсаційні пластмаси гетероланцюгові, за винятком фенопластів, які є карболанцюговими полімерами. Поліаміди – термопластичні полімери, інші види поліконденсаційних пластмас можуть бути як термореактивними, так і термопластичними. Пластмаси на основі поліконденсаційних смол включають: фенопласти, амінопласти, поліаміди, поліефіри (головним чином поліетилентерефталат і полікарбонати), поліепоксиди, поліуретани і кремнійорганічні пластики.
Фенолформальдегідні смоли – високомолекулярні сполуки, які одержують поліконденсацією фенолу з формальдегідом в присутності кислот (НСl та інших) або лугів (NН4ОН) в якості каталізаторів. На першій стадії утворюються лінійні продукти поліконденсації, потім розгалужені і просторовосшиті структури. При надлишку фенолу в реакційній суміші одержують новолачні (ідітольні) смоли, а при надлишку формальдегіду – резольні (бакелітові). Новолачні смоли термопластичні, мають лінійну будову, розчинні в спиртах й ацетоні. Застосовують для виготовлення ідітолових лаків і політур. Резольні смоли під дією підвищених температур здатні переходити в неплавкий, нерозчинний стан.
Фенолоформальдегідні смоли мають високу теплостійкість і термостійкість (до 120°С), міцність, високі діелектричні властивості, стійкі до дії кислот, лугів, розчинників, води. Із феноформальдегідних смол готують цінну пластичну масу – фенопласти. Фенопласти одержують конденсацією фенолу з формальдегідом. Залежно від особливостей проведення реакції можуть бути одержані термопластичні (новолачні) і термореактивні (резольні) фенолформальдегідні смоли.
Новолачні смоли розчиняються у спирті, ацетоні, розчинах лугів, стійкі до води, слабих кислот, мають малу механічну міцність, крихкі. Використовують їх для виготовлення лаків, фарб, клеїв, абразивних інструментів.
Резольні смоли виготовляють з наповнювачами у вигляді прес-порошків, шаруватих і волокнистих пластиків. За зовнішнім виглядом це тверді, жорсткі, непрозорі пластмаси коричневого або чорного кольору. Фенопласти виділяють невелику кількість вільного фенолу, від окислення якого на повітрі утворюються бурі плями, тому вироби з фенопластів фарбують у темні кольори. Фенол може переходити у рідке середовище, при цьому спричиняє шкідливий вплив на організм людини, тому фенопластів не використовують для виготовлення посуду. Резольні фенольно-формальдегідні смоли мають високу хімічну стійкість до води, кислот, масел, органічних розчинників, але недостатньо стійкі до дії лугів, мають високу механічну міцність, твердість, гарні діелектричні властивості, стійкість до ударів, до старіння, підвищену теплостійкість (140 – 280° С). Фенопласти не горять, в полум’ї обвуглюються, виділяють запах фенолу.
Аміноформальдегідні смоли одержують поліконденсацією формальдегіду із мочевиною і меламіном. Механізм реакцій з утвердження цих смол подібний до механізму зшивання феноло-формальдегідних смол. Пластмаси на основі аміноформальдегідних смол називають амінопластами. Вони мають високу тепло-, термо-, вологостійкість, але показники цих властивостей трохи нижчі, ніж у фенопластів.
Амінопласти одержують поліконденсацією амінів або мелаліту з формальдегідом. На вигляд це тверді, жорсткі, напівпрозорі або непрозорі полімери, білі або пофарбовані в яскраві кольори. Мають високу стійкість до води, нафтопродуктів, органічних розчинників, але не стійкі до гарячої води і розчинів кислот. Амінопласти не горять, в полум’ї обвуглюються, виділяючи при цьому різкий запах аміаку. Сечовиноформальдегідні смоли під час дії на них гарячої води виділяють фізіологічно шкідливий формальдегід, тому їх не використовують для виготовлення посуду для гарячої їжі, лише для виробництва посуду для сипучих і холодних продуктів.
Амінопласти використовують також для виготовлення галантерейних товарів (шкатулок, пряжок, гудзиків), для виготовлення деталей електроосвітлювального устаткування (абажури, ковпаки), посудо-господарських товарів, товарів культурно-побутового призначення, електронастановних виробів (вимикачі, розетки), корпусів і деталей телефонної та радіоапаратури, деревинношаруватих і паперошаруватих пластиків, для оздоблення вагонів, літаків, для одержання протиусадкового і малозминального оздоблення тканин, просочення паперу, для підвищення вогне- і гідростійкості.
Меламіноформальдегідні смоли (мелаліт) відзначаються високою теплостійкістю (160 – 240° С), більшою твердістю, міцністю, хімічною стійкістю і нешкідливістю. Мелаліт використовують для виробництва посуду для гарячої їжі.
Поліефіри – полімери, макромолекули яких містять складний (-СОО-) або простий (-О-) ефірний зв’язок. Поліефірні смоли одержують поліконденсацією багатоатомних спиртів з багатоосновними кислотами. Вони діляться на прості і складні. Найбільш поширені складні ефіри, основними видами яких є поліетилентерефталат, полікарбонати, алкідні смоли і ненасичені поліефіри.
Поліетилентерефталат (лавсан) одержують поліконденсацією терефталевої кислоти й двохатомного спирту етиленгліколю. З вигляду це твердий прозорий полімер від білого до світло-кремового кольору. Має високу механічну міцність, гарні термічні властивості, високу стійкість до стирання і світла. Здатний до експлуатації при температурах від – 20 до 175° С, плавиться при температурі 265° С.
Поліетилентерефталат належить до класу полімерів, що кристалізуються. Максимальний ступінь кристалічності неорієнтованого поліетилентерефталату досягає 45%, в орієнтованого матеріалу (у вигляді волокон і плівок) може становити навіть 60%. Поліетилентерефталат відрізняється досить високою температурою плавлення (255–265°С), значною густиною (1,3-1,4 г/см3), а також діелектричними властивостями, що зберігаються практично незмінними в присутності вологи. Матеріал хімічно стійкий: при кімнатних температурах нерозчинний в більшості органічних розчинників, органічних кислотах, жирах і воді, граничне водопоглинання матеріалу не перевищує 1%. Полімер важко забарвлюється, має низьку гігроскопічність.
Використовують поліетилентерефталат у вигляді волокна, яке має назву лавсан. Лавсан застосовують у виробництві тканин, трикотажу, штучного хутра, штучної і синтетичної шкіри, рибальських сіток і канатів. Плівки з поліетилентерефталату використовують для виробництва стрічок для магнітофонів і друкарських машинок, фото- і кіноплівок, для електроізоляції, ялинкових прикрас, а також для упакування харчових продуктів, медичних препаратів і хімічних реактивів. Прозорі плівки застосовуються як покриття для парників та промислових споруд. З лавсану отримують вовноподібні волокна і нитки, що володіють незминальністю.
Полікарбонат одержують поліконденсацією похідних вугільної кислоти і дифенолів. З вигляду це твердий, жорсткий, прозорий, безбарвний або зафарбований у яскраві кольори пластик, густиною 1,2 г/см3. Має високу хімічну і термічну стійкість, виключну морозостійкість (до -100° С), механічну міцність, стійкість до ударів, здатний до експлуатації при температурах від – 70 до 135° С, плавиться при 220 – 270° С. Полікарбонат загоряється важко, горить тільки у полум’ї, сильно коптить, виділяє солодкуватий квітковий запах. Полікарбонати наділені високими діелектричними властивостями, оптичною прозорістю, мають низьку гігроскопічність, стійкі до атмосферних впливів. Вони стійкі до стирання, нешкідливі, мають стабільні розміри і форми.
Застосовують полікарбонати для виготовлення електро-, світло- та радіоапаратури, корпусів холодильників, магнітофонів, труб, кранів, насосів, шестірень, болтів. Фізіологічна нешкідливість полікарбонатів дає змогу широко застосовувати їх у медичній промисловості для виготовлення корпусів бормашин, міцних зубних протезів стабільних розмірів, медичного посуду, посуду для гарячої їжі, пакувальної та транспортної тари. З полікарбонату виготовляють також екрани телевізорів, захисні екрани, деталі телефонних апаратів, автомобілів, годинників, холодильників, електроприладів, радіоапаратури.
Алкідні смоли одержують поліконденсацією фталевої кислоти або її ангідриду з багатоатомними спиртами (гліцерином або пентаеритритом). У першому випадку смоли називають гліфталевими, у другому – пентафталевими. З вигляду це тверді, безбарвні, блискучі, але дуже крихкі пластики. Для зниження крихкості і підвищення розчинності їх модифікують маслами. Алкідні смоли хімічно-, світло-, атмосферостійкі, фізіологічно нешкідливі пластики. Розчини алкідних полімерів володіють плівкоутворюючими і адгезійними властивостями, утворюють тверді покриття, стійкі до впливів різних факторів (світло, волога, хімічні реагенти, тертя). Внаслідок цього їх застосовують як плівкоутворювачів при отриманні олиф, лаків, емалей, клеїв, лінолеуму, як сполучні речовини.
Ненасичені поліефіри одержують поліконденсацією багатоатомних спиртів з ненасиченими або насиченим дикарбоновими кислотами або їх ангідридами. Це прозорі пластики, безбарвні або зафарбовані в яскраві кольори. Залежно від вихідних мономерів і умов проведення реакції можуть бути одержані тверді або м’які, жорсткі або еластичні полімери, з різними горючістю, термо-, водо- і атмосферостійкістю. Ненасичені поліефіри стійкі до дії води, масел, кислот, але не стійкі до дії лугів. Механічна міцність їх залежить від виду наповнювача. Особливо міцні матеріали виходять при використанні скловолокна та склотканини. У виробництві товарів народного споживання їх використовують у вигляді склопластиків (з наповнювачем зі скловолокна або склотканин) для виготовлення корпусів човнів, катерів, кораблів, деталей літаків і вертольотів, покрівельних будівельних матеріалів, виробництва меблів, лаків, фарб.
Поліамідні смоли. Поліамідні полімери в основному ланцюзі містять амідні групи (-NH-CO-), а в загальному вигляді можуть бути представлені формулою (-R-NH-CO-R1-), де радикалами є метиленові групи. Основними видами поліамідів є капрон, анід і енант. Одержують поліаміди переважно реакцією поліконденсації диамінів і дікарбонових кислот або їх ефірів. Це тверді, прозорі або напівпрозорі, жорсткі, рогоподібні пластики від білого до кремового кольору, оліїсті на дотик, з густиною 1,04 – 1,14 г/см3. Мають високу механічну міцність, морозостійкість, високі діелектричні властивості та температуру плавлення (200° С), стійкість до ударів, до стирання, до дії води, хоч і здатні її поглинати у кількості до 10 %, мають низький коефіцієнт тертя.
Механічні властивості різних видів поліамідів близькі один до одного, однак найбільшу еластичність має анід, він же і більш стійкий до багаторазових навантажень. Поліаміди також стійкі до дії ефірів, бензину, жирів, розведених лугів, але розчиняються в фенолах і мінеральних кислотах, під дією окислювачів швидко руйнуються. Поліаміди термопластичні, плавляться при 180 – 200 °С, легко витягаючись в нитки. Спалахують з працею.
До недоліків поліамідів варто віднести їх порівняно низьку стійкість до термо- і фотоокислювання, яке призводить до руйнування амідних зв’язків макромолекул, що зменшує міцність й еластичність матеріалу, зумовлює появу крихкості, а також погіршення діелектричних властивостей при поглинанні вологи.
З поліамідів найчастіше використовують у виробництві товарів народного споживання капрон. Капрон горить повільно, у полум’ї розм’якшується, плавиться, виділяє запах горілих овочів. Капрон має низький коефіцієнт тертя і тому використовується для деталей різних механізмів. Використовують капрон та інші види поліамідів у вигляді волокон для виробництва тканин, трикотажу, штучного хутра, штучної шкіри, для господарчих товарів, каблуків для взуття, фурнітури для одягу.
Із ненаповнених і наповнених поліамідів виготовляють товари господарського призначення (віконні петлі, лійки, вішаки), сантехнічні вироби, галантерейні вироби (застібки-блискавки, ґудзики, одежні кнопки). Поліаміди використовують для виготовлення труб, ізоляційної оболонки кабелів, безшумних шестірень, деталей вузлів тертя. Здатність поліамідів до витягування в нитки з одержанням орієнтованих систем високої міцності дає змогу виготовляти з них міцні синтетичні волокна (капрон, найлон, анід), тканини, трикотажні і неткані полотна, основи для автомобільних шин, шнурів, канатів, рибальських сіток тощо.
Поліуретани – це полімери, макромолекули яких мають уретанову групу. Одержують їх поліконденсацією багатоатомних спиртів і диізоціанатів. Поліуретани можуть бути твердими і м’якими, жорсткими й еластичними, непрозорими і прозорими. Можуть зафарбуватись у різні кольори, мають високу стійкість до удару, до стирання, механічну міцність, високі діелектричні властивості. Загораються повільно, горять яскравим полум’ям, виділяють гострий запах мигдалю. Продукти їхнього розкладу отруйні. Поліуретани використовують у виробництві волокон, плівок, штучних шкір, клеїв, лаків, фарб, підошов і каблуків взуття, деталей радіо- й електроприладів. Поліуретани (поролон) використовують для виготовлення меблів, взуття, одягу, іграшок, галантерейних виробів.
Поліепоксидні полімери – це рідкі або тверді жовтуватого кольору смоли, що володіють високою адгезією, розчинні ворганічних розчинниках, стійкі до води. Затверджені епоксидні смоли мають високу міцність, адгезійну здатність, вологостійкість, достатню теплостійкість (120 – 140°С), гарну хімічну стійкість, хороші діелектричні властивості.
Епоксидні смоли використовують як основу для низки лакофарбових матеріалів, клеїв, у якості зв’язуючого для виготовлення армованих пластиків, абразивних і фрикційних матеріалів, полімербетонів, герметиків, компаундів, пінопластів та інших матеріалів і виробів.
Кремнійорганічні смоли характеризуються наявністю в структурі основного ланцюга атомів кремнію і кисню, так званого силоксанового зв’язку, а бокові ланцюги являють собою вуглеводневі радикали. Ці смоли мають високу термостійкість, витримують робочі температури до 250°С (ненаповнені смоли) і навіть до 400°С (наповнені мінеральними наповнювачами композиції). У кремнійорганічних смол наявні гідрофобні (водовідштовхувальні) властивості.
Рідкі кремнійорганічні смоли застосовують як високотемпературні змазки і водовідштовхувальні просочення тканин, що не погіршують їх повітро-, паропроникність, для просочень деревини з метою підвищення її стійкості до дії вологи і зниження пожежонебезпеки.
Пластмаси із модифікованих природних полімерів. У виробництві пластмас із природних полімерів використовують целюлозу. Целюлозу модифікують азотною кислотою (при цьому одержують нітроцелюлозу) або оцтовою кислотою (при цьому одержують ацетилцелюлозу). Складні ефіри целюлози, отримані спиртовим розчином камфори, пластифікують, додаючи наповнювачі, барвники, і одержують целулоїд або ацетилцелулоїд.
Целулоїд – це твердий, прозорий, напівпрозорий або непрозорий пластик, безбарвний або забарвлений у яскраві кольори, гнучкий та еластичний, стійкий до дії води, не стійкий до дії кислот, лугів і світла. Під дією світла жовтіє, втрачає прозорість, стає крихким. Целулоїд недостатньо морозостійкий, під дією світла і тепла здатний самозагоратися. Горить дуже швидко, яскравим полум’ям, виділяє запах горілого паперу і камфори. Використовують целулоїд для виготовлення галантерейних виробів, креслярських приладів, оздоблення акордеонів і баянів.
Ацетолоїд, порівняно з целулоїдом, більш світло- і вогнетривкий, має більшу механічну і термічну стійкість. Ацетолоїд не горить, у полум’ї іскрить. Використовується для виготовлення кіно- і фотоплівки, для пакування, для ізоляції електродеталей, для одержання штучних волокон.
Останнім часом усе ширше використовуються синтетичні високомолекулярні матеріали на основі полімерів, які містять атоми кремнію. Представниками є силікони та силоксани, головним ланцюгом яких є неорганічна макромолекула, навколо якої розташовані органічні радикали.