6.3.6. Технологические свойства.

Принадлежность полимеров к термопластичному или термореактивному видам во многом определяет способы их переработки в изделия. Термореактивные полимеры, как правило, используются в смеси с наполнителями, доля которых может достигать 80%. В готовых изделиях реактопласты преобладают над термопластами. Это объясняется высокой технологичностью фенолформальдегидных, полиэфирных, но особенно эпоксидных смол. В производстве эпоксидных смол получение полимера удается приостановить на начальной стадии, когда молекулярная масса составляет всего 500 - 1000. Такие вещества по длине цепи средние между мономерами и полимерами, обладают низкой вязкостью и называются олигомерами.

Достоинство олигомеров - низкая вязкость - дает возможность формования изделий при минимальном усилии прессования или вообще без него, под действием собственного веса полимера. В смеси с наполнителями олигомеры сохраняют текучесть. Низкая вязкость олигомеров позволяет также пропитывать полимерами листы ткани, а их склеивание под прессом и отверждение лежит в основе производства слоистых пластиков-оснований печатных плат. Олигомеры используют для пропитки и наклейки компонентов, особенно когда применение давления недопустимо. Для снижения вязкости в олигомер можно вводить добавки, которые способствуют повышению пластичности, негорючести, биологической стойкости.

Компаунд - смеси олигомеров с отвердителями и другими добавками достаточно устойчивы при обычной температуре. Смеси формируются в изделие и отвердевают при повышенной температуре с образованием пространственной структуры.

В композиции с полимером добавляют рубленое стекловолокно, порошкообразный наполнитель, другие добавки, и поставляют в виде гранул или порошка. Несколько отличаются от олигомеров меньшей степенью полимеризации префиксы и препреги, которые благодаря их меньшей вязкости лучше заполняют прессовочные формы.

Технологические свойства как термореактивных, так и термопластичных полимеров характеризуются текучестью (способностью к вязкому течению), усадкой (уменьшением линейных размеров изделий по отношению к размерам формующего инструмента), таблетируемостью (пресс-порошков).

Смесей жидких смол с мелкодисперсными наполнителями, частицы которых имеют асимметричную форму (тальк, слюдяная мука, аэросил - коллоидный SiO₂) в спокойном состоянии обладают высокой вязкостью, а при механическом воздействии (перемешивании или встряхивании) переходят в жидкое состояние. Смеси, обладающие такими свойствами, называют тиксотропными. Тиксотропные компаунды применяют для защиты радиодеталей наиболее простым методом - окунания. Вязкость компаунда снижают с помощью вибрации. Тиксотропные свойства некоторых полимерных композиций используют также при изготовлении специальных красок и клеев.

6.3.7. Старение полимеров.

Под старением полимерных материалов понимается самопроизвольное, необратимое изменение важнейших технических характеристик, происходящее в результате сложных химических и физических процессов, развивающихся в материале при эксплуатации и хранении. Причинами старения являются свет, теплота, кислород, озон и другие немеханические факторы. Старение ускоряется при многократных деформациях, менее существенно на старение влияет влага. Различают старение тепловое, световое, озонное и атмосферное.

Сущность старения заключается в сложной цепной реакции, протекающей с образованием свободных радикалов (реже ионов), которая сопровождается деструкцией и структурированием полимера. Обычно старение является результатом окисления полимера атмосферным кислородом. Если преобладает деструкция, то полимер размягчается, выделяются летучие вещества (например, натуральный каучук). При структурировании повышаются твердость, хрупкость, наблюдается потеря эластичности (бутадиеновый каучук, полистирол). При высоких температурах (200 – 500°C и выше) происходит термическое разложение органических полимеров. Пиролиз полимеров, сопровождаемый испарением летучих веществ, не является поверхностным явлением, а протекает во всем объеме образца и сопровождается образованием способных испаряться молекул.

Стабильны к термической деструкции полимеры, обладающие высокой теплотой полимеризации (полиэтилен, полифенолы), полимеры с полярными заместителями (фторполимеры). Процессы старения ускоряются под действием механических напряжений. Стойки к озону кремнийорганические соединения. В тропической атмосфере устойчивы полиэтилен, политетрафторэтилен, полиамидные волокна, неустойчивы натуральный и синтетический каучуки, вискоза, хлопчатобумажные волокна.

Для замедления процессов старения в полимерные материалы добавляются стабилизаторы (различные органические вещества), антиоксиданты (амины, фенолы и другие).

Длительность эксплуатации полиэтилена, стабилизированного сажей, составляет свыше 5 лет. Трубы из поливинилхлорида могут работать 10-25 лет. Трубы из высокомолекулярного полиэтилена работают более 30 лет.