Основные свойства пластических масс. Учебное пособие

Наиболее целесообразно применять смолы с определенной -ми нимальной вязкостью, при которой достигается определенная скорость отверждения покрытия.

Применение МФС и МЛФС для лаков становится возможно после их модификации. Модифицированные смолы пригодны для изготовления лаков горячей и холодной(воздушной) сушки, эмалей и пропиточных растворов для получения слоистых пластиков с повышенными водостойкостью и эластичностью. Покрытия из таких смол обладают большей твердостью, хорошим глянцем, эластичностью, бензо- и маслостойкостью, красивым внешним видом.

Обработка бумаги и ткани. Бумага, обработанная водными растворами МФС и МЛФС, приобретает повышенную прочность в мокром состоянии. Для придания несминаемости тканям их пропитывают 8–10 %-ным водным раствором диметилолмочевины. Из древесных отходов, обработанных МФС, могут быть изготовлены плиты для потолков, спинки и сиденья для стульев, дверные и оконные пакеты и другие изделия.

8.2. Пресс-порошки

Аминопласты – конструкционные материалы на основе аминосмол и различных наполнителей, обеспечивающих комплекс эксплуатационных показателей. Пресс-порошки на основе аминоформальдегидных смол получают путем введения в мочевиноформальдегидные смолы измельченной сульфитной целлюлозы, а в меламиноформальдегидные смолы помимо указанных могут быть введены и минеральные наполнители(асбест, молотая слюда).

Пресс-порошки на основе мочевиноформальдегидной смолы получили название аминопластов, а на основе меламиноформальдегидной – мелалита. Пресс-порошки на основе МФС и МЛФС используются для изготовления пресс-изделий. Достоинства пресс-изделий (пресс-порошков) на основе МФС и МЛФС: обладают высокой поверхностной твердостью; хорошими физико-

механическими свойствами; стойкостью к действию слабых

81

кислот и щелочей, смазочных масел, спирта, ацетона, бензола, керосина, и др. растворителей. Недостатки: сильные кислоты и щелочи разрушают аминопласты.

Свойства аминопластов (табл. 11) мало изменяются при температурах от минус 20 до плюс 100 °С. Допускается кратковременное нагревание прессованных изделий на основе МФС до 120 °С. В условиях же длительного воздействия тепла изделия могут использоваться при температурах до75 °С. Высокие температуры вызывают постепенное изменение цвета и приводят к снижению прочности изделий. Введение минерального наполнителя позволяет использовать изделия до температуры 150-210 °С.

И аминопласт, и мелалит характеризуются хорошей окрашиваемостью в яркие тона и поэтому широко применяются для изготовления изделий бытового и декоративного назначения. Из пресс-порошков изготавливают детали электроосветительного оборудования, изделия широкого потребления.

82

8.3. Слоистые пластики

Аминоальдегидные смолы используются большей частью в виде водных растворов 45–55 % концентрации. Они бесцветны, теплостойки, не имеют запаха, не токсичны. Слоистые пластики на основе меламиноформальдегидных смол обладают повышенной водостойкостью и дугостойкостью.

Основная область применения аминоальдегидных смол– производство декоративных бумажно-слоистых пластиков, так как благодаря прозрачности, водостойкости и стойкости к истиранию они успешно используются для пропитки декоративных бумаг, образующих лицевую поверхность листов декоративного бумажно-слоистого пластика.

Декоративные бумажно-слоистые пластики производят на основе мочевиномеламиноформальдегидного связующего(соотношение мочевины и меламина65:35) для обеспечения большой водостойкости. В состав пластика входит 50–53 % масс. смолы и 47–50 % масс. бумажного наполнителя.

Стеклотекстолиты получают, используя 50 %-ный водный раствор меламиноформальдегидных олигомеров; часто олигомеры модифицируют триэтаноламином. Из пропитанной и высушенной ткани прессуют листы. Стеклотекстолиты имеют разрушающее напряжение при растяжении200–210 МПа, теплостойкость до 150–200 °С. Однако после 24 ч выдержки в воде механические показатели материала снижаются на25–30 %, а диэлектрические до 50 %. Для повышения водостойкости стеклотекстолита ткань обрабатывают кремнийорганическими аппретами.

Декоративный слоистый пластик выпускают окрашенным во все цвета с блестящей или матовой поверхностью, с поверхностью, имитирующей ценные породы дерева или камня. Этот материал теплостоек, долговечен, прочен. Материал не подвержен действию слабых кислот и щелочей, масел, жиров и растворителей, плохо горит, но в условиях повышенной влажности стоек к короблению.

83

8.4. Газонаполненные пластики на основе аминоальдегидных связующих

Получают на основе водоэмульсионных мочевиноформальдегидных олигомеров. Такой пенопласт называется мипорой (табл. 12). Материал обладает исключительной легкостью, высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами.

Натриевая соль нефтяных сульфокислот является пенообразователем, ортофосфорная кислота служит катализатором отверждения и придает негорючесть, резорцин – стабилизатор пены. Дополнительно вводятся щавелевая кислота и однозамещенный фосфат аммония.

Мипора в 10 раз легче пробки, а ее теплопроводность в 2 раза ниже, чем у пробки. Недостатками мипоры являются хрупкость и сравнительно низкая водостойкость, что требует защиты блоков мипоры водонепроницаемой оболочкой.

ГЛАВА 9. ПОЛИАМИДЫ

К полиамидам (ПА) относятся многие природные и синтетические полимеры: белки, шерсть, полимеры аминокарбоновых кислот, амиды полиакриловой и полиметакриловой кислот и т..д

N C

Они содержат амидную группу –СONH2 или H O .

Для обозначения химического состава ПА применяется числовая система. Например,

84

Композиция из двух чисел указывает на то, что ПА получен

из диамина ( H2N CH2 6 NH2 – гексаметилендиамин) и дикарбоновой кислоты. Используется два вида дикарбоновых кислот:

Например, полиамид П-66 получается из гексаметилендиамина и адипиновой (себациновой) кислоты, а полиамид П-610 – из гексаметилендиамина и себациновой кислоты:

Полиамиды (ПА) – продукты поликонденсации аминокислот или дикарбоновых кислот и диаминов. Наибольшее распространение получили алифатические ПА (за рубежом – найлоны).

молекулы, увеличивающих жесткость цепи и уменьшающих скорость кристаллизации. Поэтому ароматические полиамиды(фенилон) находятся в аморфном, а алифатические – в аморфнокристаллическом состоянии. Интенсивность межмолекулярного взаимодействия за счет образования водородных связей(концентрация водородных связей) для алифатических полиамидов определяется длиной углеводородной цепи между амидными группа-

85

амидов при литье под давлением и прессовании приводит к появлению серебристых полос на поверхности, разводам, волнистости, вздутиям, пористости, пузырям и раковинам, трещинам, отслоению поверхности, короблению, размерному и другим видам брака. Экструзионные изделия, изготовленные из невысушенного материала, обладают шероховатой поверхностью. При каландровании влажного материала в изделии образуются пузыри и поры, ухудшающие качество листов. С учетом склонности полиамидов к термоокислительной деструкции сушку проводят под вакуумом при остаточном давлении от 1,30 до 0,67 кПа в сушильном шкафу.Все полиамиды горят после удаления из пламени.

ПА представляют собой полимеры с высоким уровнем межмолекулярного взаимодействия, обусловленного наличием большого количества водородных связей. Алифатические ПА являются гибкоцепными полимерами и кристаллизуются большой скоростью. Степень кристалличности – 40–70 %, полимер также характеризуется малой полидисперсностью. Переход полимера в расплав происходит в узком интервале температур, вязкость расплава низкая. Гранулы ПА представляют собой полярные, твердые непрозрачные продукты от белого до светло-желтого цвета, плавящиеся в узком температурном интервале (табл. 13).

86

ПА нерастворим в обычных растворителях– спиртах, сложных эфирах, кетонах и углеводородах, но растворяется в таких высокополярных жидкостях, как фенолы, амиды, кислоты (серная, муравьиная, уксусная), хлорированные и фторированные спирты. Он устойчив к действию минеральных масел и жиров, бензину, воды, биологически инертен (устойчив к воздействию грибков, бактерий, плесени), имеет низкую газопроницаемость. ПА обладают небольшой плотностью (табл. 13), высокой прочностью, особенно к ударным нагрузкам в широком интервале температур, низким коэффициентом трения и неплохими диэлектрическими показателями. Морозостойкость минус 60 °С. Механические свойства различных ПА близки.

ПА – хорошие антифрикционные материалы. По износостойкости они превосходят ПТФЭ. Пленки из ПА прозрачны и не накапливают электростатических зарядов.

Вода при температурах до 100 °С не действует на ПА даже при многолетнем контакте, но при 150 °С и выше под давлением она может вызвать полный гидролиз. Полиамиды являются гидрофильными полимерами, их водопоглощение достигает - не скольких процентов (в некоторых случаях до 13 %), что существенно влияет на механические свойства, а именно на прочность и ударную вязкость. Свойства и размеры изготовленных из ПА изделий существенно зависят от влажности окружающей среды ,и следовательно, нестабильны.

Щелочи лишь немного эффективнее воды, а кислоты заметно гидролизуют ПА. Особенно сильно действуют минеральные кислоты, даже разбавленные. Сильные органические кислоты (щавелевая, молочная) в водных растворах вызывают распад ПА. Но слабые органические кислоты почти не оказывают действия на амидную связь.

Окисляющие агенты (азотная кислота, перекись водорода, растворы перманганата калия), отбеливающие вещества, содержащие свободный хлор, вызывают быстрое разрушение полимера.

Под действием солнечного света, УФ-лучей и переменной влажности постепенно происходит деструкция полимера, выражающаяся в уменьшении молекулярной массы, потере механиче-

88

ской прочности, эластичности. Все полиамиды горят после удаления из пламени.

Диэлектрические свойства их ухудшаются с увеличением водопоглощения и повышением температуры. Одним из проявлений изоляционных свойств ПА являются легкость накопления зарядов статического электричества.

Недостатками ПА являются: высокая температура плавления, образование водородных связей по всей цепи; небольшой интервал пластичности; трудная совместимость с пластификаторами и стабилизаторами, гидрофильность (до 13 %). Поэтому сушка полимера перед переработкой обязательна.

ПА можно перерабатывать в изделия различными методами: простым литьем, литьем под давлением, прессованием, вальцеванием, каландрованием, экструзией, вытяжкой, штамповкой и центробежной отливкой. Основным методом переработки алифатических полиамидов является литье под давлением. ПА хорошо свариваются и склеиваются.

ПА широко применяется в машиностроении для изготовления антифрикционных изделий(подшипников скольжения), в текстильной промышленности, в производстве электротехнической аппаратуры, в автомобилестроении, как упаковочный материал для пищевых продуктов.

Полиамид 6 (поли-ε-капроамид). Па-6 представляет собой гетероцепной, линейный, полярный алифатический полимер со следующим строением звена:

~HN(CH2)5CO~

Макромолекула имеет конформацию статистического клубка.

Полиамид 6 (ПА-6) литьевой. Торговое название: капрон, полиамид 6 (РФ); найлон 6, пласкон, найленина (США); перлон L, игамид D (Германия); амилан (Япония).

ПА-6 является белым, в тонких слоях слегка прозрачным материалом, находящимся из-за высокого межмолекулярного взаимодействия в аморфно-кристаллическом состоянии. Температура начала пластичности160 °С, Тпл кристаллов = 225 °С,

89

Тразм=210 °С, Тхр= от минус 25 до плюс 30 °С. Молекулярная масса промышленных марок от 10 до 35 тыс.

Он устойчив к действию бензина, керосина, нефти, кетонов, различных растворителей, воды. При комнатной температуре растворяется вконцентрированной серной и муравьиной -ки слотах, концентрированном растворе хлорида кальция, этилен-

ПА-6 при 230–250 °С под действием кислорода воздуха быстро окисляется, приобретая коричневый цвет. Для предотвращения термоокислительной деструкции в литьевые марки ПА-6 вводят стабилизаторы – соли марганца, β-нафтол и др.

ПА-6 обладает высокими физико-механическими и диэлектрическими показателями, а также хорошей износостойкостью. Нетоксичен и физиологически инертен.

Недостатком ПА-6 является высокое водопоглощение (до 10,5 %), ухудшающее диэлектрические и физикомеханические показатели. В атмосферных условиях равновесное влагопоглощение составляет 3 %.

В названии марок после обозначения ПА-6 через дефис ставятся три цифры, например:

¾первая цифра обозначает условный номер интервала значений относительной вязкости раствора в крезоле: 1 – условная вязкость от 2,00 до 2,29; 2 – от 2,30 до 2,80; 3 – от 2,81 до 3,50;

¾вторая цифра – условный номер интервала значений мас-

совой доли экстрагируемых веществ: 1 – не более 1,5 %; 2 – не более 3,0 %, 3 – не более 13 %;

¾ третья цифра: 0 обозначает отсутствие в ПА-6 модифицирующей добавки, а цифра 1 обозначает ее наличие. В этом случае через дефис указывается номер добавки: 04 – диоксид титана, 12

– термостабилизатор, 15 – светотермостабилизатор, 17 –20 представляют меднокомплексный стабилизатор, 21 – технический углерод (сажа), 22 – краситель, 23 – соль АГ.

Например, полиамид 6 с относительной вязкостью от 2,3 до 2,8, массовой долей экстрагируемых веществ1,5 % и добавкой

90