4. Макроскопические композиты:

КАРБОЦЕПНЫЕ ПОЛИМЕРЫ (в основной цепи только углерод);

Материал

Формула звена

Свойства

Примечания

ПЭ

полиэтилен

ПЭНП - полиэтилен низкой плотности

(-CH₂-CH₂-)

 910 -939 кг/м³

 < 60%

Т_хр -70⁰С

Т_ст 25-30⁰С

Т_пл 105-108⁰С

 10-15 МПа

 400-600%

Промышленно выпускаются сопо­лимеры с ПП (СКЭП, СКЭПТ), с ВА (Сэвилен).

Полимеризация (радикальная)

ПЭВП – полиэтилен высокой плотности

- « -

 949-955 кг/м³

 70-80%

Т_хр -80-150⁰С

Т_ст -30⁰

Т_пл 125-132⁰С

 20-38 МПа

 300-800 %

Синтез – в р=ре на катализаторах Циглера - Натта

ЛПЭВП – линейный полиэтилен низкой плотности

- « -

 920-930 кг/м³

Сополимер с пропиленом или бутиленом.

ПЭСД – полиэтилен среднего давления

- « -

 950-975 кг/м³

 90%

Т_пл 128-132⁰С

 20-40 МПа

Синтез – ионно-координа-ционная полимеризация на катализаторах Циглера - Натта

ХСПЭ

Хлорсульфированный

полиэтилен

Cl

|

-CH₂-CH₂-CH₂CH₂-

|

SO₂Cl

 1100 кг/м³

Т_ст <0⁰С

27% Cl, 1,3% S. Эластомер, негорюч, универсальная химстойкость

ПП

Поли-пропилен

Изо-тактический

(-CH₂-CH-)

|

CH₃

 900-910 кг/м³

 70-75%

Т_хр -15⁰С

Т_пл 165-170⁰С

Т_ст -20⁰С

 25-40 МПа

 400-700%

Выпускаются сопо­лимеры с ПЭ (СКЭП, СКЭПТ)

Непрозрачен, но есть прозрачные рецептуры

СКЭП

Синтетический каучук этилен пропиленовый

(CH₂-CH₂-CH₂-CH-)

|

CH₃

 850 кг/м³

Т_ст -55 - -70⁰С

Микроблочный статистический сополимер этилена и пропилена, 40-70% этилена.

СКЭПТ

(тройной

сополимер)

- « -

- « -

С добавкой 1-2% дициклопента-диена; способен вулканизоваться перекисями

ПВХ

Поливинил-хлорид

винипласт

(-CH₂-CH-)

|

Cl

 1400 кг/м³

 <10%

Т_хр -70 - -50⁰С

Т_ст 75-80⁰С

Т_пл 130-150⁰С

 70-120 МПа

 10-50%

Известны сополимеры с ВА, ВДХ, негорюч. Часто приме-няется в плас-тифицированном виде.

ПВДХ

Поливинили-денхлорид

Cl

|

(-CH₂-C-)

|

Cl

 1875 кг/м³

 40-50%

Т_ст -17⁰С

Т_пл 210-220⁰С

 40 МПа

 400-800%

Есть сополимеры с ВХ, негорюч

ПМП

Поли-4-метилпентен

(СН₂-СН-)

|

СН₃-СН-СН₃

 830 кг/м³

 0%

Т_пл 200-210⁰С

 24 МПа

 15-20%

Прозрачен, имеет наименьшую плотность из всех полимеров.

ПС

полистирол

(-CH₂-CH-)

|

C₆H₅

 1050-1080 кг/м³

 0%

Т_ст 105⁰С

Т_разм 140⁰С

 35-50 МПа

 1-3,5%

Прозрачен, известен ряд сополимеров на основе

МС

Сополимер стирола и метилмет-акриалата

CH₃

(CH₂-CH-CH₂-C-)

C₆H₅ С=О

ОCH₃

 1140 кг/м³

 40 МПа

 2%

Бензостоек, известен низкомолекуляр-ный продукт – стиракрил.

САН

Сополимер стирола и акриало-нитрила

(-CH₂-CH-CH₂-C-)

| |

C₆H₅ СN

 1040 кг/м³

Т_хр -60⁰С

Т_ст 80⁰С

 50-75 МПа

ε 1,5-3%

Высокая прочность и теплостойкость

СНП

Сополимер стирола и СКС-30

 1140 кг/м³

 45-55 МПа

• 15-20%

Высокая ударная вязкость

МСН

Сополимер стирола, акрило-нитрила и метилмет-акрилата

 1120 кг/м³

 50 МПа

 2,5%

Высокая прочность, теплостойкость и ударная вязкость

АБС

Сополимер стирола, акрилонитрила (15-30%) и бутадиена (5-25%)

 1030-1050 кг/м³

Т_хр -40⁰С

Т_ст 95-105⁰С

 45-55 МПа

 10-40%

а 10-30 МДж/м²

Очень хорош по свойствам и переработке, но дорог.

УПС

Ударопрочный полистирол

(Б-Б-Б-Б-Б-Б-Б)

С С

С С

С С

 1060 кг/м³

Т_хр -40⁰С

Т_ст 85-90⁰С

 20-25 МПа

 15-60%

а 40-50

Полистирол с прививкой бутадиена (3-12%) или СКС-30

СБС-30 (ТЭП)

Блоксополи-мер стирол-будадиен-стирол

(С-С)_n

• Б-Б)_m –

• (C-(C)_n

 950 кг/м³

 0%

Т_ст -90⁰С

Т_разм 150⁰С

Термоэластопластработоспособен до +60⁰С. Выпускаются с содержанием стирола до 50%

КАРБОЦЕПНЫЕ ПОЛИМЕРЫ (в основной цепи только углерод);

Материал

Формула звена

Свойства

Примечания

ПММА

Полиметил-метакрилат

CH₃

(-CH₂-C-)

С=О

ОCH₃

 1180-1200 кг/м³

 0%

Т_ст 60-110⁰С

Т_тек 160⁰С

 70 МПа

 2-3%

Выпускаются со­полимеры с метилакрилатом, этилакрилатом, стиролом. Прозрачен.

ПМА

Полиметил-акрилат

(-CH₂-CН-)

С=О

ОCH₃

 1070 кг/м³

 0%

Т_ст 61⁰С

Т_пл 160⁰С

 7 МПа

Существуют и другие эфиры (ПЭА, ПБА), а также ПАК. Прозрачен.

ПАН

Полиакрило-нитрил

(-CH₂-CН-)

|

CN

 1150-1170 кг/м³

Т_ст 140⁰С

Т_пл 220⁰С

 60 МПа

 10-25%

Из­вестны сополимеры с ПБ (СКН-18, СКН-26, СКН-40). Волокнобразующий полимер. Химически стоек

ПВА

поливинилацетат

(-CH₂-CН-)

О

|

С=О

|

CH₃

 1190 кг/м³

Т_ст 28⁰С

Т_тек 120⁰С

 25-50 МПа

 10-20%

Выпускаются сополимеры с этиленом. Воло-кнобразующий. Эмульсия в воде – клей «ПВА».

СЭВА

Сополимер

этилена с винил ацетатом,

сэвилен

-CH₂-CН-СН₂-СН₂-

О

С=О

CH₃

 920-960 кг/м³

Т_ст -70 - -60⁰С

 11-3 МПа

 600-650%

Выпускаются СЭВА с содержанием ВА от 5 до 30%.

ПВС

Поливинило-вый спирт

(-CH₂-CН -)

|

ОН

 1200-1300 кг/м³

 < 60-70%

Т_ст -70 - -85⁰С

Т_пл 100⁰С

 100-140 МПа

 0,5-5%

Водорастворимый волокнообразующий полимер, в сшитом состоянии не растворяется в воде.

ПБ

Полибута-

диен

(СКБ, СКД)

каучук.

-CH₂-CН=CН-CH₂-

 900-920 кг/м³

Т_ст -110⁰С

Т_хр -60⁰С

 19-22 МПа

 550-650%

(вулканизаты)

Из­вестны сополимеры с изопреном, стиролом, акрилонитрилом, метилвинилпиридином, блоксополимеры со стиролом.

СКС

Синтетический каучук бутадиенстирольный

(случайный)

(-CH₂-CН=CН-CH₂- -CH₂-CH-)

|

C₆H₅

(Для СКС-30)

 1000 кг/м³

 25 МПа

 600%

(вулканизаты)

Также известны сополимеры с содержанием стирола 10, 50, 90%.

СКН

Синтетический каучук бутадиеннитрильный

(-CH₂-CН=CН-CH₂- -CH₂-CH-)

|

CN

 943-986 кг/м³

Т_с -55⁰С (СКН-18)

-42⁰С(СКН-26)

-32⁰С(СКН-40)

Есть сополимеры с содержанием акрилонитрила 18,26,40%.

ПИ

Полиизопрен

(СКИ)

каучук

(-CH₂-C= CН-CH₂-)

|

CH₃

 920 кг/м³

Т_ст -70⁰С

 26-35 МПа

 700-1000%

(вулканизаты)

Известны сополимеры с бутади-еном, СКС, блоксополимеры со стиролом.

ПТФЭ

Политетра-фторэтилен

Ф-4

(CF₂ - CF₂)

 2190-2300 кг/м³

 95%

Т_ст -120⁰С

Т_пл 310-327 ⁰С

Т_раб 260⁰С

 15-30 МПа

 250-500%

Универсальная хим-стойкость, низкий коэффициент трения. Хладотекуч.

ПВФ

поливинилфторид, Ф-1

(CН₂ - CНF)

 1380-1400 кг/м³

Т_пл 196-204⁰С

 50-75 МПа

 50-150%

Похож по свойствам на ПВХ.

ПВДФ

поливинилиденфторид,

Ф-2

(CН₂ - CF₂)

 1750-1800 кг/м³

 20-65%

Т_ст -33-38⁰С

Т_пл 170-180 ⁰С

 35-45 МПа

 10-300%

Хороший электрет.

ПТФХЭ

Политри-фторхлор-этилен

(Ф-3)

(CF₂ - CFCl)

 2090-2160 кг/м³

 80%

(15% для закал.)

Т_ст -50-55⁰С

Т_пл 208-215 ⁰С

 35-45 МПа

 40-200%

Универсальная химич. стойкость, нетекуч на холоду.

Таблица 6

ПОЛИМЕРЫ С АТОМАМИ КИСЛОРОДА В ОСНОВНОЙ ЦЕПИ

Материал

Формула звена

Свойства

Примечания

ПФ

Полиформ-альдегид

-(CН₂ - О)-

 1430 кг/м³

 70-100%

Т_ст ( ⁰С ) -60

Т_пл 165-170⁰С

 65-75 МПа

 10-25%

Т_дестр 100⁰С

СФД (Т_д = 250⁰С)

СТД (Т_д =180⁰С)

Более устойчивыми к деструкции являются сополимеры формальдегида с диоксоланом

(СФД) и триоксана с диоксоланом (СТД)

Пентапласт

СН₂Cl

|

(-CH₂-CH-CH₂-O-)

|

CH₂-Cl

 1320-1400 кг/м³

 22-30%

Т_пл 180⁰С

 40-55 МПа

 10-50%

Близок по свойствам к ПВХ, низкий КЛТР, негорюч

АРОМАТИЧЕСКИЕ ПОЛИЭФИРЫ

ПФО

Полифени-леноксид

 1060 кг/м³

 60-80%

Т_ст 225⁰С

Т_пл 267⁰С

 60-80 МПа

 20-100%

Самозатухает, искростоек.

ПЭТФ

полиэтилентерефталат

 1380-1400 кг/м³

 65%

Т_ст 80⁰С (аморфн.)

Т_пл 250-265⁰С

 50-80 МПа

 5-50%

Т_дестр = 380⁰С

Волокнообразующий полимер (лавсан).

Есть и другие полиэфиры – ПБТФ.

ПК

поликарбонат

 1200 кг/м³

 10-40%

Т_ст 147⁰С

Т_пл 240⁰С

 60-80 МПа

 50-110%

Прозрачен (замена ПММА), химически стоек.

ПА

полиарилаты (полиарилат Д,

дурел)

 1150-1200 кг/м³

 30%

Т_ст 190⁰С

Т_пл 250-280⁰С

 40-110 МПа

 10-15%

Полимер спецназначения. Прозрачен,

самозатухает.

ПА

полиарилаты (полиарилат Ф)

 1110-1260 кг/м³

 <30%

Т_пл 300-340⁰С

Т_раб 180⁰С (длит.)

 35-45 МПа

 15-20%

Полимер спецназначения. Антифрикционный абразивостойкий материал.

Аропласт

 1400 кг/м³

 90%

Т_пер 430⁰С

Полимер спецназначения Т_раб 315⁰С (дл.)

ПЭЭК

Полиэфир-эфиркетоны

хостатек

виктрекс

 1300 кг/м³

Т_ст 143⁰С

Т_пл 340-380⁰С

Т_раб 200⁰С (длит.),

Т_раб 300⁰С (кратковременно)

 84 МПа

Е 4,26 ГПа

Полимеры спецназначения. Негорючи, кислородный индекс 35%.

Таблица 7.

ПОЛИАМИДЫ (с атомами азота в основной цепи)

АЛИФАТИЧЕСКИЕ (общего назначения)

ПА-6

найлон,

капрон

поли-ε-капроамид

 1130 кг/м³

 40-70%

Т_с 40⁰С

Т_пл 145⁰С - 217⁰С

 50-70 МПа

 100-150%

Т_раб < 50⁰С

Волокнообразующий полимер. Неводостоек (водопоглощение 6 – 12%).

ПА-66

Полигекса-

метилен-

адипамид

 1140 кг/м³

. 40-70%

Т_ст 60⁰С

Т_пл 250-260⁰С

 80 МПа

 20-30%

Волокнообразующий

полимер.

Неводостоек

ПА-610

Полигекса-метилен-себацинамид

 1110 кг/м³

. 40-70%

Т_ст 60 - 65⁰С

Т_пл 215⁰С - 220⁰С

 50-60 МПа

 100-150%

Волокнообразующий полимер.

Неводостоек

ПА-12

Поли-ω-ундеканамид

 1020 кг/м³

 40-70%

Т_хр -45 - -60⁰С

Т_ст 37 - 45⁰С

Т_пл 178⁰С - 182⁰С

 40-50 МПа

 200-300%

Волокнообразующий полимер. Неводостоек (7–12%), ударопрочен, масло- ,бензо, износостоек.

ПУ-1

полиуретан

 1210 кг/м³

Т_пл 176⁰С

Т_ст 44⁰С

 600%

Т_раб 100 -110⁰С

Линейный литьевой полимер. Атмо-сферостоек, износостоек.

АРОМАТИЧЕСКИЕ (специального назначения)

ПБИ

Полибенз-имидазол

Т_раб 260⁰С (длит.)

Т_раб 450⁰(кратковр.)

Полимер спецназначения

Фенилон,

норил

 1350 кг/м³

Т_ст 270⁰С

 100-140 МПа

 4-5%

Е (Гпа) 3,2

Волокнообразующий полимер. Кольца (мета)

Кевлар,

терлон

 1400 кг/м³

Т_ст 285⁰С

 120 МПа

Е 4,9 ГПа

Волокнообразующий полимер. Кольца (пара)

Полипиррон

Т_раб 315⁰С (длит.),

Т_раб 540⁰С (кратковр.)

Полимер спецназначения

ПОЛИМЕРЫ С АТОМАМИ АЗОТА И КИСЛОРОДА

В ОСНОВНОЙ ЦЕПИ

ПОЛИИМИДЫ

ПИм

полиимид

Пм-67(69)

 1400 кг/м³

 0%

Т_дестр 400-450⁰С

Т_раб 250-270⁰С

 120-140 МПа

 10-20%

Стабилен в диапазоне температур –190 - +270. Химически, радиационно стоек.

ПАИ

Полиарил-

имид

(торлон)

 1400 кг/м³

 0%

Т_пл 350⁰С

Т_ст 260⁰С

Полимер спецназначения

=10³ Па.с при 380^оС

ПЭИ

Полиэфир-имид

(ултем)

 1270 кг/м³

 0%

Т_пер 425⁰С

Т_ст 220⁰С

Т_раб < 200⁰С

Полимер спецназначения

=10⁶ Па.с при 200^оС

ПБО

полибензоксазол

 1300-1340 кг/м³

Т_пл 400⁰С

 60-80 МПа

 3-5%

Полимер спецназначения

Т_раб 200-300⁰С. металон

Т_раб300-400⁰С (ниплон)

Таблица 8.

ПОЛИМЕРЫ С АТОМАМИ СЕРЫ В ОСНОВНОЙ ЦЕПИ

ПФС – полифенилсульфид

 60%

Т_ст 150⁰С

Химически стоек.

ПС – полисульфон

 0%

Т_пл 315-370⁰С

Т_ст 215–245⁰С

 70-80 МПа

 1-12%

Химически стоек, атмосферостоек

ПОЛИМЕРЫ С АТОМАМИ СЕРЫ И КИСЛОРОДА

В ОСНОВНОЙ ЦЕПИ

ПЭС - полиэфирсульфон

 1240 кг/м³

 0%

Т_ст 190⁰С

Т_раб 150⁰С

 70 МПа

 10-20%

Е 2,5 ГПа

а 6,5 кдж/моль

Радиационностоек, трещинностоек. КИ =30%. Низкое водопоглощение и усадка.