Полистролы

Полистирольные пластики представляют собой многочисленную группу термопластичных материалов, химический состав полимер­ной части которых содержит мономер стирол или продукты его сополимеризации. Широко используются полистирол (ПС), ударо­прочный полистирол (УПС) и АБС — сополимеры.

Полистирол и ударопрочный полистирол получают полимериза­цией стирола в массе (ПСМ), в эмульсии (ПСЭ) и реже — в суспен­зии. Средняя ММ = 80-100 тыс. в зависимости от способа получе­ния. Его строение имеет формулу:

ПС — аморфный полимер, характеризующийся высокой про­зрачностью (светопропускание до 90 %). Он обладает рядом более высоких по сравнению с ПЭНП и ПЭВП прочностных свойств, но хрупок; стоек к щелочам и ряду кислот, к маслам, легко окрашивается красителями, не теряя прозрачности, имеет высокие диэлектрические свойства. ПС не токсичен, допущен к контакту с пищевыми продуктами и к использованию в медико-биологической технике.

Его недостатки — низкая теплостойкость (до +65 °С), склонность к старению и рас­трескиванию. Используется в электротехнической, радио­технической и химической промышленности. Ударопроч­ный полистирол представляет собой продукт сополимеризации стирола с каучуком, имеет более высокую ударную вязкость и прочность. Из него изготовляют крупногаба­ритные изделия глубокой вытяжки (ванны, внутренние шкафы холодильников, корпуса радиоаппаратуры и др.).

Органическое стекло

Органическое стекло — прозрачный термопластичный материал на основе полиакриловой смолы. Отличается высокой оптической прозрачностью, пропускает ультра­фиолетовые лучи, имеет высокий коэффициент прелом­ления, в 2 раза легче минеральных стекол, обладает хи­мической стойкостью в среде разбавленных растворов кислот и щелочей, углеводородных топлив и смазок.

Недостатки — низкая твердость и низкая теплостойкость (до +80 °С). Выпускается в виде листов толщиной до 25 мм. Используется для остекления в автомобиле- и самолето­строении, для прозрачных деталей в приборостроении.

Фторопласты

Фторопласты относятся к гамме фторсодержащих полимеров, на основе которых разработана широкая группа пластмасс, обладаю­щих рядом весьма полезных свойств. К ним относятся высокие теп­ло- и термостойкость, негорючесть, химическая и коррозионная стойкость. Они, как правило, сохраняют высокие электроизоляци­онные характеристики в интервале температур -200...+260 °С. Фто­ропласты имеют самый низкий среди пластмасс коэффициент сухо­го трения. Благодаря уникальному комплексу свойств фторопласты применяются в химической промышленности, аэрокосмической, автомобильной и высокоскоростной транспортной технике, а также в медицине, в пищевом и текстильном оборудовании.

Из фторсодержащих полимеров наибольшее техническое зна­чение имеет политетрафторэтилен (ПТФЭ), политрихлорфторэтилен (ПТФХЭ), поливинилиденфторид (ПВДФ) и сополимер тетрафторэтилена с этиленом (Фторопласт-40).

ПТФЭ получают в суспензии или в эмульсии. Химическое строе­ние ПТФЭ:

[-СF₂-СF₂-]_n

молекулярная масса ММ = 100-500 тыс. торговая марка Ф-4. По­лимер выпускается в виде порошка различной дисперсности. Тем­пература плавления Ф-4 превышает температуру деструкции, что существенно затрудняет его переработку. Он перерабатывается холодным прессованием с последу­ющим спеканием при температуре около 340 °С.

ПТФХЭ — фторопласт-3 (Ф-3) получают в суспензии или эмульсии. Его химическое строение:

[-СF₂-СFС1-]_n.

Фто­ропласт — 3 [-СF₂-СFС1-]_n. по свойствам и применению аналогичен фторопласту-4, уступая ему по электроизоля­ционным свойствам, термической и химической стойкости и превосходя по прочности и твердости. Он более пласти­чен и поэтому легче перерабатывается в изделия.

Полиамиды

Полиамиды — это полимеры, содержащие в цепи амидные группы -СО-NН-. К ним относятся капрон, нейлон и др. Полиамиды характеризуются высокой прочностью, очень высокой ударной вязкостью, хорошими диэлектрическими свойствами. Их недостатками являются склонность к не­большому водопоглощению и подверженность старению вследствие окисления. Из полиалидов изготовляют шестер­ни, втулки, подшипники, их используют для антифрикци­онных покрытий металлов, для получения волокон и др.

Полиуретаны

Полиуретаны — высокомолекулярные соединения, содержащие уретановую группу -NН-СОО-. По свойствам они близки к полиамидам, но обладают более высокой стойкостью к действию воды и окислителей, а так­же превосходят их по диэлектрическим свойствам. Они характеризуются эластичностью, морозостойкостью до -70 °С. Они применяются для изготовления пленок, во­локон, изоляции, полиуретановых каучуков.

Термореактивные смолы

Термореактивные смолы являются основой терморе­активных пластмасс, которые обычно содержат различные наполнители. Поэтому смолы должны обладать высокой клеящей способностью, а также теплостойкостью, хими­ческой стойкостью, простотой переработки, небольшой усадкой. Температурные коэффициенты расширения смолы и наполнителя должны быть близки по величине.

Фенолформальдегидные смолы получают в результате реакции поликонденсации между фенолом Н₅С₆-ОН и формальдегидом Н₂СО. Эти смолы называются также бакелитовыми. Поликонденсация производится при вы­сокой температуре в присутствии катализатора. При из­бытке фенола и использовании кислого катализатора получается термопластичная новолачная смола с линей­ной структурой макромолекулы. Избыток формальдеги­да и использование щелочного катализатора приводит к образованию термореактивной резольной смолы, имею­щей макромолекулу с пространственной структурой.

Резольная смола может существовать в трех модифи­кациях. Резол (бакелит А) растворим в спирте, ацетоне, щелочи. Раствор резола в спирте называют бакелитовым лаком. При нагревании до 100 °С переходит в резитол. Резитол (бакелит В) представляет собой промежуточную форму резольной смолы. В органических растворителях и щелочах он не растворяется, а только набухает. При нагревании до 150 °С переходит в резит. Резит (бакелит С) представляет собой твердый материал, неплавкий и нерастворимый. При повышении температуры до 300 °С обугливается, не размягчаясь. При получении изделий процесс горячего прессования производится в стадии резола, когда смола находится в пластическом состоянии и легко принимает любую форму, а последующая выдерж­ка при повышенной температуре переводит смолу в со­стояние резита и сообщает пластмассе необходимые свойства. Пластмассы, полученные на основе фенолформольдегидных смол, называют фенопластами.

Карбамидные (мочевино-формальдегидные) смолы по­лучают в результате реакции поликонденсации карбами­да (мочевины) и формальдегида в присутствии кислотно­го или щелочного катализатора. Пластмассы на основе этих смол называют аминопластами. Быстрое твердение карбамидных смол при нормальной температуре и хоро­шая сцепляемость с другими материалами позволяет ис­пользовать их для приготовления клеев.

Эпоксидпые смолы представляют собой вязкие низко­молекулярные жидкости, молекулы которых содержат эпоксидную группу

При добавке отвердителей происходит полимеризация эпоксидных смол, они затвердевают и приобретают про­странственное сетчатое строение. Отвержденные эпоксид-ные смолы весьма прочны, усадка при отверждении доста­точно мала — около 1 %. Эпоксидные смолы проявляют высокую адгёзию как к наполнителям, так и к различным конструкционным материалам (металлам, стеклу, керами­ке), что позволяет использовать их в качестве клеев.

Кремнийорганические смолы содержат в молекулярной цепи макромолекул чередующиеся атомы кислорода и кремния. Отверждение этих смол происходит при нагре­вании. Связь между атомами кислорода и кремния имеет большую прочность, чем между атомами углерода. Поэтому кремнийорганические полимеры имеют высо­кую теплостойкость. На основе кремнийорганических смол изготовляются многие теплозащитные пластмассы а также каучуки, лаки и смазки.

Полиэфирные смолы получают в результате реакции поликонденсации спиртов и органических кислот или их ангидридов. Наибольшее распространение из полиэфир­ных получили глифталевые смолы, получаемые поликон­денсацией глицерина и фталиевого ангидрида. Эти смо­лы отверждаются при относительно высоких температу­рах и медленно. Глифталевые смолы применяют при, производстве лаков и клеев.

Газонаполненные пластмассы представляют собой материалы на основе синтетических смол, содержащие газовые включения. В пенопластах поры, заполненные газом, не соединяются друг с другом и образуют замк­нутые объемы. Они представляют собой жесткие матери­алы, отличающиеся малой плотностью (0,02-0,2 г/см³), высокими тепло-, звуко- и электроизоляционными свойствами, очень хорошей плавучестью, водостойкостью. Недостаток пенопластов — низкая прочность. Термопластичные пенопласты (пенополистирол, пенополивинилхлорид) получают вспениванием в высокоэластичном состоянии. Они могут использоваться при температуре до 60 °С. Вспенивание термореактивных смол произво­дится на начальной стадии отверждения. Фенолформальдегидные пенопласты выдерживают температуру до 160 °С, а кремнийорганические — до 250 °С. Исполь­зуются для теплоизоляции и звукоизоляции, изготовле­ния непотопляемых плавучих средств, в качестве легко­го заполнителя различных конструкций. Мягкие виды пенопластов используются для изготовления мебели, амортизаторов и т.п.

Поропласты (губчатые материалы) — это газонапол­ненные пластмассы, поры которых сообщаются между собой. Их плотность составляет 0,02-0,5 г/см³. Они пред­ставляют собой мягкие эластичные материалы, обладающие водопоглощением. Получают поропласты путем вве­дения в состав композиций веществ, которые вымываются водой или вскипают при нагреве.