Основные требования к пластификатору

Следуют из механизма пластификации:

•1. Растворимость пластификатора в полимере.

•2. Высокая подвижность пластификатора, а значит невысокая молекулярная масса.

Такими свойствами обладают многие органические жидкости.

Но к этим двум добавляются дополнительные требования, вытекающие из технологических и эксплуатационных соображений.

Снижение молекулярной массы пластификатора благоприятно сказывается на его эффективности. Но низкомолекулярная жидкость легко будет диффундировать из полимерного материала и испаряться. А в условиях переработки при повышенной температуре такая жидкость может закипеть.

Из этого вытекает еще одно требование.

•3. Используемая в качестве пластификатора жидкость должна обладать низкой летучестью и высокой температурой кипения. Этому требованию отвечают жидкости с довольно высокой молекулярной массой. При выборе молекулярной массы пластификатора приходится учитывать оба противоречивых требования и выбирать "золотую середину".

Полимерные материалы находятся в частом контакте с водой и другими жидкостями. Если пластификатор будет хорошо растворим в воде, то он будет ею из полимера экстрагироваться. Отсюда еще одно требование.

•4. Пластификатор должен иметь низкую растворимость в воде, а если

предусматривается контакт материала с другими жидкостями (масло, бензин), то он должен плохо растворяться и в них.

Можно высказать еще целый ряд общих эксплуатационных требований, из которых следующие наиболее важные:

•5. Высокая химическая стойкость.

•6. Отсутствие деструктирующего воздействия на полимер.

•7. Низкая токсичность.

Пластификаторы должны хорошо совмещаться с полимером, не испаряться, быть химически стабильными и экологически безвредными.

•В качестве пластификаторов используют нелетучие органические жидкости, хорошо совмещающиеся с полимером (например, глицерин, диоктилфталат, низкомолекулярные полиэфирные смолы). Количество пластификатора в пластмассе может достигать 30...50 % от массы полимера.

•Пластификаторы – снижают жесткость, хрупкость, увеличивают гибкость, пластичность.

Наполнители

•При изготовлении изделий из термореактивных пластмасс следует иметь в виду их большую усадку (10...18%). Для снижения усадки и для улучшения механических свойств в состав пластмасс вводят наполнители, которые могут быть:

1)порошковыми (древесная мука, асбестовая мука, кварцевая мука и т.д.);

2)волокнистыми (хлопковые очесы, асбестовое волокно, стекловолокно);

3)листовыми (бумага, х/б ткань, стеклоткань, асбестовая ткань, древесный шпон).

•Частицы наполнителя смешиваются с остальными компонентами. Они пропитываются связующим и склеиваются в твердую и плотную массу.

Сочетание полимеров с наполнителями позволяет получать материалы с совершенно новыми эксплуатационными свойствами.

Введение наполнителей в полимеры преследует, как

3) придание полимерам специальных свойств (понижение

•Повышение твердости и модуля упругости

полимеров является универсальным свойством всех твердых дисперсных наполнителей.

•Повышение прочности при введении наполнителя наблюдается далеко не для всех полимеров, да и не любой наполнитель повышает прочность полимерного тела. Наиболее ярким примером

такого воздействия являются резины, которые имеют высокую прочность благодаря их наполнению техническим углеродом (сажей).

Прочность является крайне важной характеристикой любого материала, поэтому способность наполнителей повышать прочность некоторых полимеров широко используется.

Прочность частиц наполнителя очень важна при создании пластмассы. Однако определить это свойство для очень мелких частиц невозможно. Поэтому физико-механические свойства порошковых наполнителей оценивают по твердости.

Существуют различные методы оценки твердости материалов, из которых шкала Мооса, широко используемая для сравнения твердости минералов, служит также показателем абразивной способности материалов.

По этому методу дисперсные частицы сравниваются по их способности оставлять царапины на гладкой твердой поверхности эталонных материалов.

Показатели твердости материалов по Моосу

•Наполнители, уменьшая содержание полимера в пластмассах, значительно снижают их стоимость, усадку и деформативность.

•Минеральные наполнители, увеличивают теплостойкость и атмосферостойкость пластмасс и снижают горючесть.

•Листовые и волокнистые наполнители резко повышают прочность пластмасс на растяжение и изгиб.

•Подбором наполнителей можно изменить и другие свойства пластмасс (коэффициент трения, электроизоляционные свойства, прочность, теплостойкость и т. п.).

Пластмассы с наполнителями

•Гетинакс состоит из слоев бумаги пропитанных и склеенных фенолформальдегидной смолой. Он обладает достаточной прочностью и хорошими электроизоляционными свойствами. Из него делают

платы, панели, изоляционные прокладки, шайбы, каркасы катушек и др.

•Текстолит состоит из слоев хлопчатобумажной ткани пропитанных и склеенных смолой. Обладает большей прочностью , чем гетинакс. Применяется для изготовления тех же деталей. Кроме того из текстолита делают подшипники скольжения, и бесшумные скоростные шестеренки для редукторов, коробок передач, амортизационных прокладок для поглощения вибраций.

•Стеклотекстолит получается так же как текстолит, но в качестве наполнителя берется стеклоткань. Вследствие чего резко повышаются механические и электрические свойства, возрастает термостойкость, снижается влагопоглощение.

•Пенопласт – важная разновидность пластмасс, получаемая путем вспенивания и затвердевания полимера. Таким образом наполнителем является газ. Пенопласты являют самыми легкими конструкционными материалами, они радиопрозрачны, хорошие диэлектрики. Из них изготавливают обтекатели радиоантенн, тепло- и звуко- изоляционные перегородки в авиации, легкие конструкции в строительстве и упаковка в быту.

Стабилизаторы

Это специальные добавки, которые используют при производстве пластмасс. Стабилизаторы

способствуют сохранению свойств пластмасс во времени, препятствуют необратимому изменению свойств под воздействием тепла, кислорода, света влаги, т. е. замедляют их старение.

•Термостабилизаторы, препятствуют термоокислительной деструкции (амины, фенолы). Блокируют активные центры, образующиеся при деструкции.

•Светостабилизаторы (сажа и др.) поглощают энергию ультрафиолетовых лучей и предотвращают разрыв молекул полимера.

Отвердители, инициаторы, газообразователи, красители

•Отвердители — вещества, с помощью которых осуществляется сшивка линейных молекул олигомеров в сетчатые полимерные молекулы. Ими являются ди- и полифункциональные соединения (формальдегид, диамины, карбоновые кислоты).

•Инициаторы ускоряют процессы отверждения.

•Газообразователи вводят в состав газонаполненных пластмасс (поро- и пенопластов). При нагревании эти химические соединения разлагаются с выделением газообразных веществ, например,

(NH3)2CO3 2NH3+CO2+H2O

•Красители вводят в состав при необходимости окрашивания пластмассы.

•Антипирены – снижают горючесть пластмасс.

•Смазывающие вещества – снижают горючесть пластмасс и облегчают извлечение изделия из формы. Это вещества с низкой адгезией (стеараты кальция, магния, кремнеорганические соединения).