Материаловедение / 41-2

Различают старение тепловое, световое, озонное, при радиаци­онном воздействии и атмосферное. Стойкость материала к старению в тех или иных условиях определяют по коэффициенту сохранения механических свойств материала К_с, после выдержки образцов в этих условиях:

Kc = Л/А,

где А₀, А₁ - свойство соответственно до и после испытаний.

Для повышения стойкости материалов к старению в полимеры вводят в небольших дозах (0,1...2,0 %) стабилизаторы - вещества, способные подавлять цепные процессы деструкции полимерных мо­лекул под воздействием внешних факторов.

На свойства полимеров большое влияние оказывают ионизи­рующие излучения. Радиационную стойкость обычно количественно характеризуют предельными значениями дозы облучения и ее мощ­ности, при которых полимерный материал становится непригодным в конкретных условиях применения. Пороговое значение определяется изменением в результате облучения тех физических свойств, которые являются критическими для данного материала, например, механиче­ские (для конструкционных материалов), электрические (для электро­изоляционных и радиотехнических), газонепроницаемость (для гер­метизирующих систем).

К основным радиационно-химическим процессам, протекающим в полимерах, относятся: сшивание, деструкция, окисление. При сшивании увеличивается молекулярная масса, повышаются теплостойкость и меха­нические свойства. К структурирующимся под действием радиации по­лимерам относятся: полиэтилен, полипропилен, полисилоксаны, поли­стирол, поливинилхлорид, полиамиды, поликарбонат, фенолоформаль-дегидные и эпоксидные смолы, полимеры, содержащие ненасыщенные полициклические соединения (например, двойные связи).

При деструкции, наоборот, молекулярная масса снижается, повы­шается растворимость, уменьшается прочность. К деструктируемым под действием радиации материалам относятся политетрафторэтилен, политрифторхлорэтилен, полиметилметакрилат. Допустимые дозы об­лучения для ряда полимеров приведены на рис. 10.9.

Для подавления цепных процессов деструкции полимерных макромолекул применяют специальные добавки - стабилизаторы. В зависимости от основного назначения они подразделяются на ан-тиоксиданты - ингибиторы термической и термоокислительной де­струкции (амины, фенолы, серосодержащие соединения, оксидифенил и др.), антиозонаты - ингибиторы озонного старения, светостаби-лизаторы - ингибиторы фотоокислительной деструкции, антирады -ингибиторы радиационной деструкции. Снижению горючести поли­меров способствуют антипирены, в качестве которых используют главным образом галогеносодержащие соединения. Возникновению и накоплению статического электричества препятствуют антистати­ки (различные поверхностно-активные вещества). Антимикробные добавки (органические соединения олова, ртути, мышьяка, меркапта­ны и др.) препятствуют зарождению и размножению микроорганиз­мов в полимерных материалах. Эти компоненты вводят в количестве 0,01...2 % при синтезе или переработке полимеров.

Для повышения пластичности при переработке и расширения интервала высокоэластического состояния в пластмассы вводят пла-стифакторы. В этом качестве используют органические вещества с высокой температурой кипения и низкой температурой замерзания, например, олеиновую кислоту, стеарин, дибутилфталат и т. п.

Для получения окрашенных полимеров применяют органиче­ские красители различных классов (минеральные пигменты и спирто­вые растворы органических красок).

С целью образования поперечных связей в термореактивных смолах в некоторые композиции вводят сшивающие агенты и отвер-дители (различные амины, перекиси, бензосульфокислоты, катализа­торы отверждения и др.).

10.3. Конструкционные полимерные материалы

Материалы на основе органических полимеров и других ингре­диентов, способные при нагреве и воздействии внешних силовых факторов пластически деформироваться, называются пластмассами.

Наиболее широкое применение в различных отраслях промыш­ленности нашли термопластичные полимеры - полиолефины, полиами­ды, поливинилхлорид, фторопласты, полиуретаны, а также термореак­тивные - фенолоформальдегидные, эпоксидные, кремний-органические, полиэфирные и полиимидные смолы.

Термопластичные материалы имеют линейную или разветвлен­ную структуру макромолекул с невысокой температурой перехода в вязкотекучее состояние. Они хорошо перерабатываются литьем под давлением, экструзией и прессованием. Применяются термопласты в качестве высоко- и низкочастотных диэлектриков, химически стой­ких конструкционных материалов, прозрачных оптических стекол, пленок, волокон и т. д.

Термореактивные полимеры в ненаполненном виде как конструк­ционные материалы не применяются вследствие высокой усадки (до 15 %) и хрупкости. Используются они в основном в качестве свя­зующих для получения композиционных материалов, лаков, клеев и др.

Механические свойства некоторых термопластичных полимеров приведены в табл. 10.2.

3