2. Поняття про пластмаси

Пластмаси – це лінійні або розгалужені полімери або олігомери, які під час переробки перебувають у вязкотекучому або високоеластичному стані, а під час експлуатації – у склоподібному або кристалічному станах.

Пластмаса називається термопластичною, якщо при нагріванні вона переходить із склоподібного або кристалічного стану у вязкотекучий або високоеластичний (переважно з твердого в рідкий). При охолодженні відбувається зворотний перехід. Термопласти – це полімери лінійної або розгалуженої будови.

Термопласти – полімери, які мають здатність:

1) набрякати або розчинятися у відповідних розчинниках;

2) багаторазово та зворотно розм’якшуватися при нагріванні;

3) піддаватись високим зворотним деформаціям.

Якщо під час нагрівання полімер набуває сітчастої будови (твердне), то зворотний перехід у вязкотекучий стан неможливий. Такі пластмаси називають термореактивними або реактопластами. Реактопласти – це полімери просторової будови.

Реактопласти – полімери, які в результаті нагрівання утворюють багато поперечних зв’язків між ланцюговими макромолекули (проходить так зване зшивання ланцюгів). Цей процес супроводжується втратою гнучкості окремих ділянок макромолекул. Такі полімери після зшивання не розчиняються і не набрякають у розчинниках, при нагріванні не розм’якшуються, в широкому інтервалі температур залишаються жорсткими та крихкими.

Нижче наведені окремі представники термо- та реактопластів (табл.1 та 2).

Таблиця 1

Т е р м о п л а с т и

Поліконденсаційні	Полімеризаційні
	полімеризація радикальна	полімеризація йонна
Поліаміди Лінійні поліефіри Полікарбонати Полісульфони	Поліетилен Поліпропілен Полібутилен Полівінілхлорид Поліметилметакрилат Поліакрилонітрил Полівінілацетат фторопласти	Лінійні поліуретани

Таблиця 2

Р е а к т о п л а с т и

Поліконденсаційні	Полімеризаційні
Феноло-формальдегідні смоли Гліфталеві смоли Алкідні смоли Силіконові смоли Полііміди Полібензімідазоли	Поліуретани Зшивні поліуретани

Основу термопластів, одержаних полімеризацією, утворюють макромолекули, що складаються з більш або менш переплетених молекулярних ланцюгів. Всередині ланцюгових молекул атоми сполучаються внутрішньомолекулярними валентними зв’язками, а між макромолекулами -міжмолекулярними силами. Для внутрішньо- та міжмолекулярних сил характерна суттєва (10 разів) різниця в енергіях зв’язків. Ці обставини мають практичне значення. Міжмолекулярні сили через малу енергію зв’язку вже при відносно низьких температурах перестають перешкоджати вільному рухові ланцюгових молекул. При охолодженні побічні міжмолекулярні зв’язки відновлюються. Ця особливість використовується в багатьох технологічних процесах переробки термопластів, наприклад, при пресуванні та литті під тиском. Порівняно з лінійними полімерами просторово зшиті системи мають вищу термічну стабільність. Їх відмінність від лінійних полімерів полягає не тільки в загальному збільшенні числа зв’язків, але й у тому, що всі вони хімічно міцніші. Невідновлюваність цих зв’язків робить неможливою зміну фізичного стану під дією температури або тиску. З цієї причини затверділі термореактивні матеріали можна обробляти тільки різанням, тобто їх не можна пресувати або відливати.

Пластичними масами називають індивідуальні полімерні матеріали та композиції на їх основі, здатні під впливом зовнішньої дії переходити в пластичний стан, а при усуненні дії зберігати задану їм форму. Основу синтетичних пластмас складають високомолекулярні сполуки, які є зв’язуючими речовинами. Для підвищення еластичності пластмаси та зменшення її жорсткості вводять пластифікатори. Важлива складова частина композиційних пластмас – наповнювач. Застосування наповнювачів знижує вартість пластмас та покращує механічні властивості виробів із них. Як наповнювачі використовують: натуральну бавовну, синтетичні, вуглецеві наповнювачі, скловолокно, металеві, керамічні волокна, ниткоподібні кристали і ін..

У залежності від характеру наповнювача розрізняють шаруваті та волокнисті наповнювачі. Волокнисті наповнювачі пластмас: скловолокно, азбест та ін. Пластмаси з шаруватими наповнювачами пресують у вигляді пластин, наприклад, текстоліт (наповнювач-тканина), склотекстоліт (-склотканина), гетинакс (папір). Для забарвлення в пластмаси вводять барвники - інколи невеликі кількості спеціальних речовин, що надають виробам особливих якостей - гідрофобність (водостійкість), стійкість до дії мікроорганізмів, плісняви тощо). При виробництві пінопластів на основі полістиролу та інших полімерів у пластмасу вводять порофори - речовини, здатні при температурі 100…150 о С розкладатися з виділенням великої кількості газу ( СО₂ або N₂), в результаті одержується надзвичайно порожнистий, легкий, термо- та звуко-ізоляційний матеріал.

У пластмасах поєднуються такі властивості, як невелика густина, хімічна стійкість з високими механічними, а також термо- та електроізоляційними характеристиками. Вони легко обробляються, усі ці якості дають змогу широко застосовувати пластмаси у техніці та побуті.

Основні способи виготовлення виробів із полімерів - екструзія, лиття під тиском, вакуумне формування. Екструзія - формування виробів (труб, ємностей) методом продавлювання під високим тиском через формуючий пристрій. Технологія лиття під тиском (виготовлення профільних деталей) полягає в продавлюванні формувальної маси під високим тиском у прес-форму. Вакуумне формування передбачає проведення процесу формування виробів під вакуумом.