5. Основы получения и переработки высокомолекулярных соединений

Громадное значение в народном хозяйстве имеют высокомолекулярные органические соединения: целлюло­за, химические волокна, пластмассы, каучуки, резина, лаки, клеи, искусственная кожа и мех, пленка и др.

Большое многообразие органических веществ обусловли­вает возможность производства из них очень большого числа химических соединений. По ассортименту выпускаемых про­дуктов промышленность органического синтеза во много раз превышает промышленность неорганических веществ. Сле­дует отметить, что из одного и того же сырья получают са­мые различные продукты. Одни виды сырья заменяют дру­гими и одни продукты — другими, в ряде случаев значитель­но превосходящими ранее производимые по качеству.

Высокомолекулярные соединения (полимеры) бывают природные, искусственные и синтетические. Искусственные получают выделением, очисткой и переработкой природ­ных полимеров; синтетические — синтезом из низкомоле­кулярных веществ.

Важной характеристикой высокомолекулярных соеди­нений является отношение их к нагреванию. В зависимос­ти от температуры высокомолекулярные соединения могут находиться в трех состояниях: стекловидном, высокоэластичном и вязкотекучем, а при изменении температуры мо­гут переходить из одного состояния в другое.

Изменение состояния непосредственно влияет на свой­ства полимеров и играет важную роль при переработка использовании полимерных материалов. По отношению к нагреванию полимеры разделяют на термопластичные и термореактивные.

Термопластичные могут многократно размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении. Терморе­активные — при нагревании плавятся, но затем макромо­лекулы связываются между собой поперечными мостика­ми, образующийся полимер затвердевает, становится не­плавким и нерастворимым.

Пластические массы.

Пластическими массами называют материалы, содержащие в качестве основного компонента высокомолекуляр­ные смолы, способные при повышенных температурах и давлении переходить в пластическое состояние, формовать­ся под действием внешних сил и сохранять форму при экс­плуатации.

В зависимости от применения различают пластмассы общего и специального назначения. К последним относят­ся пластмассы с высокими диэлектрическими свойствами, большой химической стойкостью, малой плотностью, жа­ростойкостью и другими специфичными свойствами.

Выбор конструкционных материалов определяется их физико-механическими, эксплуатационными и экономичес­кими показателями. Пластические массы обладают такой комбинацией свойств, которые в наибольшей степени от­вечают требованиям современного технического прогрес­са. К важнейшим их свойствам относятся малый удельный вес, высокая механическая прочность, химическая стой­кость к агрессивным средам и биохимическому воздей­ствию, термо-, звуко-, гидро- и электроизоляционные свой­ства, антифрикционные и фрикционные качества, хорошая обрабатываемость и многое другое.

Механические свойства пластических масс также изме­няются в широких пределах. Бели еще учесть небольшой вес, простоту и легкость обработки, антикоррозионность и т.п., то можно понять, почему в конструкциях машин и прибо­ров пластмассы часто предпочитают металлам.

Многие пластмассы исключительно стойки к разнооб­разным химическим воздействиям, превосходя в этом от­ношении даже золото и платину. Они не ржавеют, хорошо противостоят действиям кислот, щелочей, водных раство­ров солей.

Однако для пластических масс характерны некото­рые недостатки низкая теплостойкость, ограничивающая применение большинства из них в интервалах температур от -60 до +200 °С (в последнее время созданы кремнийорганические полимеры способные кратковременно выдержать нагрев до 2200 °С); склонность к старению, твердость и малая жесткость; высокая стоимость некоторых их видов.

Состав пластмасс. Высокополимерные вещества применя­ются в чистом виде или с различными добавками. Первые называются простыми пластмассами (органическое стекло), вторые — сложными или композиционными пластиками.

В состав сложных пластмасс входят различные вещест­ва, которые по выполняемым ими функциям называются наполнителями, пластификаторами, красителями, смазы­вающими веществами и др.

Наполнители — вещества, вводимые в полимерные ма­териалы для их упрочения, придания им требуемых физи­ческих свойств и снижения стоимости.

В зависимости от формы частиц наполнители подразде­ляются на порошковые (древесная и кварцевая мука, порош­ки металлов и слюды), волокнистые (асбестовое, стеклянное, хлопчатобумажное и синтетическое волокно) и листовые.

Пластификаторы придают твердому полимеру мяг­кость, пластичность и увеличивают его упругость. Они спо­собствуют превращению твердых и хрупких смол в тесто­образное состояние, удобное для формоизменения.

В качестве пластификаторов применяют камфору, крезилфосфат, дебутилфталат и др.

Красители, вводимые в количестве 1—1,5%, окраши­вают пластмассы в требуемый цвет.

Связывающие вещества (олеиновая кислота, отеарат кальция и др.) предотвращают прилипание прессуемых из­делий к пресс-формам.

Стабилизаторы предотвращают распад полимерного ма­териала под действием света или повышения температуры.