Пластичні маси. Методи одержання виробів із пластмас

1.Основні види пластмас та їх властивості.

2.Методи одержання пластмас.

3.Методи одержання виробів із пластмас

§ 1. Загальні відомості про пластичні маси

1. Короткі відомості про полімери. Пластмасами, називають матеріали на основі природних або синтетичних високомолекулярних сполук, які можна під дією нагрівання і тиску переробляти у вироби, причому останні зберігають надану їм форму.

Пластмаси мають ряд цінних властивостей. Найголовніші з них такі: мала густина—від 940 до 1500, рідше до 2300 кг/м³ (0,94—1, рідше до 2,3 г/см³); високі діелектричні властивості і стійкість проти корозії; низька теплопровідність; антифрикційні властивості в одних і фрикційні властивості в інших пластмас; значна механічна міцність у волокнистих і шаруватих пластмас; цінні декоративні властивості; високі технологічні властивості, що дають змогу виготовляти вироби високопродуктивними методами (без знімання стружки).

Пластмаси мають І недоліки. Деякі пластмаси розм'якають і деформуються при нагріванні, а при низьких температурах стають крихкими. Більшість пластмас мають низьку теплостійкість, що не перевищує 100—120° С. Деякі пластмаси інтенсивно вбирають вологу (набухають). Багато які пластмаси змінюють свої властивості під впливом атмосферних, температурних і хімічних факторів (старіють); при цьому в них зменшується еластичність, виникають жорсткість і крихкість, знижується механічна міцність.

2. Структура молекул полімерів. Основою (зв'язуючою речовиною) пластмас є високомолекулярні сполуки — полімери. Більша частина полімерів перебуває в аморфному стані. Такі полімери називаються смолами. У виробництві пластмас звичайно застосовують синтетичні і рідше — природні смоли.

Для добування синтетичних смол використовують речовини, що складаються з простих молекул-мономерів (наприклад етилен СН2=СН2 з молекулярною вагою 28). У високомолекулярних сполуках (полімерах) з окремих мономерів утворюються складні макромолекули. Це такі полімери, як. наприклад, поліетилен (С2-H4)п, молекулярна вага якого може досягати десятків тисяч. Збільшення молекулярної ваги сполук одного ряду пов'язане з підвищенням температури плавлення і кипіння, а також із зменшенням розчинності і леткості.

Рис. 191. Схеми будови макромолекул полімерів

За формою макромолекул полімери поділяють на лінійні (рис. 191, а), розгалужені (рис. 191,6) і сітчасті (рис. 191, в).

Полімери бувають аморфні (полістирол, вініпласт та ін.) і такі, що кристалізуються, які складаються з аморфної і кристалічної фаз (поліаміди, поліформальдегід та ін.). Наявність аморфної фази зменшує жорсткість полімеру, надає йому еластичності. Полімери з розвинутою сітчастою структурою практично не кристалізуються.

3. Термопластичні і термореактивні полімери. Залежно від поведінки смол при нагріванні пластмаси, вироблені на їх основі, поділяються на термопластичні і термореактивні.

Термопластичні    пластмаси при багаторазовому нагріванні і охолоджуванні зберігають здатність розм'якати, плавитись і знову затвердівати.

Термореактивні пластмаси при нагріванні розплавляються і при певній температурі затвердівають внаслідок утворення складних тривимірних молекул; повторне нагрівання не повертає їм здатності плавитись.

4. Склад пластмас. Крім смоли, пластмаси можуть містити до 40—70% наповнювачів, пластифікатори та інші добавки.

Наповнювачами є порошкові, волокнисті і листові матеріали. Вони зміцнюють і здешевлюють пластмасу, а також надають їй певних фізико-механічних і технологічних властивостей. Велика група полімерів (наприклад прозорих) наповнювача не має.

Пластифікаторами називаються малолеткі низькомолекулярні речовини (гліцерин, парафінове масло та ін.), які вводять до складу пластмас, щоб підвищити їх пластичність і еластичність.

Крім названих компонентів, до складу пластмас можуть входити різні добавки: стабілізатори, що гальмують руйнування (старіння) полімеру під дією світла, підвищеної температури та інших факторів (сажа, сполуки олова і свинцю та ін.); каталізатори, що прискорюють затвердіння пластмас (наприклад, для фенолформальдегідної смоли каталізатором є уротропін); мастильні речовини, що полегшують пресування пластмас і перешкоджають прилипанню їх до стінок прес-форми (стеарин, віск та ін.); барвники, що забарвлюють пластмасу в різні кольори (вохра, крон. сурик та ін.).

$2. Класифікація, експлуатаційні властивості і призначення пластмас

Останнім часом почали застосовувати кілька тисяч пластмас. що відрізняються одна від одної складом і властивостями.

Пластмаси, що використовують як конструкційні матеріали, звичайно класифікують за видом наповнювачів. За цією ознакою їх поділяють на пластмаси без наповнювачів, з наповнювачами — порошковими, волокнистими і шаруватими, а також газо-наповнені полімерні матеріали.

1. Пластмаси без наповнювачів—це здебільшого термопластичні полімери. Випускають їх у вигляді порошків і гранул, що використовуються для виготовлення різних деталей І напівфабрикатів. Іноді до складу цих пластмас вводять невеликі кількості наповнювачів, щоб надати їм спеціальних фізичних або механічних властивостей.

Поліетилен (—СН2—CH2—)п— білий, жирний на дотик матеріал, що злегка просвічується, легко ріжеться ножем; він має густину 920—960 кг/м³ (0,92—0,96 г/см³). Теплостійкість поліетилену—110—120° С, морозостійкість—до —70° С. Поліетилен стійкий проти дії лугів, розчинів солей і сильних кислот низької концентрації.