Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ

ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ (пластмассы, пластики), полимерные материалы, формуемые в изделия в пластическом или вязкотекучем состоянии обычно при повыш. т-ре и под давлением. В обычных условиях находятся в твердом стеклообразном или кристаллич. состоянии. Помимо полимера могут содержать твердые или газообразные наполнители и разл. модифицирующие добавки, улучшающие технол. и(или) эксплуатац. св-ва, снижающие стоимость и изменяющие внеш. вид изделий. В зависимости от природы твердого наполнителя различают асбопластики, боропластики, графи-топласты, металлополимеры, органопластики, стеклопластики, углепластики. Пластические массы, содержащие твердые наполнители в виде дисперсных частиц разл. формы (напр., сферической, игольчатой, волокнистой, пластинчатой, чешуйчатой) и размеров, распределенных в полимерной матрице (связующем), наз. дисперсно-наполненными. Пластические массы, содержащие наполнители волокнистого типа в виде ткани, бумаги, жгута, ленты, нити и др., образующие прочную непрерывную фазу в полимерной матрице, наз. армированными (см. Армированные пластики, Композиционные материалы). В пластических массах могут также сочетаться твердые дисперсные и(или) непрерывные наполнители одинаковой или разл. природы (т. наз. гибридные, или комбинированные, наполнители). Содержание твердого наполнителя в дисперсно-наполненных пластических массах обычно изменяется в пределах 30-70% по объему, в армированных - от 50 до 80%.

Пластические массы, содержащие в качестве наполнителя газ или полые орг. либо неорг. частицы, относят к пенопластом, к-рые также м. б. дисперсно-наполненными или армированными.

Модифицирующие добавки вводят в пластические массы в небольших кол-вах для регулирования состава, структуры и св-в полимерной фазы или границы раздела фаз полимер - наполнитель. Для регулирования вязкости на стадиях получения и переработки пластических масс используют инертные или активные р-рители, разбавители и загустители, для снижения т-р стеклования, текучести и хрупкости-пластификаторы, для повышения хим., термо- и светостойкости - антиоксиданты, термо- и светостабилизаторы, для снижения горючести-антипирены, для окрашивания - пигменты или красители, для снижения электризуемости - антистатики, для улучшения смачивания наполнителя и повышения адгезионного взаимодействия полимер - наполнитель используют ПАВ и аппретирующие ср-ва (см. Текстильно-вспомогательные вещества). По типу полимерного компонента и характеру физ. и хим. превращений, протекающих в нем при получении и переработке и определяющих способ и условия последних, пластические массы подразделяют на два принципиально различных класса - термопласты и реактопласты.

Термопласты (ТП)-пластические массы на основе линейных или разветвленных полимеров, сополимеров и их смесей (см. также Высокомолекулярные соединения), обратимо переходящих при нагревании в пластическое или вязкотекучее состояние в результате плавления кристаллич. и(или) размягчения аморфной (стеклообразной) фаз. Наиб. распространены ТП на основе гибкоцепных (гл. обр. карбоцепных) полимеров, сополимеров и их смесей-полиолефинов (полиэтилена, полипропилена, поли-4-метил-1-пентена), поливинилхлорида, полистирола (см. также Полистирол ударопрочный, АБС-пластик), полиметилметакрилата, поливинилацеталей, производимых в больших объемах и имеющих сравнительно низкую стоимость; они обладают низкими т-рами плавления и размягчения, тепло- и термостойкостью. Особое место среди пластических масс на основе карбоцепных полимеров занимают фторопласты, для к-рых характерны высокие т-ры плавления и уникальные хим. стойкость и термостойкость, антифрикц. св-ва. В меньших масштабах используют ТП на основе гетероцепных полимеров, сополимеров и их смесей, напр. гибкоцепных алифатических и жесткоцепных ароматических простых и сложных полиэфиров (см., напр., Пента-пласт, Полисульфоны, Полифениленоксиды, Полиэтилен-терефталат, Поликарбонаты, Полиарилаты), полиамидов (см. также Поли-e-капроамид, Полигексаметиленадипинамид, Поли-м-фениленизофталамид), полиацеталей (см. Поли-формальдегид), полиимидов и полиуретанов.

По фазовому состоянию не содержащие наполнителей (ненаполненные) ТП м. б. одно- и двухфазными аморфными, аморфно-кристаллическими и жидкокристаллическими. К однофазным аморфным ТП относятся полистирол, поли-метакрилаты, Полифениленоксиды, к-рые эксплуатируются в стеклообразном состоянии и обладают высокой хрупкостью. По св-вам им близки стеклообразные аморфно-кристаллич. ТП, имеющие низкую степень кристалличности (менее 25%), напр. поливинилхлорид, поликарбонаты, полиэтилентере-фталат, и двухфазные аморфные ТП на основе смесей полимеров и привитых сополимеров, напр. ударопрочный полистирол, АБС-пластики, состоящие из непрерывной стеклообразной и тонкодиспергир. эластичной фаз. Деформац. теплостойкость таких ТП определяет т-ра стеклования, лежащая в интервале 90-2200C.

Кристаллич. ТП, имеющие высокую степень кристалличности (более 40-50%) и низкую т-ру стеклования, напр. полиолефины, фторопласты, полиформальдегид, алифатич. полиамиды, обычно эксплуатируют при т-рах выше т-р стеклования, когда аморфные области находятся в эластич. состоянии. Их деформац. теплостойкость определяет т-ра плавления, лежащая в интервале 110-3600C.

ТП на основе термотропных жидкокристаллич. полимеров (см. Жидкие кристаллы), напр. нек-рых ароматич. сложных полиэфиров и их сополимеров, состоят из изотропной и анизотропной (чаще всего нематической) фаз. Анизотропная фаза характеризуется самопроизвольной ориентацией выпрямленных макромолекул или их участков и оказывает т. наз. эффект самоармирования. Их теплостойкость определяет т-ра плавления жидкокристаллич. фазы, лежащая в пределах 200-2500C.

Производят ТП в виде гранул или порошков. Для наполнения с целью снижения стоимости, повышения стабильности формы изделий и улучшения эксплуатац. св-в чаще всего используют коротковолокнистые наполнители орг. или неорг. природы и минер. порошки. Эти наполнители, а также модифицирующие добавки вводят чаще всего при переработке-гранулировании ТП, реже на стадии синтеза полимера (см. Полимеризация на наполнителях). При использовании непрерывных волокнистых наполнителей их пропитывают р-ром или расплавом полимера. Применяют также методы пленочной, волоконной или порошковой технологии, в к-рых наполнитель сочетают с ТП, находящимся в форме пленки, волокна или порошка соотв.; на стадии формования изделий из таких пластмасс ТП расплавляются и наполнитель пропитывается ими.

В качестве газонаполненных ТП наиб. распространены пенополистирол и пенополивинилхлорид, а также синтактические пластические массы (наполнитель-полые частицы).

Ненаполненные и дисперсно-наполненные ТП формуют в изделия и полуфабрикаты (напр., прутки, профили, листы) литьем под давлением и экструзией, реже прессованием или спеканием. Изделия из листовых заготовок ТП, в т.ч. армированных непрерывными наполнителями, изготовляют штамповкой, вакуумным и пневмоформованием. Изделия.и полуфабрикаты из ТП можно подвергать мех. обработке (напр., вырубке, резке), сварке, склеиванию и вторичной переработке. Для регулирования структуры ТП и остаточных напряжений в изделиях из них используют дополнит. термообработку (отжиг или закалку). Для снижения ползучести (особенно при повыш. т-рах) ТП подвергают также хим. или радиац. сшиванию, приводящему к образованию пространств. сетки. Важный способ повышения деформационно-прочностных св-в ТП, особенно листовых и пленочных,-ориентац. вытяжка (см. Ориентированное состояние полимеров).

Реактопласты (РП)-пластические массы на основе жидких или твердых, способных при нагревании переходить в вязкотекучее состояние, реакционноспособных олигомеров (смол), превращающихся в процессе отверждения при повыш. т-ре и(или) в присут. отвердителей в густосетчатые стеклообразные полимеры, необратимо теряющие способность переходить в вязкотекучее состояние. По типу реакционноспособных олигомеров РП подразделяют на фенопласты (на основе фено-ло-формальд. смол), аминопласты (на основе мочевино- и меламино-формальд. смол), эпоксипласты (на основе эпок-сидных смол), эфиропласты (на основе олигомеров акриловых), имидопласты (на основе олигоимидов или смесей имидообразующих мономеров) и др. Мол. масса олигомеров, тип и кол-во реакционноспособных групп в них, а также природа и кол-во отвердителя определяют св-ва РП на стадиях их получения, переработки в изделия (напр., условия, механизм и скорость отверждения, объемные усадки и выделение летучих в-в), а также эксплуатац. св-ва изделий. Для регулирования технол. св-в РП наиб. широко используют разбавители, загустители и смазки, а для модификации св-в в отвержденном состоянии - пластификаторы и эластифицирующие добавки (напр., жидкие каучуки, простые олигоэфиры), к-рые вводят в олигомер.

Ненаполненные РП сравнительно редко используют как самостоят. материалы из-за высоких объемных усадок при отверждении смол и возникающих вследствие этого больших усадочных напряжений. Обычно смолы, содержащие модифицирующие добавки, служат связующими наполненных РП. Дисперсно-наполненные РП получают в виде OT-верждающихся масс (см. Пресспорошки, Премиксы)совмещением связующего с наполнителем в разл. смесителях; такие РП перерабатывают в изделия методами компрессионного или литьевого прессования и литья под давлением, реже заливкой в формы или трансфертам прессованием. Армированные РП получают в виде препрегов-предрари-тельно пропитанных связующим непрерывных волокнистых наполнителей (см. Волокниты, Гетинакс, Слоистые пластики, Сотопласты). Изделия из таких полуфабрикатов формуют методами намотки, выкладки и протяжки с послед. фиксированием их формы путем отверждения связующего. В др. методах заготовки изделий формуют из "сухого" наполнителя, а затем, предварительно вакуумируя, пропитывают их связующим под давлением, после чего уплотняют и отверждают.

Из газонаполненных РП наиб. распространение получили пенофенопласты и пенополиуретаны.

Осн. преимущества РП по сравнению с ТП-более широкие возможности регулирования вязкости, смачивающей и пропитывающей способности связующего; недостатки обусловлены экзотермич. эффектами, объемными усадками и выделением летучих в-в при отверждении и связанными с этим дефектностью и нестабильностью формы изделий и их хрупкостью. Процессы формования изделий из РП обычно более длительны и трудоемки, чем из ТП. На предельных стадиях отверждения РП не способны к повторному формованию и сварке. Соединение деталей из РП производят склеиванием и мех. методами. При низких степенях отверждения РП способны к т. наз. хим. сварке и приформовке одной детали к другой.

Свойства и применение. Физ.-мех. и др. эксплуатац. св-ва ТП и РП различаются в очень широких пределах в зависимости от типа и содержания полимера, наполнителя и модифицирующих добавок. Так, для ненаполненных пластических масс кратковременный модуль упругости при обычных условиях изменяется от 4 ГПа для аморфных стеклообразных до 0,015 ГПа для кристаллических с низкой т-рой стеклования, а прочность при растяжении - от 150-200 до 10 МПа соответственно. Плотность ненаполненных пластических масс лежит в пределах 0,85-1,50 г/см3 и только для фторопластов достигает 2,3 г/см3. В широких пределах различаются также диэлект-рич. и теплофиз. св-ва ненаполненных пластических масс. Очень резко изменяются св-ва пластических масс при их наполнении - от легких и мягких пенопластов до жестких и прочных боро-, органов и углепластиков, значительно превосходящих по прочностным показателям конструкц. металлы (см. Наполненные полимеры).

Осн. достоинства пластических масс -возможность произ-ва деталей сложной формы и полуфабрикатов (пленок, труб, профилей и т.п.) высокопроизводительными, малоэнергоемкими и безотходными методами формования (см. также Полимерных материалов переработка), низкая плотность, устойчивость в агрессивных средах, к воздействиям вибрации и ударных нагрузок, радиац. излучений, атмосферостойкость, высокие оптич. и диэлектрич. св-ва, легкость окрашивания. К недостаткам относятся горючесть, большое тепловое расширение, низкие термо- и теплостойкость, склонность к ползучести и релаксации напряжения, растрескивание под напряжением.

Пластические массы применяют во всех отраслях пром-сти и с. х-ва в качестве материалов конструкц., защитного, электротехн., декоративного, фрикц. и антифрикц. назначений.

Термин "пластические массы" появился в кон. 19 в. Первые пром. материалы были изготовлены на основе нитроцеллюлозы (1862-65) и казеина (1897). Развитие совр. реактопластов началось с разработки фенопластов (Л. Бакеланд, 1907-08) и аминопластов (Г. Поллак, 1921), термопластов-с синтеза полистирола (1930), поливинилхлорида (1937), полиэтилена (1938-39). В России произ-во пластических масс начало складываться приблизительно в 1914 и достигло 5,03 млн. т/год (1986); науч. основы и организац. начала связаны с именами Г.С. Петрова, A.M. Настюкова, А.А. Ваншейдта, С.H. Ушакова, И. П. Лосева и др. Совр. пром-сть пластических масс включает большой ассортимент материалов на основе разнообразных связующих и наполнителей. Рост мирового произ-ва пластических масс идет высокими темпами (ок. 20% в год); оно достигло 72,8 млн. т/год (1985), превысив по объему произ-во металлов.

Лит.: Энциклопедия полимеров, т. 2, M., 1974; Пластики конструкционного назначения (реактопласты), под ред. E. Б. Тростянской, M., 1974; Термопласты конструкционного назначения, под ред. E. Б. Тростянской, M., 1975; Справочник но пластическим массам, под ред. В. H. Катаева, 2 изд., т. 1-2, M.. 1975; Modern plastics encyclopedia, N. Y., 1988. E. Б. Тростянская, А. Г. Бабаевский.


Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн