СТРОЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ. СОСТАВ ПЛАСТМАСС.

ВИДЫ ПЛАСТМАСС.

План лекции.

1. Строение полимеров.

2. Простые и сложные пластмассы.

3. Основные свойства пластмасс.

Пластическими массами называются материалы, получаемые на основе природных и синтетических высокомолекулярных соединений (полимеров), способных вследствие своей пластичности принимать придаваемую им форму под воздействием тепла и давления, и устойчиво сохранять ее.

Многие природные вещества обладают пластическими свойствами. Знакомство человека с пластическими свойствами тел относится к глубокой древности. Так, с незапамятных времен известны пластические свойства влажных глин, отверждающихся при обжиге; сплавов песка, мела, золы (стекла), пластичных в расплаве и твердеющих на холоде; асфальта, янтаря, канифоли, воска и др. Древние египтяне и вавилоняне применяли асфальт для пропитки тканей и дерева в строительной и гидроизоляционной технике. В 1839 г. получена резина из природного каучука, в 1843 г. – эбонит, в 1872 г. – целлулоид из древесины, в 1897 г. – галалит из творога.

В настоящее время создана промышленность синтетических пластмасс. Первыми чисто синтетическими пластмассами были фенопласты: бакелит (США, 1907 г.), карболит (Россия, 1917 г.). После первой мировой войны были получены аминопласты.

Впервые в России в 1916 г. пластические массы стал выпускать небольшой завод в г. Орехово-Зуево. Здесь на основе процесса, разработанного русскими химиками Г.С.Петровым, В.И.Лосевым и К.И.Тарасовым, получили термореактивную смолу – карболит.

Наибольшее развитие производство пластмасс достигло в годы советской власти.

Начиная с 1925 г. было построено много химических заводов: Охтинский (г. Ленинград) по производству фенолоформальдегидных смол, Кусковский, Владимирский, Любучанский, в Москве, Ростове-на-Дону, Северодонецке, Грузии, Армении, Азербайджане, Прибалтике, Узбекистане, Украине и др.

Большой вклад в развитие производства пластмасс внесли ученые СССР. Развитие в стране автомобильной, тракторной, авиационной отраслей промышленности потребовало увеличения производства пластических масс.

Начиная с 30-х годов, большое промышленное значение начали приобретать полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид, полиметилметакрилат – органическое стекло и др.

Было освоено производство винилацетатных пластиков, карбидных смол, винилхлорида, полиэтилена высокого давления, поливинилхлоридной смолы, капролактама, полиуретана и др. На Гурьевском химическом заводе (Казахстан) было освоено производство полипропилена.

Сороковые годы характеризуются весьма быстрым развитием промышленности пластмасс и появлением новых полимеров: кремнийорганических, полиамидных (капрон и др.), полиуретановых и др. Налажено производство пластмасс с такими свойствами, как высокая термо- и коррозионная стойкость (фторопласты, кремнийорганические смолы), высокая механическая прочность (стеклопластики), малая плотность (поро- и пенопласты). Получено много новых пластмасс с ценными свойствами (поликарбонат, полиформальдегид, пентопласт и др.).

В семидесятых годах XX в. на Шевченковском заводе пластмасс было начато производство этилена, этилбензола, стирола и полистирола (ударопрочного, общего назначения и вспенивающегося).

Из большого количества производимых в настоящее время пластических масс можно выделить четыре самых главных. Это – полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и фенолоформальдегидные пластики. По массе эта четверка занимает от общего выпуска пластмасс примерно половину. Производство указанных пластмасс нарастает. Прирост полиэтилена и полистирола был получен за счет предприятий, расположенных на востоке.

В настоящее время промышленность полимерных материалов развивается преимущественно в европейской части страны. Здесь выпускается около 91 % пластмасс. На долю районов Сибири и Дальнего Востока приходится менее 5 % выпуска полимеризационных пластиков. Дальнейшее развитие производства пластмасс сможет идти только в направлении создания крупных энергоемких комплексов, приближенных к источникам сырья и энергии. Поэтому наращивание мощностей предполагается вести за счет развития уже строящихся и проектируемых производств Западной Сибири. Темпы развития производства пластических масс в этой зоне будут определяться наличием свободных ресурсов.

Немаловажная задача перед учеными и практиками стоит в области повышения качества пластических масс. Дефицит пластмасс в значительной мере можно покрыть, увеличивая надежность и долговечность полимерных материалов, улучшая их качество.

В нашей стране открыт принцип получения особо прочных изделий из пластмасс, изготовляемых из доступного сырья, предложены технологические приемы, позволяющие во многих странах использовать уже имеющееся оборудование.

Прочностные характеристики материалов традиционно принято сопоставлять, беря за точку отсчета прочность стали. Прочность ее лучших сортов составляет примерно 200 МПа. Обычная прочность полиэтилена не превышает 20…30 МПа. После сложной специальной обработки полиэтилен становится прочнее в 20…25 раз и все-таки сравнение со сталью остается для него невыгодным. В институте высокомолекулярных соединений АН Украины научились получать полиэтилен прочностью до 200 (300) МПа. Такого не удалось достичь даже лидерам в производстве высококачественного полиэтилена – японцам.

Проблема прочности, надежности, улучшения качества пластмасс многосторонняя, она требует решения многих попутных задач. Одной из таких задач является разработка совершенных методов испытания пластмасс и создание для этой цели особых машин и стендов, которые позволяли бы предсказывать поведение материала в тех или иных условиях. Больших результатов в решении этой задачи добились сотрудники института механики полимеров АН Латвии. Они научились предвидеть картину поведения пластиков через 10…20 лет.

Еще одним из главных направлений в области увеличения качества выпускаемых пластических масс является повышение эффективности применения полимерных материалов. С этой целью организован выпуск новых марок уже освоенных полимеров, различных композиционных материалов – смешивающихся, огнестойких, атмосферо- и морозостойких и т.д., а также новых полимеров.

В промышленных масштабах выпускается сополимер этилена с пропиленом (СЭП), который обладает высокими свойствами: прочностью, морозостойкостью и стойкостью к растрескиванию в агрессивных средах, что позволяет использовать его для изготовления износостойких покрытий, труб, гибких шлангов, листов, а также для изоляции проводов и кабелей. Применение его в народном хозяйстве высокоэффективно.

Высокий интерес, проявляемый к пластмассам, можно объяснить рядом их ценных свойств: коррозионной стойкостью, износостойкостью, высокой механической прочностью, высокой химической стойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами. Благодаря этому пластмассы широко внедряют во многие отрасли техники, что способствует совершенствованию конструкций, снижению себестоимости продукции, повышению производительности труда. Развитие производства полимеров в настоящее время определяется неограниченными запасами сырья, легкостью переработки в изделия, комплексом ценных свойств.