Термопластические пластмассы

Основу термопластичных пластмасс составляют полимеры с линейной или разветвленной структурой, иногда в состав полимеров вводят пластификаторы. Термопласты имеют ограниченную рабочую температуру, выше 60…70 С начинается резкое снижение физико – механических свойств. Более теплостойкие структуры могут работать до 150…250 С, а термостойкие с жесткими цепями и циклические структуры устойчивы до 400…600 С. Термопласты делят на неполярные и полярные. К неполярным термопластам относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол и фто- ропласт – 4.

Полиэтилен (– СН – СН –) – продукт полимеризации бесцветного газа этилена, относящийся к кристаллизующимся полимерам. По плотности полиэтилен подразделяют на полиэтилен низкой плотности, получаемый в процессе полимеризации при высоком давлении (ПЭВД), содержащий 55…65% кристаллической фазы, и полиэтилен высокой плотности, получаемый при низком давлении (ПЭНД), имеющий кристалличность до 74…95%.

Недостатком полиэтилена является его подверженность старению. Для защиты от старения в полиэтилен вводят стабилизаторы и ингибиторы (2…3% сажи замедляют процессы старения в 30 раз). Под действием ионизирующего излучения полиэтилен твердеет, приобретает большую прочность и теплостойкость. Полиэтилен применяют для изготовления труб, литых и прессованных несиловых деталей, пленок, он служит покрытием на металлах для защиты от коррозии, влаги, электрического тока.

Полипропилен (–СН – СНСН –) является производной этилена. Применяя металлоорганические катализаторы, получают полипропилен, содержащий значительное количество стереорегулярной структуры. Это жесткий нетоксичный материал с высокими физико-механическими свойствами. Полипропиленовые пленки прочны и более газонепроницаемы, чем полиэтиленовые, а волокна эластичны, прочны и химически стойки. Недостатком пропилена является его невысокая морозостойкость (от -10 до -20 С). Полипропилен применяют для изготовления труб, конструкционных деталей автомобилей, мотоциклов, холодильников, корпусов насосов, различных емкостей и др. Пленки используют в тех же целях, что и полиэтиленовые.

Полистирол (–СН – СНС Н –) твердый, жесткий, прозрачный, аморфный полимер. Удобен для механической обработки, хорошо окрашивается. Полистирол наиболее стоек к воздействию ионизирующего излучения по сравнению с другими термопластами (присутствие в макромолекулах фенильного радикала С Н ). Недостатками полистирола являются его невысокая теплостойкость, склонность к старению, образованию трещин.

Ударопрочный полистирол представляет собой блоксополимер стирола с каучуком (УПС). Такой материал имеет в 3…5 раз более высокую ударную вязкость и в 10 раз более высокое относительное удлинение по сравнению с обычным полистиролом. Высокопрочные АБС – пластики (акрило- нитрилбутадиенстирольные) отличаются повышенной химической стойкостью и светотермостабильностью. Однако такие сополимеры имеют более низкие диэлектрические свойства по сравнению с чистым полистиролом.

Из полистирола изготовляют детали для радиотехники, телевидения и приборов, детали машин, сосуды для воды и химикатов, пленки для электроизоляции.

Фторопласт -4 (фторлон – 4), политетрафторэтилен (–CF –CF –) является аморфно-кристаллическим полимером. До температуры 250 С скорость кристаллизации мала и не влияет на его механические свойства, поэтому длительно эксплуатировать фторопласт – 4 можно до температуры 250 С. Разрушение материала происходит при температуре выше 415 С. Аморфная фаза находится в высокоэластическом состоянии, что придает фторопласту – 4 относительную мягкость. При весьма низких температурах (до -269 С) пластик не охрупчивается. Фторопласт – 4 стоек к действию растворителей, кислот, щелочей, окислителей. Это наиболее высо- кокачественный диэлектрик. Фторопласт – 4 обладает очень низким коэф- фициентом трения ( = 0,04), который не зависит от температуры (до 327 С, когда начинает плавиться кристаллическая фаза). Фторопласт - 4 применяют для изготовления труб, вентилей, кранов, насосов, мембран, уплотнительных прокладок, а также подшипников и втулок применительно в маши- ностроении.

К полярным пластмассам относятся фторопласт-3, органическое стекло, поливинилхлорид, полиамиды, полиуретаны, полиэтилентерефталат, поликарбонат, полиарилаты, пентапласт, полиформальдегид.

Фторопласт – 3 (фторлон-3) – полимер трифторхлорэтилена, имеет формулу (–CF –CFCl–) . Фторопласт - 3, медленно охлажденный после формования, имеет кристалличность около 80…85%, а закаленный – 30…40%. Интервал рабочих температур от -105 до 70 С. При температуре 315 С начинается термическое разрушение. Фторопласт - 3 используют как низкочастотный диэлектрик, кроме того, из него изготовляют трубы, шланги, клапаны, насосы, защитные покрытия металлов и др.

Органическое стекло – это прозрачный аморфный термопласт на основе сложных эфиров акриловой и метакриловой кислот. Чаще всего применяется полиметилметакрилат, иногда пластифицированный дибутил- фталатом. Материал более чем в 2 раза легче минеральных стекол (1180кг/м ), отличается высокой атмосферостойкостью, оптически прозрачен (светопрозрачность 92%), пропускает 75% ультрафиолетового излучения. При температуре 80 С органическое стекло начинает размягчаться; при температуре 105…150 С появляется пластичность, что позволяет формовать из него различные детали. Органическое стекло используют в само- летостроении, автомобилестроении. Из него изготовляют светотехнические детали, оптические линзы и др. На основе полиметилметакрилата получают самоотверждающиеся пластмассы: АСТ, стиракрил, АКР. Указанные мате- риалы применяют для изготовления штампов, литейных моделей и абразивного инструмента.

Полиамиды – кристаллизующиеся полимеры. При одноосной ориен- тации получаются полиамидные волокна, нити, пленки. Свойства разных видов полиамидов довольно близки. Они имеют низкий коэффициент трения ( < 0,05), продолжительное время могут работать на истирание; кроме того, полиамиды ударопрочны и способны поглощать вибрацию. Стойки к щелочам, бензину, спирту; устойчивы в тропических условиях. Из полиамидов изготовляют шестерни, втулки, подшипники, болты, гайки, шкивы и др. Полиамиды используют в электронно-технической промыш- ленности, медицине и, кроме того, как антифрикционные покрытия металлов.

Поликарбонат – сложный полиэфир угольной кислоты; выпускается под названием дифлон. Это кристаллический полимер, которому при плавлении и последующем охлаждении можно придать аморфную структуру. Такой материал становится стеклообразным и прозрачным. Свойства поликарбонатов своеобразны: им присущи гибкость и одновременно прочность и жесткость. Отличается высокой ударной вязкостью. При длительном нагреве, вплоть до температуры размягчения, образцы сохраняют свои размеры и остаются эластичными при низких температурах. Из поликарбоната изготовляют шестерни, подшипники, автодетали, радиодетали и т.д. Его можно использовать в криогенной технике для работы в среде жидких газов.

Другие виды полярных пластмасс рассмотрены в специальной литературе.