Термореактивные пластмассы

В качестве связующих веществ применяют реакционно-способные олигомеры (смолы). Основными требованиями к таким связующим веществам (смолам) являются высокая адгезия, теплостойкость, химическая стойкость, электроизоляционные свойства, простота технологической переработки, небольшая усадка и отсутствие токсичности.

В производстве пластмасс широко используют фенолформаль- дегидные, кремний-органические, эпоксидные смолы, непредельные поли- эфиры и их различные модификации. Более высокой адгезией к наполнителю обладают эпоксидные смолы, которые позволяют получать армированные пластики с высокой механической прочностью. Теплостойкость стекло- пластиков на кремний – органическом связующем при длительном нагреве составляет 260…370 С, на фенолформальдегидном до 260 С, на эпоксидном до 200 С.

В зависимости от применяемого наполнителя в количестве 40…70% по массе термореактивные пластмассы можно подразделить на следующие группы: порошковые, волокнистые, слоистые, газонаполненные.

Пластмассы с порошковыми наполнителями (пресс-порошки). В качестве наполнителей применяют органические (древесная мука) и минеральные (молотый кварц, асбест, слюда, графит и др.) порошки.

Свойства порошковых пластмасс характеризуются изотропностью, невысокой механической прочностью и низкой ударной вязкостью, удовлетворительными электроизоляционными показателями. Их применяют для несиловых конструкционных и электроизоляционных деталей.

Пластмассы с волокнистыми наполнителями. К этой группе пластмасс относятся волокниты, асбоволокниты, стекловолокниты.

Волокниты представляют собой композиции из волокнистого наполнителя в виде очесов хлопка, пропитанного фенолформальдегидными смолами. По сравнению с пресс-порошками они имеют несколько повышенную ударную вязкость. Применяют для деталей общего технического назначения, работающих на изгиб и кручение (рукоятки, стойки, фланцы, направляющие втулки, шкивы, маховики и т. д.).

Асбоволокниты содержат наполнителем асбест. Связующим служит в основном фенолоформальдегидная смола. Преимуществом асбоволокнитов является повышенная теплостойкость (свыше 200 С), устойчивость к кислым средам и высокие фрикционные свойства.

Стекловолокниты – это композиция, состоящая из синтетической смолы, являющейся связующим, и стекловолокнистого наполнителя. В качестве наполнителя применяют непрерывное или короткое стекловолокно. Прочность стекловолокна резко возрастает с уменьшением его диаметра. Для практических целей используют волокно диаметром 5…20 мкм с = 600…3800 МПа и =2,0…3,5%.

Пластмассы с листовыми наполнителями. В качестве этих наполнителей используют листы бумаги в гетинаксе, хлопчатобумажные, стеклянные, асбестовые ткани в текстолите, стеклотекстолите и асбо- текстолите, древесный шпон в древеснослоистых пластиках.

Слоистые пластмассы являются силовыми конструкционными и поделочными материалами. Листовые наполнители, уложенные слоями, придают пластику анизотропность. Материалы выпускают в виде листов, плит, труб, заготовок, из которых механической обработкой получают различные детали.

Газонаполненные пластмассы. Наполнителями являются воздух или нейтральные газы.

Пенопласты имеют ячеистую структуру с изолированными порами. Основную задачу в машиностроении выполняют в качестве хороших теплоизоляторов кабин, контейнеров холодильников, рефрижераторов и т.п. Эластичные пенопласты применяют для мягких сидений, амортизаторов и др.

Сотопласты, как одну из разновидностей газонаполненных пластмасс используют как легкие заполнители в трехслойных панелях, состоящих из слоев сотопласта и приклеенной к ним несущей обшивки. Такая конструкция обеспечивает высокую жесткость и предохраняет от потери устойчивости. Для сотопластов характерны достаточно высокие теплоизоляционные и электроизоляционные свойства. Используются в авиа – и судостроении.

В состав термореактивных пластмасс (реактопластов) входят также отвердители, пластификаторы, стабилизаторы и специальные добавки.

Отвердители вводят в количестве нескольких процентов для соединения полимерных молекул поперечными ковалентными связями. В итоге образуется пространственная сетчатая структура, а молекулы отвердителя становятся частями этой сетки, т. е. происходит процесс отверждения. В качестве отвердителей используют органические перекиси и другие соединения. Отверждение в некоторых случаях происходит самопроизвольно без введения специальных веществ – отвердителей.

Пластификаторы добавляют в количестве 10…20% для уменьшения хрупкости и улучшения формуемости. Пластификаторами являются вещества, которые уменьшают межмолекулярное взаимодействие и хорошо совмещаются с полимерами. Часто пластификаторами служат эфиры, а иногда и полимеры с гибкими молекулами.

Стабилизаторы – различные органические вещества, которые вводят в количестве нескольких процентов для замедления старения, что стабилизирует свойства и удлиняет срок эксплуатации. Старение представляет необратимое изменение свойств пластмассы под влиянием среды.

Специальные добавки - смазки, красители, добавки для уменьшения статистических зарядов, уменьшения горючести, защиты от плесени, ускорители и замедлители отверждения и другие служат для изменения или усиления какого – либо свойства.

Термоэластопласты

Одной из разновидностей пластмасс являются термоэластопласты (ТЭП). Свойства этих полимеров близки к свойствам обычных резин, но изготовляются они методами формования, применяемыми для термопластов. Стадия вулканизации с образованием макромолекул сетчатого строения отсутствует.

ТЭП, вследствие особенностей строения линейных макромолекул, при пониженных температурах характеризуются интенсивными физическими взаимодействиями на отдельных участках длинных цепных макромолекул. Они играют роль поперечных связей между макромолекулами. С повышением температуры эти поперечные физические связи между макромолекулами распадаются. Макромолекулы получают возможность перемещаться, а полимерное тело становится способным к необратимой деформации течения и формованию в изделия. Примером ТЭП являются бутадиен – стирольный и изопрен – стирольный полимеры. При комнатной температуре предел прочности при разрыве составляет 25…32 МПа, а относительное удлинение 830…1000%.