Пластические массы

Введение

Термин "пластические массы" появился в конце XIX в. Первые промышленные материалы были изготовлены на основе нитроцеллюлозы (1862-65) и казеина (1897). Развитие современных 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 Р

оссии производство пластических масс начало складываться приблизительно в 1914 и достигло 5,03 млн. т/год (1986); научые основы и организационные начала связаны с именами Г.С. Петрова, A.M. Настюкова, А.А. Ваншейдта, С.H. Ушакова, И. П. Лосева и др. Современная промышленность пластических масс включает большой ассортимент материалов на основе разнообразных связующих и наполнителей. Рост мирового производства пластических масс идет высокими темпами (около 20% в год).

Пластические массы применяют во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства в качестве материалов конструкционного, защитного, электротехнического, декоративного, фрикционного и антифрикционного назначений.

1. Общая характеристика

Пластические массы (пластмассы, пластики) – полимерные материалы, формуемые в изделия в пластическом или вязкотекучем состоянии обычно при повышенной температуре и под давлением. В обычных условиях находятся в твердом стеклообразном или кристаллическом состоянии. Помимо полимера могут содержать твердые или газообразные наполнители и различные модифицирующие добавки, улучшающие технологические и(или) эксплуатационные свойства, снижающие стоимость и изменяющие внешний вид изделий. В зависимости от природы твердого наполнителя различают асбопластики. боропластики. графитопласты, металлополимеры. органопластики. стеклопластики. углепластики. пластические массы, содержащие твердые наполнители в виде дисперсных частиц различной формы (например, сферической, игольчатой, волокнистой, пластинчатой, чешуйчатой) и размеров, распределенных в полимерной матрице (связующем), называемые дисперсно-наполненными. Пластические массы, содержащие наполнители волокнистого типа в виде ткани, бумаги, жгута, ленты, нити и др., образующие прочную непрерывную фазу в полимерной матрице, называются армированными

В пластические массы могут также сочетаться твердые дисперсные и(или) непрерывные наполнители одинаковой или различной природы (так называемые 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 органические либо неорганические частицы, относят к пенопластом. которые также м. б. дисперсно-наполненными или армированными.

Модифицирующие добавки вводят в пластические массы в небольших количествах для регулирования состава, структуры и свойств полимерной фазы или границы раздела фаз полимер - наполнитель. Для регулирования вязкости на стадиях получения и переработки пластические массы используют инертные или активные растворители, разбавители и загустители, для снижения температур 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. По типу полимерного компонента и характеру физических и химических 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.

2. Термопласты

Термопласты (ТП) – пластические массы на основе линейных или разветвленных полимеров, сополимеров и их смесей, обратимо переходящих при нагревании в пластическое или вязкотекучее состояние в результате плавления кристаллич. и(или) размягчения аморфной (стеклообразной) фаз. Наиболее распространены ТП на основе гибкоцепных (главным образом карбоцепных) полимеров, сополимеров и их смесей-полиолефинов (полиэтилена, полипропилена. поли-4-метил-1-пентена), поливинилхлорида, полистирола, полиметилметакрилата. поливинилацеталей. производимых в больших объемах и имеющих сравнительно низкую стоимость; они обладают низкими температурами плавления и размягчения, тепло- и термостойкостью. Особое место среди пластических масс на основе карбоцепных полимеров занимают фторопласты, для которых характерны высокие температуры плавления и уникальные химическая стойкость и термостойкость, антифрикционные свойства. В меньших масштабах используют ТП на основе гетероцепных полимеров, сополимеров и их смесей, например гибкоцепных алифатических и жесткоцепных ароматических простых и сложных полиэфиров, полиамидов, полиацеталей, полиимидов и полиуретанов.

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

Кристаллические ТП, имеющие высокую степень кристалличности (более 40-50%) и низкую температуру стеклования, например полиолефины. фторопласты, полиформальдегид, алифатич. полиамиды, обычно эксплуатируют при температурах выше температур стеклования, когда аморфные области находятся в эластичном состоянии. Их деформационную теплостойкость определяет температура плавления, лежащая в интервале 110-3600C.

ТП на основе термотропных жидкокристаллических полимеров, например некоторых 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 так называемый эффект самоармирования. Их теплостойкость определяет температура плавления жидкокристаллической 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 эксплуатационных свойств чаще всего используют коротковолокнистые наполнители органической или неорганической природы и минеральные порошки. Эти наполнители, а также модифицирующие добавки вводят чаще всего при переработке-гранулировании ТП, реже на стадии синтеза полимера. При использовании непрерывных волокнистых наполнителей их пропитывают раствором или расплавом полимера. Применяют также методы пленочной, волоконной или порошковой технологии, в которых наполнитель сочетают с ТП, находящимся в форме пленки, волокна или порошка соотвенно; на стадии формования изделий из таких пластмасс ТП расплавляются и наполнитель пропитывается ими.

 Скачать реферат