Общие сведения о полимерах. Общие свойства и состав пластмасс

Аллахвердиева Медина 311

1)Общие  сведения о полимерах. Общие  свойства и состав пластмасс.

Полимерами называют вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из одного или большего числа составных звеньев. Молекулярная масса (число атомов) полимеров может изменяться от нескольких тысяч до многих миллионов. По происхождению полимеры делятся на природные (белки, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук) и синтетические (полиэтилен, полиамиды, эпоксидные смолы, полипропилен), получаемые методами полимеризации и поликонденсации. Большинство природных и искусственных полимеров содержат углерод и являются органическими веществами. Основным нефтехимическим сырьем для производства синтетических полимеров являются природные и попутные нефтяные газы, а также газы нефтепереработки.

При реакции полимеризации высокомолекулярные органические соединения (полимеры) образуются из низкомолекулярных (мономеров) без выделения побочных продуктов, поэтому образующиеся полимеры имеют тот же состав, что и исходные вещества.

Методом полимеризации получают такие  синтетические полимеры как полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, полиизобутилен, полиакрилаты и другие материалы, используемые при производстве облицовочных синтетических материалов.

При методе поликонденсации процесс  образования высокомолекулярных органических соединений (полимеров) из исходных низкомолекулярных веществ (мономеров) сопровождается выделением побочных низкомолекулярных продуктов — воды, водорода, аммиака и др. В связи с этим химический состав образовавшегося синтетического полимера отличается от исходных веществ.

Таким методом получают следующие  полимеры: фенолоформальдегидные, мочевиноформальдегидные, полиэфирные, полиуретановые, эпоксидные, кремнийорганические .

По своему отношению к нагреванию полимеры делятся на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

Термопластичные полимеры размягчаются при нагревании и вновь затвердевают при охлаждении, т. е. поддаются многократной переработке. Переработка термопластов включает в себя нагревание исходного полупродукта, придание ему соответствующей формы и дальнейшее охлаждение. К термопластичным полимерам относятся полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол и др.Термореактивные полимеры при нагревании переходят в расплав, а затем отвердевают необратимо. Переработка их в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала. Наиболее распространены термореактивные полимеры фенолформальдегидные, полиэфирные, эпоксидные и карбамидные. Иногда для получения веществ с определенными заданными свойствами методом полимеризации соединяют между собой молекулы двух или нескольких полимеров. Такие вещества называют сополимерами. Примером сополимера может служить ударопрочный полистирол, получаемый сополимеризацией стирола с мономерами каучуков.

Пластические массы (пластмассы, пластики) -- материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагревания и давления формоваться в изделия сложной конфигурации и затем устойчиво сохранять приданную форму. Пластмассы подразделяются на реактопласты и термопласты.

В состав пластмасс, кроме полимера, могут входить минеральные или  органические наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители, смазывающие  вещества и др.

На работоспособность пластмассовых  деталей большое влияние оказывает  процесс старения пластмасс.

Наполнителями служат твердые материалы органического и неорганического происхождения. Они придают пластмассам прочность, твердость, теплостойкость, а также некоторые специальные свойства, например антифрикционные или, наоборот, фрикционные. Кроме того, наполнители снимают усадку при прессовании.

Пластификаторы представляют собой нелетучие жидкости с низкой температурой замерзания. Растворяясь в полимере, пластификаторы повышают его способность к пластической деформации. Их вводят для расширения температурной области высокоэластического состояния, снижения жесткости пластмасс и температуры хрупкости.

В качестве пластификатора применяют сложные эфиры, низкомолекулярные  полимеры и др. Пластификаторы должны оставаться стабильными в условиях эксплуатации. Их наличие улучшает морозостойкость и огнестойкость  пластмасс.

В состав пластмасс могут  также входить стабилизаторы, отвердители, красители и другие вещества.

Стабилизаторы вводят в пластмассы для повышения долговечности. Светостабилизаторы предотвращают фотоокисление, а антиокислители – термоокислительные реакции.

Отвердители изменяют структуру полимеров, влияя на свойства пластмасс. Чаще используют отвердители, ускоряющие полимеризацию. К ним относятся оксиды некоторых металлов, уротропин и др.

Специальные химические добавки вводят с различными целями; например, сильные органические яды – фунгициды – для предохранения пластмасс от плесени и поедания насекомыми в условиях тропиков.

Смазывающие вещества (стеарин, олеиновая кислота) применяют для предотвращения прилипания пластмассы к оборудованию при производстве и эксплуатации изделий.

Красители и пигменты придают желаемую окраску пластмассам.

Для пластмасс  характерны следующие свойства:

низкая плотность (обычно 1,0 – 1,8 г/см³, в некоторых случаях до 0,02 – 0,04 г/см³);

высокая коррозионная стойкость. Пластмассы не подвержены электрохимической  коррозии, на них не действуют слабые кислоты и щелочи. Есть пластмассы, стойкие к действию концентрированных  кислот и щелочей. Большинство пластмасс  безвредны в санитарном отношении;

высокие диэлектрические  свойства;

хорошая окрашиваемость в  любые цвета. Некоторые пластмассы могут быть изготовлены прозрачными, не уступающими по своим оптическим свойствам стеклам;

механические свойства широкого диапазона. В зависимости от природы  выбранных полимеров и наполнителей пластмассы могут быть твердыми и  прочными или же гибкими и упругими. Ряд пластиков по своей механической прочности превосходит чугун  и бронзу. При одной и той  же массе пластмассовая конструкция  может по прочности соответствовать  стальной;

антифрикционные свойства. Пластмассы могут служить полноценными заменителями антифрикционных сплавов (оловянистых бронз, баббитов и др.). Например, полиамидные подшипники скольжения длительное время могут работать без смазки;

высокие теплоизоляционные  свойства. Все пластмассы, как правило, плохо проводят теплоту, а теплопроводность таких теплоизоляторов, как пено- и поропласты, почти в 10 раз меньше, чем у обычных пластмасс;

высокие адгезионные свойства;

хорошие технологические  свойства. Изделия из пластмасс изготовляют  способами безотходной технологии (без снятия стружки) – литьем, прессованием, формованием с применением невысоких  давлений или в вакууме.

Недостатком большинства  пластмасс является их невысокая теплостой-кость (до 100 – 120°С). В настоящее время верхний температурный предел для некоторых видов поднялся до 300 – 400^оС. Пластмассы могут работать при умеренно низких температурах (до –70°С), а в отдельных случаях – при криогенных температурах. Недостатками пластмасс также являются их низкая твердость, склонность к старению, ползучесть, нестойкость к большим статическим и динамическим нагрузкам. Однако положительные свойства значительно превосходят их недостатки, что обусловливает высокие темпы роста ежегодного производства пластмасс.