Полимеры и их применение

Более крупную структуру  полимера можно получить при увеличении температуры, времени выдержки и  медленном охлаждении или путем  предварительного нагрева расплава до более высокой температуры  перед кристализацией. Форма кристаллов может быть изменена. Так, используя центры кристаллизации и искусственные зародыши (1...2% от массы), можно регулировать форму кристаллов. При использовании подложки-кристаллизатора у ее поверхности возникает большое количество центров кристаллизации и образуется плотно упакованный слой из перпендикулярно расположенных к поверхности кристаллов. Искусственные зародыши являются дополнительными центрами кристаллизации, форма кристалла при этом зависит от формы зародыша кристаллизации, на мелких кристаллах растут сферолитные структуры, на длинных игольчатых кристаллах – лентообразные структуры. Структурообразователями (зародышами) в этом случае являются окислы алюминия и ванадия, кварц, двуокись титана и др. Структурообразователи обычно способствуют измельчению сферолитной структуры полимера.

Нестационарные условия  теплопередачи и скорости охлаждения при формовании изделий из полимеров  способствуют получению изделий  с неоднородной структурой (более  мелкие кристаллы у поверхностных  слоев).

В случае необходимости однородные свойства изделия можно обеспечить с помощью отжига или последующей  термообработки при температуре  ниже температуры плавления. При  отжиге уменьшается объем изделия  и повышается плотность; причем чем выше температура и больше время выдержки, тем выше плотность изделия. Термообработка целесообразна в тех случаях, когда необходимы повышенные твердость, модуль упругости, механическая прочность, теплостойкость и стойкость к циклическим нагрузкам; при этом уменьшаются относительное удлинение и ударная вязкость.

Полнота протекания указанных  процессов, кроме деструкции в значительной мере определяет качество готового изделия, а скорость протекания этих процессов  определяет производительность способа  переработки. На качество изделия в  значительной степени влияет скорость протекания деструкции полимера, повышаемая термическим и механическим воздействием на материал со стороны рабочих органов инструментов при формировании.

Форму изделия из термопласта  получают в результате развития в  полимере пластической или высокоэластичной деформации под действием давления при нагреве полимера. При переработке реактопластов формирование изделия обеспечивают путем сочетания физических процессов формирования с химическими реакциями отверждения полимеров. При этом свойства изделий определяют скорость и полнота отверждения. Неполное использование при отверждении реакционных способностей полимера обусловливает нестабильность свойств изделия из реактопластов во времени и протекание деструкционных процессов в готовых изделиях. Низкая вязкость реактопластов при формировании приводит к снижению неравномерности свойств, увеличению скорости релаксации напряжений и меньшему влиянию деструкции при переработке на качество готовых изделий из реактопластов.

В зависимости от способа  переработки отверждение совмещается  с формованием изделия (при прессовании), происходит после оформления изделия  в полости формы (литьевое прессование  и литье под давлением реактопластов) или при термической обработке  сформованной заготовки (при формовании крупногабаритных изделий, например, листов гетинакса, стеклотекстолита и др.). Полное отверждение реактопластов требует в некоторых случаях нескольких часов. Для увеличения съема продукции с оборудования окончательное отверждение может производиться вне формующей оснастки, так как устойчивость формы приобретается задолго до завершения этого процесса. По этой же причине изделие извлекают из формы без охлаждения.

При переработке полимеров (особенно термопластов) происходит ориентация макромолекул в направлении течения  материала. Наряду с различием в  ориентации на разных участках неоднородных по сечению и длине изделий возникает структурная неоднородность, и развиваются внутренние напряжения.

Наличие температурных перепадов  по сечению и длине детали ведет  к еще большей структурной  неоднородности и появлению дополнительных напряжений, связанных с различием  скоростей охлаждения, кристаллизации, релаксации, и различной степенью отверждения.

Неоднородность свойств  материала (по указанным причинам) не всегда допустима и часто приводит к браку (по нестабильности физических свойств, размеров, короблению, растрескиванию). Снижение неоднородности молекулярной структуры и внутренних напряжений удается достигнуть термической  обработкой готового изделия. Однако более  эффективно использование методов  направленного регулирования структур в процессах переработки. Для  этих целей в полимер вводят добавки, оказывающие влияние на процессы образования надмолекулярных структур и способствующие получению материалов с желаемой структурой.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Грасси Н. химия процессов деструкции полимеров. М. Издатинлит, 1959.

2. Пудов В. С. Радикальные  реакции деструкции и стабилизации  твердых полимеров. Усп. Хим., 1970.

3. Стрепихеев А.А. Основы химии высокомолекулярных соединений. М. Химия, 1976.

4. Шур А. М. Высокомолекулярные  соединения. М. Высшая школа, 1981.