Тема 13. Термопластичні пластмаси

Пластичні маси належать до матеріалів, які одержують на основі природних чи синтетичних полімерів.

Пластмаси є важливим конструкційним матеріалом. Він широко застосовується в машинобудуванні, в електро- та радіотехніці,  в будівництві та побуті. Пластмаси мають високу хімічну та корозійну стійкість, низьку теплопровідність, високі електроізоляційні властивості, а головне, малу густину: 0,015-2 г/см3. Пластмаси добре зварюються, обробляються різанням, утворюють міцні клейові з’єднання.

Недоліком пластмас є низький модуль пружності та недостатня в’язкість .

Склад пластмас. Основу пластмас складають полімери або ефіри целюлози, які є в’яжучою речовиною.

Пластмаси поділяють на прості та складні. До простих належать пластмаси, які складаються тільки з полімеру (поліетилен, оргскло); до складних – такі що містять крім полімеру різні добавки – наповнювачі, барвники, пластифікатори тощо (текстоліт, гетинакс).

Добавки впливають на міжмолекулярні зв’язки полімерів, надають їм специфічних властивостей.

Наповнювачі  вводять в кількості 40...70% (по масі) для підвищення механічних властивостей, зменшення усадки під час твердіння, підвищення стійкості до дії різних середовищ, зниження їх вартості.

Від виду наповнювача пластмаси поділяють:

- порошкові (де наповнювач деревинна мука, графіт, тальк);

- волокнисті (наповнювач скловолокно,  бавовняні волокна);

- шаруваті (наповнювач – листи паперу, тканини, деревинного шпону).

В якості пластифікаторів використовують камфору, дибутілфталат, олеїнову кислоту, які вводять в кількості 10-20% для підвищення пластичності.

Стабілізатори – крохмаль, желатин, свинцевий сурик, вводять для надання пластмасам термостабільності та уповільнення процесу старіння.

Твердники  вводять для “зшивання” макромолекул. Це органічні перекиси. Вони перетворюють лінійну структуру полімера в просторову.

Для скорочення часу твердіння полімера вводять каталізатори – вапняк, окис магнію.

За поведінкою при нагріванні пластмаси поділяють на дві групи: термопластичні та термореактивні.

Термопластичні пластмаси (термопласти)

Основу термопластів складають полімери, які мають лінійну чи розгалужену структуру. При нагріванні в термопластах не відбуваються  хімічні перетворення і тому вони не втрачають здатності до подальшої переробки. Як правило, термопласти належать до простих пластмас, але іноді до їх складу додають пластифікатори. Основними видами пластифікаторів є:

Поліетилен – продукт полімеризації газу етилену, досить міцний, зберігає одержану форму до 60 0С, має високі діелектричні властивості, морозостійкий до –60 0С, дешевий, легкій, водостійкий матеріал. Використовують для ізоляції проводів і кабелів, для виготовлення плівок, ємностей і труб для агресивних середовищ.

Полістирол – твердий аморфний продукт полімеризації ненасиченого вуглеводню-стирола. Випускають його в вигляді листів, блоків, порошків. Блочний полістирол прозорий, без кольору. Його використовують для виготовлення оптичного скла. Полістирол – гарний діелектрик, широко використовується в якості електроізоляційного матеріала для високочастотної техніки. Він розчиняється в мекомірі (стиролі), в бутилацетаті та інших розчинниках. Не розчиняється в спиртах та бензині.

Використовуючи полістирол в якості конструкційного матеріала в учбових майстернях, треба пом`ятати, що його легко різати ручним разаком та склеювати. Недоліком полістирола є його крихкість.

Клей для виробів із полістирола готують, розчиняючи полістирол в стиролію

Фторопласт – кристалічний полімер. Хімічно стійкий до дії кислот, розчинів лугів, органічних розчинників, морозостійкий (до –195 0С), має високі антифрикційні властивості – коефіцієнт тертя  ¦= 0,04. Із фторопласта виготовляють труби, шланги, насоси. Його використовують як діелектрик, антифрикційний матеріал та для захисту матеріалів від окислення.

Органічне скло – прозорий без кольору матеріал.

Органічне скло не руйнується у водних розчинах кислот і лугів, дещо набухає у бензині та маслі, а також у спиртах. Розчиняється в дихлоретані, оцтовій кислоті та ацетоні. Листи з оргскла добре зварюються методом контактного зварювання при температурі 140-150 0С і тиску 5-10 кгс/см2.

При температурі вищій за 90-95 0С скло цієї марки починає деформуватись під дією навантажень, поверхня його стає м’якою і липкою. При температурі понад 180 0С в органічному склі, в наслідок випаровування пластифікатора, утворюється газ і на поверхні з’являються пузирі.

Оргскло використовують як пружний твердий світло прозорий листовий матеріал, що працює в інтервалі температур від –50 до 80 0С, для виготовлення лінз, ілюмінаторів у літаках, тощо.

Поліаміди – це група матеріалів, які використовують під назвою: капрон, нейлон та інші.

 Поліаміди – кристалічні полімери. Вони мають низький коефіцієнт тертя (¦<0,05), досить високу зносостійкість, здатні поглинати вібрацію, стійкі до дії лугів, бензину, спирту. Недоліком поліамідів є їх старіння внаслідок окислення та водопоглинання.