3. Матриці пластмас. Основні термопласти, реактопласти та термоеластопласти, на базі яких створюються пластмаси.

полимерные композиции это гетерогенные системы, полученные из двух или более компонентов, где один компонент является матрицей, в которой определенным образом распределен другой компонент, отделенный от матрицы поверхностью раздела. Таким образом, каждый компонент в композиции сохраняет индивидуальность.

Поскольку матрицей в пластмассе по определению является полимер, то все разнообразие пластмасс на основе определенного полимера зависит от химической природы второй фазы, формы ее частиц, размеров или возможной ориентации коротких или длинных непрерывных волокон или чешуйчатого наполнителя. Свойства разных пластмасс зависит в первую очередь от свойств полимера – матрицы.

Принципиальные недостатки пластмасс. не дающие полнее использовать потенциал матриц сводятся к следующему:

1. Всякое включение в композит наполнителя с модулем жесткости, иным, чем модуль матрицы, приводит к возникновению перенапряжений на границе частица – матрица.

2. Материалы, из которых состоят матрица и частица, имеют разные коэффициенты теплового расширения.

3. Введение твердых, заметно не деформирующихся под нагрузкой частиц наполнителя приводит к снижению деформуемости пластмассы с ростом содержания наполнителя.

4. Введение менее прочного наполнителя (например, эластомера) в твердую пластмассу ослабляет сечение, в котором действуют напряжения, и снижает сопротивление разрушению.

– полимеры непредельных алифатических углеводородов (полиолефины):

· полиэтилен высокого давления –применяется для экструзии труб, пленок, листов, полых изделий, электроизоляции проводов, кабелей и для литья емкостей, различного назначения изделий и деталей;

· полиэтилен среднего давпения (линейный полиэтилен низкой плотности) –применяется для экструзии труб, листов, пленок, полых изделий и для литья емкостей, различного назначения изделий и деталей;

· полиэтилен низкого давления – применяется для экструзии труб, листов, пленки, полых изделий и для литья емкостей, различного назначения изделий и деталей;

· полипропилен –применяется для экструзии труб, листов, пленок, полых изделий и для литья под давлением емкостей, различного назначения изделий и деталей;

· сополимер этилена с винилацетатом (севилен) – применяется для экструзии пленок, производства лаков, клеев;

· полиизобутилен – применяется для экструзии электроизоляции проводов и кабелей, гидроизоляции металлических труб.

• полимеры непредельных ароматических углеводородов:

· полистирол блочный – применяется для литья под давлением изделий и деталей различного назначения, кроме контактирующих с пищевыми продуктами; плёнки

· полистирол суспензионный – кроме областей применения полистирола блочного используется для литья под давлением изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, и беспрессового непрерывного производства пенополистирола (стиропора);

· полистирол эмульсионный – дополнительно к указанным областям применения предыдущих полистиролов используется для прессования пенополистирола.

– полимеры непредельных галогенопроизводных углеводородов:

· поливинилхлорид суспензионный – его жесткие композиции применяется для экструзии труб, листов, пленок, профилей, выдувных изделий, а мягкие – для электроизоляции проводов, изготовления труб, пленок. Каландрованием производят как жесткие, так и мягкие листы, пленки. Литьем под давлением изготавливаются фасонные части к трубам, изделия и детали различного назначения. Толстые листы (от 10 и больше мм) прессуются из пакетов тонких листов;

· поливинилхлорид эмульсионный – применяется как и суспензионный поливинилхлорид, а также для производства непрерывным беспрессовым или прессовым пенопластов (с замкнутыми, или изолированными, ячейками) и поропластов (с открытыми, или сообщающимися, ячейками).

· политрифторхлорэтилен (фторопласт-3) – применяется для прессования и литья под давлением изделий и деталей, для экструзии труб, листов, пленок, профилей.

Другие:

· полиметилметакрилат (органическое стекло) – лист производится блочной полимеризацией в формах из силикатного стекла, экструзией –трубы, листы с худшими оптическими свойствами;

· полиакрилонитрил – используется для производства волокон типа «нитрон».

· полиформальдегид – перерабатывется литьем под давлением во втулки, зубчатые колеса, шестерни и др. ответственные детали и изделия; экструзией – в трубы, листы, в т.ч. для последующего пневмо- , вакуумформования;

· пентапласт (пентон) – перерабатывается литьем под давлением, экструзией с раздувом, пневмо- , вакуумформованием, хорошо сваривается в токе горячего воздуха.

· линейные полиуретаны – перерабатываются вытяжкой в волокна, а полиуретановые компаунды – свободной отливкой в изделия различного назначения;

· пенополиуретаны эластичные, в т.ч. поролон – изготавливаются заливкой активаторной смеси на основе сложных или простых полиэфиров в движущуюся бумажную форму с последующим вспениванием, вызреванием и переработкой поролоновых блоков.

· пенополиуретаны жесткие – получают главным образом методами заливки и напыления смесей в основном на основе полиэфиров диизоционата. Перечень изделий из данных пенопластов обширен, так как используются они и как тепло- или электро- или звукоизоляционный, так и как конструкционный материал.

· пенополиуретаны литьевые – используются для литья под давлением разных изделий, в т.ч. обуви.

Рассмотрим наиболее крупнотоннажные полимеры, производимые поликонденсацией.

– феноло-альдегидные и феноло-формальдегидные олигомеры и полимеры (фенопласты):

· термореактивные резолы, термопластичные новолаки – перерабаты-ваются вальцовым и экструзионным способами в пресспорошки жаростойкие, электроизоляционные, высокочастотные, безаммиачные, влагохимстойкие и общетехнического назначения, в т.ч. с введением наполнителей. Пресспорошки перерабативаються в различные изделия общего технического и бытового назначения (волокниты, асбомассы, фаолиты, стекловолокниты, текстолиты, гетинаксы, асботекстолиты, стеклотекстолиты, пенофенопласты, сотофенопласты, древеснослоистые пластики и т.п.) перерабатываются прямым прессованием с нагреванием. При необходимости пресспорошки загружаются в прессформы в таблетированном виде.

– аминоальдегидные олигомеры и полимеры (аминопласты)

– области применения аналогичны использованию фенопластов

– гетероцепные сложные полиэфиры термопластичные:

· полиэтилентерефталаты – перерабатывается экструзией (с последующей ориентацией) в пленки, волокна (лавсан), литьем под давлением и литьевым прессованием – в монолитные изделия, раздувом из литых преформ – в ПЭТ – бутылки.

· поликарбонаты – перерабатывается экструзией в пленки, листы, трубы, литьем – в изделия, от которых требуется высокая механическая прочность, теплостойкость, стабильность размеров, хорошие электроизоляционные свойства.

· полиарилаты – перерабатываются литьем под давлением литьевым прессованием в монолитные изделия, экструзией – в пленки и волокна.

– гетероцелные сложные полиэфиры термореактивные:

· ненасыщенные полиэфиры – применяются главным образом в качестве связующего для изготовления различных пластиков и, прежде всего, стеклопластиков: контактным формованием и напылением, протяжкой пропитанного полиэфиром стекложгута через формующую фильеру, непрерывным формованием профильных и листовых материалов и др.

– эпоксидные полимеры – области применения аналогичны использованию ненасыщенных полиэфиров.

– полиамиды – основное применение в производстве волокон, в т.ч. типа капрон (полиамид 6), анид (полиамид 6,6), найлон 12 (полиамид 12) и др. Производятся на Киевском, Черниговском, Житомирском комбинатах искусственного волокна. Значительные объемы полиамидов используются для производства многослойных оболочек для колбасных изделий, в частности н а Бориспольском «Пентопласте».

– полигетероциклоцепные полимеры:

· полиимиды – изделия из них имеют уникальные свойства, которые сохраняются в очень широком интервале температур (от –270 до 300 °С). Высокая теплостойкость полиимидов затрудняет переработку их обычными методами. Заготовки монолитных пластиков прессуют под давлением 100–200 МПа при температуре выше 400 °С и затем подвергают механической обработке.

– кремнийорганические полимеры (полиорганосилоксаны) – при производстве пластмасс используются в качестве связующих, наибольшее техническое значение имеют наполненные кремнийорганические пластмассы и пресспорошки, волокниты и стеклотекстолиты.

– хлорированный поливинилхлорид (перхлорвинил) – получается путем хлорирования поливинилхлорида газообразным хлором в среде растворителя. Перерабатывается в синтетическое волокно хлорин, из которого изготавливаются фильтровальные ткани, ленты для транспортеров, канаты, рыболовные сети, лечебное белье и т.д.

– ударопрочный полистирол – получается привитой сополимеризацией стирола с каучуком, в основном применяется для изготовления экструзией листов и рулонных материалов с последующей их пневмо-, вакуумформовкой в детали стиральных машин, холодильников и т.п. Перерабатывается УПС также и литьем под давлением.

– АБС-пластик – получается преимущественно привитой сополимеризацией акрилонитрила,бутадиена и стирола, имеет более высокие механическую прочность, тепловую и химическую стойкость, чем УПС. Легко перерабатывается в изделия всеми известными для термопластов способами: литьем под давлением, экструзией, вакуум-, пневмоформованием, каландрованием.

– поливиниловый спирт – получается омылением поливинилацетата, перерабатывается в пластифицированом виде экструзией в бензостойкие шланги, пленки, волокна (винол) и др.

– поливинилбутираль – получается конденсацией поливинилового спирта с масляным альдегидом, обладает высокой прозрачностью и светостойкостью, поэтому применяются для склеивания силикатных и органических стекол в производстве многослойных стекол, в т.ч. безосколочного стекла «триплекс».Используют его также для покрытия ткани плащей, одежды, мешков и др.

– этролы – формовочные термопластичные массы, состоящие из эфиров целлюлозы, пластификаторов, наполнителей, стабилизаторов, смазывающих веществ и красителей; перерабатываются в изделия литьем под давлением, экструзией, прессованием. Основные изделия: детали холодильников, велосипедов, телефонные трубки, листы, трубы, оправы для очков и др.

– синтетические ионообменные пластмассы – характеризуются наличием в макромолекуле ионогенных групп, способных к диссоциации и обмену подвижных ионов на ионы других соединений в растворе:

· нерастворимые иониты (катиониты, аниониты, полиамфолиты) – полимеры, способные поглощать из растворов соответственно или катионы, или анионы, или и то и другое и обменивать их в эквимольных количествах на другие положительные или отрицательные ионы. В каталитических процессах применяются ионообменные пластмассы, получаемые путем совмещения нерастворимых ионитов с термопластами (полиэтилен, полипропилен) и последующей экструзии данной смеси в рулонные материалы, пленки. Большое самостоятельное значение приобрели ионообменные ткани и волокна, обеспечивающие высокую эффективность в ряде непрерывных процессов сорбции.

· ионитовые мембраны – представляют собой рулонные материалы, пленки, состоящие из нерастворимого ионита или из инертного связующего и ионита, изготавливаемых вальцеванием или экструзией. Особо важно применение мембран в водоподготовке, в т.ч. для обессоливания промышленных, морских и других вод.