49. Одержання пластмас, їх класифікація і особливості властивостей

В принципе, создание любой новой композиции – это получение нового вида пластмассы, но уже с новым комплексом физико-механических и эксплуатационных свойств. Этот комплекс должен быть выше свойств матрицы. В состав композиции могут входить наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, отвердители, смазывающие вещества, красители, порообразователи и другие добавки.

Во многих случаях наряду с повышением прочности при создании композита ставится задача повышения модуля (жесткости), теплостойкости, стойкости к удару, химической и маслобензостойкости, улучшения перерабатываемости, внешнего вида или размерной стабильности изделий и т.д.

Классификация пластмасс и их общие особенности свойств.

Классификация полимерных композиционных материалов, т.е. пластмасс, представлена на следующей схеме.

Непрерывная фаза (матрица) – полимер

Наполнители – дисперсионные частицы, жидкости, газы, волокна

Дисперсии

Эмульсии

Пены

Армированные системы

Полимеры, наполненные минеральными или металлическими порошками, короткими волокнами, полимерами (смесь, сплавы)

Полимеры, наполненные водой, маслами и другими жидкостями, образующими дискретную фазу

Пенопласты, поропласты, губки с открытыми и закрытыми порами

Полимеры, наполненные ориентированными длинными (непрерывными) или короткими волокнами

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. В тоже время помним, что 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.

Факторы, приводящие к улучшению свойств пластмасс:

1. Если разрушение наполненной пластмассы не идеально хрупкое и в вершине роста трещины успевает развиться заметная деформация, то удельная энергия образования новой поверхности многократно возрастает из-за наличия микроориентационных процессов (упрочнение полимера в вершине трещины, диссипация энергии в виде тепла), растет и сопротивление разрушению.

2. Рассмотренный выше ослабленный МФС может способствовать релаксации и внутренних (остаточных) напряжений, в т.ч. и термоусадочных.

3. Значительную протяженность МФС можно использовать для инициирования, например, кристаллизации для образования мелкокристаллической структуры.