3. Виды пластмасс

1. Термопласты.

(полиэтилен, капрон, винипласт, полистирол, фторопласт, органическое стекло)

Они размягчаются и плавятся при увеличении температуры и вновь затвердевают при охлаждении и этот переход может происходить неоднократно.

а) Неполярные термопласты.

К ним относятся:

– полиэтилен,

– полипропилен,

– полистирол

– фторопласт-4.

1) Полиэтилен. (низкой и высокой плотности, (– СН₂ – СН₂ –)_n).

Чем выше плотность, тем выше прочность и теплостойкость. Длительно полиэтилен можно применять при температуре 60–100⁰С, морозостойкость до –70⁰С. Химически стоек и при нормальной температуре нерастворим ни в одном из известных растворителей.

Но подвержен старению.

Применяется для труб, несиловых деталей, плёнок, как покрытие от коррозии, влаги и электрического тока.

2) Полипропилен. (– СН₂ – СНСН₃ –)_n

За счёт добавки металлоорганических катализаторов образуется стереорегулярная структура, поэтому полипропилен жёсткой нетоксичный материал с высокими физико-механическими свойствами. Теплостойкость до 150 ⁰С, более прочен и газонепроницаем.

Быстрое старение. Невысокая морозостойкость –10…–20 ⁰С.

Применяется для труб, конструкционных деталей автомобилей, холодильников, насосов, ёмкости, плёнки.

3) Полистирол. (– СН₂ – СНС₆Н₅ –)_n

Твёрдый, жесткий, прозрачный, аморфный полимер. Удобен в механической обработке, хорошо окрашивается, растворим в бензоле. Наиболее стоек к ионизирующему излучению.

Невысокая теплостойкость, склонность к старению, образованию трещин.

(Блоксополимер стирола с каучуком даёт ударопрочный полистирол (УПС) – ударная вязкость которого выше в 3–5 раз, а относительное удлинение в 10 раз).

4) Фторопласт – 4 (фторлон – 4). (– СF₂ – СF₂ –)_n

Можно долго применять до t = 250⁰C. Разрушается выше 415 ⁰С, относительно мягкий. Не охрупчивается до – 269 ⁰С. Стоек к действию растворителей, кислот, щелочей, окислителей. Наиболее высококачественный диэлектрик. Очень низкий коэффициент трения f = 0,04 который не зависит от температуры.

Применяется для труб, вентилей, кранов, насосов, мембран, уплотнений, эл.радиодеталей, антифрикционного покрытия (подшипники).

б) Полярные термопласты.

К полярным пластикам относятся:

– фторопласт-3,

– органическое стекло,

– поливинилхлорид,

– полиамиды,

– полиуретаны,

– полиэтилентерефталат,

– поликарбонат,

– полиарилаты,

– пентапласт,

– полиформальдегид.

1) Фторопласт – 3 (фторлон – 3). (– СF₂– СFСl –)_n

Введение Cl нарушает симметрию звеньев, что снижает диэлектрические свойства, но повышает пластичность и облегчается производство изделий. Рабочая t = –105…70 ⁰С.

Высокая стойкость к кислотам, окислителям, растворам щелочей и органических растворителей.

Применяется как низкокачественный диэлектрик, трубы, шланги, клапаны, насосы, покрытия.

2) Органическое стекло. (аморфный термопласт на основе сложных эфиров акриловой и метакриловой кислот).

В 2 раза легче минеральных стёкл (1180 кг/м³), высокая атмосферостойкость, светопрозрачность 92 %, пропускает 75% ультрафиолетового излучения (силикатные – 0,5 %). Размягчается при t = 80⁰С, при 105 – 150 ⁰С появляется пластичность, что даёт возможность формовки.

Но т.к. высокие внутреннее напряжение из-за низкой теплопроводности и коэффициента расширения, то внутри мелкие трещины («серебро»), что снижает прочность.

Органическое стекло стойко к разбавленным кислотам и щелочам, углеводным топливам и смазочным материалам. Старение медленное. Невысокая поверхностная твёрдость.

Органическое стекло применяется в самолётостроении, автомобилестроении, светотехнические детали, многослойные стёкла на основе самоотверждающихся пластмасс (АТС, стиракрил, АКР) изготовляют штампы, литейные модели и абразивный инструмент.

3) Поливинилхлорид. (– СН₂ – CНCl –)_n

Хороший электроизолятор, стоек к химикатам, не поддерживает горение, атмосферостоек. Непластифицированный твёрдый ПВХ это винипласт имеет высокие прочность и твердость.

Применяется для труб, детали вентиляционных установок, теплообменников, защитные покрытия для ёмкостей, строительные облицовочные плитки. Но становится хрупким ниже –10⁰С и снижается длительная прочность.

При введении пластификатора получают ПВХ пластикат с морозоустойчивостью –15…–50 ⁰С и температурой размягчения 160–195⁰С. Применяется для изоляции проводов и уплотнительных прокладок.

4) Полиамиды. (капрон, нейлон, анид…).

(–NH–CO–(CH₂)_m–NH– CO–(CH₂)_n–...

Это кристаллизующиеся полимеры, t_{плавления} = 210 – 264 ⁰С, регулярная структура и при однослойной ориентации получаются волокна.

Имеют низкий коэффициент трения – менее 0,05, долго работают на истирание, ударопрочны, поглощают вибрацию. Но несколько гигроскопичны, подвержены старению т.к. окисляются при переработке. Стойки к щелочам, бензину, спирту.

Детали: шестерни, втулки, подшипники, болты, гайки, шкивы, в электротехнике и как антифрикционное покрытие.

5) Полиуретаны. (– NH – COO –)_n

Кислород в формуле придаёт им гибкость и эластичность, высокая атмосферостойкость и морозостойкость –60…–70 ⁰С, верхний предел 120 – 170 ⁰С

Применение: плёнки, волокна.

6) Полиэтилентерефталат. (лавсан)

Морозостойкость – 70 ⁰С, теплостойкость 255–257 ⁰С. Диэлектрик, химически стоек.

Детали: шестерни, кронштейны, канаты, ремни, ткани, плёнки, волокна.

в) Термостойкие пластики.

1) Ароматический полиамид. (фенилон)

Может долго работать при 250 – 260 ⁰С (t_пл = 430 ⁰С), морозостоек (даже при t жидкого азота). Высокое сопротивление усталости к износу. Повышенная стойкость к радиации и химическим воздействиям.

Детали: подшипники, уплотнительные детали запорных устройств, зубчатые колёса, эл.радиодетали, плёнки, волокна, бумагу.