Глава 3 классификация пластмасс

Пластмассами называют обширную группу органических материалов, основу которых составляют искусственные или природные высокомолекулярные соединения — полимеры, способные при нагревании и давлении формоваться и устойчиво сохранять приданную им форму.

Главными компонентами пластмасс являются:

• связующее вещество — полимер;

• наполнители в виде органических или минеральных порошков, волокон, нитей, тканей, листов;

• пластификаторы;

• стабилизаторы;

• отвердители;

• красители.

Компаундирование

Полимеры в чистом виде, полученные с промышленных предприятий после их выделения и очистки, называются "первичными" полимерами или "первичными" смолами. За исключением некоторых полимеров, таких, как полистирол, полиэтилен, полипропилен, первичные полимеры обычно не пригодны для прямой переработки.

Первичный поливинилхлорид, например, является материалом рогоподобной фактуры и не может быть сформован без предварительного смягчения путем добавления пластификатора.

Аналогично этому для формования натурального каучука требуется введение в него вулканизующего агента.

Большинство полимеров защищают от термической, окислительной и фотодеструкции введением в них подходящих стабилизаторов.

Добавление в полимер красителей и пигментов перед формованием позволяет получить изделия самых различных цветов.

Для уменьшения трения и улучшения течения полимера внутри перерабатывающего оборудования в большинство полимеров добавляют смазочные материалы и вещества для улучшения технологических свойств.

Наполнители же в полимер обычно добавляют для придания им специальных свойств и уменьшения стоимости конечного продукта.

Процесс, включающий в себя введение таких ингредиентов, как пластификаторы, вулканизирующие агенты, отвердители, стабилизаторы, наполнители, красители, пламегасители и смазочные вещества, в первичный полимер, называют “компаундированием”, а смеси полимеров с этими добавками – “компаундами”.

В основу классификации пластмасс положены: 

• структура;

• физико-механические свойства;

• отношение к нагреванию;

• эксплуатационные свойства;

3.1. Классификация пластмасс по структуре

По структуре пластмассы делят на гомогенные (однородные) и гетерогенные (неоднородные).

Структура пластмасс зависит от введения в нее наряду с полимером других компонентов. Последнее позволяет делить пластмассы на:

• ненаполненные;

• газонаполненные;

• наполненные;

• составные.

Ненаполненные пластмассы состоят из полимера, иногда из красителя, пластификатора и стабилизатора.

В газонаполненные кроме указанных материалов входят также воздух или другой газ путем использования добавок газообразующих или воздухововлекающих веществ.

Наполненные пластмассы, состоят из полимера и наполнителя. В большинстве случаев их используют для изготовления пластмассовых строительных материалов и изделий.

Наполнители бывают порошкообразные, волокнистые и слоистые.

1. Порошкообразные наполнители — кварцевая мука, мел, барит, тальк — и органические (древесная мука) придают пластмассам ценные свойства (теплостойкость, кислотостойкость и т. д.), а также повышают твердость, увеличивают долговечность, снижая стоимость.

2. Волокнистые наполнители — асбестовое, древесное и стеклянное волокно — широко используют в производстве пластмасс; они повышают прочность и снижают хрупкость, повышают теплостойкость и ударную вязкость пластмасс.

3. Слоистые наполнители — бумага, хлопчатобумажная и стеклянная ткани, асбестовый картон, древесный шпон и другие — придают высокую прочность пластмассам. Например, асбестовый картон придает пластмассе не только высокую прочность, но и теплостойкость и кислотостойкость.

Наполнители намного дешевле полимеров. Поэтому чем больше введено наполнителя, тем дешевле изделие из пластических масс.

Наряду с наполнителями в пластмассы вводят пластификатеры, красители, смазки, катализаторы и другие вещества. Для изготовления пористых пластических масс используют порообразователи.

Пластификаторы применяют для придания пластмассе большей пластичности при нормальной температуре, облегчают переработку их, снижая температуру перехода полимера в вязкотекучее состояние (например, глицерин, диокрилфталат). Количество пластификатора в пластмассе может достигать 30...50% от массы полимера. Они должны быть химически инертными, мало летучими и нетоксичными веществами.

Стабилизаторы способствуют сохранению свойств пластмасс во времени.

Отвердители сокращают время отверждения пластмасс, что важно в технологии производства изделий.

Красители применяют для придания пластмассам определенного цвета. Они должны быть стойкими во времени, не должны выцветать под действием света и т. д. В качестве красителей используют как органические (нигрозин, пигмент желтый, хризоидин и др.), так и минеральные пигменты (охра, мумия, сурик, белила, оксид хрома, ультрамарин и др.).

Катализаторы вводят для сокращения времени отверждения пластмасс, например для фенолоформальдегидного полимера ускорителем являются известь и уротропин.

Смазывающие материалы применяют для предотвращения прилипания пластмасс к формам, в которых изготовляют изделия. В качестве смазки используют стеарин, олеиновую кислоту и др.