Основные определения, классификация и состав полимерных материалов

Основные определения и понятия

Устоявшейся терминологии в товароведении еще нет, в каждом учебнике даются свои определения и понятия. В данном разделе учебника мы будем использовать терминологию, принятую в общей и полимерной химии.

Полимеры — высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из большого числа группировок, соединенных химическими связями.

Мономер — низкомолекулярное вещество, молекулы которого способны вступать в реакцию друг с другом или с молекулами других веществ с образованием полимера.

Олигомеры — члены гомологических рядов, занимающих по размеру молекул область между высокомолекулярными соединениями и мономерами.

Это деление условно, но договорились, что верхний предел молекулярной массы (мол. м.) олигомера лежит в пределах 5-10³ —1,5-10⁴; нижний предел определяется молекулярной массой мономера или мономеров, из которого состоит олигомер.

Если молекулярная масса вещества выше верхнего предела, то материал называют полимером.

Полимеры, или, как еще их часто называют, высокомолекулярные соединения, являются основой для используемых в медицине полимерных материалов и изделий из них. Полимерные материалы сегодня широко используют в стоматологии. Кроме того, полимеры и олигомеры находят все более широкое применение для получения лекарственных средств пролонгированного действия, перевязочных материалов, медицинских клеев, кровезаменителей и т.п.

Полимерные материалы — материалы на основе высокомолекулярных соединений, обычно многокомпонентные и многофазные. Различают следующие группы полимерных материалов: пластические массы, каучук, латекс, резина, клеи, волокна, пленки полимерные, лакокрасочные материалы и покрытия и др.

Пластические массы (пластмассы, пластики) — материалы, основу которых составляют полимеры, находящиеся в вязкотекучем или высокоэластическом состоянии, а при эксплуатации — в стеклообразном или высококристаллическом. Другими словами, пластмассы образуются из природных или синтетических высокомолекулярных веществ, которые под влиянием нагревания и давления способны принимать заданную форму и сохранять ее после охлаждения. В большинстве случаев они представляют собой сложные многокомпонентные композиции. В состав композиции кроме высокомолекулярной основы входят наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители, отвердители и другие специальные добавки (ингредиенты). Иногда наполнитель находится в полимерной матрице в газовой или конденсированной фазе. В последнем случае его модуль упругости может быть ниже (низкомодульные наполнители) или выше (высокомодульные наполнители) модуля упругости связующего.

В медицине используют газонаполненные пластики (пенопласты) для изготовления шин вместо тяжелых гипсовых повязок. Это наиболее легкие материалы из всех полимерных; их кажущаяся плотность составляет обычно от 0,02 до 0,8 г/см³.

Каучук («кау» — дерево, «учу» — течь, плакать)— высокоэластичный продукт природного или синтетического происхождения, применяемый главным образом для изготовления резины и резиновых изделий. Термин «каучук» происходит от названия «каучу», которым жители Бразилии обозначали продукт, добываемый из гевеи, растущей на берегах Амазонки.

Латекс (лат. mех — сок) — млечный сок каучуконосных растений (натуральные латексы) или водные коллоидные дисперсии синтетических полимеров (синтетические латексы).

Резина {лат. гезта — смола) — эластичный материал, образующийся в результате вулканизации натурального или синтетического каучука. Представляет собой сетчатый эластомер — продукт поперечного сшивания химическими связями молекул каучука с вулканизующим агентом. Основное отличие резин от других полимерных материалов — способность к большим обратимым высокоэластическим деформациям в широком интервале температур.

В большинстве случаев они представляют собой, как и пластические массы, сложные многокомпонентные композиции. В них кроме каучука входят вулканизующие агенты, ускорители и активаторы вулканизации, а также наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители и другие специальные добавки.

Основные функциональные свойства резиновых изделий санитарии и гигиены: герметичность, эластичность, прочность на разрыв, стойкость к дезинфекции.

Сорт товара — условная мера качества, устанавливаемая по степени соответствия показателей качества их нормируемым градациям (по количеству и значению допускаемых НТД отклонениям: посторонние включения, нечеткость рисунка, местное утонение или утолщение, неравномерность окраски и др.).

Старение полимера (резины) — совокупность физических и химических процессов, протекающих в полимере и приводящих к изменению его состава, структуры и, следовательно, потребительских свойств под действием факторов внешней среды (кислород, свет, температура, влага, активность среды и др.).

Ранние признаки старения резины — обратимые изменения в материале, которые могут быть устранены в процессе регенерации (морщины на поверхности, местное уплотнение).

Поздние признаки старения резины — необратимые изменения в материале под влиянием факторов внешней среды (трещины на поверхности, потеря эластичности, потеря механической прочности, клейкость внутренней поверхности и др.

Регенерация резиновых изделий санитарии и гигиены — процесс восстановления потребительных свойств товара в результате устранения ранних признаков старения резины.

Эбонит (др.-греч. ἔβενος — чёрное дерево) — вулканизированный каучук с большим содержанием серы (30—50 % в расчёте на массу каучука), обычно тёмно-бурого или чёрного цвета. хорошо поддаётся механической обработке. Это негигроскопичный, газонепроницаемый, кислотостойкий материал, который также устойчив к действию оснований, солей, растительных и животных жиров. Хороший электроизолятор.

Клеи — композиции на основе веществ, способных соединять (склеивать) различные материалы благодаря образованию между их поверхностями и клеевой прослойкой прочных адгезионных связей. Различают природные и синтетические клеи. В медицине нашли применение как природные, так и синтетические клеи, например акрилатные и цианакрилатные.

Волокна — гибкие и прочные тела малых поперечных размеров, пригодные для изготовления пряжи, хирургических нитей и текстильных материалов (марли, бинтов и т.п.). В медицине нашли применение как природные (натуральный шелк, кетгут), так и химические волокна {искусственные — на основе эфиров целлюлозы и синтетические — лавсан, найлон).

Резина и изделия из резины

Латексы и изделия из них

Латексы (см выше) представляют собой коллоидные системы, дисперсная фаза которых состоит из частиц (глобул) сферической формы. Коллоидно-химические характеристики латекса — размер глобул, вязкость, концентрация, или количество сухого остатка, агрегативная устойчивость — существенно влияют на технологическое поведение латексов при их переработке. Чем больше глобулы, тем меньше вязкость высококонцентрированных латексов; поэтому при необходимости снижения вязкости проводят агломерацию глобул, например путем замораживания. Для концентрирования латексов с невысоким содержанием сухого вещества используют методы центрифугирования, отстаивания («сливкоотделения») или упаривания. Устойчивость латексов обусловливает адсорбированный на поверхности глобул защитный слой, препятствующий самопроизвольной коагуляции. В состав этого слоя входят анионные, катионные или неионные поверхностно-активные вещества (эмульгаторы).