Применение: труб. конструкционных деталей автомобилей, мотоциклов, холодильников, корпусов насосов. различных емкостей. Пленки используют в тех же целях, что и полиэтиленовые

Полиэтилен применяют для изготовления труб, литых и прессованных несиловых деталей, пленок, служит покрытием для защиты от коррозии, влаги, электрического тока.

Неполярные термопластичные пластмассы.

К ним относят: полиэтилен, полипропилен, полистирол и фторопласт –4.

Полиэтилен (-СН₂-СН₂-)_n –продукт полимеризации газа этилена, относящийся к кристаллизующимся полимерам.

Различают полиэтилен:

-низкой плотности - (получают полимеризация высокое давление) – ПЭВД,

содержит 55-65 % кристаллической фазы;

-высокой плотности – (получают при низком давлении) – ПЭНД, кристалличность – 74-95 %.

Свойства. Чем выше плотность и кристалличность полиэтилена,тем выше прочность и теплостойкость. Длительно его применяют при 60 – 100^о С. Морозостойкость достигает – 70 ^о С и ниже. Химически стоек и при нормальной температуре нерастворим ни в одном из известных растворителей.

Недостатки. Подвержен старению. Для защиты от старения вводят стабилизаторы и ингибиторы (2-3 % сажи замедляют процессы старения в 30 раз). Под действием ионизирующего излучения полиэтилен твердеет, приобретает большую прочность и теплостойкость.

Полипропилен- (-СН₂-СНСН₃-)_n
является производной этилена. По сравнению с полиэтиленом этот пластик более теплостоек сохраняет форму до температуры 150 ⁰ С. Полипропиленовые пленки прочны и более газонепроницаемы, чем полиэтиленовые, а волокна эластичны, прочны и химически стойки. Нестабилизированный полипропилен подвержен быстрому старению. Недостатком пропилена является его невысокая морозостойкость (от –10 до 20 ⁰С).

Полистирол -(-СН₂-СНС₆Н₅-)_n- твердый, жесткий, прозрачный, аморфный полимер. Удобен при механической обработке, хорошо окрашивается, растворим в бензоле. Наиболее стоек к воздействию ионизирующего облучения по сравнению с другими термопластами.

Недостатками полистирола является его невысокая теплостойкость, склонность к старению, образованию трещин.

Применение: детали для радиотехники, телевидения и приборов, детали машин, сосуды для воды и химикатов, пленки стирофлекс для электроизоляции.

Фторопласт – 4 (фторлон-4) политетрафторэтилен (-СF₂-СF₂ -)_n является аморфно-кристаллическим полимером. Длительно эксплуатировать фторопласт –4 можно до температуры 250 ⁰ С. Разрушение материала происходит при температуре выше 415 ⁰ С. До температуры - 269 ⁰ С пластик не охрупчивается. Стоек к действию растворителей, кислот, щелочей, окислителей. Практически разрушают его только расплавленные щелочные металлы и элементарный фтор. Пластик не смачивается водой, малоустойчив к облучению. Это наиболее высококачественный диэлектрик. Обладает очень низким коэффициентом трения (f=0,04).

Недостатками фторопласта- 4 являются хладотекучесть, выделение токсичного фтора при высокой температуре и трудность его переработки (отсутствие пластичности).

Применение: трубы, вентили, краны, мембраны, уплотнительные прокладки, манжет, сильфон, электрорадиотехнические детали, антифрикционные покрытия на металлах (подшипники, втулки).

Разновидностью фторопласта является фторопласт – 4 Д. Отличается формой и размером частиц, меньшей молекулярной массой, физико-механические свойства такие же как и фторопласта –4.

Волокно и пленку изготавливают из фторопласта- 42. Фторлоновая ткань не горит, химически стойка,

Применение: емкости, рукова, спецодежда, диафрагмы. Фторпласт – 40 обладает высокой твердостью, почти не склонен к ползучести, стоек к воздействию ионизирующего излучения и технологичен.

Полярные термопластичные пластмассы. К полярным пластикам относятся фторопласт –3,органическое стекло, поливинилхлорид, полиамиды, полиуретаны, поликарбонат, полиарилаты, пентапласт.

Фторопласт- 3 (фторлон –3)- полимер трифторхлортилен(-СF₂-СFCl-)_n

Материал полярен, ди электрические свойства снижаются, но появляется пластичность и облегчается переработка материала в изделия. Интервал рабочих температур – 105 до 70^оС. По химической стойкости он уступает политетрафторэтилену, но все же обладает высокой стойкостью к действию кислот, окислителей, растворов щелочей и органических растворителей.

Модифицированный политрифторхлоритилен – фторопласт ЗМ обладает большей теплостойкостью (рабочая температура 150 – 170^о С), он более эластичен и легче формуется, чем фторопласт – 3.

Фторопласт-3 используют как низкочастотный диэлектрик, кроме того, из него изготовляют трубы, шланги, клапаны, насосы, защитные покрытия металлов и др.

Органическое стекло – это прозрачный амфорный термопласт на основе сложных эфиров акриловой и метакриловой кислот. Чаще всего применяется полиметилметакрилат, иногда пластифицированный. Материал более,чем в 2 раза легче, чем минеральные стекла (1180 кг/м³), отличается высокой атмосферостойкостью, оптически прозрачен (светопрозрачность 92 %),пропускает 75% ультрафиолетового излучения (силикатные –0,5%). При температуре 105- 150 ⁰ С появляется пластичность, что позволяет формовать из него различные детали. Пригодность органических стекол к эксплуатации определяют по прочности и отсутствию на поверхности и внутри материала мелких трещин (дефект «серебра»).

Органическое стекло стойко к действию разбавленных кислот и щелочей, углеводородных топлив и смазочных материалов.

Недостатком является невысокая поверхностная твердость.

Применение:термостабильные стекла, многослойные стекла (триплекс). Используют в самолетостроении, автомобилестроении. Изготавливают свтотехнические детали, оптические линзы. На основе полиметилметакрилата получают самоотверждающиеся пластмассы: АСТ, стиракрил, АКР.Указанные материалы применяют для изготовления штампов, литейных моделей и абразивного инструмента.

Поливинилхлорид является аморфным полимером с химической формулой (-СН₂-СНCl-)_n.Пластмассы имеют хорошие электроизоляционные свойства, стойкие к химикатам, не поддерживают горение, атмосферостойки. Непластифицированный твердый поливинилхлорид называется винипластом. Винипласты имеют высокую прочность и упругость. Из них изготовляют трубы, детали вентиляционных установок, теплообменников, защитные покрытия для металлических емкостей, строительные облицовочные плитки. Недостатком этого материала является низкая длительная прочность и низкая рабочая температура (60 – 70⁰С) под нагрузкой, большой коэффициент линейного расширения, хрупкость при низких температурах (t_хр =-10⁰С).

ПОЛИАМИДЫ – это группа пластмасс с известными названиями: капрон, нейлон, анид и др. – присутствует амидная группа (-NH-CO), а также метиленовые группы (CH₂), повторяющиеся от 2 до 10 раз. Общая формула полиамидов имеет вид:

(-NH-CO) - CH₂)_m- (-NH-CO)- (CH₂)_n

Полиамиды – кристаллизующиеся полимеры. Температура плавления – 210-264 ⁰ С. Свойства разных видов полиамидов довольно близки. Они имееют низкий коэф. трения (f меньше 0,05), продолжительное время могут работать на истирание. Полиамиды ударопрочны и способны поглощать вибрацию. Стойки к щелочам, бензину, спирту, устойчивы в тропических условиях. К недостаткам полиамидов относятся:

- некоторая гигроскопичность;

- подверженность старению.

Водопоголощение зависит от содержания амидных групп и структуры и составляет от 1,75 % (полиамид П-12) до 11-12 % (капрон, П-54). Устойчивость полиамидов к свету достигается введением стабилизатора, а антифрикционные свойства – введением наполнителя (графита).

ПРИМЕНЕНИЕ: изготавливают шестерни, втулки, подшипники, болты, гайки, шкивы. Используют в электротехнической промышленности, медицине, как антифрикционные покрытия металлов.

ПОЛИУРЕТАНЫ: содержат уретановую группу (-NH-COO-). Кислород в молекулярной цепи сообщает полимерам гибкость, эластичность; им присуща высокая атмосферостойкость и морозостойкость. Свойства полиуретана близки к свойствам полиамидов. Из полиуретанов вырабатывают пленочные материалы и волокна, которые малогигроскопичны и химически стойки.

В зависимости от исходных веществ, применяемых при получении полиуретанов, они могут обладать различными свойствами. Быть твердыми, эластичными и даже термореактивными.

ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ –сложный полиэфир, выпускался под названием лавсан, за рубежом–майлар, терилен. Является кристаллическим полимером; при быстром охлаждении расплава можно получить аморфный полимер. Кислород – сообщает морозостойкость (-70 ⁰ С); бензольное кольцо повышает теплостойкость (температура плавления 255-257⁰ С). Является диэлектриком и обладает сравнительно высокой химической стойкостью, устойчив в условиях тропического климата. Изготавливают шестерни, кронштейны, канаты, ремни, ткани, пленки, волокна и др.

ПОЛИКАРБОНАТ – сложный полиэфир угольной кислоты; выпускается под названием дифлон. Кристаллический полимер. Свойства поликарбонатов своеообразны- им присущи гибкость и одновременно прочность и жесткость. Поликарбонат химически стоек к растворам солей, разбавленным кислотам и щелочам, маслам; разрушается крепкими щелочами; выдерживает свето тепловакуумное старение и тепловые удары, тропикостоек. Имеет ограниченную стойкость к воздействию ионизирующего изучения.

Изготавливают: шестерни, подшипники. автодетали, радиодетали. Его можно использовать в криогенной технике для работы в среде жидких газов. Дифлон применяется также в виде гибких, прочных пленок.

ПОЛИАРИЛАТЫ – сложные гетероцепные полиэфиры. Обладают высокой термической стойкостью и морозостойкостью (-100⁰С), хорошие показатели прочности и антифирикционные свойства (эстеран). Радиационно-стойки и химически стойки; применяются для подшипников, работающих в глубоком вакууме без использования смазочного материала, в качестве уплотнительных материалов в буровой технике.

ПЕНТАПЛАСТ – хлорированный простой полиэфир, относится к медленно кристаллизующимся полимерам. Более устойчив к нагреву, чем поливинилхлорид, прочности их близки, но он выдерживает температуру (180 ⁰С), хорошо формуется, нехладотекуч, стоек к истиранию. Вещество полярное и обладает удовлетворительными электроизоляционными свойствами. Водостоек. По химической стойкости занимает промежуточное положение между фторопластом и винипластом.

Изготавливают: трубы, клапаны, детали насосов и точных приборов, емкости, пленки и защитные покрытия на металлах.

ПОЛИФОРМАЛЬДЕГИД – простой полиэфир- линейный полимер, повышенная кристалличность (75 %) и чрезвычайно плотная упаковка кристаллов дают сочетание свойств: жесткость и твердость, высокая ударная вязкость и упругость. Применяют от –40 до 130⁰С; он водостоек, стоек к минеральным маслам и бензину.

Изготавливают: зубчатые передачи, шестерни, подшипники, клапаны, детали автомобилей, конвейеров.

ТЕРМОСТОЙКИЕ ПЛАСТИКИ. Температура их эксплуатации 400⁰С, если у них гибкие звенья. Создают новый класс полимеров с жесткими звеньями, в которые вводят устойчивые гетероциклы. Эти структуры устойчивы до 600⁰С. Практический интерес представляют ароматические полиамиды, полифениленоксид, полисульфон и гетероциклические полимеры – полиимиды и полибензимидазолы.

Ароматический полиамид – фенилон. Может длительно работать при температуре 250-260 ⁰ С, морозостоек, имеет повышенную стойкость к радиации и химическую стойкость.

Из него изготавливают подшипники, уплотнительные детали запорных устройств. зубчатые колеса, получают пленки, волокна, бумагу.

Арилокс- полифениленооксид – простой ароматический полиэфир. Длительно можно применять при температуре до 130 – 150⁰С; обладает химической стойкостью, низким водопоглощением, имеет хорошие физико- механические характеристики.

Из него изготавливают детали оборудования, хирургические инструменты, изоляцию на высокочастотных установках.

Полисульфон - простой ароматический полиэфир, аморфный, трудно кристаллизующийся полимер. Материал термически стабилен, химически стоек, достаточно прочен.

Применяют в виде пленок, литых изделий и покрытий для эксплуатации от – 100 до175 ⁰ С (в инертной атмосфере до 400 ⁰С).

Изготовление: детали автомобилей, станков, бытовых машин, электротехнических изделий, металлизованных матриц для типографских клише.

Полиимиды – ароматические гетероциклические полимеры. В зависимости от структуры могут быть термопластичными или термореактивными. Наибольшее практическое применение получили линейные полиимиды. Для них характерно высокие мех. свойства, электроизоляционные, рабочие температуры - -200 до 300⁰ С, стойкость к радиации, стойки к действию растворителей, масел, слабых кислот и оснований. Разрушаются при длительно воздействии кипящей воды и водяных паров; могут длительно работать в вакууме при высоких температурах.

Полиимидные прессовочные материалы хорошие мех. свойства, хорошо сопротивляются ползучести, стойки к истиранию, обладают низким коэффициентом трения.

Пресс-материалы используют для изготовления изделий конструкционного, антифрикционного, электроизоляционного назначения.

Полиимидные связующие применяют для наполненных пластиков.

Полибензимидазолы- ароматические гетероциклические полимеры. Бесцветны или имеют темный цвет. Могут иметь кристаллическое или аморфное строение, быть термопластичными или термостойкими.

Обладают высокой термостойкостью (температура разложения на воздухе 300 – 600 ⁰ С), хорошая прочность, высокие диэлектрические свойства. Волокна огнестойки и термостойки.

Уникальное сочетание свойств дает возможность широкого применения данного вещества.

Композиции на его основе используют в качестве абляционных термозащитных материалов.Связующее – различные термопласты. В промышленности применяют полиамиды и поликарбонат

Армирующие наполнители: стекловолокно, асбест, органически волокна, и ткани.

Волокнистые наполнители образуют в полимере несущий каркас и таким образом упрочняют материал.

Стекловолкниты – это полиамид или поликарбонат, наполненные мелкорубленым стекловолокном. Обладают повышенной прочностью, теплостойкостью, износостойкостью.

Термопласты с наполнителями в виде синтетических волокон (пропиленовое волокно, капрон, лавсан, винол) являются перспективными.

Такие волокна имеют близкую со связующим химическую природу и упрочнение получается высоким. Длительная прочность возрастает в десятки раз.

Из волокнистых термопластиков изготавливают подшипники, зубчатые передачи, трубы, вентили, емкости для агрессивных сред.

Слоистые термопласты содержат в качестве наполнителей ткани из различных волокон. Для получения высокопрочных пластмасс применяют полиамиды, армированные стеклотканью. Капрон (П-6) σ_в = 400 430 МПа, рабочая температура до 220 ⁰С.

ПЛАСТМАССЫ

Название пластмасс	Формула	Свойства	Применение
Полиэтилен	(-CH2-CH2-)n	Термопластичен. При нагревании размягчается - можно вытянуть нити. Горит, синим пламенем, при этом плавиться, и образует капли. Пластичен, эластичен, прочен, тонкие пленки прозрачные, не пропускают ультрафиолетовые лучи; обладает электроизоляционными свойствами, устойчив к действию щелочей любых концентраций, органических кислот, концентрированной соляной и плавиковой кислот; сравнительно стоек к радиоактивным излучениям. При t^0выше 80 ^0C растворяется в алифатических и ароматических углеводородах и их галогенопроизводных.	Идет на изготовление пленок, труб, профилированных изделий, изоляции проводов и кабеля, емкостей, гальванических ванн, санитарно-технических изделий, волокон и др., широко применяется в различных областях техники, сельском хозяйстве и быту.
Полипропилен	(-CH2-CH-) n CH3	Термопластичен. Обладает свойствами высокой ударной прочности, высокой стойкости к многократным изгибам, низкой паро- и газопроницаемости; хороший диэлектрик, плохо проводит тепло, не растворяется в органических растворителях, устойчив к воздействию кипящей воды и щелочей, но темнеет и разрушается под действием HNO3, H2SO4 и хромовой смеси. Обладает низкой термо- и светостойкостью.	Из пропилена изготавливают волокна и пленки, сохраняющие гибкость при 100-130^0 С, пенопласт, детали машин, профилированные изделия, трубы, различную арматуру, контейнеры, бытовые изделия и др.
Поливинилхлорид	(-CH2-CH-) nCl	Термопластичен. При нагревании размягчается. Горит небольшим пламенем, образуя черный хрупкий шарик. При горении чувствуется острый запах. Достаточно прочен, обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Ограниченно растворим в кетонах, сложных эфирах, хлорированных углеводородов. Устойчив к действию влаги, кислот, щелочей, растворов солей, промышленных газов, бензина, керосина, жиров, спиртов. Стоек к окислению и практически негорюч, обладает невысокой теплостойкостью.	Применяется для производства искусственной кожи, плащей, клеенки, труб, изоляционного материала для электрических проводов, стройматериалов.

Полистирол	(-CH2-CH-) nC6H5	Термопластичен. Хороший диэлектрик, влагостоек, легко окрашивается и формуется, химически стоек, растворяется в ароматических и хлорированных алифатических углеводородах, физиологически безвреден, однако для полистирола характерны сравнительно низкая теплостойкость и значительная хрупкость.	Используют для изготовления предметов бытовой техники и домашнего обихода, упаковки, игрушек, фурнитуры, пленки, для получения пенопластов.
Полиметилметакрилат	(CH2-C –CH)	Исключительно прозрачен, обладает высокой проницаемостью для лучей видимого и ультрафиолетового света, хорошими физико-механическими и электроизоляционными свойствами, атмосферостоек, устойчив к действию разбавленных кислот и щелочей, воды, жиров, спиртов и минеральных масел. Физиологически безвреден и стоек к биологическим средам. Размягчается при температуре несколько выше 120^0 С и легко перерабатывается.	Используется в транспортном машиностроении, авиационной и светотехнической промышленности, строительстве и архитектуре, приборостроении, для изготовления вывесок и реклам, бытовых изделий и др.
Фенолформальдегидная смола		Отвержденные смолы характеризуются высокими тепло-, водо- и кислостойкостью, а в сочетании с наполнителями и высокой механической прочностью.	Из фенолформальдегидного полимера, добавляя различные наполнители, получают фенолформальдегидные пластмассы, т. н. фенопласты. Их применение очень широко. Это: шарикоподшипники, шестерни и тормозные накладки для машин; хороший электроизоляционный материал в радио- и электротехнике. Изготовляют детали больших размеров, телефонные аппараты, электрические контактные платы.

Дата добавления: 2014-12-08