4.4. Полистирол. Сырьё для производства, свойства, применение

Полистирол в общем объеме производства пластмасс занимает третье место (после полиэтилена и поливинилхлорида). Его получают полимеризацией стирола в растворителях блочным, эмульсионным и суспензионным методами согласно реакции

_п(С₆Н₅СН = СН₂)-→(-С₆Н₅СН-СН_2-)_п

Стирол, или винилбензол, представляет собой жидкость с резким запахом. Полимеризация может проходить в обычных условиях и при комнатной темпера­туре.

Полистирол обладает высокими диэлектрическими свойствами, влагостойкостью и химической стойкостью, благодаря чему применяется в качестве антикоррозионного материала при изготовлении различного химиче­ского оборудования и приборов, лабораторной посуды, корпусов аккумуляторов и др. Для полистирола характерны сравнительно низкая теплостойкость и ударная прочность (высокая хрупкость). Он применяется для изготовления предметов бытовой техники и домашнего обихода (деталей радио и электроаппаратуры, автомобилей, холодильников, не подвергающихся при эксплуатации ударным нагрузкам; корпусов радиоприёмников, телевизоров и высокочастотных приборов; кассет и катушек для магнито-, фото- и кинопленок, оболочек кабелей, облицовочных плиток, плёнки и т.п.).

Полистирол общего назначения применяется в качестве теплоизоляционного материала (в строительстве и на железнодорожном транспорте), упаковочного материала (для защиты приборов и стеклянных изделий), для производства тары под лекарства и косметические материалы, изготовления игрушек, фурнитуры и др. Для повышения ударной прочности полистирола его выпускают совместной полимеризацией стирола с каучуком.

Ударопрочный полистирол применяется для изготовления деталей и. изделии подвергающихся действию ударных нагрузок — в автомобиле- и тракторостроении, радио- и электротехнической промышленности, в общем машиностроении и других отраслях промышленности. Как прозрачный материал с высоким коэффициентом преломления полистирол применяется для изготовления оптических стекол, изделий гигиенического назначения и др.

Недостатками полистирола являются поверхностное пожелтение изделий под воздействием солнечного света, пониженная теплостойкость. Для повышения теплостойкости полистирол смешивают с мраморной пылью или другими наполнителями. Основной метод переработки полистирола в изделия — литье под давлением.

4.5 Фторопласты. Виды, свойства, применение

Полимерами фторпроизводных этилена являются фторопласты, в которых в отличие от этилена водород замещен фтором или фтором и хлором. Прочные химические связи галогенов с углеродом обусловили самую высокую из всех термопластов термо- и химическую стойкость фторопластов. Химическая промышленность выпускает четыре вида фторопластов (Фторопласт-!. фторопласт-2, фторопласт-3 и фторопласт-4), отличающиеся составом исходного мономера. При этом цифра, стоящая в названии фторопласта (1, 2, 3 и 4), указывает на количество атомов фтора в исходном мономере. Чем больше число атомов мономера, тем выше термическая и химическая стойкость фторопласта.

Наибольшее распространение получили политетрафторэтилен (С₂F₄)_п и политрифторхлорэтилен (С₂F₃С1)_п.

Политетрафторэтилен, или фторопласт-4, получают эмульсионным способом в автоклавах полимеризацией мономера с четырьмя атомами фтора согласно реакции

_пСF₂ = СF₂ → ( — СF₂ — СF₂ — )_п.

Полученный продукт представляет собой рыхлый белый волокнистый порошок; при нагревании не плавится, как другие термопластичные материалы, а только размягчается, поэтому не перерабатывается в изделия обычными методами. Изделия из фторопласта-4 получают спеканием в электропечах при температуре 3б0—380°С специальных таблеток, спрессованных из рыхлого порошка на холоде. Фторопласт-4 водостоек, не горит и не растворяется в обычных растворителях. Химическая стойкость фторопласта-4 превосходит стойкость всех других синтетических материалов и сплавов и даже благородных металлов — золота и платины. На него не действуют разбавленные и концентрированные кислоты, включая царскую водку, даже при высоких температурах. Применяется фторопласт-4 для изготовления деталей и изделий, работающих в агрессивных средах и при высоких температурах: уплотнительные прокладки, манжеты и сальники, вентили, сосуды и трубы; футерованные плитки, пленки, пористые и другие изделия для химической, фармацевтической, пищевой промышленности, холодильной техники, защитного покрытия металлов и т’д. Как прекрасный диэлектрик фторопласт-4 широко применяется в высокочастотных электрических установках, в радарных, электроизмерительных и электронных установках, для изоляции кабелей, проводов и т.д. Невысокий коэффициент трения определяет использование его для изготовления вкладышей подшипников, в том числе работающих без смазки, изделий для медицинской техники и др. Из фторопляста-4 получают волокно, ткань из которого обладает удовлетворительной прочностью, высокой химическои стойкостью и применяется для фильтрования активных коррозионных жидкостей.

Недостатками фторопласта-4 являются трудность переработки в изделия, плохая свариваемость и склеиваемость, сравнительно высокая стоимость и недостаточная твердость и жесткость, ограничивающие его применение в качестве конструкционных материалов. Разновидностью фторопласта-4 является фторопласт-4Д, который близок к нему по свойствам, но отличается более высокой технологичностью. Из фторопласта-4Д получают компактные изделия, листы, ленты, пленку и волокна для работы в условиях повышенных температур, агрессивных химических сред и электрического тока.

Политрифторхлорэтилен, или фторопласт-3, получают полимеризацией мономера с тремя атомами фтора согласно реакции:

_пСF₂ = СFС1 →(— СF₂ —СFС1 —)_п.

Фторопласт-3 является плавким материалом и перерабатывается в изделия всеми известными для термопластов способами. По термостойкости он несколько уступает фторопласту-4, однако обладает повышенной твердостью и прочностью. Химическая стойкость Фторопласта-3 также высока, но несколько ниже, чем у фторопласта-4. Фторопласт-3 стоек к действию минеральных кислот, царской водки, щелочей, окислителей, перекисей и органических растворителей, однако растворяется в ксилоле и бензоле; не обладает антифрик­ционными свойствами и как диэлектрик уступает фторопласту-4. Из фторопласта-3 изготавливают детали и изделия сложной конфигурации для механизмов, рабо- тающих в агрессивных средах (насосов, вентилей, счетчиков, специальнчых приборов), а такжетрубы, шланги, пленки, тканевые материалы и т.д. Как диэлектрик он используется для изоляции кабелей и проводов, работающих при повышенных температурах и высокой влажности. Из фторопласта-3 получают защитные покрытия на металлах, работающих в агрессивных средах. Разновидностью фторопласта-3 является фторопласт-ЗМ, отличающийся повышенной термостойкостью и эластичностью.

Фторопласт-2 (С₂Н₂F₂)_п менее стоек в агрессивных средах по сравнению с фторопластом-3, ниже температурный интервал его применения, выше прочность и твердость, фторопласт- 1 (С₂Н₃F)_п близок по свойствам к фторопласту- 2 и выпускается в виде пленки, срок службы которой в 3 — 4 раза выше, чем других пластмасс. Применяется как электроизоляционный и упаковочный материа.