9.5. Применение некоторых полимеров
В настоящее время широко применяется большое число различных полимеров. Рассмотрим свойства некоторых из них.
Полиэтилен [-CH2-CH2-]n – термопласт, получаемый методом радикальной полимеризации при температуре до 3200С и давлении 120-320МПа (полиэтилен высокого давления) или при давлении до 5 МПа с использованием комплексных катализаторов (полиэтилен высокого давления). Полиэтилен низкого давления имеет более высокие прочность, плотность, эластичность и температуру размягчения, чем полиэтилен высокого давления. Полиэтилен характеризуется устойчивостью к агрессивным средам (кроме окислителей), влагопроницаем, набухает в углеродах и их галогенопроизводных. Хороший диэлектрик, может эксплуатироваться в пределах температур от – 20 до + 1000С. Облучением можно повысить теплостойкость полимера. Из полиэтилена изготавливают трубы, электротехнические изделия, детали радиоаппаратуры, изоляционные пленки и оболочки кабелей (высокочастотных, телефонных, силовых).
Полипропилен [-CH(CH3)-CH2-]n - кристаллический термопласт, получаемый методом стереоспецифической полимеризации. Обладает более высокой термостойкостью (120-1400С), чем полиэтилен. Имеет высокую механическую прочность, стойкость к кратным изгибам и истиранию, эластичен. Применяется для изготовления труб, пленок, аккумуляторных блоков и др.
П
олистирол-
[-CH2-CH2-]n
- термопласт, получаемый радикальной
полимеризацией стирола. Устойчив к действию слабых растворов кислот и щелочей, алифатических углеродов, растворим в спиртах, ароматических углеродах и кетонах.
Полистирол обладает высокой механической прочностью и диэлектрическими свойствами и используется как высококачественный электроизоляционный, а также конструкционный и декоративно - отделочный материал в приборостроении, электротехнике, радиотехнике. Гибкий эластичный полистирол, получаемый вытяжкой в горячем состоянии, применяется для оболочек кабелей и проводов.
Поливинилхлорид -[-CH2-CHСl-]n - термопласт, изготовленный полимеризацией винилхлорида; устойчив к действию растворов кислот, щелочей, солей. Растворим в циклогексаноне, тетрагидрофуране, ограниченно – в бензоле и ацетоне. Трудногорюч, механически прочен. Диэлектрические свойства хуже, чем у полиэтилена. Применяется как изоляционный материал проводов и кабелей, а также как химически стойкий конструкционный материал, который можно соединять сваркой.
Политетрафторэтилен (фторопласт) - [-CF2-CF2-]n термопласт, получаемый методом радикальной полимеризации тетрафторэтилена. Обладает химической стойкостью к кислотам, щелочам и окислителям. Прекрасный диэлектрик. Имеет очень широкие температурные пределы эксплуатации. Не растворяется в органических растворителях, не смачивается водой. Фторопласт используется как химически стойкий конструкционный материал в химической промышленности. Как лучший диэлектрик применяется в условиях, когда требуется сочетание электроизоляционных свойств с химической стойкостью. Кроме того, его используют для нанесения антифрикционных гидрофобных и защитных покрытий.
Полиметилметакрилат (плексиглас-органическое стекло)
CH2
|
[-CH2-C- ]n
|
О = С — ОСН3 - термопласт, получаемый методом полимеризации, метилметакрилата. Механически прочен, устойчив к действию кислот, щелочей, бензина, масла, атмосферостоек. Растворяется в дихлорэтане, ароматических углеродах, кетонах, сложных эфирах. Бесцветен и оптически прозрачен. Применяется в электротехнике, радиотехнике и приборостроении, лазерной технике как конструкционный материал, а также как основа клеев.
Полиамид - термопласт, содержащий в основе цепи амидогруппу – - NH - CO - например, поли – ε –капромид (капрон) [-NH –(CН2)5- CO -]n, полигексаметиленадипинамид (найлон) [-NH–(CН2)5-NH-CO–(CН2)4-CO-]n, полидодеканамид [-NH –(CН2)11- CO - ]n и др. Их получают как поликондесацией, так и полимеризацией. Плотность полимеров 1,0–1,3 г/см3. Характеризуются высокой прочностью, износостойкостью, диэлектрическими свойствами, устойчивы в маслах, бензине, разбавленных кислотах и концентрированных щелочах. Применяются для получения волокон, изоляционных пленок, конструкционных, антифрикционных и электроизоляционных изделий.
Синтетические каучуки (эластомеры) получают эмульсионной или стереоспецифической полимеризацией, при вулканизации превращается в резину, для которой характерна высокая эластичность. Промышленность выпускает большое число различных синтетических каучуков (СК), свойства которых зависят от типа мономеров. Многие каучуки получают совместной полимеризацией двух и более мономеров. Различают СК общего и специального назначения.
К СК общего назначения относят бутадиеновый [-CH2-CH= CH - CH2-]n, бутадиен-стирольный [-CH2-CH= CH - CH2-]n - [-CH2-CH(C6H5)-]n. Резины, на их основе используются в изделиях массового назначения (шины, защитные оболочки кабелей и проводов, ленты и др.). Из этих каучуков также получают эбонит, широко используемый в электротехнике. Резины получаемые из СК специального назначения, кроме эластичности, характеризуются некоторыми специальными свойствами, например, бензо – и маслостойкостью (бутадиен – нитрильный СК), бензо-, масло– и теплостойкостью, негорючестью (хлоропреновый СК), износостойкостью (полиуретановый и др.).
Кремнийорганические полимеры (силиконы) содержат атомы кремния в элементарных звеньях макромолекул. Большой вклад в разработку кремнийорганических полимеров внес советский ученый К.А. Андрианов. Характерной особенностью этих полимеров является высокая тепло - и морозостойкость, эластичность. Кремнийорганические полимеры используются для получения лаков, клеев, пластмасс и резины. Кремнийорганические каучуки [-Si(R2)-O-]n, например диметилсилоксановый и метилвинилсилоксановый имеют плотность 0,96 - 0,98г/см3, имеют температуру стеклования 1300С. Растворимы в углеводородах, галогенуглеводородах, эфирах. Вулканизируются с помощью органических пероксидов, могут эксплуатироваться при температуре от – 90 до 3000С, обладают атмосферостойкостью, высокими электроизоляционными свойствами. Применяются для изделий, работающих в условиях большого перепада температур, например, для защитных покрытий космических аппаратов, холодильных аппаратов и т.д.
Феноло– и аминоформальдегидные смолы получают поликонденсацией формальдегида с фенолом или аминами. Это термореактивные полимеры, у которых в результате образования поперечных связей образуется сетчатая пространственная структура, которую невозможно превратить в линейную структуру, т.е. процесс идет необратимо. Их используют как основу клеев, лаков, ионитов и пластмасс.
Пластмассы на основе фенолформальдегидных смол получили название фенопластов, на основе мочевино – формальдегидных смол – аминопластов. Наполнителями фенопластов и аминопластов служат бумага или картон (гетинакс), ткань (текстолит), кварцевая и слюдяная мука и др. Фенопласты стойки к действию воды, растворов кислот, солей и оснований, органических растворителей; трудногорючи, атмосферостойки, являются хорошими диэлектриками. Используются в производстве печатных плат, корпусов электротехнических и радиотехнических изделий, фольгированных диэлектриков. Аминопласты характеризуются высокими диэлектрическими физико–механическими свойствами, устойчивы к действию света и УФ–лучей, трудногорючи, стойки к действию слабых кислот и оснований и многих растворителей. Они могут быть окрашены в любые цвета. Применяются для изготовления электротехнических изделий (корпусов приборов и аппаратов, выключателей, плафонов, тепло – и звукоизоляционных материалов и др.)