1 Терминология, обозначение и классификация пластмасс

Пластмассами называют материалы, перерабатываемые в изделия методами пластической деформации, обладающие пластическими свойствами при переработке, но являющиеся твёрдыми и упругими в условиях эксплуатации изделий из них. Основой пластмасс являются полимеры (ВМС), выполняющие роль связующего. Полимеры - такие пластмассы, в составе которых отсутствует наполнитель. Связующее определяет основные термодеформационные и технологические свойства пластмасс.В состав пластмасс могут входить: наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители, смазывающие вещества, порообразователи и другие добавки.

Наполнители: органические (тех. углерод, древесная мука, бумага, ткань), минеральные (слюда, кварцевая мука, тальк, асбест, стекловолокно, каолин) – вещества, снижающие стоимость пластмасс и усадку во время отверждения, улучшающие их механические свойства и стойкость к агрессивным средам, повышение прочностных свойств,регулирование термодеформациониых характеристик; придание полимерному материалу специфических свойств(пористость, элек­ропроводность, магнитовосприимчивость, теплопроводность или теплоемкость, фрикционность или антифрикционность и другие); регулирование технологических свойств (вязкость расплава и его стабильность, скорость перехода из вязкотекучего в твердое состояние, особенности формования изделий и их извлечения из оснастки); придание декоративных свойств;

Требования к наполнителям: а) хорошая смачиваемость жидким полимером; б) способность совмещаться с полимером с образованием однородной массы (для дисперсных наполнителей); в)неизменность свойств при хранении и при переработке; г)минимальная стоимость.

Пластификаторы – химические соединения (сложные эфиры различных кислот: дибутилфталат, трикрезилфосфат), увеличивающие эластичность, морозостойкость, огнестойкость, стойкость к УФ-излучению полимеров. Пластификаторами называют молекулярные органические вещества, которые, будучи введенными в полимер на стадии его приготовления, уменьшают взаимодействие между соседними макромолекулами, поэтому пластификатор должен соответствовать следующим требованиям:

а) термодинамическая совместимость с полимером, обеспечивающая образова­ние истинного раствора пластификатора в полимере; б)лелетучесть; в)отсутствие выпотевания из полимерной матрицы; г) нетоксичность; д) химическая стойкость; е) температура разложения пластификатора не должна быть ниже температуры переработки полимера.

Стабилизаторы.Для увеличения долговечности полимерных материалов в используемые синтетические связующие вводят вещества, затрудняющие процессы деструкции макромолекул. В соответствии с причинами, вызывающими деструкционные процессы, вводимые стабилизаторы называются антиоксидантами, термостабилизаторами, биостабилизаторами, фотоантиоксидантами, абсорбентами УФ-излучения и другие.

Отвердители вводятся в олигомерные смолы для сшивки их макромолекул и создания пространственной сетки. Смазывающие вещества (стеарин, олеиновая кислота) предотвращает прилипание материала к оборудованию., а при остывании расплава смазки образуя защитный антиадгезионный слой.

Красители и пигменты вводятся для создания красивого внешнего вида.

Порообразователи – вещества, разлагающиеся при нагревании с выделением инертных газов (N₂,CO₂, NH₃) при производстве пенопластов.

Характерной особенностью полимера является то, что при синтезе его молекулы, соединяется большое число одинаковых или разных молекул низкомолекулярных веществ — мономеров, приводящее к образованию длинной цепной молекулы, которую называют макро­молекулой. В макромолекуле составляющие ее структурные единицы, или элементарные (мономерные) звенья, соединены прочными химическими связями. Сами же макромолекулы связаны между собой слабыми физическими межмолекулярными силами.

Пластмассы обозначаются по названию полимеров, лежащих в их основе (ПП, ПЭ).

По хим. строению полимера: карбоцепные, гетероцепные (в осн. цепи С, N, О), элементорганические (осн цепь Si, P).

Названия карбо- и гетероцепных полимеров образуются на основе химических классов и названий мономеров, из которых образованы эти полимеры, с добавлением «поли». Полимеры, получаемые из непредельн углеводородов  олефинов, в общем называются полиолефинами полимеры на основе эфиров непредельной метакриловой кислоты (мелилметакрилата, этилметакрилата.) известны как полиметакрилат . Названия гетероцепных полимеров кроме «поли» включают название повторяющегося звена; полиамид, полу­чаемый из гексаметилендиамина и адипиновой кислоты,

Цепное строение макромолекул и различная природа связей вдоль и между цепя­ми определяют комплекс особых свойств полимерного матери­ала, таких, как, например, одновременное сочетание в нем прочности, легкости и эластичности, способности образовывать пленки и волокна.

Классификация ПМ может быть основана на различных признаках. Учитывая, что ПМ состоят из полимерного связующего и комплекса компонентов предложено использовать две группы квалификационных признаков: для полимеров и для материалов на их основе.

Полимеры По поведению при нагревании подразделяются на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты). термопласты( при нагревании размягчаются, а при охлаждении застывают обратимо, т.е. может осуществляться многократно. При этом химическое строение полимера не меняется. К термопластам относятся линейные полимеры ПЭ, ПП, ПС и др.) и термореакты (при нагревании расплавляются и сразу же структурируются, т.е. их макромолекулы сшиваются – твёрдые, нерастворимые, неплавкие продукты, неспособные к повторному формованию. К реактопластам относятся эпоксидные, фенолформальдегидные, ненасыщенные полиэфирные смолы.)

По способу синтеза делят: на полимеризационные, поликонденсационные, получаемые полимераналогичными преврещениями (ПВХ).

Полимеризация — это процесс соединения друг с другом большого числа молекул мономера за счет разрыва кратных связей ( С= С, С = О, С = N, и т.д.) или раскрытия циклов, содержащих гетероатомы (О, N, S). При полимеризации обычно не происходит образования и выделения низкомолекулярных побочных продуктов, вследствие чего полимер и мономер имеют один и тот же элементный состав.

Поликонденсация — это процесс соединения друг с другом молекул одного или нескольких мономеров, содержащих две или более функциональные группы (ОН, СООН, СОС1, МН₂ и др.), способных к химическому взаимодействию, при котором происходит отщепление низкомолекулярных продуктов (Н₂О, НС1 и др.).

Полимераналогичные превращениреакции полимеров с низкомолекулярными веществами, в результате которых в полимерах происходит замена одних функциональных групп на другие без изменения длины основной цепи макромолекул.

полимеры подразделяются на: получаемые по реакциям полимеризации; по реакциям поликонденсации; с использованием реакций модификации синтетических или природных полимеров.

По особенностям химизма процесса полимеризации различают полимеры, полученные: радикальной полимеризацией;ионной полимеризацией;сополимеризацией;реакцией в цепях.

По способу полимеризации различают полимеры, полученные:полимеризацией в массе;полимеризацией в суспензии;полимеризацией в эмульсии. Пластические массы По виду связующего подразделяются на термопластичные (термопласты) и термо­реактивные (реактопласты).

По наличию и содержанию наполнителя подразделяются на: ненаполнепные (содержат только добавки); низконаполненные (до 20 %); высоконаполненные (до 95 %).

По морфологии наполнителя подразделяются на:дисперснонаполн; волокнонаполненные; армированные.

По назначению подразделяются на ПМ: общетехнические;инженерно-технические;высокопрочные конструкционные;пластмассы со специальными свойствами.