Пластмассы

В настоящее время из пластмассы производят большое количество медицинских инструментов и их деталей, например бужи, катетеры, трахеостомические трубки, стетоскопы, шприцы, а также изделия по уходу за больными.

К пластмассам относят материалы органического и неорганического происхождения, в состав которых входят высокомолекулярные соединения (выше 1000 Да). В определённых условиях пластмассы обладают пластичностью и текучестью, что позволяет получать из них детали сложной конфигурации путём прессования и литья.

Пластмассы состоят из основного вещества (связующей основы), наполнителей, отвердителей, стабилизаторов и красителей.

• Основное вещество, образующее пластмассу, — искусственная смола. Различают смолы термопластичные (термопласты) и термореак тивные (реактопласты).

• При формовании изделий из термопластов не происходит отвер дения, и материал в изделии сохраняет способность вновь перехо дить в вязкотекучее состояние (раствор или расплав).

• Переработка реактопластов в изделия сопровождается химической реакцией образования сетчатого полимера, т.е. отвердением. При этом пластик необратимо утрачивает способность переходить в вяз котекучее состояние.

• Наполнители вводят в пластмассу для увеличения её прочности, при дания специальных свойств и снижения стоимости. В качестве на полнителей используют природные доступные материалы органичес кого (например, древесная мука) и неорганического (например, каолин, тальк) происхождения, добавляемые в пластмассы в различ ных количествах (до 60%).

Наиболее распространённые наполнители:

• порошкообразные — древесная мука, тальк, каолин, графит, кварцевая, слюдяная мука и др.;

• крошкообразные — древесная, текстолитовая, асбестовая, бу мажная крошки;

• волокнистые — хлопковые и льняные счёсы, стекловолокно, ас бест, обрывки ниток;

• слоистые — хлопчатобумажная, асбестовая, стекловолокнистая ткани, войлок, бумага.

В небольших количествах (1—3%) в пластмассу добавляют отвердители. При повышенной температуре они оказывают вулканизирующее действие, в результате которого смола, а следовательно и вся ком позиция, отверждается (переходит в стадию твёрдости). Для каждой смолы применяется свой отвердитель.

• Смазывающие вещества (олеиновая и стеариновая кислоты, стеарат кальция) добавляют в пресскомпозицию в количестве 1—2% для уменьшения трения материала и его прилипания к прессформам.

В качестве красителей применяют неорганические пигменты (напри мер, оксиды кадмия, хрома), жаростойкие органические пигменты и лаки. Выбор красителя зависит от характера химико-физических воздействий на него в процессе переработки и эксплуатации. Красители должны обладать определённой дисперсностью, термостойкостью, светопрочностью, безвредностью и не мигрировать из изделия. • В пластмассу можно запрессовать различные металлические стержни, винты, арматуру. Такие изделия обладают высокой тепло- и водостойкостью, устойчивостью к щелочам и кислотам, высокой механической прочностью и изолирующими свойствами.

Преимущества и недостатки пластмасс

Преимущества

Пластмассы многими свойствами выгодно отличаются от других конструкционных материалов (дерева, металла и др.).

• В среднем пластмассы в 2 раза легче алюминия, в 5—7 раз — стали, меди, свинца, бронзы и т.д. Особый класс пластмасс — пено- и поропласты, отличающиеся очень малой плотностью, низкой теплопроводностью, разнообразными физико-механическими свойства ми (от жёстких, напоминающих керамику или дерево, до гибких, упругих, резиноподобных).

• Прочностные показатели (при разрыве, сжатии, ударе) у большинства пластмасс ниже, чем у металлов (табл. 4). Однако условная прочность (соотношение предела прочности к плотности) у некоторых видов пластмасс выше, чем у лучших марок стали (табл. 4).

• Основные виды пластмасс в отличие от металлов устойчивы не только к атмосферной коррозии, но и к воздействию различных кислот, щелочей, растворителей.

• Многие виды пластмасс имеют низкий коэффициент трения и высокую износостойкость. Текстолит, древесно-слоистые пластики и капрон применяют вместо бронзы и баббита в подшипниках и других узлах трения. Износостойкость капрона выше, чем у бронзы и баббита, при смазке в 10—20 раз, при сухом трении — в 100—160 раз.

Таблица 4. Показатели прочности различных материалов

Материалы	Прочность, кг/дм3	Предел прочности при разрыве, кг/дм3	Условная прочность
Сталь лучших сортов	7,8	12 800	1600
Стеклопластики	1,8	3000-7000	1700-4000
Древесно-слоистые пластики	1,4	3500	2500

• Большинство пластмасс — хорошие диэлектрики, т.е. плохо или со всем не проводят электрический ток. Пластмассы группы органических стёкол (полиметилметакрилат, полистирол, поликарбонат) бесцветны, прозрачны, способны пропускать лучи света с широким диапазоном волн, в том числе и ультрафиолетовые, и значительно превосходят в этом отношении силикатные стёкла. Например, полиметилметакрилатное органическое стекло пропускает 73,5% ультрафиолетовых лучей, а силикатное стекло — лишь 1—3%. Эти пласт массы незаменимы в оптической промышленности и машиностро ении, где необходимы прозрачные детали.

• Изделия из пластмассы имеют твёрдую, прозрачную поверхность, не нуждаются в полировке и окрашивании, так как добавлением в процессе производства различных пигментов можно получить любые цвета и оттенки изделий.

• Основное преимущество пластмасс — возможность формирования из них изделий при помощи различных методов: простого литья, литья под давлением, прессования, каландрования, экструзии и т.д.

• Трудоёмкость изготовления различных изделий из пластмасс ничтожна по сравнению с таковой из других материалов при механической обработке. Коэффициент использования материала при переработке пластмасс 0,95—0,98, а у металлов при механической переработке — 0,2-0,6, при литье — 0,6-0,8.

• Синтетические пластмассы получают путём химических превращений из доступных видов сырья (угля, нефти, извести и т.д.). Сырьевая база для получения синтетических органических материалов практически неисчерпаема.

Недостатки

Одновременно с перечисленными выше ценными свойствами пластмассам присущи и некоторые недостатки.

• Сохранение необходимых свойств лишь в сравнительно небольшом интервале температур (от —60 до +120 °С).

• Более низкая (в 500—600 раз) теплопроводность, чем у металлов, что вызывает значительные затруднения в их применении в узлах и де талях машин, где необходим быстрый отвод тепла.

• Низкая твёрдость и прочность по сравнению с металлами.

• Изменение свойств под действием нагрузки, тепла, света, воды, при длительном пребывании в атмосферных условиях

Пластмассы на основе целлюлозы (С₆Н₇О₂(ОН)₃)_п,

Потребительные свойства производных целлюлозы определяются отсутствием токсичности и дешевизной.

Наиболее широко используется целлофан — прозрачный, эластичный, физиологически безвредный материал. Он устойчив к действию разбавленных кислот и щелочей, имеет высокую механическую прочность, которая зависит от содержания пластификатора. К недостаткам целлофана следует отнести его высокую набухаемость в воде и парах воды, сопровождающуюся потерей механической прочности.

Поскольку каждое кольцо целлюлозы содержит три реакционно-способные гидроксильные группы, она способна реагировать с химическими веществами, активными по отношению к гидроксилу. Такой реакцией получают например нитроцеллюлозу, ацетилцеллюлозу, этилцеллюлозу, оксицеллюлозу.

Применение целлюлозы и ее производных: упаковочные материалы — бумага, картон; искусственные волокна — гидратцеллюлозные (вискозные волокна, медноаммиачное волокно) и эфироцеллюлозные (ацетатное и триацетатное); пленки (целлофан); микрокристаллическую целлюлозу используют в качестве наполнителя при изготовлении лекарственных препаратов, как сорбент в аналитической и препаративной хроматографии; полупроницаемые мембраны для гемодиализаторов, оправы для очков.

• Нитроцеллюлозу используют как основу для кино- и фотоплёнок.

• Из ацетилцеллюлозы изготавливают негорючие кино- и фотоплён ки, рентгеновские плёнки, ацетатное шёлковое полотно.

• На основе этилцеллюлозы производят плёнкообразующее жидкое вещество для лаков и красок, ею пропитывают катетеры и бужи.

• Оксицеллюлозу применяют в качестве материала для рассасывающихся салфеток и бинтов.