Контрольные вопросы:

1. Дайте определение пластмасс. Какие компоненты входят в состав пластмасс?

2. Что представляют собой термопласты? Назовите основные термопластические материалы.

3. Охарактеризуйте основные свойства термопластов: полиэтилена, полистирола, фторопласта, винипласта, капрона, полиметилметакрилата, лавсана. Где они применяются?

4. Что такое реактопласты? Назовите основные термореактивные материалы. Охарактеризуйте их свойства. Где они применяются?

5. Что представляют собой слоистые пластики? Назовите основные и охарактеризуйте их свойства. Где они применяются?

6. Что представляют собой волокниты? Назовите основные и охарактеризуйте их свойства. Где они применяются?

7. Что представляют собой газонаполненные пластмассы? Назовите основные и охарактеризуйте их свойства. Где они применяются?

7.1.2. Эластомеры (каучуки и резины)

Эластомеры один из важнейших классов линейных полимеров, молекулярные цепи которых имеют высокую гибкость и относительно слабое межмолекулярное взаимодействие. Вследствие этого они обладают высокоэластическими свойства­ми во всем диапазоне температур их эксплуатации. Они способ­ны к весьма значительным (до тысячи и более процентов) обра­тимым деформациям при малых значени­ях напряжений, вызывающих эти деформации. В эластомерах сочетаются механическая прочность и высокая эластичность, столь необходимые для изделий, подвергающихся многократ­но повторяющимся знакопеременным нагрузкам (например, автомобильные шины).

Для эластомеров более типичным является некристаллическое (аморфное состояние).

К эластомерам относятся каучуки и резины.

Каучук это эластомер, состоящий из длинных гибких макромолекул, которые могут перемещаться друг отно­сительно друга при повышении температуры или при действии механических напряжений. Для каучуков характерно аморф­ное состояние, однако при охлаждении или при растяжении они способны кристаллизоваться.

Каучуки по происхождению делятся на натуральный и син­тетические.

Натуральный каучук представляет продукт растительного происхождения, содержащийся в млечном соке (ла­тексе) каучуконосных растений. Промышленное значение име­ет латекс бразильской гевеи. Из других природных каучуконосов (кустарник бересклет) получают другой природный каучук – гуттаперчу.

Натуральный каучук хорошо растворяется в ароматичес­ких углеводородах, хлороформе, четыреххлористом углероде, не растворим в спиртах и ацетоне, стоек к действию воды, раз­бавленных кислот и щелочей. Звенья натурального каучука содержат двойные связи, поэтому он реагирует с кислородом и озоном, галогенами, хлористым водородом и другими реагентами. При нагревании выше 220°С и действии кислорода подвергается де­струкции.

Натуральный каучук вулканизируется серой в присутствии ускорителей - сернистых соединений. Полученные вулканизаты имеют хорошую эластичность, высокую износо- и морозостойкость, обладают хорошими динамическими свой­ствами, но нестойки к действию масел и растворителей.

Для устранения этого свойства, препятствующего их эксп­луатации, каучуки подвергают вулканизации, превращая их в резины, которые также являются эластомерами. Основная масса каучуков используется для из­готовления изделий именно в виде резин, причем 60% его используется для изготовления автомобильных шин и только около 1 % применяется в сыром виде (резиновый клей, креповая подошва и т.д.).

Производство натуральных каучуков не успевало за бурным развитием транспорта. Была поставлена задача получить синтетический каучук. И в 1926 году эта задача была решена С.В.Лебедевым. Он предложил в качестве сырья этанол, который вырабатывался в большом количестве винокуренными заводами. И 1932 году уже в СССР были пущены заводы по производству синтетического каучука. В настоящее время более половины мировой потребности в каучуке удовлетворяется синтетическим.

Ассортимент синтетических каучуков (СК) весьма многообразен. По применению они подразделяются на:

• каучуки общего назначения, применяемые в массовом производстве изделий, в которых реализуется основное свойство эластомеров — их эластичность;

• каучуки специального назначения, применяемые для про­изводства изделий, которые наряду с эластичностью должны обладать специальными свойствами — стойкостью к действию определенных агентов, теплостойкостью, морозоустойчивостью и др.

Получение синтетических каучуков складывается из двух стадий: 1) синтеза мономеров; 2) их полимеризации или поликонденсации. Синтетические каучуки получают из спирта, нефти, попутных газов нефтедобычи, природного газа и т. д. Для получения синтетического каучука и латексов применяют так называемые мономеры: бутадиен, стирол, изопрен, хлоропрен, изобутилен и т.д.

Мировое производство СК составило в 2000 году более 14 млн. т. При этом в валовой продукции нефтехимической промышлен­ности доля СК и изделий из них равна 40%.

Ассортимент СК насчитывает более 80 наименований и ма­рок. Наиболее крупнотоннажными СК, используемыми в про­изводстве подавляющего большинства резиновых изделий, яв­ляются каучуки общего назначения бутадиенстирольные и стереорегулярные изопреновые и бутадиеновые.

Большое значение имеет переработка каучука в резиновые изделия.

Резиновая промышленность поставляет большое количество разнообразных резиновых, резино-тканных и резино-металлических изделий, деталей и т. п., исполь­зуемых в различных отраслях промышленности, сельского хозяй­ства, транспорта и т. п.

Широкое применение резины объясняется ее высокой проч­ностью, эластичностью, амортизационными свойствами, высоким сопротивлением к истиранию, устойчивостью ко многим агрессив­ным химическим средам. Обладая газо-, водонепроницаемостью и высокими диэлектрическими свойствами, резина применяется в электротехнической промышленности, в производстве кабеля, аэростатов, дирижаблей, надувных лодок, скафандров и т. п.

. Резинам свойственна большая обратимая деформация, достигающая 1000%, при сравнительно низких напряжениях.

Следует отметить, что нагрев, как правило, снижает прочност­ные свойства резин. Кроме того одновременное действие на резины температуры, озона, кислорода, на­грузки, ультрафиолетовых лучей интенсифицирует развитие процессов ста­рения. При низких отрицательных температурах резины практически полностью утрачивают высокоэластичные свойства и переходят в стеклообразное состояние. Под действием ионизирующего излучения резины стареют.

Применение резины в разных отраслях техники ставит перед резиновой промышленностью задачу получения резин с повышенной термостойкостью, с высокими механическими, химическими и дру­гими свойствами. Так, в настоящее время требуются резины, устой­чивые к температурам от - 100 до +350°С, к окислителям, бен­зину, маслам, растворителям, облучению.

Натуральный и синтетические каучуки являются основным компонентом при изготовлении резиновых, резино-тканных и резино-металлических изделий, объединяемых общим назва­нием резино-технические изделия (РТИ) и используемых прак­тически во всех сферах производства.

Ассортимент РТИ насчитывает десятки тысяч (более 40000) наименований и типоразмеров.

По назначению РТИ принято делить на следу­ющие группы:

• передаточные элементы устройств для перемещения ма­териалов (транспортерные ленты, рукава, трубки);

• гибкие связи передач (приводные ремни, ленты);

• уплотнители соединений (сальники, кольца, мембраны, прокладки);

• амортизирующие детали (буфера, подвески, амортизато­ры, втулки);

• пыле- и грязезащитные детали (чехлы, ковры, колпаки);

• электроизоляционные изделия и детали (аккумуляторные баки, пластины, трубки);

• воздухо- и водоплавательные средства (оболочки аэроста­тов, надувные лодки, плоты, понтоны);

• средства защиты (противогазы, респираторы, защитные костюмы);

• изделия бытового назначения, средства санитарии и ги­гиены, изделия медицинского назначения, обувь и элементы для нее.

Из сырой резины методами прессования и литья под давлением изготав­ливают детали требуемой формы и размеров. Каждый метод имеет только ему присущие технологические возможности и применяется для изготовле­ния определенного вида деталей.