ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Краткие сведения о составе полимерных материалов из "Контроль качества полимерных материалов" Полимеры — это вещества, молекулы которых состоят из большого числа элементарных звеньев одинаковой структуры. [c.10] Полимеры с молекулярной массой 5000—10000 называют олигомерами, полимеры с более высокой молекулярной массой относят к высокомолекулярным соединениям. Полимеры могут быть естественного происхождения (целлюлоза, шелк, натуральный каучук и др.), а также искусственного (полученныепри синтезе — химическом процессе образования макромолекул путем соединения друг с другом мономеров ковалентными химическими связями). [c.11] Полимеры разделяют на термопласты и реактопласты. Изделия из термопластов (термопластичных полимеров) при формовании требуют охлаждения расплава в форме ниже температуры стеклования или кристаллизации. При нагревании эти полимеры переходят в вязкотекучее состояние, не изменяя своей химической структуры. Повторные нагрев и охлаждение не приводят к существенному изменению свойств термопластов. Термопласты (полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид и др.) перерабатывают в изделия экструзией, литьем под давлением, пневмовакуумформованием и другими методами. [c.11] Изделия из реактопластов (термореактивных полимеров) получают формоустойчивость в результате химической реакции сшивки — образования трехмерной сшитой структуры макромолекул. При этом реактопласты теряют способность вновь переходить в вязкотекучее состояние. Процесс образования трехмерной структуры реактопласта принято называть отверждением. К реактопластам относят и реакционноспособные олигомеры, чаще всего фенолоформальдегидные и эпоксидные смолы, простые и сложные эфиры, углеводородные олигомеры с концевыми функциональными группами, отверждающиеся при нагреве и без него. Реактопласты перерабатывают в изделия традиционными методами прессованием, литьевым прессованием, литьем под давлением. Интенсивно развивается метод формования реакционноспособных олигомеров в жидкой фазе , объединяющий в одной стадии процессы подготовки материала, формования и отверждения изделия. [c.11] Полимерной основой большой группы композиционных материалов является эластомер, т. е. высокомолекулярный полимер с низкой (ниже комнатной) температурой перехода из стеклообразного или кристаллического состояния в высокоэластическое и также обладающий способностью к сшиванию макромолекул посредством поперечных мостичных связей с образованием сетчатой структуры. Химический процесс сшивки макромолекул эластомеров (каучуков) традиционно называется вулканизацией. В результате вулканизации пластичный эластомер или композиция на его основе необратимо превращается в прочную высокоэластичную резину, способную легко деформироваться под действием небольших нагрузок и восстанавливать свою форму после весьма значительных деформаций. Эластомеры перерабатывают в изделия методам.и прессования, литья под давлением, экструзии, калаидрования и другими. [c.11] Полимерные материалы в чистом виде для получения из них изделий технического или бытового назначения широко не применяются. Это обусловлено малой термостойкостью расплава полимера и его высокой вязкостью, а также низкими физикомеханическими свойствами изделий. Немаловажна в некоторых случаях и высокая стоимость полимерного сырья, приводящая к удорожанию изделий. Поэтому, для решения проблем модификации физических, механических и диэлектрических свойств изделий, предотвращения деструкции (разрушения структуры) полимера под воздействием теплоты и ультрафиолетового излучения, снижения стоимости материала, изменения цвета и оптических свойств, а также улучшения способности к переработке в полимерный материал вводят другие полимеры или неполимерные добавки. [c.12] Получающиеся при этом композиционные полимерные материалы на базе термопластов и реактопластов принято называть пластическими массами, а материалы на основе эластомеров (каучуков)—резиновыми смесями. В особую группу могут быть выделены жидкие реакционноспособные олигомерные композиции. Добавки и вспомогательные материалы можно вводить или перед переработкой непосредственно в полимер, или еще на стадии получения полимера — в мономер или олигомер. [c.12] Полимерные материалы представляют собой сложные многокомпонентные системы. Основой любой полимерной композиции является базовый полимер (олигомер). Он может комбинироваться путем смешения с другим полимером или полимерами, что позволяет получать необходимое сочетание технологических свойств сырья или эксплуатационных свойств изделий. [c.12] Состав новых рецептур полимерных композиций основывается на подборе оптимального сочетания полимера и добавок, взаимное влияние которых определяет появление у композиции и изделий из нее требуемых свойств. Очевидно, что технологические свойства композиционного материала, характеризующие его способность к переработке в изделия различными методами, зависят от свойств базовой марки полимера. [c.12] В состав полимерной композиции кроме полимера входят и другие компоненты (ингредиенты), каждый из которых выполняет определенную специфическую функцию наполнители, пластификаторы, отвердители, красители, стабилизаторы и др. [c.13] Наполнители вводят в полимерные композиции с целью улучшения многих показателей пластических масс для увеличения механической прочности, придания специальных свойств (диэлектрических, антифрикционных, коррозионной стойкости), окрашивания, а также для удешевления изделий. Массовая доля наполнителей обычно изменяется в интервале от 15 до 50%. Используются и высоконаполненные композиции с содержанием наполнителя до 60% и более. [c.13] С целью повышения пластичности и эластичности в условиях эксплуатации и переработки, а также морозостойкости изделий в композиции полимерных материалов вводят пластификаторы. Эти вещества, проникая в межмолекулярные промежутки, нарушают связи между макромолекулами и повышают гибкость молекул. Таким образом, улучшаются пластические свойства полимера. Пластификатор должен прочно удерживаться в полимере. Если пластификатор плохо совмещается с полимером, то он постепенно выпотевает и его пластифицирующее действие со временем снижается. [c.14] В качестве пластификаторов используются жирные кислоты и их соли, сложные эфиры (лауриновая кислота, стеарат цинка, дибутилфталат, дибутилсебацинат) и синтетические полимеры (полиизобутилен, бутилкаучук, полиакрилаты и др.). Выбор марки пластификатора и расчет необходимого количества его в композиции проводят в зависимости от требований, предъявляемых к пластифицированному материалу. С увеличением количества пластификатора улучшаются эластические свойства и снижаются температурные характеристики материалов. [c.14] Отвердители (вулканизующие вещества) — это сшивающие агенты, используемые в полимерных композициях с целью сшивания линейных макромолекул на определенной стадии переработки в сетчатую пространственную структуру. Отверждение реакционноспособных олигомеров и вулканизация каучуков происходят в результате протекания разнообразных химических реакций, а также под воздействием теплоты и излучений высоких энергий. Тип отверднтеля выбирают в зависимости от химической природы полимера и заданных свойств композиции. В качестве отвердителей реактопластов находят применение гексаметилентетрамин, параформ, ди- и поликарбоновые кислоты. В резиновых смесях вулканизующим веществом могут служить сера, полисульфидные соединения, новолачные смолы. [c.14] Для замедления процессов старения, протекающих при хранении, переработке и эксплуатации изделий, в полимерные материалы вводят стабилизаторы. Стабилизаторы повышают стойкость полимера к воздействию света, радиации, теплоты, кислорода воздуха и т. д. В качестве стабилизаторов полимеров получили распространение соли различных металлов (кадмия, олова, бария, кальция) и кислот (стеариновой, щавелевой, муравьиной). [c.15] Совместное действие тепла, воздуха и света приводит к изменению строения и химического состава макромолекул, т. е. к деструкции полимера. Следствием этого является изменение некоторых технологических свойств полимеров и композиций на их основе, например текучести и температурных характеристик. Основные требования, предъявляемые к стабилизаторам с точки зрения перерабатываемости композиций высокая совместимость (взаиморастворимость) с полимером, особенно при температурах переработки, наличие смазочных свойств, необходимых для предотвращения разрушения макромолекул при механических воздействиях. [c.15] В качестве красителей в композиции вводят неорганические нерастворимые в полимере или пластификаторе пигменты и растворимые органические красители. Эти добавки должны обладать устойчивостью к действию света и других атмосферных факторов, термостойкостью, химической стойкостью. [c.15] Важнейшим свойством красителей является их миграционная устойчивость. Миграция красителя к поверхности изделия связана с растворением красителей в полимерах или пластификаторах. Нерастворимость пигментов в полимерах обусловливает их высокую миграционную устойчивость. Степень растворения органического красителя зависит от его химической природы, количества, температуры приготовления композиций и их переработки. [c.15] Смазочные вещества, или смазки, вводят в композиции для улучшения их перерабатываемости. При этом снижается температура переработки, обеспечивается ровное и быстрое протекание процессов формования материалов, улучшается текучесть композиций. Одновременно предотвращается прилипание композиции к металлическим поверхностям оборудования, улучшается распределение входящих в ее состав ингредиентов. [c.15] В задачу технологической службы завода или цеха входит правильный выбор марки полимера или полимерной композиции с точки зрения легкости формования изделия на стандартном оборудовании, а также надежности эксплуатации готового изделия. В связи с этим технолог обращается к разработанному и выпускаемому промышленностью марочному ассортименту пластических масс и резиновых смесей с заранее заданными свойствами. [c.16] Вернуться к основной статье