Типы полимеров
По химическому составу различают:
- органические;
- элементоорганические;
- неорганические.
Органические полимеры:
- природные;
- искусственные (модифицированные);
- синтетические.
Природные полимеры
Такие полимеры можно найти в природе. Человек не участвует в производстве таких полимеров. В качестве примера можно привести белки, крахмал, натуральный каучук, хлопок, шерсть и др.
Искусственные полимеры
Чтобы получить такие полимеры, человек проводит химические опыты. Например, чтобы получить модифицированный полимер, который затем будет применён при производстве красок, химики добавляют в раствор стирола в толуоле или ксилоле льняное или касторовое масло и нагревают его.
Пример такого полимера — целлюлоза.
Синтетические полимеры
Произвести такие полимеры можно с помощью химического синтеза (т. е. химическим путём). В синтезе участвуют высокомолекулярные органические продукты. Например, чтобы получить синтетический полимер лавсан нужно поликонденсировать (т. е. провести химический опыт) терефталевую кислоту и этиленгликоль.
Пример — капрон, нейлон, полиэтилен, полипропилен, полистирол, фенолформальдегидные смолы.
Элементоорганические полимеры
Содержат атомы других химических элементов, например кремния, алюминия, титана и др. Выделяют:
- термостойкие полимеры;
- полимеры с высокой электропроводностью и полупроводниковыми свойствами;
- вещества с высокой твёрдостью и эластичностью;
- биологические активные полимеры и др.
Химики получают такие полимеры при взаимодействии определённых органических веществ с солями или заменяя некоторые атомы углерода в молекулах на другие составляющие. Пример — полисилоксаны, полититаноксаны и др.
Неорганические полимеры
Полимеры, молекулы которых построены из неорганических боковых цепей (или неорганических радикалов). Неорганические полимеры можно обнаружить в составе земной коры.
Полимеры могут отличаться составом мономерных звеньев. Мономерное звено — это составная часть макромолекулы полимера. Различают:
- гомополимеры;
- гетерополимеры (или сополимеры).
Гомополимеры
Это такие полимеры, у которых одинаковые мономерные звенья. Например: полихлорвинил, поливинилацетат и полистирол.
Гетерополимеры
Это полимеры, которые имеют различные мономерные звенья. Например: сополимер хлористого винила с винилацетатом, сополимер стирола с бутадиеном.
Полимеры могут также подразделяются также на карбоцепные (или гомоцепные) и гетероцепные полимеры.
Гетероцепные полимеры
Главные цепи макромолекул таких полимеров включают не только атомы углерода, но ещё и атомы кислорода, азота и серы. Например: простые эфиры (например, полиэтиленгликоль), сложные эфиры (глифталевые смолы, полипептиды (белки) и др.).
Полимеры также могут подразделяться в зависимости от расположения мономерных цепей в пространстве. Различают:
- стереорегулярные (полимеры с линейной структурой);
- нестереорегулярные (или атактические).
Строение макромолекул полимеров может быть различным. Таким образом, есть полимеры:
- линейные;
- разветвлённые;
- лестничные;
- трёхмерные сшитые (сетчатые, пространственные).
Полимеры можно получить разными способами:
- если полимер получают с помощью поликонденсации, то такой полимер называют поликонденсационным (или реактопластами);
- если с помощью полимеризации — речь идёт о полимеризационном полимере.
В зависимости от реакции полимера на нагревание выделяют:
- термопластичные (полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол);
- термореактивные полимеры (полиэфиры, эпоксидные, меламиновые и фенольные смолы).
Сварка пластмасс
Сварке подвергаются только так называемые термопластичные пластмассы (термопласты), которые при нагревании становятся пластичными, а после охлаждения принимают первоначальные вид и свойства. Кроме них, существуют термореактивные пластмассы, которые изменяют свои свойства при нагреве. Нагревать пластмассы при сварке следует не выше температуры их разложения, т. е. в пределах 140—240 °С.
Пластмассы можно сваривать различными способами:
- нагретым газом;
- контактной теплотой от нагревательных элементов;
- трением;
- ультразвуком (рис. 8).
Основные условия для получения качественного соединения пластмасс при сварке следующие:
- Диаметр присадочного прутка не должен превышать 4 мм для достаточно быстрого его нагрева и обеспечения необходимой производительности сварки.
- Сварку следует вести по возможности быстро во избежание термического разложения материала.
- Необходимо точно выдерживать температуру сварки во избежание недостаточного нагрева или перегрева свариваемого материала.
На рис. 8 показано оборудование и методы сварки пластмасс.
Рис. 8. Сварочный экструдер для сварки пластмасс, полимеров
Другие свойства пластмасс
Химическая стойкость. Химическая стойкость пластмасс, как правило, выше, чем у металлов. Химическая стойкость пластмасс в основном определяется свойствами связующего (смолы) и наполнителя. Наиболее химически стойкими в отношении всех агрессивных сред являются фторсодержащие полимеры —фторопласты 4 и 3. К числу кислотостойких пластмасс в отношении концентрированной соляной кислоты могут быть отнесены винипласт и фенопласты с асбестовым наполнителем. Стойкими к действию щелочей являются винипласт и хлорвиниловый пластик.
Электроизоляционные свойства. Почти все пластмассы — хорошие диэлектрики. Этим объясняется их широкое применение в электро- и радиотехнике. Большинство пластмасс плохо переносит т. в. ч. и поэтому они применяются в качестве электроизоляционных материалов для деталей, которые предназначаются для работы при частоте тока 50 Гц. Однако такие ненаполненные высокополимеры, как фторопласт и полистирол, практически не меняют своих диэлектрических качеств в зависимости от частоты тока и могут работать при высоких и сверхвысоких частотах.
Повышение температуры, как правило, ухудшает электроизоляционные характеристики пластмасс. Исключение составляет полистирол, сохраняющий электроизоляционные свойства в интервале температур от —60 до +60° С, и фторопласт 4 — в интервале температур от —60 до +200°. С.
Фрикционные свойства. В зависимости от условий работы пластмассовые детали могут обладать различными по величине фрикционными характеристиками. Так, например, текстолит при малых нагрузках имеет малый коэффициент трения, что и позволяет широко использовать его вместо бронзы, антифрикционных чугунов и т. д. Коэффициент трения тормозных материалов типа КФ-3 высок, что и отвечает назначению этих материалов. Из этих двух примеров следует, что утверждение, высказанное выше, справедливо
Просмотров: 21 855
Полиэтилен
Полиэтилен – это вещество, которое создают за счёт химической реакции полимеризации этилена, большей частью обрабатывая при высоких температурах нефтяные газы или путем гидролиза нефтепродуктов. Одним из обязательных условий таких реакций является высокое давление, определенная температура, присутствие катализаторов и наличие кислорода. В промышленных масштабах процесс происходит в трубчатых реакторах, которые являются сложнейшим оборудованием.
Полиэтилен, производимый при высоком давлении – стойкий к химическим реакциям продукт, обладающий плотностью в районе 0,950г на см3. От других полимерных соединений он отличается высокой эластичностью (это свойство обеспечивают 45 процентов аморфной фазы). Выпускают полиэтилен в виде гранул, которые на специализированных предприятиях по производству продуктов из полимеров разогревают и деформируют таким образом, чтобы они приобрели необходимые формы.
Полиэтилен, создаваемый при низком давлении и температурах, не превышающих 80 градусов по Цельсию, называют полиэтиленом низкого давления. Его получают с использованием растворителя (чаще всего бензин) и определенных катализаторов. Свойства этого полимера отличаются от полиэтилена высокого давления, он является более хрупким и более подверженным старению.
В большей степени физико-механические свойства полиэтилена зависят от степени его полимеризации, иными словами, от веса одной молекулы, поэтому характеристики могут различаться. Так, прочность материала при растяжении в зависимости от степени полимеризации может варьироваться в пределах 18-46 МПа, его плотность в пределах 920-960 кг/м3, а разброс температуры плавления находится в пределах 110-125 градусов Цельсия.
Если долгое время на полиэтилен будет воздействовать половина от максимальной нагрузки, которую он способен выдерживать, полимер постепенно становиться более текучим. Нижний порог сохранения эластичности – 70 градусов Цельсия ниже нуля. Сам материал не только достаточно легко сваривать за счёт низких температур плавления, но и просто перерабатывать в другие изделия. Одними из основных недостатков можно назвать низкую теплостойкость и твёрдость полиэтилена, а также повышенную горючесть и высокую скорость старения под ультрафиолетом.
С частью отрицательных характеристик полиэтилена научились бороться. Для повышения стойкости полимера к окислительному процессу и последующему воздействию атмосферы используются разнообразные стабилизаторы. К примеру, если ввести в полиэтилен 2 процента сажи, общий срок его службы на открытом воздухе возрастёт в 30 раз.
Из полиэтилена производится множество различных изделий, начиная от пленок и труб, заканчивая электроизоляцией. Вспененный полиэтилен, выпускаемый в листовой форме, хорошо проявил себя в качестве звукоизоляционного и теплоизоляционного материала.
Виды пластмасс
Итак, типы рассматриваемого материала разделяют на ряд различных категорий, учитывая следующие признаки:
- жесткость;
- жирность;
- химический состав.
Однако даже эти пункты не отражают главный критерий, который наиболее ярко демонстрирует природу определенного полимера. Речь идет о том, как именно пластик ведет себя в случае нагревания. Учитывая этот пункт, различают следующие виды пластмасс:
- реактопласты;
- термопласты;
- эластомеры.
Чтобы определить, к какой именно категории принадлежит материал, необходимо оценить его величину, форму, химический состав, а также расположение молекул.
Термопласты
Классификация пластмасс выделяет еще один их вид – термопласты. Их особенность состоит в том, что эти материалы плавятся под воздействием высоких температур, но при охлаждении быстро возвращаются в свое изначальное состояние. Молекулярные цепи данного вида пластмасс либо слегка разветвлены, либо линейны. Когда изделие находится в условиях воздействия невысоких температур, оно хрупкое и твердое. Это связано с тем, что молекулы размещаются крайне плотно друг к другу, что практически полностью ограничивает их движение. Как только температура немного повышается, молекулы получают возможность двигаться, что существенно ослабевает связь между ними. В ходе описанного процесса материал становится более пластичным. Если температуру продолжают повышать, то межмолекулярные связи окончательно ослабевают, и теперь они скользят друг относительно друга. В это время пластмасса становится вязкотекучей и невероятно эластичной. Если температуру снизить, то все эти процессы повернутся вспять.
Если контролировать температуру таким образом, чтобы не допускать перегрева, который провоцирует распад молекулярной цепи, то описанные выше процессы можно повторять бесконечное количество раз. Используя эти свойства пластмасс данной категории, их многократно перерабатывают в разнообразные изделия. Это позволяет меньше загрязнять окружающую среду, ведь отходы пластмасс в почве разлагаются от одной до четырех сотен лет.
Более того, благодаря описанным выше особенностям, термопласты с легкостью могут быть спаяны или сварены. Любые механические повреждения можно исправить путем правильного температурного воздействия.
Применение пластмасс такого типа широко распространено в сфере автомобилестроения (изготовление колпаков колес, бамперов, панелей, корпусов фонарей, каркасов, наружных зеркал, решеток бампера и так далее).
Основные термопласты:
- поливинилхлорид;
- поливинилацетат;
- полиоксиметилен;
- полипропилен;
- полиамид;
- сополимеры бутадиена, стирола и акрилонитрила;
- поликарбонат;
- полистирол;
- полиэтилен;
- поливинилацетат.
Статьи по Теме
- Пластическая деформация
- Термоформование
- Температура стеклования • Температура плавления
- Биопластик
- Пластиковая сварка
- Клей-расплав
- Индекс текучести расплава
- Переработка пластиковых отходов
Полимеры и производные | ||||
|---|---|---|---|---|
| Общий |
| |||
| Характеристики |
| |||
| Изучение |
| |||
| Высокомолекулярная химия |
| |||
| Композиция и архитектура |
| |||
| Особые свойства |
| |||
| Приложения |
|
- Химический портал
- Материаловедческий портал
Аморфные термопластичные полимеры
Как следует из названия «аморфные», молекулы полимеров данной группы не имеют определенной структуры
. Их внутреннее положение в пространстве схоже с комком ваты. Термопласты аморфного типа имеют высокую упругость, прочность, а при температуре 20⁰С еще и хрупкость. Так как структура молекул аморфных термопластов ассиметрична и беспорядочна, они не подвержены кристаллизации, поэтому остаются полностью прозрачными без введения в них дополнительных модификаторов цвета. Полимерные материалы группы аморфных термопластов имеют низкую усадку при литье. Для повышения качеств обрабатываемости обычно применяют различные модификаторы.
Температура стеклования (отсутствие движения макромолекул и сегментов) термопласта в большинстве случаев выше их применения в обычных условиях. При стандартных температурах окружающей среды термопластичные пластики по физическим свойствам не отличаются от твердых материалов с упруго обратимой деформацией. Когда же полимер из термопластов нагревают до величин температурных показателей выше температуры стеклования, термопласт становится мягким и эластичным. Находясь в высокоэластичном состоянии, полимер реагирует на физическую нагрузку энтропийной деформацией.
При дальнейшем нагреве термопласта до температуры текучести, пластик становится текучим и можно легко сместить цепи макромолекул при физическом воздействии на материал. Это обеспечивает необратимую деформацию течения полимера. Также следует помнить, что не все деформации, которые происходят в вязкотекучем состоянии с полимером, являются деформациями течения.
Термопластичные полимеры
применяются для изготовления изделий методом экструзии, горячеканального литья под давлением, термоформованием, сваркой и прочими типами механической обработки с применением предварительного нагрева. Нагревательные элементы для всех типов оборудования, которые применяются для обработки термопластов вы можете найти в каталоге нагревателей.
Компонентный состав
Исходя из структуры типового полимера, пластмассами называются химические вещества, образующиеся в результате устойчивого слияния нескольких органических групп.
Все полимерные цепи основаны на углеводородах — молекулах, построенных из атомов водорода и углерода. Они получаются из нефти, природного газа или угля. Сырая нефть представляет собой густую вязкую смесь, содержащую тысячи различных углеводородов, которые необходимо отделить, прежде чем мы сможем её использовать. Это происходит на нефтеперерабатывающем заводе с помощью процесса, называемого фракционной перегонкой.
Данный процес является более сложной версией дистилляции, которая используется для очистки воды. Если мы нагреем воду, она в конечном итоге превратится в пар, который мы можем собрать, охладить и снова конденсировать в высокоочищенную или «дистиллированную» воду. Аналогичным образом производится очистка и перегонка сырой нефти. Все те углеводороды, которые она содержит, имеют молекулы разного размера и веса, поэтому они кипят и конденсируются при разных температурах.
Сбор и дистилляция различных частей сырой нефти при разных температурах даёт набор относительно простых смесей углеводородов, называемых фракциями, которые затем используются для изготовления различных типов пластмасс.
Полученные таким образом углеводороды являются сырьём для проведения реакций полимеризации, в результате которых образуются полимеры. Некоторые полимеры получают путём скрепления углеводородных мономеров вместе. Такой процесс называется аддитивной полимеризацией. Другие образуются путем соединения двух небольших углеводородных цепей и удаления молекулы воды. В результате создаётся более крупная углеводородная цепь. А сам процесс известен как конденсационная полимеризация.
Для ускорения полимеризации необходимо использовать определённые химические вещества, называемые катализаторами. Катализаторы — это вещества, которые повышают вероятность протекания химической реакции. Хотя они могут временно изменяться во время реакции, они снова появляются при её завершении конце в своей первоначальной форме; другими словами, они не меняются навсегда по мере того, как происходит реакция.
Поскольку эксплуатационные требования к пластмассам меняются, то часто приходится добавлять к основным углеводородам другие ингредиенты, чтобы получить полимер с точно правильными химическими и физическими свойствами. Эти дополнительные ингредиенты включают:
- Красители (которые, как следует из названия, изменяют цвет пластика);
- Пластификаторы (которые делают пластик более гибким, вязким, пластичным);
- Стабилизаторы (чтобы пластмассы не разламывались под воздействием внешних факторов – света, давления, температуры);
- Наполнители (обычно недорогие минералы, позволяющие экономить дорогостоящие углеводороды без ущерба для эксплуатационных характеристик конечного продукта).
Полиэтилен
Продукт полимеризации этилена:
n(CH2 = CH2) -> — СН2 — СН2 — СН2 — СН2 -.
этилен полиэтилен
Молекулярный вес около 20000, плотность 0,92 г/см3, σВ = 65…100 МПа, относительное удлинение d =150…500 %. Пластичность сохраняется до низких температур (минус 70 С). Полиэтилен водо- и химически стоек. Имеет высокие диэлектрические свойства.
По плотности полиэтилен подразделяют на полиэтилен низкой плотности, получаемый при полимеризации при высоком давлении (ПЭВД), содержащий 55…65 % кристаллической фазы, и полиэтилен высокой плотности, получаемый при низком давлении (ПЭНД), имеющей кристалличность до 74…95 %. Чем выше плотность, тем выше прочность и теплостойкость. Длительно можно применять его при температуре 60…100 С.
Недостатком полиэтилена является его подверженность старению. Под старением полимерных материалов понимается самопроизвольное необратимое изменение важнейших технических характеристик, происходящее в результате сложных химических и физических процессов, развивающихся в материале при эксплуатации и хранении.
Причинами старения являются свет, теплота, кислород, озон и другие немеханические факторы. Старение ускоряется при многократных деформациях, повышенной температуре. Как правило, повышается твердость, хрупкость, наблюдается потеря эластичности.
Изготавливают коррозионно-стойкие трубы, тройники, уплотнения, прокладки, шланги, пленки, оболочки контейнеров и емкостей для хранения сильных кислот, электроизоляторы.
Хлорвиниловые пластмассы
Полимеризация венилхлорида (хлорвинила):
СН = СН + НСl -> СН2 = СНСl
ацетилен винилхлорид
n × (CH2 = CHCl) -> …-CH2 -CHCl -CH2 -CHCl-…
винилхлорид поливинилхлорид
Пластики этого типа:
- Поливинилхлоридный пластикат — плотность 1,2 — 1,6 г/см3, σв =10…20 МПа, d = 100…280 %, мягкий, непрозрачный, морозостойкий (от минус 15 0С до минус 50 0С), стоек к действию воды, масла, кислот, обрабатывается резаньем, склеивается, сваривается. Имеет высокие диэлектрические свойства. Не поддерживает горение. Применяется для изоляции проводов и кабелей, уплотнительных прокладок.
- Упаковочная полихлорвиниловая пленка (добавляется стеарат кальция и пигменты), плотность 1,2…1,35 г/см3σв =2,5 МПа, d — до 200 %. Сваривается, склеивается, режется.
- Винипласт (стабилизируется углекислыми солями некоторых металлов), красно-коричневый, непрозрачный, твердый материал. Не растворяется в бензине, керосине, масле, устойчив к действию кислот, щелочей и окислителей.
Плотность равна 1,4 г/см3, σв =40…60 МПа, d=10…25 %. Рабочая температура не выше 60…70 0С. Применяется в качестве антикоррозионного, электроизоляционного и конструкционного материала. Изготовляют трубы, детали вентиляционных установок, теплообменников, защитные покрытия, металлических емкостей, строительные, облицовочные плитки.
Механические свойства пластмасс
Механические свойства определяют поведение физического тела под действием приложенного к нему усилия. Численно это поведение оценивается прочностью и деформативностью. Прочность характеризует сопротивляемость разрушению, а деформативность — изменение размеров полимерного тела, вызванное приложенной к нему нагрузкой. Поскольку и прочность, и деформация являются функцией одной независимой переменной — внешнего усилия, то механические свойства еще называют деформационнопрочностными (рис. 6).
Рис. 6. Механические испытания пластмасс на деформацию прочность (слева), ударную вязкость (по центру), твёрдость (справа)
Модуль упругости является интегральной характеристикой, дающей представление прежде всего о жесткости конструкционного материала. Ударная вязкость характеризует способность материалов сопротивляться нагрузкам, приложенным с большой скоростью. В практике оценки свойств пластмасс наибольшее применение нашло испытание поперечным ударом, реализуемым на маятниковых копрах.
Твердость определяет механические свойства поверхности и является одной из дополнительных характеристик полимерных материалов. По твердости оценивают возможные пути эффективного применения пластиков. Пластмассы мягкие, эластичные, имеющие низкую твердость, используются в качестве герметизирующих, уплотнительных и прокладочных материалов. Твердые и прочные могут применяться в производстве деталей конструкционного назначения: зубчатых колес и венцов, тяжело нагруженных подшипников, деталей резьбовых соединений и пр. (рис. 7).
Рис. 7. Детали конструкционного применения из пластмасс
В таблице 3 указаны механические свойства термопластов общего назначения.
Таблица 3.
Несколько примеров по обозначению (см. табл. ниже).
| ПЭВД | Полиэтилен высокого давления | ГОСТ 16337-77 |
| ПЭНД | Полиэтилен низкого давления | ГОСТ 16338-85 |
| ПС | Полистирольная плёнка | ГОСТ 12998-85 |
| ПВХ | Пластификаторы | ГОСТ 5960-72 |
| АБС | Акрилбутодиентстирол | ГОСТ 8991-78 |
| ПММА | Полиметилметаакрилат | ГОСТ 2199-78 |
Это интересно: Томпак — состав сплава и характеристики — состав, характеристики, производство, виды
Свойства и применение
Термопластичными называют полимеры, которые при нагревании переходят из твердого состояния в мягкое, тягучее, а при охлаждении снова принимают твердую форму. Данные элементы получают реакцией полимеризации. Эта реакция проходит под большим давлением и без применения примесей. Реакция полимеризации стала возможна только благодаря современной химии и специализированной аппаратуре. Получить данный процесс в естественных условиях невозможно.
Свойства термопластичных полимеров вызваны способом соединения мономеров – соединение осуществляется в одном месте, в одном направлении. Другими словами, молекулы соединены между собой в линию при линейном виде, и в виде нескольких линий, сплетенных в паутину, при разветвленной структуре.
Термопластичные полимеры хорошо плавятся, а также растворяются в реагентах и растворителях. При испарении растворителя материал твердеет и приобретает прежние свойства. Это качество применяется при производстве различных клеев, лаков, красок, герметиков, замазок и других строительных растворов, имеющих в своем составе полимеры.
Из термопластичных полимеров выделяют:
- полиолефины;
- полиамиды;
- поливинилхлориды;
- фторопласты;
- полиуретаны;
- поликарбонаты;
- полиметилметакрилаты;
- полистирол.
На основании полимеров, исходных веществ и способов обработки выделяют следующие окончательные продуты:
Самое широкое применение термопластичные полимеры получили в строительстве при изготовлении материалов для изоляции, органических стекол, пленок и покрытий различной плотности и толщины, тонких волокон, а также в качестве связующих основ для клеев, штукатурок и теплоизоляционных материалов.
Из полимеров изготавливают бутылки и различные по форме сосуды, тару, трубы, детали машин оргтехники, компьютеров и электронного оборудования. А также используют при производстве напольного покрытия — линолеума, плитки, плинтусов, отделочных декоративных пленок, настенных панелей и пластика.
Структурное звено — полимер
Структурное звено полимера — группа атомов, многократно повторяющаяся в макромолекуле полимера.
На схеме Зе представлена другая группа структурных звеньев полимеров. Звено полистирола аналогично звену полиэтилена; оно получается при замене в полиэтилене одного водорода фенильной группой.
На схеме Зв представлена другая группа структурных звеньев полимеров. Звено полистирола аналогично звену полиэтилена; оно получается при замене в полиэтилене одного водорода фенильной группой.
Группа, заключенная в квадратные скобки, называется структурным звеном полимера. Число элементарных структурных звеньев, или число молекул мономера п, входящих в состав полимера и образующих его цепь, называется степенью полимеризации.
Дугостойкость термореактивных пластических масс зависит от содержания углерода в структурном звене полимера. Чем больше в нем углерода, тем быстрее под действием электрической дуги поверхность полимера становится токопроводящей. Смешение полимеров с минеральными наполнителями, как правило, повышает ду-гостойкость пресскомпозиции, уменьшая содержание в ней углерода. Из органических полимеров лучшими с точки зрения их дугостойкости являются меламино — и мочевино-формальдегидные смолы.
| J. 3. Средние впачения констант А и В в уравнении ( XVJ. 13. |
Значение молекулярной энергии когезии для некоторых полимеров можно получить из табл. VI.2. Это значение следует разделить на Z — число атомов в цепи главных валентностей, отнесенное к одному структурному звену полимера.
Следовательно, для количественной оценки отношения того или иного растворителя к полимеру нужно определить теплоту взаимодействия этого растворителя с соответствующими модельными соединениями. В качестве модельных соединений рекомендуются низкомолекулярные аналоги структурного звена полимера.
Коэффициент пересчета составляет 22 4 х X 103 / F, где V — мольный объем структурного звена полимера.
Коэффициент пересчета составляет 22 4 X X 103 / F, где V — мольный объем структурного звена полимера.
| Зависимость мольного Зависимость мольного. |
Зависимости, представленные на каждом рисунке, могут быть аппроксимированы прямой линией, проходящей через начало координат. Наилучшее соответствие наблюдается между Vg и Vw Следует заметить, однако, что подобный параллелизм отсутствует для отдельных групповых вкладов. Это нетрудно видеть из данных табл. IV.4, в которой сравниваются групповые вклады в Vg и Vw Очевидно, существенные изменения отношений групповых вкладов частично компенсируются при комбинировании различных групп в структурном звене полимера.
| Y. 1. Зависимость мольного объема каучукообразных аморф-ных полимеров от ван-дер-ваалъ-совского объема.| Зависимость мольного объема стеклообразных аморфных полимеров от ван-дер-ваальсовского объема. |
Зависимости, представленные на каждом рисунке, могут быть аппроксимированы прямой линией, проходящей через начало координат. Наилучшее соответствие наблюдается между Vg и Vw, Следует заметить, однако, что подобный параллелизм отсутствует для отдельных групповых вкладов. Это нетрудно видеть из данных табл. IV.4, в которой сравниваются групповые вклады в Vg и Vw. Очевидно, существенные изменения отношений групповых вкладов частично компенсируются при комбинировании различных групп в структурном звене полимера.
Полистирол, АБС-пластик
Полистирол в чистом виде прозрачный хрупкий пластик.
Оптический полистирол — один из немногих полимеров, обладающий отличными оптическими качествами и пригодный для изготовления линз, призм и других оптических приборов. Многие другие полимеры, например полиэтилен, полипропилен пропускают свет, но изготовленный из них блок на просвет будет мутным. В сочетании с низким весом и меньшей хрупкостью, по сравнению со стеклом, полностью вытеснил стекло из очков (Помимо полистирола, очковые линзы изготавливаются из поликарбоната, CR-39 и других оптических полимеров).
Оптические компоненты бытовой электронной техники — объективы фотоприемников, фонарей, светорассеиватели фотовспышек — изготовляются из оптического полистирола
с последующим нанесением покрытий, если требуется. Такая оптика дешевле стеклянной.
С хрупкостью полистирола борются, вводя в него вязкие эластичные добавки — эластификаторы, например полибутадиен. Модифицированный таким образом полистирол значится как «ударопрочный полистирол» или high-impact polystyrene — HIPS (В советской литературе АБС относится к разновидности ударопрочных полистиролов, но на практике его выделяют отдельно).
Если при производстве к стиролу при полимеризации добавлен сопролимер акрилонитрил, а также бутадиен, то получившийся прочный пластик называется АБС-пластик (Акрилонитрил-Бутадиен-Стирол). Полибутадиен — это резина, в АБС пластике он присутствует в виде мельчайших вкраплений, добавляя прочности и упругости.
Вспененный полистирол, пенополистирол мы все помним как «пенопласт», упаковочный материал, теплоизолятор в технике и в строительстве. Сильно горюч, что ограничивает его применение в строительстве.
Полистирольная пленка используется как диэлектрик в некоторых моделях конденсаторов. HIPS и ABS используются только как конструкционные материалы. Специально для активистов 3Д печати стоит отметить, хоть ABS и HIPS не проводят электрический ток, изготавливать из них изделия работающие при напряжении более 48 Вольт я бы не рекомендовал — слоистая структура отпечатка к сожалению способствует удержанию влаги в изделии, что может создавать ощутимые утечки при высоком напряжении.
Механические свойства пластмасс
Механические свойства определяют поведение физического тела под действием приложенного к нему усилия. Численно это поведение оценивается прочностью и деформативностью. Прочность характеризует сопротивляемость разрушению, а деформативность — изменение размеров полимерного тела, вызванное приложенной к нему нагрузкой. Поскольку и прочность, и деформация являются функцией одной независимой переменной — внешнего усилия, то механические свойства еще называют деформационнопрочностными (рис. 6).
Рис. 6. Механические испытания пластмасс на деформацию прочность (слева), ударную вязкость (по центру), твёрдость (справа)
Модуль упругости является интегральной характеристикой, дающей представление прежде всего о жесткости конструкционного материала. Ударная вязкость характеризует способность материалов сопротивляться нагрузкам, приложенным с большой скоростью. В практике оценки свойств пластмасс наибольшее применение нашло испытание поперечным ударом, реализуемым на маятниковых копрах.
Твердость определяет механические свойства поверхности и является одной из дополнительных характеристик полимерных материалов. По твердости оценивают возможные пути эффективного применения пластиков. Пластмассы мягкие, эластичные, имеющие низкую твердость, используются в качестве герметизирующих, уплотнительных и прокладочных материалов. Твердые и прочные могут применяться в производстве деталей конструкционного назначения: зубчатых колес и венцов, тяжело нагруженных подшипников, деталей резьбовых соединений и пр. (рис. 7).
Рис. 7. Детали конструкционного применения из пластмасс
В таблице 3 указаны механические свойства термопластов общего назначения.
Таблица 3.
Несколько примеров по обозначению (см. табл. ниже).
| ПЭВД | Полиэтилен высокого давления | ГОСТ 16337-77 |
| ПЭНД | Полиэтилен низкого давления | ГОСТ 16338-85 |
| ПС | Полистирольная плёнка | ГОСТ 12998-85 |
| ПВХ | Пластификаторы | ГОСТ 5960-72 |
| АБС | Акрилбутодиентстирол | ГОСТ 8991-78 |
| ПММА | Полиметилметаакрилат | ГОСТ 2199-78 |
Это интересно: Томпак — состав сплава и характеристики — состав, характеристики, производство, виды
