Инженерные пластики и их применение. Часть 7

Этот прозрачный, ударопрочный и термостойкий термопласт, однако значительно замедлил рост из-за появления новейших технических термопластов. Тем не менее полиэфиры до сих пор используются в системах освещения, бытовых приборах, электрическом и электронном оборудовании, и перспективы дальнейшего роста выглядят вполне стабильными. Далее рассмотрим такие группы материалов, как полиамиды и имиды. Вероятно, это были первые из конструкционных термопластов, отличающиеся новым сочетанием легкой обрабатываемости, механической прочности, смазывающей способности, стойкости к истиранию, термостойкости, электрического сопротивления и химической стойкости. Будучи побочными продуктами индустрии синтетических волокон, полиамиды и имиды начали заменять металлы в таких областях, как механические компоненты автомобилей и машин, электрооборудование и формованные детали приборов.

Конкуренция со стороны новых инженерных термопластов и регенерация отработанного волокна привели к снижению цены стандартных нейлоновых смол до приемлемого уровня, поэтому они сохранили свои рынки и продолжают демонстрировать медленный, но стабильный рост. Наиболее серьезное техническое ограничение нейлонов 6 и 66, их поглощение атмосферной влаги с последующей нестабильностью размеров и свойств, было несколько преодолено последовательной разработкой нейлонов 610, 11 и 12, предлагающих более низкое поглощение влаги и более мягкие, но более стабильные механические свойства по вполне приемлемым ценам, и они нашли своё применение в таких приложениях, как корпуса батарей, насосы, таймеры, электроинструменты, гидравлические и бензиновые шланги, контейнеры для бензина, пленки для упаковки пищевых продуктов и термоплавкие клеи для ламинированного текстиля. Даже учитывая растущую конкуренцию, будущее нейлонов как инженерных пластиков кажется вполне гарантированным.

Полиимиды были впервые разработаны компаниями DuPont и Monsanto для применения при сверхвысоких температурах, таких как электрическая изоляция, опоры оборудования и конструктивные элементы в приборостроении и аэрокосмической промышленности. Они теоретически линейны, но совсем не поддаются обработке методами термопластов. Некоторые компании разрабатывают термопластичные полиимиды с несколько более низкими температурными возможностями (температура теплового искажения +226 °C), что может открыть новый диапазон потенциальных применений для таких материалов. Конечно, относительно недавнее появление бытовых изделий с внешним покрытием из полиимида (как и из PTFE), предназначенным для улучшения декоративного внешнего вида и легкой очистки, представляет собой принципиально новый прорыв в коммерческих технологиях и отказ от предубеждения против использования пластмасс в высокотемпературных применениях.

Популярны и армированные термопласты, которые начали свой путь с использования коротких стеклянных волокон для увеличения модуля полистирола более 50 лет назад, и выросли до использования 10-40% по массе стекловолокна почти во всех коммерческих термопластах. Такое армирование сочетает в себе некоторые обычные преимущества армирования стекловолокном в целом с большинством преимуществ термопластичной обрабатываемости. Чаще всего улучшаются следующие свойства: модуль, прочность и стабильность размеров, приближающиеся к свойствам литых металлов. Другие свойства, которые улучшаются в некоторых системах, включают низкотемпературную ударную вязкость и температуру теплового искажения. Под руководством научных лабораторий многие производители оригинальных смол в настоящее время также начали предлагать аналогичные материалы, и их применение быстро превращается в широкий спектр инженерных и высокопроизводительных продуктов. Новейшие разработки в этом сегменте — армирование базальтовым волокном. В плане термостойкости карбон-базальт не предлагает каких-либо преимуществ в сравнении со стекловолокном, однако такое армирование позволяет несколько уменьшить вес пластиковых изделий — например, труб.

Будущий рост производства термопластов вряд ли у кого-то вызывает сомнения. Из других материалов, которые могли бы быть обсуждены здесь, отметим поли-1-бутен среди полиолефинов, поливинилиденхлорид и поливинилбутираль среди винилов, более новые ABS, виниловые и акриловые полимерные смеси линейные фенокси-смолы и насыщенные линейные полиэфиры. Большая часть конструкционных термопластов будет продолжать расти по объемам производства и по широте применения, с соответствующим снижением стоимости. Новые материалы будут продолжать появляться довольно регулярно, предлагая постоянные улучшения в определенных свойствах, и особенно в балансе критических свойств для конкретных приложений. Наиболее вероятные области для значительного роста находятся в блок-сополимерах, в сложных композитах — как полусовместимых полимерных смесях, так и в армированных пластмассах — и в более новых и более простых методах обработки высокотемпературных полимеров.

Выбор оптимальных материалов и применения также довольно непростая задача с учетом того, какое количество пластиков предлагается сегодня производителям готовых изделий. С продолжающимся ростом разнообразия пластмассовых материалов, выбор и подбор оптимальных комбинаций между материалами и приложениями становится основной проблемой. Уже доступно по меньшей мере 50 групп коммерческих пластмасс, каждая из которых представлена различными сополимерами с разными молекулярными массами и от различных производителей. Их уже слишком много для рационального выбора оптимального материала вручную для любого конкретного применения; и ситуация здесь меняется с угрожающей скоростью. Чтобы избежать полного хаоса, крайне необходимо в самое ближайшее время перейти на цифровой поиск альтернатив. Такая поисковая система должна начинаться сначала с требований к абсолютной безопасности и выбирать только те материалы, которые прошли этот первый проверочный тест. Во-вторых, это уравновешивает относительную важность других свойств, предпочтительно на основе стоимости единицы материала. И в-третьих, такая программа должна предоставлять инженеру-конструктору один или несколько материалов, баланс свойств которых наилучшим образом соответствовал бы его потребностям.