От полимеров к пластикам. Часть 2. Основные категории

Сети могут быть сформированы двумя различными способами. Во-первых, это образование «мостов» между одиночными цепями, что имеет место при вулканизации каучуков, и главным образом образуются серные «мосты». Но также отверждение ненасыщенных полиэфирных смол является вопросом формирования мостиков между цепями, в данном случае с помощью полистирола. Второй способ образования полимерных сетей — взаимодействием двухвалентного с трех- (или более) -валентными молекулами, например, в синтезе формальдегидных смол. В сетях также возникают путаницы цепей и локальные перемещения сегментов цепей относительно друг друга, но поток невозможен. Исходя из вышеизложенного можно разделить область макромолекулярных материалов на три основные категории. В первую очередь это термопласты, которые представляют собой несшитые системы, текущие при повышенных температурах и возвращающиеся после охлаждения в твердое состояние. Синтетические эластомеры аналогичны термопластам, но они находятся в смягченном состоянии. Как таковые, они демонстрируют поток, но после формирования сети (путем сшивания) они больше не являются текучими, хотя и сохраняют свою форму.

Термореактивные или реактопластичные материалы обязаны своим названием тому факту, что образование сети, реакция отверждения, во многих (но не во всех) случаях происходит при повышенной температуре. Сеть значительно плотнее, чем в вулканизированных каучуках. Сформированный термореактивный материал не увеличивает твердость или жесткость при повышении температуры, но, напротив, показывает размягчение, но не текучесть. Внутри каждой из этих трех категорий существует большое количество дополнительных типов и подтипов, каждый из которых характеризуется определенной структурой макромолекулы. Внутри каждого основного типа существует несколько вариантов, например, в отношении длины цепи, регулярности цепи, сополимеризации (наличия в цепи более одного мономера) и т. д. В ассортименте технически используемых материалов мы также встречаем широкий спектр добавок и наполнителей, добавляемых производителем. Пришло время сделать краткий обзор ряда полимеров для получения нашей первой «путеводной нити» в области пластмасс. Традиционно начнём с рассмотрения термопластичных материалов.

Полипропилен (ПП) напоминает полиэтилен, но он несколько тверже и жестче, чем ПНД. Он также кристаллический и плавится при температуре около 165 °C. Его ударная вязкость при более низких температурах довольно плохая; поэтому ПП часто модифицируется определенным количеством каучука (в основном встроенным в качестве сополимера). Основные области применения: пленка для упаковки, волокна, ящики, трубы, автомобильные детали (часто с армирующими наполнителями). Особенностью ПП является его способность формировать цельные структуры с практически неограниченным сопротивлением многократным изгибам. Поливинилхлорид (ПВХ) представляет собой твердый аморфный полимер, который размягчается при температуре около 85 °C. Также в ПВХ иногда добавляются каучуки, чтобы улучшить ударную вязкость. Основными областями применения ПВХ являются: трубы, желоба, фасадные панели зданий, кабели, бутылки, напольная плитка. Гораздо более мягкий и более гибкий материал получается при смешивании с пластификаторами: мягкий или пластифицированный ПВХ используется в искусственной коже, трубках и шлангах, обуви, пленках, детских игрушках и т. д.

Полистирол (ПС или PS) представляет собой аморфный, очень хрупкий, твердый полимер с температурой размягчения около 90 °C. Улучшение его ударной вязкости достигается за счет смешивания с резиной (в большинстве случаев бутадиеновым каучуком), которая хороша за счет жесткости. Немодифицированный ПС широко применяется в качестве пены для упаковки и теплоизоляции. Ударопрочный PS (TPS или HIPS) используется для производства кофейных чашек, предметов домашнего обихода и т. д. Стирол-акрилонитрил (SAN) несколько жестче, чем TPS, и обладает лучшей устойчивостью к ударам и температуре. Он в основном используется для бытовых и электрических приборов, аккумуляторных батарей и т. д. Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС или ABS) иногда представляет собой терполимер из трех мономеров, но в большинстве случаев представляет собой смесь двух сополимеров. ABS имеет отличную ударную вязкость и относительно высокую температуру размягчения (около 110 °C). Его жесткость лишь незначительно ниже, чем у PS. Он находит широкое применение в автомобильной промышленности, для производства игрушек, телефонов, корпусов телевизоров, а также труб. Полиметилметакрилат (ПММА), носящий торговые наименования Perspex и Plexiglass, является аморфным, относительно твердым и прозрачным полимером. Его жесткость сохраняется до температуры его размягчения (110 °C). Большинство применений основано на его превосходных оптических качествах: это безопасное стекло, отделочные материалы, дорожные знаки и т. д.