Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

От полимеров к пластикам. Часть 2. Основные категории

27 июля 2020
От полимеров к пластикам. Часть 2. Основные категории
Автор
Автор статьи: Юрий Белоусиков

Принимая структуру полимерной цепи в качестве критерия, полимеры можно подразделить на две основные категории, а именно: состоящие из одиночных цепей и сетей. Одиночные цепи представляют собой линейные макромолекулы, хотя цепи могут быть разветвленными. Среднестатистической моделью для такой полимерной цепи является человеческий волос длиной в метр. Как правило, цепочки не присутствуют в этой расширенной форме, а скорее выглядят как витки, которые в масштабной модели могут иметь диаметр несколько сантиметров. При этом цепи взаимно запутаны, и именно этот факт во многом ответственен за особое поведение полимеров. Между сегментами цепи присутствуют относительно слабые силы взаимодействия, а сами сегменты могут перемещаться относительно друг друга под воздействием относительно небольших внешних напряжений. Следовательно, жесткость полимеров довольно низкая. Поток, напротив, сильно затруднен путаницей между цепями. Вот почему жидкие полимеры имеют чрезмерно высокую вязкость, что требует использования тяжелых машин для обработки. В сетях молекулярные цепи связаны сильными первичными химическими связями, но на самом деле сеть представляет собой одну гигантскую молекулу.

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.

От полимеров к пластикам. Часть 2. Основные категории

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.

От полимеров к пластикам. Часть 2. Основные категории

Полиэтилен (ПЭ) является довольно мягким и прочным кристаллическим полимером, который производится в трех основных разновидностях: ПВД или ПЭНП (ПЭ низкой плотности около 0,92 г / см3), ПНД или ПЭВП (ПЭ высокой плотности около 0,95 г / см3) и в последнее время LLDPE (линейный полиэтилен низкой плотности, около 0,92 – 0,95 г / см3). Жесткость полиэтилена сильно увеличивается с увеличением плотности. Все типы постепенно теряют свои свойства при повышении температуры и плавятся при температуре 105-130 °С соответственно. Основные области применения: упаковочная пленка, пакеты, трубы и ёмкости: ведра, бутылки и т. д. Специальные сорта производятся в меньших количествах, таких как UHMPE (сверхвысокомолекулярный), который является чрезвычайно прочным и устойчивым к истиранию, и который, кроме того, используется для изготовления сверхпрочных полиэтиленовых волокон. Новая разработка представляет собой серию ПЭ с очень низкой плотностью (от 0,86 до 0,90 г / см3), серию, которая простирается уже в область каучуков.

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.

От полимеров к пластикам. Часть 2. Основные категории

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.

От полимеров к пластикам. Часть 2. Основные категории

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад