Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полимеры и их свойства. Основы

15 июня 2020
Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полимеры и их свойства. Основы

Все полимеры, используемые в промышленности, имеют одинаковую длинноцепочечную молекулярную структуру. Единственная разница между полимерами – это повторяющиеся звенья основной цепи. Здесь прежде всего стоит заметить, что в большинстве случаев слова «пластик» и «полимер» взаимозаменяемы, однако в действительности эти два термина относятся к двум отдельным состояниям продукта. Термин «пластик» происходит от греческого слова «пластикос», что означает «формуемый». Термин прижился, так как пластмассовые изделия отлиты в их окончательную форму. Слово «полимер» буквально означает «состоящий из многих частей». Полимеры представляют собой длинные цепочечные молекулы, состоящие из основного основного звена, которое повторяется по всей структуре. Сотни и даже тысячи этих звеньев повторяются, образуя только одну полимерную цепь.

Пластик состоит в основном из полимера, но также содержит такие вещества, как красители и многие другие добавки, то есть пластики, которые также можно назвать полимерные компаунды, по сути представляют собой обработанные определенным образом полимеры, то есть то, что уже можно назвать материалами — полимеры же являются веществами. О различии этих терминов мы еще будем говорить подробно в отдельной статье, здесь же заметим, что полимеры могут быть классифицированы как термопластичные или термореактивные вещества. Термопластичные полимеры состоят из отдельных полимерных цепей. Термореактивные полимеры сшиваются и создают химическую связь между двумя отдельными полимерными цепями. Эти полимеры, как правило, прочнее термопластичных полимеров после обработки, но не могут быть повторно обработаны и возвращены в процесс. В настоящее время термопласты более широко используются в промышленности пластмасс благодаря их более низкой стоимости и относительно простым возможностям обработки. Однако термореактивные материалы в основном используются, когда желаемое применение требует очень высокой прочности и / или высокой термостойкости.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полимеры и их свойства. Основы

Полимеры также классифицируются по их полукристаллическому или аморфному состоянию. Внутри полукристаллического полимера существуют упорядоченные области, известные как кристаллы. Полимерные цепи выстраиваются в слои на некоторых участках и остаются аморфными (неупорядоченными) в других местах. Все полимеры полностью аморфны в расплавленном состоянии. Кристаллы образуются при охлаждении полимера. В настоящее время нет полимеров, которые полностью состоят из кристаллов. Аморфные полимеры не содержат кристаллических областей. Полимерные цепи остаются в случайном порядке, который создается во время обработки. Около половины основных полимеров, используемых сегодня, являются аморфными, а остальные – полукристаллическими. На многочисленных схемах в интернете можно видеть, как выглядят кристаллические области по сравнению с аморфными областями. Также заметим, что существуют две ключевые температуры перехода для полимеров. Аморфные области полимера замораживаются ниже температуры стеклования (Tg). Это критическая температура, необходимая для того, чтобы хрупкие аморфные участки полимера могли стать текучими. Вторая важная температура – это температура плавления (Tm). Это точка, выше которой кристаллические области полимера могут становиться текучими.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полимеры и их свойства. Основы

Следовательно, аморфные полимеры имеют только температуру стеклования, Tg, а полукристаллические полимеры имеют как Tg, так и Tm, температуру плавления. Также важно знать, что Tm полукристаллического полимера будет выше, чем его Tg. Таким образом, может быть поток (движение), присутствующий в аморфных областях без потока, происходящего среди кристаллов. Все типы молекул могут характеризоваться их молекулярной массой. Поскольку полимеры являются молекулами, мы также можем охарактеризовать их по молекулярной массе. Полимеры образуются путем добавления повторяющихся звеньев. Это позволяет молекулярной массе полимера служить отличным показателем длины цепи. Поскольку мы знаем молекулярную массу повторяющейся единицы, длину цепи или общую молекулярную массу можно легко рассчитать, зная одно из этих значений. Это важно в процессе полимеризации для полимеров. Длинные цепи, созданные в процессе полимеризации и с помощью повторяющихся звеньев, обеспечивают некоторые очень важные свойства.

Далее заметим, что длинноцепочечные молекулы перепутываются друг с другом. Это обеспечивает необходимую прочность для продуктов, а также свойство эластичности, чтобы вернуться к своей первоначальной форме. Запутывания также способствуют появлению полимера с высокой вязкостью расплава. Вязкость – это сопротивление потоку. Цепи могут быть выровнены по направлению или ориентированы (молекулярно ориентированы) для установления желаемых характеристик. Равная двухосная ориентация обеспечивает превосходную прочность пленок, создаваемых промышленным способом. Анизотропная или несбалансированная ориентация важна при создании волокон. Подавляющее большинство молекул в волокнах ориентированы в одном направлении и создают сильный предел прочности на разрыв в этом же направлении. Длинные цепи также способствуют кристаллизации в полукристаллических полимерах. Кристаллические области обеспечивают дополнительную жесткость и повышенную прочность конечному продукту. Однако повышенная кристаллизация также снижает прозрачность полимера.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полимеры и их свойства. Основы

Теперь немного о химических особенностях полимеров. Любое вещество имеет особенную молекулярную структуру. В случае полимеров эта структура состоит из серии повторяющихся звеньев. До того, как стать повторяющимся звеном в полимерной цепи, эти маленькие молекулы были известны как «мономеры». Многие из этих мономеров включают двойную связь между двумя атомами углерода и четырьмя боковыми группами, присоединенными к этим двум атомам углерода. Термин «полимеризация» относится к процессу объединения этих мономеров в очень длинные цепи, которые мы знаем как «полимеры». В большинстве случаев это достигается с помощью тепла и давления. На сегодняшний день доступны два основных процесса: аддитивная полимеризация и конденсационная полимеризация. Полимеризация присоединения происходит путем простого зацепления мономеров друг с другом без образования побочных продуктов. Точно так же мономеры присоединяются друг к другу в процессе конденсационной полимеризации, но выделяется побочный продукт, такой, например, как H2O или HCl.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полимеры и их свойства. Основы

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