Расширенное руководство по полимерам. Классификация. Другие типы полимеров

При обработке термореактивных материалов применяется тепло, что делает их текучими. При более высокой температуре они затвердевают и становятся непроницаемыми и нерастворимыми. Отвержденные термореактивы не могут быть повторно обработаны с высокой температурой. Их цикл отверждения подобен варке яйца, которое превратилось из жидкости в твердое вещество и не может быть превращено обратно в жидкость. Молекулы термореактивных пластиков подвергаются сшивающей химической реакции под действием тепла и давления (экзотермическая реакция), окислению, излучению (радиационный метод сшивки) и / или другой обработке, часто в присутствии отвердителей и катализаторов. Их можно гранулировать и использовать в качестве наполнителя для других материалов — в том числе термопластичных.

Благодаря тому, что термореактивные материалы имеют сильно сшитую структуру, существуют такие пластики, которые противостоят более высоким температурам и обеспечивают большую стабильность размеров и прочность, чем большинство термопластичных полимеров. Стадии отверждения A-B-C определяют их цикл отверждения, где A-стадия означает, что материал не отвержден, B-стадия частичное отверждение, а C-стадия – полное отверждение. Типичная B-стадия – это формовочные смеси термореактивных материалов и препреги, которые, в свою очередь, обрабатываются для получения полностью отвержденных изделий из пластмассы C-стадии.

Некоторые термопласты могут быть легко преобразованы в термореактивы, что обеспечивает им улучшенные имеющиеся и дополнительные свойства. Сшивание – это необратимое изменение, которое происходит путём химической реакции. Отверждение обычно достигается путем добавления отверждающих (сшивающих) агентов с или без нагрева и давления. Сшивание улучшает устойчивость к термическому ухудшению физических свойств (температурной деградации) и повышает устойчивость к воздействию трещин в жидкостях и других агрессивных средах, а также устойчивость к ползучести и холодной текучести, среди прочих других эффектов. Основной интерес вызывают алифатические полимеры, такие как олефины, которые включают полиэтилены и полипропилены. Также популярны поливинилхлорид и сшитый полиэтилен, обозначенный как XLPE или PEX, который признан стандартом во многих отраслях.

Использование сшитого полиэтилена включает в себя покрытия электрических кабелей, ячеистые материалы (пенопласт), формованные изделия и трубопроводные системы. Высокоинтенсивное излучение от электронных пучков или УФ (ультрафиолетовых) источников использовалось для инициирования полимеризации в системах термопластических олигомеров, покрытых реакционноспособными метакрилатными (акриловыми) группами или изоцианатами. Использование этой методики полимеризации при сшивании позволило получить пленки с низкой усадкой и высокими адгезионными свойствами, которыми можно обрабатывать чувствительные к давлению адгезивы. Такие плёнки используются для обработки стеклянных покрытий и зубных эмалей.

Что касается свойств и поведения полимеров, то в следующих главах это будет рассмотрено подробно. Здесь же заметим, что при проектировании системы и / или изготовлении изделия используется определенный пластик. Его можно подобрать в соответствии с рекомендуемым производителем типом, а также теми требованиями, которые предъявляет изготовитель изделия или системы. Одноименные пластики, например, такие как полиэтилен низкой плотности, от двух разных компаний обычно имеют немного разные свойства и технологические характеристики, поэтому важно изучать свойства каждого материала, пользуясь информацией от производителей и данными испытаний.

Данные в этой книге, которые идентифицируют пластик, такой как полиэтилен (PE), могут отличаться в зависимости от конкретного материала, поскольку доступны буквально тысячи разновидностей PE, хотя они и объединены в несколько десятков групп. Эти данные представлены для обеспечения общего руководства для тех инженеров, которые ещё не углублялись в нюансы конкретной группы полимеров. Данные для конкретного пластика обычно можно получить от производителя пластика. Также важно, каким стандартам соответствует материал или изделия из него — это полезно для тех, кому необходимы изделия или системы, изготовленные в соответствии с определённым международным и/или национальным стандартом. В этом случае, если материал соответствует этому стандарту, в проведении дополнительных проверок необходимости, как правило, не возникает.