Полимеры пластмассы природные полимеры -древесина -каучук -льняные

Полимеры, пластмассы. • природные полимеры: -древесина -каучук -льняные, джутовые волокна -смолы и т. д. • искусственные (синтетические) 20 век - век полимерных материалов.

Молекулярная структура и свойства полимеров. n. A→[-A-]n Если А – этилен CH 2=CH 2, то [-CH 2 -]n – это полиэтилен ПЭ Если А – винилхлорид CH 2 -CHCl, то [-CH 2 -CHCl-]n – поливинилхлорид ПВХ Если А – стирол СH 2 CH(C 6 H 5) , то [–CH 2–CH(C 6 H 5)–]n – полистирол ПС и т. д. Классификация: • органические полимеры- полимеры на основе С • неорганические полимеры - (Si, O, Al, B и др. ) • элементорганические полимеры – С+ Si, O, N, Me • карбоцепные полимеры-главная полимерная цепь органического полимера состоит только из атомов C (ПП, ПЭ) • гетероцепные полимеры- в цепи содержатся и другие атомы(О, N) (капрон, лавсан). боковые заместители атомов водорода: химические радикалы типа –CH 3, –C 3 H 7, C 6 H 5 функциональные группы: -Cl, -COOH, -OH, NH и др.

-А-А-Б-Б-. сополимер. Линейные: -А-А-АРазветвленные: -А-А А-АА-А Сетчатые: -А-А-АА-А-А А термопластичные полимеры (термопласты) АА- обратимо изменяют свои свойства при ∆ Т (ПЭ, ПВХ, ПММА) растворимы в соответствующих растворителях термореактивные (реактопласты) полимеры С ↑Т –деструкция полимера (эбонит, резина, отвержденные фенолоформальдегидные и эпоксидные смолы) не растворимы, могут лишь набухать в жидкостях.

Термопласты: • полиэтилен высокого ПЭВД и низкого ПЭНД давления; • полипропилен, • полистирол и его сополимеры, • поливинилхлорид ПВХ, • полиметилметакрилат (оргстекло), • капрон, • политетрафторэтилен (фторопласт-4), • политрифторхлорэтилен (фторопласт-3), • полиформальдегид, • поликарбонат (дифлон). Термореактопласты • Эпоксидные смолы; • Фенолоформальдегидные смолы; • Кремнийорганические смолы; • Полиэфирные смолы

полиизопрен расположение атомов в натуральном каучуке имеет такое расположение атомов в гуттаперче

стеклообразное (область1); отсутствует дальний порядок в расположении атомов, молекул. Нет четкой Тпл. При Тком ПММА (Тпл=1050 С), ПВХ (Тпл=800 С), ПС (Тпл=1000 С). высокоэластическое (область 2); присущее всем полимерам Имеет место при Т> Тс Наблюдаются обратимые высокоэластические деформации (каучуки, резины) Эластомеры-материалы эксплуатируемые в высокоэластическом состоянии вязкотекучее (область 3). Зависимость деформации от температуры веществ, отличающихся молекулярной массой. (М 5>М 4>М 3>М 2>М 1)

δ-параметр взаимодействия (к. Дж/м 3) ½ «параметр растворимости» , он же «параметр Гильдебрандта» М=mзв*n mзв- молекулярная масса звена, (к. Дж/м 3)1/2 n – степень полимеризации (количество повторяющихся звеньев в полимерной цепи) Vm – мольный объем. mзв=28 (ПЭ) Е=К 1*δ 2, Если М=1 млн. у. е. , то n≈3*104. К 1 – константа; ε -диэлектрическая проницаемость. диэлектрическая проницаемость ε=К 2 , у полярных полимеров: ε≥ 3, 5(капрон и оргстекло ) У неполярных полимеров: фторопластов, полиэтилена ε =2, 1 К 2 – константа. Если δпол. ≈δокр. ср. →полимер будет в ней набухать, растворяться и разрушаться. (ПММА) δ =3, 5 (ацетон) δ=3, 6 (керосин) δ=2, 2 • Неполярные • Полярные • повышенная прочность • жесткость • термостойкость • хорошая адгезия к другим материалам, краски прочно удерживаются на их поверхности • могут набухать в воде • водопроницаемы • • невысокие значения прочности • низкий модуль упругости • низкая теплостойкость • низкая адгезия к другим материалам -плохо приклеиваются, краска держится на их поверхности очень плохо • влагостойки • инертны к полярным средам

Пластмассы Состав: 1. Полимер. 10 до 100%. 2. Пластификатор. ∆ Тс= Тс'- Тс"=К где Тс' – температура стеклования полимера; Тс"- температура стеклования пластифицированного полимера; К – константа; – концентрация пластификатора. 3. Отвердитель. 4. Наполнитель. 40 -70%. • порошки(древесная мука, сажа, слюда, оксид кремния, тальк, графит), • волокна (хлопчатобумажные, стеклянные, асбестовые, полимерные), • листы (бумага, ткани, древесный шпон). 5. Пигменты. минеральные порошки (оксид железа, оксид хрома, оксид титана и др. ). 6. Добавки специального назначения. • смазочные материалы • добавки для уменьшения статических зарядов и горючести (антипирены - вещества понижающие горючесть) • для защиты от плесени (фунгициды -грибковые яды) • стабилизаторы химической стойкости, ускорители • замедлители отверждения и др. 7. Добавки улучшающие технологические свойства полимерных материалов.

Термопластичные полимеры и пластмассы Полиэтилен низкого (ПЭНД) и высокого (ПЭВД) давления [-CH 2 -]n. -неполярный материал кристаллической структуры с низким водопоглощением (≈0, 03% за 24 часа при Т=230 С) стабилен во влажной среде низкая прочность (до 38 МПа для ПЭНД и до 17 МПа для ПЭВД) значительное удлинение при растяжении (500 -600 % для ПЭВД и до 800 % для ПЭНД) стойкий к растрескиванию хорошие диэлектрические свойства химически стоек к агрессивным средам и органическим растворителям за исключением бензина, бензола, четыреххлористого углерода нетоксичный материал морозостоек до -700 С и ниже. Недостаток: склонность к старению. ПЭВД получается при высоком давлении (100 -120 МПа) и имеет повышенную эластичность, ПЭНД - при низком давлении (0, 1 -0, 5 МПа) и характеризуется большим содержанием кристаллической фазы, повышенной плотностью и прочностью. Применение: изоляция проводов, коррозионностойких труб, прокладок, уплотнителей, шлангов, для упаковочных пленок Производство тары игрушек.

Полипропилен [–CH 2–CH(CH 3)–]n Сырье: пропилен C 3 H 6. Свойства: • более жесткий материал по сравнению с полиэтиленом. • отличается повышенной прочностью по сравнению с ПЭНД, • теплостойкость также выше, • морозостойкость ниже, чем у полиэтилена. • химически стоек. • подвержен более интенсивному старению, чем ПЭНД. • выдерживает кипячение и стерилизацию паром. Применение: • одноразовые шприцы • посуда для горячих блюд • упаковочная ленту • термоусадочная пленку • мешки для сахара • Изготовление баночек герметизируемых крышечками из фольги.

Полистирол [–CH 2–CH(C 6 H 5)–]n. Свойства: • прозрачный • стеклообразный при комнатной температуре материал • более жесткий по сравнению с полиэтиленом • хорошие диэлектрические показатели • Недостатки : • хрупкость • низкая теплостойкость размягчается уже при 800 С. Применение: • изготовление конструкционных материалов, применяемых в машиностроении • корпусные и внутренние детали бытовой техники и оргтехники • детали салона автомобиля • теплоизоляционный пенопласт • электроизоляционная полистирольная пленка • одноразовая посуда, • стаканчики под йогурт • игрушки

Поливинилхлорид [–CH 2–CHCl–]n. Свойства: • Аморфный • полярный материал • твердый • жесткий • устойчивый к воздействию растворителей • подвержен термодеструкции при Т=1400 С. Винипласт- стабилизированный ПВХ • Высокая огнестойкость(Cl≈55%) • очень ядовит при сжигании Применение: • производство профильно-погонажных изделий (оконные переплеты, сайдинг и другие материалы для строительства) • производство кабельных и обувных пластикатов • производство линолеума, пленки. • производстве труб и деталей для трубопроводов.

Полиметилметакрилат ПММА, (оргстекло) [–CH 2–C(COOCH 3)(CH 3)–]n. Свойства: • полярный полимер линейной структуры • хорошая светопрозрачность: -пропускает 99% видимых -до 75% ультрафиолетовых лучей. • устойчив к действию кислот, воды, минеральных масел, но растворяется в полярных растворителях (ацетон, дихлорэтан и др. ). Недостаток – поверхностное растрескивание (образование «серебра» ). Применение: • автомобилестроение • машиностроение • приборостроение • изготовления украшений • оптика • изделия медицинского назначения • детали бытовой и оргтехники.

Фторопласт – 4 -[CF 2 -]n. Свойства: • Беспористый материал белого цвета • неполярный • кристаллическим полимер • совершенно не поглощает воду, стоек во влажной среде • химически стоек ко всем кислотам и щелочам • высокая теплостойкость • интервал рабочих температур от -2000 до +2600 С • отличные диэлектрические свойства • обладает самым низким коэффициентом трения из всех известных полимерных материалов. • механические свойства невысоки. • хладотекуч • при нагреве выше 3200 С начинает разлагаться с выделением токсичных соединений фтора Фторопласт-3 –[-CF 2 -CFCl-]n • кристаллический полимер • хорошие диэлектрические свойства • химическая стойкость ниже, чем у фторопласта-4. • интервал рабочих температур от -160 до +1000 С. Преимущества: • почти полное отсутствие хладотекучести • удовлетворительные технологические свойства.

Физико-механические свойства основных термопластов. Название материала Плот ность, т/м 3 Разрушающее напряже ние при растяже нии, МПа Относитель ное удлинение при разрыве, % Твердость при заданной нагрузке, МПа Водопоглощение за 24 часа, % Термос тойкость по Мартенсу, 0 С высокого 0, 92 11 -14 400 -600 14 -25 0, 01 110 низкого 0, 95 22 -32 400 -800 45 -58 0, 03 120 0, 92 25 -40 200 -800 63 0, 5 160 Полистирол, ПС 1, 05 -1, 08 35 1, 5 140 -150 0, 2 100 Поливинил хлорид, ПВХ 1, 34 -1, 39 30 -50 до 400 - - 140 -170 1, 2 77*/71 23/4 210/219 - - Капрон 1, 13 -1, 15 55 -70 100 -150 100 -120 1, 5 -5 50 -55 Фторопласт-4 2, 15 -2, 35 21 -25 250 -500 30 -40 0 - Полифор мальдегид 1, 14 65 -70 20 -40 200 -250 3, 5 120 Поликарбо нат 1, 2 60 -70 20 -100 150 -160 0, 2 120 -130 Полиэтилен давления ПЭВД Полиэтилен давления, ПЭНД Полипропи лен, ПП Полиметил метакрилат, ПММА(орг стекло)

Коды SPI различных видов пластмасс Материал Буквенный код Цифра Полиэтилентерефталат PETE 1 ПЭНД (полиэтилен низкого давления, высокой плотности). Поливинилхлорид (ПВХ). HDPE 2 PVC 3 ПЭВД (полиэтилен высокого давления, низкой плотности). Полипропилен. LDPE 4 РР 5 Полистирол. PS 6 Пластик АВС Значок