Термопластичные полимеры и материалы на их основе

Объемы производства полимерных материалов на основе высокомолекулярных линейных полимеров различного химического состава существенно превосходят объемы производства реактопластов. В производстве изделий автомобилестроения основная доля также приходится на термопластичные полимеры, что обусловлено целым рядом их преимуществ: высокой технологичностью, стойкостью к ударным нагрузкам, эластичностью, химической стойкостью и т.п. Кроме того, термопласты выгодно отличаются от реактопластов тем, что в них макромолекулы и структура полностью формируются при получении полимера, а затем материал перерабатывается в готовое изделие, что обеспечивает высокую стабильность эксплуатационных свойств.

Большинство термопластов производят в виде гранул и порошков, но наиболее удобны для переработки гранулы. Гранулированные материалы представляют собой сравнительно однородные по размерам и форме частицы, которые могут иметь форму цилиндра, шара, чечевицы, куба и т.п. Оптимальный размер гранул зависит от вида материала и метода его переработки.

Лидирующее положение среди термопластов занимают полиолефины, к которым относятся полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, а также их многочисленные сополимеры. Благодаря удачному сочетанию в полиолефинах высоких физико-механических и диэлектрических свойств, химической стойкости и технологичности, а также относительно невысокой стоимости и доступности исходного сырья они занимают первое место по валовому выпуску среди других термопластов (35 % мирового производства).

Полиэтилен

В промышленных масштабах применяются два основных способа получения полимера: высокого (низкой плотности) и низкого (высокой плотности) давления. Основные свойства полиэтилена в значительной степени определяются способами и режимами получения, а молекулярная масса может меняться от десятка тысяч до нескольких миллионов.

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) получают радикальной полимеризацией этилена при высоком давлении (100 – 250 МПа) и температуре 200°С. Отличительной особенностью полимера является наличие сравнительно большого числа ответвлений в полимерной цепи (20 - 30 ответвлений на 1000 мономерных звеньев). Ответвления препятствуют плотному расположению и кристаллизации макромолекул, и вследствие этого ПЭВД характеризуется сравнительно невысокой степенью кристалличности (30 – 40 %) и плотностью (0,90 - 0,94 Мг/м³). ПЭВД выпускают без добавок (базовые марки) и в виде композиций на их основе со стабилизаторами и другими добавками в окрашенном и неокрашенном виде высшего, первого и второго сортов. Выпускают ПЭВД следующих марок: 11304-040, 11503-070, 11603-070, 11803-070, 12003-200, 12103-200, 15303-003, 17504-006, 18003-035 и т.д. В обозначении марок первая цифра 1 – полимеризация протекает при высоком давлении; вторая и третья – порядковый номер марки; четвертая – степень гомогенизации (0 - без гомогенизации, 1 – гомогенизация в расплаве); пятая – группа плотности; последние три цифры указывают десятикратное значение показателя текучести расплава.

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) получают суспензионным и газофазным методами полимеризации этилена при низком давлении (до нескольких МПа) и температуре (40 - 70°С). Разветвленность макромолекул сравнительно невысока (3 - 4 ответвления на 1000 звеньев), что обусловливает высокую степень кристалличности (60 - 85 %) и повышенную плотность (0,95 - 0,97 Мг/м³) полимера.

Суспензионный полиэтилен низкого давления выпускают без добавок (базовые марки) и в виде композиций на их основе со стабилизаторами, красителями и другими добавками. Газофазный полиэтилен выпускают в виде композиций со стабилизаторами. Базовые марки суспензионного ПЭНД выпускают в виде порошка, а композиции суспензионного и газофазного - в виде гранул размером 2 – 5 мм в любом направлении. На основе ПЭНД выпускаются композиции различных марок: 270-76, 271-70, 272-74, 272-75, 273-71, 274-73 и т.д. В обозначении: первая цифра означает, что процесс полимеризации протекает при низком давлении, вторая и третья – номер базовой марки, последние две цифры указывают номер рецептуры композиции.

Основной причиной, вызывающей различие в свойствах ПЭВД и ПЭНД, является разветвленность макромолекул. Чем больше разветвленность цепи, тем выше эластичность, ниже кристалличность, плотность, прочность, твердость и температура плавления. Например, для линейного полимера с высокой степенью кристалличности температура плавления составляет 136 - 138°С. С ростом разветвленности и, следовательно, снижением степени кристалличности она понижается и для ПЭВД находится в интервале 115 - 120°С.

ПЭ отличается высокими прочностными и электроизоляционными свойствами, химической стойкостью, небольшой теплопроводностью, большим коэффициентом термического расширения, нагревостойкостью до 105 - 130°С. В тонких пленках обладает большой гибкостью, эластичностью и достаточной прозрачностью, а в толстых листах приобретает жесткость и имеет опаловый цвет. ПЭ хорошо совмещается с каучуками и многими полимерами, легко перерабатывается всеми методами, используемыми для переработки термопластов.

Недостатки ПЭ: старение под действием солнечного света, ползучесть, горючесть и сравнительно невысокая рабочая температура.

Полиэтиленовые пленки выпускаются толщиной 0,03 - 0,30 мм, шириной 1400 мм и длиной до 300 м, листы – толщиной 1 – 6 мм и шириной до 1400 мм. Их применяют в качестве электроизоляционных материалов. Трубы из полиэтилена характеризуются легкостью, коррозионной стойкостью, гибкостью и морозостойкостью.

Выпускаются также композиции полиэтилена с минеральными наполнителями, сополимеры этилена с пропиленом (СЭП) и винилацетатом (сэвилен). Полиэтилен широко используется для получения новых видов полимеров, которые образуются в результате химических превращений (хлорирования, сульфохлорирования, фосфохлорирования и т.п.).

В настоящее время налажено производство сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) линейной структуры с длинными цепями, не имеющими боковых ответвлений, и молекулярной массой 1,5 - 10,5 млн. СВМПЭ отличается высокой трещинностойкостью, ударной прочностью, низким коэффициентом трения, стойкостью к истиранию. Например, по абразивостойкости СВМПЭ превосходит углеродистую сталь.

Полиэтилен применяется для изготовления технических деталей (крышек, колпачков, рукояток, баков для топлива, масел, тормозной жидкости и аккумуляторов). Значительная часть полиэтилена используется для производства пленок, листов, волокон, шлангов, труб, изоляции проводов и кабелей.

Полипропилен

Полипропилен (ПП) получается полимеризацией пропилена:

В макромолекулярной цепи полимера СН₃ - группы могут быть расположены регулярно (изотактически) или беспорядочно (атактически). Технический полипропилен является смесью изотактического и относительно меньшего количества атактического. Кристалличность определяется степенью кристалличности изотактического полипропилена, которая составляет 60%. Выпускается в виде белого порошка или гранул.

Молекулярная масса ПП равна (8 – 20).10⁴ и по сравнению с ПЭ он является более легким (плотность 0,90 – 0,91 Мг/м³), жестким, прозрачным и термостойким полимером, отличается малой склонностью к образованию усталостных трещин. Максимальная температура эксплуатации 120 – 140°С, температура плавления составляет 160 – 175°С.

Диэлектрические свойства и химическая стойкость подобны свойствам ПЭ, но в отличие от него полипропилен обладает существенными недостатками – низкой морозостойкостью (– 15°С), более легкой окисляемостью при действии кислорода воздуха и солнечного света. Поэтому в состав композиций вводятся противоокислители и светостабилизаторы. Выпускается полипропилен нестабилизированный и полимер в виде композиций со стабилизаторами и наполнителями. Пенополипропилен используется как вибро- и теплоизоляционный материал.

Полипропилен подвергают хлорированию, сульфохлорированию, фосфохлорированию и озонированию, в результате чего изменяются его свойства и расширяется область применения. Полипропилен хорошо совмещается с каучуками и другими полимерами, перерабатывается всеми методами, сваривается и склеивается.

Полипропилен применяется для изготовления решеток радиаторов, бамперов, рулевых колес, воздуховодов, труб, пленок, волокон и пенопластов.

Полиизобутилен

Полиизобутилен (ПИБ) представляет собой эластичный материал аморфной структуры, обладающий высокими электроизоляционными свойствами, химической стойкостью, водостойкостью и малой газопроницаемостью.

Важнейшей характеристикой ПИБ является молекулярная масса. Полимеры с молекулярной массой ниже 50 000 представляют собой жидкости и выпускаются следующих марок: П-50, П-30, П-20, П-5. Высокомолекулярные марки полиизобутилена: П-200, П-155, П-118, П-85.

ПИБ хорошо совмещается с большим количеством (до 150%) наполнителей, что улучшает его физико-механические свойства. Композиции на основе полиизобутилена применяются для изготовления шлангов, труб, уплотняющих прокладок, обкладочных пластин, изоляционных лент и т.п.

Полистирол

Полистирол (ПС) – твердый, жесткий и прозрачный полимер (пропускает 90 % видимого света). В зависимости от способа полимеризации стирола получают аморфный или кристаллический полимер. Промышленностью выпускается полистирол, имеющий аморфное строение и характеризующийся значительной разветвленностью. Выпускается в виде прозрачных гранул цилиндрической формы.

ПС обладает высокими электроизоляционными свойствами, отличается водостойкостью и стойкостью к действию водных растворов кислот, щелочей и солей. При растяжении полимера происходит ориентация макромолекул, что приводит к значительному увеличению прочности в направлении вытяжки. Ориентация используется для получения пленок толщиной 0,01 - 0,1мм, которые отличаются высокой прочностью.

Полистирол хорошо совмещается с различными наполнителями, пластификаторами и красителями, перерабатывается методами литья под давлением и экструзии в интервале температур 190 - 240°С, обрабатывается механическими способами и склеивается.

К недостаткам ПС относятся: невысокая механическая прочность, особенно ударная вязкость и сравнительно низкая теплостойкость (80°С). Эти недостатки устраняются в полимерах, представляющих собой производные стирола (хлорстирола, метилстирола и др.), а также при сополимеризации стирола или полистирола с другими мономерами. Например, сополимеры стирола с акрилонитрилом (СН) обладают повышенными механическими свойствами, теплостойкостью и атмосферостойкостью. Сополимеры с a - метилстиролом (САМ) обладают еще большей теплостойкостью. Выпускаются тройные сополимеры стирола, акрилонитрила и метилметакрилата (МСН) и привитые сополимеры стирола, метакриловой кислоты и бутадиенового каучука (МСП).

Особое место среди полимерных материалов на основе стирола занимают акрилонитрилбутадиенстирольные (АВС) сополимеры, которые получают сополимеризацией стирола, акрилонитрила и бутадиенового или бутадиен-стирольного каучука. Они содержат 20 % акрилонитрила, 15 % каучука и 65 % стирола. АБС - сополимеры обладают исключительно высокой ударной вязкостью при низких и высоких температурах, повышенной жесткостью и теплостойкостью, устойчивостью к действию смазочных масел и бензина. АБС - пластики применяются для изготовления труб, листов и изделий из листовых материалов, внутренней отделки транспортных средств (приборные щитки, внутренняя часть дверей, детали сидений и потолка), а также бамперов, решеток радиаторов, колпаков габаритных и поворотных сигналов и т.п.

Пенополистирол представляет собой продукт, получаемый на основе стирола, порообразователей и различных добавок. Выпускается в виде плит, блоков и применяется как тепло- и звукоизоляционный материал.

Политетрафторэтилен (Ф-4)

Политетрафторэтилен (ПТФЭ) представляет собой рыхлый белый волокнистый порошок, степень кристалличности 45 – 85 %.

Ф-4 обладает исключительно высокой химической стойкостью к действию минеральных и органических кислот, щелочей и других агрессивных сред. По этому показателю он превосходит все известные химически стойкие материалы (золото, платину, стекло, фарфор). Разрушение полимера наблюдается лишь при действии расплавленных щелочных металлов, их растворов в аммиаке, элементарного фтора и трехфтористого хлора при повышенных температурах. Многие технические свойства Ф-4 практически не изменяются в интервале температур от – 100 до + 250°С. Ф-4 относится к негорючим полимерам, стоек к действию воды и тропического климата. Обладает высокими антифрикционными свойствами, причем коэффициент трения снижается с увеличением нагрузки. Однако Ф-4 практически не применяется в антифрикционных изделиях, работающих под нагрузкой. Для повышения твердости, теплопроводности, стойкости к истиранию, снижения деформации под нагрузкой и коэффициента термического линейного расширения получают наполненные композиции: Ф4К20 с добавкой 20 % молотого кокса, Ф4К15М5 с добавкой 15 % кокса и 5 % дисульфида молибдена, Ф4С15 с добавкой 15 % стекловолокна, Ф4КС2 с добавкой 2 % кобальта синего и т.п.

Температура плавления Ф-4 составляет 327°С, выше этой температуры он становится полностью аморфным, совершенно прозрачным и переходит в высокоэластическое состояние. При нагревании до температуры 415°С Ф-4 разлагается с выделением фтора, но даже при этой температуре полимер не переходит в вязкотекучее состояние и поэтому обычные методы переработки непригодны. Например, при температуре 370°С вязкость его расплава на несколько порядков выше вязкости, необходимой для литья под давлением. Изделия из него получают методом спекания отпрессованных полуфабрикатов. Предварительно из порошка формуется полуфабрикат определенной формы путем холодного прессования, затем в печах полуфабрикат спекается в свободном состоянии при 360 - 380°С, а готовые изделия получаются последующей механической обработкой спеченных заготовок.

Оптические свойства Ф-4 невысоки, он прозрачен для видимого света только при толщинах, измеряемых десятками микрометров.

Благодаря высокой тепло -, морозо - и химической стойкости, антифрикционным и исключительным диэлектрическим свойствам Ф-4 широко применяется во многих отраслях промышленности, в том числе в машиностроении, для изготовления деталей машин, подшипников, работающих без смазки в коррозионных средах, в виде уплотнений компрессоров и т.д.

Промышленностью выпускается Ф-4, получаемый эмульсионным способом, который называется дисперсионным и обозначается Ф-4Д, Ф-4ДП, Ф- 4ДПТ и Ф-4ДМ. Фторопласт Ф-4Д перерабатывается методом экструзии и на его основе получают тонкостенные трубки и пленки. В виде водных суспензий Ф-4Д применяется для получения покрытий, пленок и волокон «полифен», а из пастообразного материала получаются изделия методом литья под давлением.

Фторопласты Ф-4ДП и Ф-4ДМ являются разновидностями Ф-4Д. Ф-4ДП применяется в виде концентрированных суспензий для получения антифрикционных деталей, а Ф-4ДМ используется для производства тонкостенных деталей.

Сополимеризацией тетрафторэтилена с рядом мономеров получают фторопласты Ф-4Н, Ф-4М, Ф-4МБ, Ф-10, Ф-40, Ф-42, Ф-100, Ф-246 и т.п. Сополимеризация приводит к снижению степени кристалличности и облегчает переработку без существенного снижения эксплуатационных свойств.

Ф-4М перерабатывается в изделия методами экструзии, прессования и литья под давлением; Ф-4МБ отличается от Ф-4 повышенной термостойкостью, прочностью и текучестью расплава; Ф-40 обладает повышенной радиационной стойкостью, прочностью, твердостью, износостойкостью и перерабатывается в изделия обычными методами; Ф-42 характеризуется низким коэффициентом трения, высокими прочностными свойствами. На его основе выпускаются несколько марок фторопласта: Ф-42Б, Ф-42В, Ф-42Л, Ф-42П, Ф-42ЛД. Ф-42 используется для нанесения порошковых и лаковых химически - и атмосферостойких антифрикционных покрытий, изготовления эмалей и т.п.; Ф-4Н отличается высокой морозо-, тепло - и химической стойкостью. Пленки на его основе сохраняют эластичность при температуре, близкой к температуре жидкого водорода; Ф-10 и Ф-100 - эластичные фторсодержащие сополимеры, обладающие исключительно высокой химической и термической стойкостью, перерабатываются обычными методами и применяются в качестве уплотнительных материалов, изолирующих покрытий и т.п.

Политрифторхлорэтилен (Ф-3)

Политрифторхлорэтилен (ПТФХЭ) представляет собой термопластичный полимер, выпускаемый в виде белого порошка. Степень кристалличности составляет 40-70 %, обладает высокими физико-механическими свойствами, исключительной морозостокостью (изделия можно эксплуатировать при температуре до –196°С). Термическая стойкость Ф-3 ниже, чем у Ф-4. По диэлектрическим свойствам и химической стойкости уступает ПТФЭ, однако достаточно стоек к действию кислот, щелочей и органических растворителей.

В качестве антикоррозионного покрытия Ф-3 значительно превосходит Ф-4 и другие материалы. Коэффициент диффузии у Ф-3 примерно в 100 раз меньше, чем у Ф-4, и покрытия на его основе практически бездиффузионны.

Изделия формуют обычными методами – прессованием, литьем под давлением, экструзией. Изделия, пленки, листы из Ф-3 применяются в машиностроении и других отраслях промышленности.

Разновидностью Ф-3 являются Ф-3Б и Ф-3М. Первый отличается более высокой прозрачностью и повышенной термостойкостью, а Ф-3М эластичен, легко перерабатывается, но менее стоек к растворителям.

Поливинилхлорид

ПВХ представляет собой жесткий полярный полимер аморфной структуры (степень кристалличности 5 – 10 %), который получают суспензионной или радикальной эмульсионной полимеризацией винилхлорида.

ПВХ обладает хорошими прочностными, диэлектрическими, теплоизоляционными свойствами, а также высокой химической стойкостью.

Отличительной особенностью ПВХ является то, что как индивидуальный полимер он не применяется вследствие высокой вязкости расплава и низкой термической стабильности в условиях переработки и эксплуатации. Поэтому ПВХ применяется исключительно в модифицированном виде в сочетании с различными модифицирующими добавками. Химический состав и количественное соотношение добавок разнообразны и могут меняться в широких пределах, что создает возможность разработки широкого ассортимента материалов различного функционального назначения.

Материалы на основе ПВХ выпускаются в виде винипластов, пластикатов и пластизолей.

Винипласты – жесткие, твердые и практически не содержащие пластификаторов материалы, обладающие высокой прочностью, хорошими диэлектрическими свойствами и химической стойкостью. В качестве конструкционных материалов могут служить заменителями цветных металлов. Они хорошо формуются, подвергаются механической обработке, свариваются и склеиваются.

Пластикаты – пластифицированные композиции, имеющие высокие электроизоляционные свойства, атмосферо-, бензо- и маслостойкость. Физико-механические и другие свойства ПВХ можно менять в широких пределах в зависимости от количества и типа пластификаторов, наполнителей и других модифицирующих добавок. ПВХ - пластикаты широко применяются для изоляции кабелей, изготовления труб, листов, пленок, искусственной кожи.

Промышленностью выпускаются пластикаты для изготовления различных изделий литьем под давлением и экструзией, пластикаты для защитных покрытий, пластикаты кабельные; пластикаты для изготовления гибких трубок, пластикаты для изготовления листов и пластикаты термостойкие.

Пластизолипредставляют собой гетерогенные дисперсии пастообразующих сортов ПВХ в пластификаторах и растворителях с добавками стабилизаторов, наполнителей и других модифицирующих компонентов. Они применяются в качестве защитных покрытий, для производства труб и т.п.

Выпускается большой ассортимент сополимеров винилхлорида с другими мономерами: винилацетатом, метакрилатом, бутилакрилатом и др.

ПВХ используется для получения пенопластов, которые отличаются негорючестью, низкой теплопроводностью, хорошими звукоизоляционными свойствами, устойчивостью к действию воды, масел, кислот и щелочей.

Полиакрилаты

Полиакрилаты представляют собой полимеры и сополимеры эфиров акриловой и метакриловой кислот. Это прозрачные и бесцветные продукты аморфной структуры и в зависимости от строения и молекулярной массы могут быть твердыми, эластичными, мягкими или липкими. Полиакрилаты обладают хорошими оптическими свойствами и атмосферостойкостью. При обычной температуре они устойчивы к действию воды, спиртов, разбавленных кислот и щелочей, растительных и минеральных масел.

Из большого разнообразия полимеров данной группы наибольшее промышленное применение находит полиметилметакрилат (ПММА):

ПММА представляет собой прозрачный и бесцветный термопласт, обладающий хорошими оптическими свойствами (пропускает до 93% лучей видимой области спектра), высокой механической и электрической прочностью, дуго-, бензо- и маслостойкостью, легкостью. При нагревании выше 125°С хорошо поддается формованию и вытяжке. Изделия из него сохраняют форму при нагревании до 60 - 80°С. ПММА обладает недостаточной поверхностной твердостью (легко царапается) и невысокой теплостойкостью. Эти недостатки устраняются сополимеризацией ММА с другими мономерами: стиролом, стиролом и акрилонитрилом, а также введением пластификаторов и ориентацией макромолекул в двух взаимно перпендикулярных направлениях. ПММА хорошо сваривается, склеивается, распиливается, сверлится, строгается и полируется.

Эмульсионный ПММА применяется для получения самоотверждающихся пластмасс, которые представляют собой смесь порошка полимера с ММА, пигментом, красителем. Отверждение осуществляется на холоде в присутствии инициаторов.

ПММА выпускается в виде листов (органическое стекло) или гранул, предназначенных для литья под давлением или экструзии.

Полиамиды

Производится чрезвычайно широкий ассортимент алифатических и ароматических полиамидов (ПА), отличающихся способами получения, химическим строением и свойствами.

Алифатические полиамиды (ПА) получаются поликонденсацией дикарбоновых кислот с диаминами и представляют собой гетероцепные полимеры линейного строения, содержащие в основной цепи макромолекул повторяющиеся амидные группы:

Из большого ассортимента полиамидов наиболее широкое распространение получили: анид (найлон) [– NH - (CH₂)₆ - NH – СO - (CH₂)₄CO –]n;

капрон [– (CH₂)₅ - CО – NH –]n; энант [- (CH₂ )₆ – СО – NH – ]n и многие другие.

В расплавленном состоянии полиамиды прозрачны и бесцветны, а в твердом имеют белый или слегка желтоватый цвет. Полимеры, обладаю­щие низкой степенью кристалличности, более прозрачны, чем полимеры с высокой кристалличностью, а некоторые виды совершенно прозрачны. ПА выпускаются в виде порошков, гранул и хорошо перерабатываются в изделия всеми методами формования.

ПА обладают высокой прочностью, особенно к ударным нагрузкам, бензо- и маслостойкостью, низким коэффициентом трения. Производится широкий марочный ассортимент полиамидов различного назначения: литьевые, экструзионные, пластифицированные, армированные, наполненные, пленочные, клеевые, лаковые и др.

ПА широко применяют взамен металлов в производстве шестерен зубчатых передач, подшипников скольжения, втулок, поршней, фитингов, роликов, опор трения и т.п. Благодаря химической стойкости ПА используют для изготовления тонкостенных трубопроводов.

Ароматическиеполиамиды представляют собой линейные гетероцепные полимеры, макромолекулы которых построены из ароматических фрагментов различного строения, соединенных амидными группами.

Промышленностью выпускается несколько марок ароматических полиамидов, называемых фенилонами, структуру макромолекул которых можно представить в виде:

Фенилоны получаются эмульсионной поликонденсацией, молекулярная масса составляет 20-70тыс., температура стеклования 270°С, температура плавления 430°С, плотность 1,3 - 1,4 Мг/м³.

Ароматические ПА применяются для производства органических высокомодульных и высокопрочных арамидныхволокон: Кевлар, СВМ, Армос, Терлон, Фенилон и др. Волокна используются в качестве армирующих наполнителей в производстве композиционных материалов. Несмотря на то, что арамидные волокна значительно дороже стеклянных, их использование в композиционных материалах позволяет заметно снизить массу.

Благодаря прочности, теплостойкости, отсутствию ползучести и высокой устало­стной прочности композиционные материалы на основе фенилонов применяются для изготовления изделий, работающих в условиях больших нагрузок и высоких температур. Перспективно их применение в качестве уплотнительных материалов при изготовлении деталей клапанов и запорных устройств, работающих при высоких давлениях и большой частоте срабатывания. Сочетание ценных технических свойств обеспечивает длительный срок службы таких деталей, как уплотнительные вкладыши, подушки и седла клапанов, вкладыши подшипников, работающих в узлах трения с высокой рабочей температурой (подшипники валов распределительных механизмов двигателей внутреннего сгорания, упорные кольца в картере двигателя, коробках передач).

Полиуретаны

Полиуретаны (ПУ) – гетероцепные высокомолекулярные соединения, содержащие в основной цепи макромолекулы, повторяющиеся уретановые группы – СОО – NH –:

Наиболее распространенным способом получения полиуретанов является реакция взаимодействия различных изоцианатов с гликолями или полиэфирами. В зависимости от химического состава исходных компонентов и условий проведения реакций можно получать термопластичные или термореактивные полиуретаны.

Термопластичныеполиуретаны представляют собой эла­сто­меры, отличающиеся высоким модулем упругости, износостойкостью, морозостойкостью, низким коэффициентом трения, стойкостью к вибрациям, воздействию масел, бензина и других сред, а также хорошими электроизоляционными свойствами. Изделия из полиуретановых эластомеров получают литьем под давлением, экструзией, вспениванием и др. методами. Благодаря высокой износостойкости из них изготавливают направляющие втулки, подшипники, сферические вкладыши для автомобилей. ПУ используются в производстве клеев, покрытий, лаков. Из ПУ волокон (перлон) изготавливают фильтровальные и защитные ткани, приводные ремни, канаты, изоляционные материалы для кабелей.

Значительная часть ПУ используется в производстве пенополиуретанов (ППУ). Одним из преимуществ ППУ является возможность производства деталей непосредственно в форме или заполнения внутренних по­лостей изделий жидкой композицией с последующим образованием вспененного материала. Эластичные ППУ применяются для набивки сидений и в качестве подложки для обивки интерьера салона, а полужесткие – для изготовления накладок на панели приборов. Из интегральных жестких ППУ изготав­ливаются рулевые колеса, бамперы, приборные щитки, подголовники и подлокотники кресел. Усиленные стекловолокном ППУ используются для производства крупногабаритных деталей: бампе­ры, крылья, наружныепанели дверей и т.п.

Поликарбонаты

Поликарбонаты (ПК) представляют собой кристаллические полимерные эфиры, получаемые при поликонденсации двухатомных фенолов и угольной кислоты, и имеют следующую химическую формулу:

ПК обладают высокой механической прочностью, ударной вязкостью, гибкостью, химической стойкостью и морозостойкостью. ПК применяют в виде пленок, волокон и литых технических изделий в машино- и приборостроении. Листовые материалы используются для производства оптических стекол и линз.

Полиимиды

Полиимиды (ПИ) – полимеры, макромолекулы которых содержат циклическую имидную группу и имеют следующую структурную формулу:

Свойства полиимидов зависят от соотношения имидных и ароматических циклов в звене, характера и количества атомов, разделяющих ароматические циклы.

Полиимиды отличаются нагревостойкостью, высокими механическими и электроизоляционными свойствами. Они устойчивы к действию органических растворителей и нейтральных масел, но разрушаются под действием концентрированных кислот и щелочей. Сохраняют эластичность при длительном нагревании (300°С), стойки к тепловому удару, длительно сохраняют механические характеристики от температуры жидкого гелия до 300°С.

На основе ароматических полимеров получаются технические изделия, предназначенные для эксплуата­ции при повышенных температурах, плен­ки, заливочные компаунды, пенопласты, волокна, клеевые и лакокрасочные материалы.

Пленки обладают высокой износостойкостью, низким коэффициентом трения и малой усадкой, что позволяет использовать их в гибких печатных радио- и электронных схемах. Они могут длительное время работать при высоких температурах в глубоком вакууме без выделения летучих веществ, отличаются высокой радиационной стойкостью и эластичностью при криогенных температурах. Пленки используются для изоляции в двигателях, генераторах и других электрических машинах. Пленки могут металлизироваться, металлы наносятся электролитическим методом или вакуумным напылением.

Полиэтилентерефталат

Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) получается поликонденсацией гликоля и терефталевой кисло­ты и имеет следующую формулу:

ПЭТФ относится к кристаллическим полимерам, выпускается под названием «смола лавсан» и используется в качестве сырья для изготовления пленок и волокон. Обладает высокой механической прочностью, плотностью, низкой ползучестью, износостойкостью, радиационной и химической стойкостью, высокими электроизоляционными и антифрикционными свойствами.

Пленки получают из расплавов с последующей вытяжкой и термической обработкой. Выпускаются: аморфная пленка неориентированная, электроизоляционная, конденсаторная и электротехническая. ПЭТФ пленки плотные, прозрачные и гибкие с глянцевой поверхностью, отличаются высокими электроизоляционными, физико-механическими и теплофизическими свойствами.

Полиформальдегид

Полиформальдегид (ПФ) представляет собой белый кристаллический порошок с температурой плавления 170 - 175°С, он обладает повышенной прочностью, жесткостью, красивым внешним видом, стабильностью размеров изделий, химической стойкостью, малой усадкой, низким коэффициентом трения и высокими электроизоляционными свойствами В зависимости от назначения полиформальдегид выпускается двух марок: А – литьевой для изготовления изделий простого и сложного профиля; Б – экструзионный для изготовления изделий простого профиля экструзией.

Пентапласт

Пентапласт представляет собой термопластичный линейный полимер с молекулярной массой от 70 до 200 тысяч и степенью кристалличности до 40 %. Пентапласт имеет низкую морозостойкость и высокую температуру хрупкости (20°С), однако при отсутствии ударных воздействий изделия из него могут длительное время работать при отрицательных температурах и циклическом изменении температуры. Отличительными свойствами пентапласта являются высокая устойчивость к истиранию, низкий коэффициент трения, малая ползучесть при повышенных температурах, незначительные остаточные напряжения в готовых изделиях и стабильность их размеров.

В табл. 7.1 приведен марочный ассортимент и области преимущественного применения основных видов термопластов.

Таблица

Марочный ассортимент и области применения термопластов