Общие сведения о пластмассах

Пластмассами называются материалы, получаемые на осно­ве природных или синтетических полимеров (смол), которые на определенной стадии производства или переработки обладают высокой пластичностью.

Свойства пластмасс определяются физико-механическими характеристиками их основы – смолы и добавок.

В зависимости от поведения при нагреве смóлы (и соответственно пластмассы) подразделяют на термопластичные и термореактивные.

Термопластичные пластмассы (термопласты) при каждом нагре­ве размягчаются, переходят в вязкотекучее состояние, а при охла­ждении отвердевают. К термопластам относятся: органическое стекло, полистирол, полиэтилен, полипропилен, винипласт, капрон и др.

Термореактивные пластмассы (реактопласты) при нагреве вна­чале размягчаются, а затем при определенной температуре пере­ходят в твердое, неплавкое и нерастворимое состояние, поэтому они не могут повторно перерабатываться. К реактопластам относятся пластики на основе фенолоформальдегидной, полиэфирной и дру­гих смол.

Для придания пластмассе различных свойств в ее состав вводят разные компоненты: наполнители, пластификаторы, а также раз­личные добавки.

Нaполнитeлями служат органические или неорганические ве­щества
в виде порошков (древесной или кварцевой муки, графита), волокон (бумажных, хлопчатобумажных, асбестовых, стеклянных) или листов (ткани, слюды, древесного шпона). Наполнители повыша­ют прочность, износостойкость, теплостойкость или другие свой­ства пластмасс и могут составлять 40...80 % их объема.

Пластификаторами называют малолетучие вещества (глицерин, касторовое или парафиновое масло и др.), вводимые в состав пласт­масс с целью повышения их пластичности и эластичности.

К добавкам относятся:

стабилизаторы - вещества, замедляющие разрушение пласт­массы
при воздействии тепла, света и других факторов (сажа, сер­нистые соединения, фенолы);

смазки, облегчающие процесс прессования пластмасс (воск, стеарин, олеиновая кислота);

красители - охра, крон, родамин.

При изготовлении поро- и пенопластов добавляют газообразователи – вещества, которые при нагреве разлагаются, выделяют большое количество газов, вспенивающих смолу. Газообразователи уменьшают плотность пластмасс, придают тепло- и электроизоляционные свойства.

Свойства пластмасс. Широкое применение пластмасс в машино-
строении стало возможным благодаря их специфическим свойствам. К ним относятся:

малая плотность (для большинства пластмасс - 0,9...1,8 г/см³), позволяющая значительно уменьшать массу деталей и оборудо­вания;

высокая коррозионная стойкость;

высокие электроизоляционные характеристики;

хорошие антифрикционные свойства ряда пластмасс позволяют с успехом применять их для изготовления подшипников сколь­жения;

применение некоторых пластмасс с высоким коэффициентом трения для изготовления деталей тормозных устройств;

высокая прозрачность и другие оптические свойства некоторых пластмасс;

большой диапазон твердости и эластичности;

возможность переработки в изделия самыми производительными способами - литьем, выдавливанием и т.п. с коэффициентом ис­пользования материала 0,90...0,95.

Вместе с тем при выборе пластмасс для изготовления различных деталей необходимо учитывать, что им присущи:

малая прочность, жесткость и твердость;

большая ползучесть, особенно у термопластов;

низкая теплостойкость: для большинства пластмасс рабочая температура составляет от -60 до +200 ºС, немногие могут рабо­тать при 300…400 ºC;

низкая теплопроводность (в 500...600 раз меньше, чем у метал­лов), затрудняющая отвод тепла в узлах трения, например в под­шипниках скольжения;

старение - потеря свойств под действием тепла, света, воды и других факторов.

Рис. 97. Термомеханическая кривая аморфного полимера: I-III - зона соответственно стеклообразного, высокоэластичного и вязкотекучего состояния; Тс - температура стеклования; Тт - температура начала вязкого течения; Тх - температура начала хими- ческого разложения; e - деформация

e

I

II

III

Тс

Тт

Тх

Т

Состояние полимеров. Полимеры – основа пласт­мacc – могут находиться в двух агрегатных состояниях: твер­дом – аморфном или кристаллическом и жидком – вязкотеку­чем. При нагреве до определенных температур они разлагаются, минуя парообразное состояние.

Из термомеханической кривой (рис. 97) видно, что аморфные полимеры при температуре Т_с переходят из стеклообразного состо­яния в высокоэластичное и затем при температуре Т_т – в вязкотекучее.

Кристаллические полимеры практически не имеют зоны высо­ко-эластичного состояния и при нагреве сразу переходят вязкотекучее состояние.

Исходя из такой зависимости дефор­мации и физического состояния поли­меров от температуры, пластмассы пере­рабатывают в изделия различными спо­собами в вязкотекучем, высокоэластичном, жидком и твердом состояниях, а также производят сварку и склеивание.