Состав полимерной матрицы

Полимеры как матрицы полимерных композиционных материалов

1. Классификация и номенклатура полимеров

2. Состав полимерной матрицы

3. Типы и марки отверждающихся матриц

4. Термопластичные матричные материалы

5. Эластомерные матричные материалы.

1. Классификация и номенклатура полимеров. Огромное количество полимеров и разнообразие их применения затрудняет создание единой классификации. Поэтому в основу ее могут быть положены различные свойства, например, происхождение, поведение при нагревании, способ синтеза и т.д.

Все полимеры по происхождению подразделяются на природные (выделенные из природных материалов), искусственные (полученные химической модификацией природных полимеров) и синтетические (полученные синтезом из низкомолекулярных соединений или модификацией синтетических полимеров).

Природные полимеры подразделяются на органические и неорганические. К органическим полимерам относятся натуральный каучук, гуттаперча, полисахариды, целлюлоза и т.д. Неорганическими полимерами являются графит, слюда, асбест, кварц и т.д.

В большинстве случаев перед применением природные полимеры модифицируют химическим способом, т.е. создают так называемые искусственные полимеры. На этом принципе основаны хлопчатобумажная, шерстяная, льняная, меховая, кожевенная, целлюлозно-бумажная, эфироцеллюлозная и другие отрасли промышленности.

В настоящее время синтезировано и выпускается промышленностью большое количество полимеров с различными свойствами. По основным физико-механическим свойствам при комнатной температуре полимеры подразделяются на эластомеры и пластические массы (пластмассы), основой которых являются термо- и реактопласты.

Эластомеры - это полимеры и материалы на их основе, обладающие высокоэластическими свойствами во всем диапазоне температур эксплуатации. Типичными эластомерами являются каучуки и резины. Они характеризуются малым значением модуля упругости, его практической независимостью от температуры (в области температур, когда полимер находится в высокоэластическом состоянии) и большими значениями деформаций, достигающих сотен и тысяч процентов.

Пластические массы находятся в стеклообразном или кристаллическом состоянии, характеризующемся относительно высокими значениями модуля упругости, существенной зависимостью его от температуры и небольшой деформацией.

По поведению при нагревании полимеры подразделяются на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры (термопласты) при нагревании размягчаются, а при охлаждении затвердевают, не претерпевая при этом никаких химических изменений и сохраняя способность к формованию при повторных переработках в изделия. Термореактивные полимеры (реактопласты) при нагревании (иногда без нагревания) структурируются и превращаются в неплавкие и нерастворимые соединения. Они не способны к повторному формованию.

По способу синтеза полимеры подразделяются на соединения, получаемые полимеризацией, поликонденсацией или химической модификацией.

По способу проведения синтеза полимеры подразделяются на соединения, получаемые в массе, растворе, суспензионной и эмульсионной полимеризацией.

По химическому строению макромолекул полимеры подразделяются на органические, элементоорганические и неорганические.

К органическим полимерам относятся соединения, содержащие, кроме атомов углерода, водород, кислород, азот, серу и галогены. К ним также относятся полимеры, содержащие другие элементы, но которые не входят в главную цепь и не соединены непосредственно с атомами углерода (например, соли органических поликислот). К элементоорганическим полимерам относятся соединения, главные цепи которых построены из атомов углерода и гетероатомов, за исключением атомов кислорода, азота и серы; К неорганическим полимерам относятся соединения, не содержащие атомов углерода.

По строению главной цепи полимеры подразделяются на:

- гомоцепные, главная цепь которых построена из одинаковых атомов, например, углерода (карбоцепные полимеры), кремния, германия и т.д.;

- гетероцепные, главная цепь которых построена из двух или большего числа различных атомов, например, углерода и кислорода, углерода и азота, углерода и серы, алюминия и кислорода и т.д.;

- соединения с системой сопряженных связей.

Карбоцепные полимеры подразделяются на алифатические, алициклические и ароматические.

Название карбоцепных полимеров складывается из названия исходного мономера и приставки поли. Полимеры, получаемые из монозамещенных производных этилена, объединяются под общим названием винильных полимеров, например, поливиниловый спирт, поливинилфторид, поливинилхлорид, поливинилцианид.

Состав полимерной матрицы

Полимерная матрица представляет собой двух- или многокомпонентную систему, состоящую из полимерной либо олигомерной составляющей и отвердителей или инициаторов, катализаторов, ускорителей отверждения. Часто полимерные связующие содержат также пассивные или активные растворители (разбавители), пигменты и красители, пластификаторы, стабилизаторы и другие компоненты (смазки, антипирены, антистатики, антимикробные агенты), вводимые с целью придания связующим и ПКМ необходимых технологических и эксплуатационных свойств.