Термопластичные пластмассы. Свойства и область применения.

Термопластичные пластмассы используют для изготовления различных материалов: пленок, волокон, листов, труб. Наиболее широко применяют термопласты в виде гомогенных материалов, реже в виде газонаполненных либо наполненных порошками или волокнами.

Среди термопластичных полимеров наиболее широкое применение получили полиамиды, хлорсодержащие пластмассы, полиолефины, фторсодержащие пластмассы и сопластмассы, пластмассы и сопластмассы стирола, полиакрилаты, поликарбонаты.

К полиамидам относятся гетероцепные пластмассы, содержащие в основной цепи макромолекулы амидные группы (-СО-NН-). Полиамиды в большинстве случаев - кристаллические вещества с резко выраженной температурой текучести. К полиамидам принадлежат широко известные нейлон, капрон и другие.

Большая часть полиамидов перерабатывается на волокно. Из полиамидных смол получают пленку и заменители кожи, из которых, в частности, изготавливают приводные ремни.

Благодаря высокой твердости и износоустойчивости полиамиды нашли широкое применение при изготовлении подшипников, а также деталей изделий, подверженных кавитации. Смазкой в таких подшипниках является вода, однако они могут работать и без смазки.. Из полиамидов изготавливают шестерни, мелкие детали: болты, гайки, прокладки и другое.

Чаще всего полиамиды перерабатывают литьем под давлением, используя то обстоятельство, что полиамиды плавятся в сравнительно узком интервале температур и в расплаве имеют сравнительно низкую вязкость. Отдельные детали или части отливок могут соединяться между собой склеиванием и сваркой.

Группа хлорсодержащих пластмасс включает материалы на основе полимеров и сополимеров винилхлорида и винилиденхлорида, а также пентапласт. Наиболее широкое применение получили материалы на основе поливинилхлорида (ПВХ), представляющего собой полимер линейного строения (-СН₂-СНСl-)_n со степенью кристалличности до 10%. Основное количество поливинилхлорида, выпускаемого промышленностью, используется для производства пластиката и винипласта.

Винипласт представляет собой жесткий термопластичный материал, в состав которого кроме поливинилхлорида входят наполнители, стабилизаторы, модификаторы и пластифицирующие агенты; выпускается в виде листов, стержней, труб. Винипласт обладает сравнительно высокой для пластмасс прочностью, эластичностью и малым удельным весом. Он отличается высокой химической стойкостью к различным агрессивным средам. Высокая химическая стойкость винипласта сделала его одним из самых распространенных в химической промышленности антикоррозионных материалов. Значительная по сравнению с другими термопластами механическая прочность дает возможность использовать винипласт в качестве конструкционного материала. Конструкции винипласта, как правило, легче металлических, а служат не меньше, а иногда и дольше последних.

Пластикат - это техническое название термопластичных смесей пластифицированного поливинилхлорида, применяется для изготовления прокладок, трубок, лент.

Под названием полиолефины принято подразумевать группу материалов на основе высокомолекулярных соединений, образующихся при гомо- или сополимеризации олефинов. К ним относятся полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, поливинилциклогексан и другие.

Большинство полиолефинов - кристаллические пластмассы со сравнительно высокой степенью кристалличности. По масштабу промышленного производства и разнообразию областей применения первые два места среди полиолефинов принадлежат полиэтилену и полипропилену. Это обусловлено ценными техническими свойствами этих полимеров, легкостью их переработки в изделия, а также наличием дешевого сырья.

Полиэтилен (-СН₂-СН₂-)п получают в настоящее время несколькими способами: в зависимости от способа производства различают полиэтилен высокого давления (ПЭВД) и полиэтилен низкого давления (ПЭНД). ПЭНД отличается от ПЭВД большей плотностью, прочностью, жесткостью, повышенной теплостойкостью. Области применения полиэтилена и полипропилена очень разнообразны для изготовления пленок, труб, листов, изоляции, строительных деталей, емкостей, контейнеров и ряда других изделий. Благодаря нетоксичности и инертности полиэтилен широко применяется в качестве материала для небьющейся посуды.

Фторопласты (фторлоны) - это группа пластмасс на основе полимеров различных ненасыщенных фторсодержащих соединений. Наибольшее техническое применение среди фторсодержащих полимеров получил фторопласт - 4 (фторлон - 4) - политетрафторэтилен, не содержащий никаких добавок и модификаторов. В отличие от других термопластов фторлон-4 не переходит в вязкотекучее состояние даже при температуре разложения (выше 415 °С). Это затрудняет изготовление изделий из фторлона-4 и в ряде случаев исключает возможность практического использования его в конструкциях.

В настоящее время промышленность выпускает ряд плавких фторлонов, способных заменить политетрафторэтилен. Это фторлоны Ф-4М, Ф-40, Ф-42, Ф-3, Ф-32Л, Ф-4Н, Ф-2 и другие. Преимущество плавких фторлонов состоит в том, что они термопластичны и могут подвергаться многократной высокотемпературной переработке высокопроизводительными методами. Некоторые из плавких фторлонов обладают избирательной растворимостью в органически растворителях (Ф-42, Ф-32Л, Ф-4Н, Ф-2, Ф-2М).

Все плавкие фторлоны перерабатывают методами прессования, экструзии, литья под давлением и могут быть использованы для изготовления пленок, труб, шлангов, листов электроизоляционных и стойких к агрессивным средам изделий.

Полистирол - линейный высокомолекулярный полимер, легко перерабатываемый литьем под давлением, обладает хорошими оптическими свойствами и низким фактором диэлектрических потерь при средних частотах. С другой стороны, полистирол легко подвергается действию многих растворителей, имеет низкую атмосферостойкость, характеризуется низкой теплостойкостью и высокой хрупкостью.

Полимер стирола является одним из первых и наиболее полно изученных полимерных пластмасс. Благодаря высокой водо- и химической стойкости, хорошим электроизоляционным свойствам, прозрачности полистирол широко применяется в технике. Получают его полимеризацией стирола, который иначе называется винилбензолом. Хотя исходный материал для получения полистирола обладает токсичными свойствами, сам полистирол совершенно безвреден для организма человека.

Пластмассы и сопластмассы стирола используют для изготовления пленок, нитей, пенопластов, деталей светотехнической арматуры, деталей холодильников, облицовочных листов и плиток.

Группа акриловых пластиков включает пластмассы и сополимеры акриловой и метакоиловой кислот и их производных. Наибольшее значение среди акриловых пластмасс имеет полиметилметакрилат, представляющий собой аморфный прозрачный полимер, обладающий высокой проницаемостью для излучения видимого и ультрафиолетового спектра. При нагревании выше температуры 120 °С полиметилметакрилат размягчается, переходит в высокоэластическое состояние и легко формуется, выше температуры 200 °С начинается заметная деполимеризация полимера.

Промышленностью полиметилметакрилат поставляется, главным образом в виде листового органического стекла.

Достаточно широкое применение получили сопластмассы метилметакрилата с акрилонитрилом. По сравнению с полиметилметакрилатом эти сопластмассы обладают более высокой твердостью и прочностью, применяются главным образом для изготовления безосколочного ударопрочного органического стекла для автобусов и различных сооружений.

К поликарбонатам относятся сложные полиэфиры угольной кислоты с общей формулой (-О-R-О-СО-)_n. Промышленное применение нашел, главным образом поликарбонат на основе бисфенола А, благодаря доступности и дешевизне исходного сырья. Это оптически прозрачный материал, обладающий хорошими прочностными свойствами, высокой теплостойкостью и хорошими диэлектрическими свойствами.

Поликарбонат характеризуется более высокой вязкостью расплава, чем другие термопласты, однако может перерабатываться всеми широко распространенными методами. Благодаря низкой склонности полимера к ползучести изделия из поликарбоната характеризуются высокой стабильностью размеров.

По масштабу промышленного производства и разнообразию областей применения одно из первых мест среди термопластичных полимерных материалов занимают пленки. Наибольшее распространение получили пленки из полиамидов, поливинилхлорида, полиолефинов, полистирола, поливинилиденхлорида, полиэтилентерефталата, поливинилового спирта, фторлонов.

Полимерные пленки находят широкое применение в качестве упаковочных, электроизоляционных, кинофотоматериалов, декоративно-отделочных материалов, для сооружения искусственных водоемов, каналов, парниковых крыш, теплиц.

 

 

 

Минеральная вата

Минеральная вата - это волокнистый материал, получаемый из силикатных расплавов горных пород с добавлением органического связующего компонента. Производство минеральной ваты состоит из следующих операций: подготовки сырьевых материалов, плавления сырья и получения расплава, переработки минерального расплава и волокна, осаждение ваты (волокон), формирование минераловатного ковра в камере волокноосаждения.

Химический состав твердой основы определяет ценные свойства минеральной ваты - высокая химическая стойкость и негорючесть. Более того, изделия из минеральной ваты эффективно препятствуют распространению пламени и применяются в качестве противопожарной изоляции и огнезащиты.

Также изделия из минеральной ваты могут быть использованы в условиях очень высоких температур в том случае, если они не будут подвергаться деформациям, после того как разрушится связующий компонент. Дело в том, что минеральные волокна способны выдерживать температуру выше 1000°С, в то время как органический связующий компонент начинает разрушаться уже при температуре 250°С. При более высоких температурах даже после разрушения связующего волокна минеральные волокна остаются неповрежденными и связанными между собой, сохраняя свою прочность и создавая защиту от огня.

Минеральная вата является волокнистым материалом, используемым для тепло-звукоизоляции при строительстве или защите промышленных объектов, например труб с горячей водой. Ее так же называют минераловатным утеплителем или стекловатой, далее в тексте минвата. Минвата изготавливается преимущественно из минеральных материалов, расплавов песка, доменных шлаков, смесей осадочных, изверженных и других горных пород.

 

Основные свойства минваты:

· материал способен выдерживать температуру до 1000 градусов по Цельсию, при этом не теряя своих физических свойств, благодаря чему ее используют для изоляции пожароопасных элементов здания;

· обладает низкой теплопроводностью, то есть высокими теплоизоляционными свойствами, которые с успехом используются при строительстве жилых зданий;

· не пропускает воду, благодаря чему не теряет свои теплоизоляционные свойства в условиях повышенной влажности;

· благодаря своей волокнистой структуре имеет высокие звукоизоляционные параметры;

· устойчива к деформациям.

Область применения:

· в качестве изоляции для любых поверхностей в строительстве;

· в системах наружного утепления зданий;

· в качестве тепловой изоляции различного промышленного оборудования;

· для изоляции приборов с повышенной пожароопасностью;

· для защиты и изоляции тепловых сетей, газопроводов, технологических трубопроводов тепло- электростанций;

· для покрытия плоских кровель в качестве теплозвукоизоляционного материала.

Эмаль

Эмали представляют собой лаки, смешанные с тонко измельченными пигментами. Название свое они получили потому, что при высыхании образуют блестящие, глянцевые пленки, напоминающие эмаль.
Для эмалей применяют высокосортные пигменты, обладающие высокой укрывистостью, большой красящей способностью и светостойкостью. Пигменты должны быть перетерты с лаком так, чтобы каждая частица пигмента независимо от ее величины была полностью кругом смочена лаком. Растиранием достигается и наибольшая дисперсность пигмента (измельчение). Это увеличивает укрывистость эмали, ее красящую способность, прочность и блеск эмалевой пленки.
Эмали относятся к укрывистым лакокрасочным составам. Они закрывают натуральный цвет и текстуру древесины, придавая отделываемой поверхности свой цвет и полузеркальный блеск.
Эмали различают масляные, нитроцеллюлозные (нитроэмали), глифталевые, пентафталевые, перхлорвиниловые и фиксоли.
Масляные эмали приготовляют, перетирая пигменты с масляными лаками и добавляя растворители и сиккативы. Эти эмали образуют довольно тонкую ровную пленку с полузеркальным блеском. Розлив масляных эмалей должен занимать не более 10 мин., высыхание при температуре 18—20° от пыли — не более 10 час.; высыхание для шлифования и нанесения следующего покрытия — не более двух суток; полное высыхание—не более трех суток.
Эмали общего потребления применяют для отделки столярных изделий, предназначенных для закрытых помещений. Изготовляют эти эмали на тощих масляных лаках из природных смол (марка КО) и глифталевых (марка ФО). Те и другие эмали в зависимости от их цвета бывают двадцати пяти номеров. В столярном производстве наибольшее применение имеют эмали марки КО и ФО № 1 белая, № 2 под слоновую кость, № 8 и 9 светло- и темно-коричневые, № 15 голубая, № 20 вишневого цвета, № 25 черная. Укрывистость их от 90 до 170 г/м2 при двухразовом покрытии. Образуемые ими пленки отличаются твердостью и блеском, но они недостаточно водо- и атмосферостойки. При загустевании эти эмали разбавляют скипидаром, сольвентом или смесью скипидара с ксилолом в соотношении 2: 1.
Пентафталевые эмали приготовляют на пентафтале-вых лаках. Эти эмали образуют прочную, ровную, глянцевую пленку высокой водо- и атмосферостойкости, вполне высыхающую за двое суток. Пентафталевые эмали выпускают под маркой ПФ за № 57—71 от кремового и голубого до черного цвета. Укрывистость их от 60 до 180 г/м2. В случае загустевания эти эмали разбавляют скипидаром или сольвентом. Применяют пентафталевые эмали для отделки изделий, подвергающихся атмосферным влияниям или переменной влажности.
Перхлорвиниловые эмали приготовляют на перхлор-виниловом лаке. Их разбавляют до рабочей вязкости разбавителем Р-4 или смесью из ацетона (26%), толуола (62%) и бутил-ацетата (12%). Лакокрасочные заводы выпускают перхлорвини-ловые эмали под маркой ПХВ 15 цветов. Эти эмали образуют глянцевые, водо- и атмосферостойжие пленки высокой прочности, вполне высыхающие за 2—3 часа. Употребляют их для отделки изделий, подверженных влияниям атмосферы, переменной влажности, а также действию кислот и щелочей (лабораторная мебель).
Фиксоли приготовляют без смол на уплотненных маслах, льняном и тунговом. Время высыхания при температуре 18—20° С от пыли — до 8 час., полное — двое суток. Фиксоли образуют пленки высокой атмосферостойкости. Применяют фиксоли для наружной отделки изделий, подверженных влиянию атмосферы, в частности для внешней отделки железнодорожных и трамвайных вагонов, автобусов.
Эмаль АКС представляет собой смесь светлого масляного лака с тонкодисперсным порошком алюминия. Эта эмаль по высыхании образует на отделываемой поверхности тонкую сплошную серебристого цвета пленку, отличающуюся высокой прочностью и атмосферостойкостью. Эмаль АКС выпускают в виде лака и алюминиевого порошка (раздельно), смешивают их перед употреблением в пропорции, указанной на этикетке. Алюминиевый порошок выпускают сухим и в виде пасты, затертой на уайт-спирите.
Алюминиевую эмаль часто приготовляют на месте путем перемешивания масляного лака № 8 с алюминиевым порошком. На 1 л лака берут 220 г порошка.
Нитроэмали (нитроцеллюлозные) приготовляют на нитролаках. Нитроэмали образуют на отделываемой поверхности ровную прочную глянцевую пленку, устойчивую к атмосферным влияниям. Из всех укрывистых лакокрасочных составов нитроэмали являются наиболее быстро высыхающими. Полное отвердевание нитроэмалевой пленки требует не больше часа. Нитроэмали можно отличить от других эмалей по запаху ацетона и грушевой эссенции.
Лакокрасочная промышленность выпускает нитроэмали на нитроканифольных лаках под маркой ДМО от белого до темно-серого цвета и на нитроглифталевых лаках под маркой НКО от светло-желтого до черного.
Нитроэмали марки ДМО применяют для отделки столярныд изделий, находящихся внутри помещений, из-за ограниченной их водостойкости. Эти эмали промышленность выпускает в виде паст. Перед употреблением их разводят растворителями № 645, 646 или РДВ. Нитроэмали марки НКО промышленность выпускает готовыми для работы. Они по сравнению с нитроэмалями ДМО более водостойки, поэтому их применяют для отделки столярных изделий, находящихся в помещениях и на открытом воздухе.
В случае загустения эмалей НКО вследствие испарения растворителей их можно разбавлять смесью скипидара с ксилолом.
Промышленность выпускает также нитрокраски под маркой ДМ, представляющие собой нитроэмали ДМО, в которые добавлены наполнители.
В столярном производстве, в частности для отделки мебели, наибольшее применение имеют нитроэмали белого, кремового (под слоновую кость) и коричневого цветов. В настоящее время нитроэмалям ДМО и ДМ присвоена марка НЦ-25.
В столярном производстве используют, в частности для внешней отделки футляров для радиоаппаратуры, так называемые растрескивающиеся нитроэмали. Их наносят на цветной грунт. При высыхании вследствие большой усадки и возникновения поверхностного натяжения пленка образует трещины причудливого узора. По трещинам обнажается цветной грунт. Все это создает вид кожи крокодила.
Имеют применение эмали на основе эпоксидных, полиуретановых и полиэфирных лаков.
Промышленность выпускает эмали готовыми к работе. На производстве разбавляют только нитроэмали марки НЦ-25 и те, которые загустели вследствие испарения растворителей, в большинстве случаев из-за неправильного их хранения (незакупоренными).
Испытывают свойства и качества эмалей так же, как лаков. Эмали промышленность выпускает в герметически закупоренной таре в мелкой развеске, обычно в банках из белой жести. Нужно хранить эмали в таре завода-изготовителя.
Все эмали огнеопасны в особенности нитроэмали, пары которых, кроме того, вредны для организма человека. Это нужно учитывать при обращении с эмалями и при их хранении.