Направление подготовки бакалавров Химическая технология Материаловедение и

материалов
Лихачев Владислав Александрович, к.х.н., доцент

- полимерные материалы получаемые путем химической модификации природных полимеров. Например

эфиры целлюлозы)
1.3. Синтетические полимеры – полимеры, синтезируемые из низкомолекулярных веществ мономеров (полиэтилен, поливинилхлорид, полиамид, синтетические каучуки и т.д.).

2. Органические и неорганические

Цепочка С-С

Цепочка Si-Si, Al-Al

состоящие из многочисленных маломолекулярных звеньев (мономеров) одинакового строения.
Для получения полимеров

применяют следующие мономеры:

Мономеры

и т.д.

3.2 Гетероцепные полимеры
3.2.1 Содержащие в основной цепи атомы углерода
{СН2-

(СН2)n-C – О -} n - полиэфиры
О
{СН2- (СН2)n-C – N -} n - полиамиды
О H
3.2.2 Не содержащие в основной цепи атомы углерода
(элементорганические полимеры)
CH3
{- Si – O -} n - полидиметилсилоксан
CH3

полимеры построенные из разных элементарных звеньев. (Разных мономеров)

Регулярные; 00000000
Нерегулярные; 000 00 0
Блоксополимеры;
Привитой сополимер 00000000

пространственными (сетчатыми).
Линейные макромолекулы
Целлюлоза, натуральный каучук, полиэтилен, ПВХ

на основе высокомолекулярных соединений:

Пластмассы
Эластомеры (резины)

и элементорганических полимеров.
Пластмассы обычно состоят из нескольких компонентов, т.е. являются

композиционными материалами. (Хотя имеются пластмассы состоящие только из одного компонента).
Связующее – главный компонент, полимерный материал.
Наполнители - материалы органического и неорганического происхождения они придают пластмассам прочность, твердость, теплостойкость и другие свойства.
Пластификаторы – повышение способности к пластической деформации, улучшают морозостойкость и огнестойкость пластмасс

Пластмассы, как конструкционный материал

изменяют структуру полимеров, ускоряют полимеризацию;
Смазывающие вещества (стеарин, олеиновая кислота) применяют

для предотвращения прилипания пластмассы к оборудованию при производстве и эксплуатации изделий;
Красители и пигменты – придают желаемую окраску пластмассам

(0,23 – 0,7 Вт/м К);
Высокая коррозионная стойкость;
Высокие удельные прочностные характеристики;
Лёгкость

обработки , хорошие технологические свойства (литье, прессование, деформация, экструзия, сварка, склеивание);
Прозрачность и высокие оптические свойства некоторых пластмасс (полиметилметакрилат, полиэтилен, поликарбонат);
Доступность сырьевой базы, дешевизна.

(300-600оС)
Низкая твёрдость;
Высокий температурный коэффициент расширения;
Склонность к старению;
Высокая ползучесть под действием

нагрузок;
Пожароопасны.
Токсичность некоторых пластмасс и выделяемых при эксплуатации и деструкции компонентов.

Пластмассы как конструкционный материал

заводах большой химии. Полимер получается в виде порошка, гранул, шариков,

стержней или листов. Формование изделий проводится на машиностроительных заводах.
Поведение термопластов при повышении температуры оценивается тремя температурами (Тпл, Тстекл, Тдестр)
Реактопласты – материалы, реакция полимеризации которых происходит непосредственно при формовании изделий.
Поведение реактопластов при повышении температуры оценивается одной температурой (Тдестр)

их при повышенных температур характеризуется температурой плавления Тпл);
аморфные (для них

характерна температура стеклования или размягчения Тстекл)
В любых термопластах есть кристаллическая и аморфная составляющие, поэтому вид термопласта зависит от того какой структуры больше.

, полиэтилен более низкой плотности получается при давлении 1500 атм

и низкого давления ПЭНД. Полиэтилен имеет аморфнокристаллическое строение.
ПЭВД имеет 55 – 65% кристаллической составляющей, ПЭНД – 74 – 95%.
Полиэтилен – самый простой по составу полимер, и один из самых дешевых. Легко перерабатывается всеми методами переработки пластмасс, он используется для пищевых целей, может эксплуатироваться при: t = –40 –1050C (ПЭВД), t = –70 – 1200С (ПЭНД).

(–СН2 – СН2–)n

полиэтиленом имеет более высокую механическую прочность и жесткость, большую теплостойкость

до 1100С и меньшую склонность к старению, разрушающее напряжение 25-40МПа, морозостойкость до - 200С
Применяется для труб и арматуры водопроводов, химическая посуда, корпуса аккумуляторов, гальванические ванны, детали бытовой техники и т.д.
Поливинилхлорид ПВХ - (–СН2 – СНСl–)n
Аморфный полимер, температура размягчения 60 – 700С
Температура обработки – 130-1500С Прочность твердой модификации ПВХ (винипласта на уровне полипропилена). Мягкая модификация - пластикат ПВХ, жидкая модификация – пластизоль и диплазоль

Примеры пластмасс - термопластов

числу наиболее известных и широко применяемых пластмасс.
Твердый, жесткий, бесцветный и

прозрачный материал с повышенной хрупкостью. Склонен к старению, в частности под действием света
Корпуса радиоприемников, телевизоров, бытовых приборов.

Политетрафторэтилен (фторопласт 4) (–СF2 – СF2–)n

Это самый устойчивый полимер, рабочая температура до 3270С, при этой температуре плавится его кристаллическая составляющая, при этом меняются размеры фторопласта, форма и механические свойства. Этим определяется температура его эксплуатации.
Температура разложения –– 4150С
Фторопласт 4 не плавится, его пластичность не изменяется, поэтому он не является классическим термопластом, и изделия из него получаются методом прессования. 

изготовления стекол автомобилей и самолетов. Пропускает 75% ультрафиолетовых лучей, в

связи с чем не подвергается световой деструкции. Ломается без возникновения острых кромок. Аморфный полимер, температура размягчения 800С. Эксплуатируется при температуре от +60 0С до - 600С.

Большое преимущество термопластов в том что их можно вторично перерабатывать.

целом более термически стойкие чем термопласты.
Композиция

которую нужно вначале приготовить для получения реактопласта содержит:
1. Основной компонент смолу (Эпоксидная фенолформальдегидная, фурановая, кремнийорганическая);
2. Наполнитель (песок, графит, волокнистые наполнители, ткани, опилок, стружка и т.д.);
3. Растворитель;
4. Пластификатор;
5. Отвердитель (инициатор полимеризации)

фенолформальдегидной), отвердителя и волокнистого наполнителя в виде очесов хлопка (волокнит),

асбеста (асбоволокнит), стекловолокна ( стекловолокнит) .
Большую группу реактопластов составляют слоистые пластмассы. Наполнители: бумага, картон, хлопчатобумажные ткани, и ткани из синтетических, волокон древесный шпон, опилки и стружки (гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, древопластики и т.д.)
Реактопласты вторичной переработке не подлежат

Стоит до 250-280 С, далее деструкция.

Фаолит Т – в пластмассу

добавляется графит;

Стеклотекстолит - прессованный слоистый материал на основе стеклоткани и фенолформальдегидной смолы. Прочность материала превышает прочность алюминиевых сплавов и титана. Хорошая ударная вязкость. Механические характеристики могут быть повышены за счет армирования высокопрочной проволокой. Высокая химическая стойкость.
Температурный интервал использования – 40 - +160 С

наполнители изолированы друг от друга тонкими слоями связующего.
Плотность –

20 – 300 кг/м3, коэффициент теплопроводности 0,003-0.007 Вт/м К.
Используются как звуко- и теплоизоляционный материал и упаковочный материал, защищающий от ударных нагрузок.
Связующим может быть термопласт или реактопласт. Наиболее распространены пенополистирол (ППС), пенополивинилхлорид, пенополиуретан;
Реактопласты: фенолформальдегидные, фенолкаучуковые, кремнийорганические (К-40)

Плотность ППС —самая разнообразная до 25 кг/м3,
обладает высокой стойкостью

к
истиранию
и низким водопоглощением,
трудновоспламеняем,
но более горюч по сравнению с ПВХ
Часто используется как
Противоударный материал

теплоизоляционный материал, с незначительными колебаниями своих характеристик в температурном режиме

от +60°С до -60°С.

теплопроводность — 0,04 Вт/(м•К). Допускается использование в температурном режиме от

—45°С до +100°С. Ширина материала — от 10 до 114 мм, толщина стенок изоляции может быть 10, 15 и 20 мм.

газообразные включения сообщаются друг с другом и окружающей средой.
Хорошо

поглощают жидкие среды. Водопоглощение 400-700% от веса материала. Плотность = 25 – 500 кг/м3.
Используются как теплоизоляционные, шумоизоляционные и влагопоглощающие материалы.

Газонаполненные пластмассы

из воздуха, используется как смягчающий и как опорный материал, а

также для придания упругости изделиям и изоляции. Благодаря мелкоячеистой структуре поролон обладает хорошими показателями эластичности и воздухопроницаемости.

посуды или тела, в качестве амортизирующего материала на наушниках, как

набивка для мебели и мягких игрушек, для шумоизоляции в строительстве.

Недостатки: стареет и горит с
выделением ядовитых газов

К поропластам относятся
и детские памперсы со сложной
системой газовых каналов

Применение поролонов

вид гофра, а затем листы склеиваются и образуются газовые полости

в виде пчелиных сот.
Сотопласты в основном используются как теплоизоляционный и электроизоляционный материал

По сравнению с пено- и поропластами сотопласты имеют более геометрически правильную структуру ячеек, но отличаются большей анизотропией свойств. Сотопласты можно получать на основе бумаги, бязи, стеклоткани, фольги и других рулонных или листовых полимерных материалов. От пенопластов они отличаются сравнительно более высокой прочностью и теплостойкостью.

Сотопласты

зеркал и т.д.)
Элементы химических аппаратов,
Изделия строительной промышленности
(сайдинг, фасадные панели,

панели внутренней отделки,
ламинат, сантехнические трубы);

основе.







В жидком или твердом не полимеризованном состоянии с последующей полимеризацией

при изготовлении изделий: зубы, полимербетоны, диплазоль и т.д.

Применение пластмасс