Классификация, краткая характеристика и области применения полимерных материалов

Благодаря ценным свойствам полимеры применяются в машиностроении, текстильной промышленности, сельском хозяйстве и медицине, автомобиле- и судостроении, авиастроении, в быту (текстильные и кожевенные изделия, посуда, клей и лаки, украшения и другие предметы). На основании высокомолекулярных соединений изготовляют резины, волокна, пластмассы, пленки и лакокрасочные покрытия. Все ткани живых организмов представляют высокомолекулярные соединения.

По химическому составу все полимеры подразделяются на органические, элементоорганические, неорганические.

Классификацию высокомолекуляр­ных соединений (см. рис. 19.2) проводят с точки зрения:

• происхождения;

• метода получения;

• строения полимерной цепи;

• состава основной цепи;

• формы макромолекул;

• электрических свойств;

• отношения к температуре,

• назначения.

Это не случайно, поскольку свойства полимеров, а значит, и их назначение определяются всеми перечисленными выше факторами.

Химическое строение полимера определяет такие его свойства, как устойчивость к действию химических реагентов и растворите­лей, высоких температур, диэлектрические свойства. В частности, хорошо сопротивляются действию кислот и щелочей и обладают негорючестью полимеры, содержащие в мономере галоиды. Свето­стойкость материалов значительно повышается с введением в мак­ромолекулу фтора и групп — Сг.

Молекулярная масса является важной характеристикой, сильно влияющей на свойства полимеров. С повышением средней молеку­лярной массы увеличиваются механическая прочность, твердость и эластичность, повышается химическая инертность к действию раз­личных реагентов, изменяются и другие свойства.

Характер связей между элементарными звеньями макромолекул оказывает влияние на свойства полимера. Так, карбоцепные полимеры, содержащие насыщенные углеродные связи, весьма устойчивы к действию кислот, щелочей и других агрессивных сред. Гетерогенные полимеры, содержащие сложные эфирные, ацетильные, алкильные связи, обладают меньшей химической стойкостью в кислотах и щелочах.

Форма макромолекулы также влияет на свойства полимеров. Чем более вытянута и менее разветвлена макромолекула полимера, тем выше его вязкость, прочность и меньше растворимость.

Строение полимера сильно влияет на его свойства. В большин­стве своем полимеры имеют аморфную (стеклообразную) структу­ру. Однако некоторые линейные и редкосетчатые полимеры могут образовывать строго упорядоченные области, т.е. иметь частично кристаллическое строение, что приводит к повышению прочности, твердости, теплостойкости. В случае кристаллической структуры увеличивается межмолекулярное взаимодействие, но снижается гибкость молекул.

Метод получения определяет помимо основных свойств поли­мерного материала также наличие в материале посторонних при­месей в небольших количествах, которые могут мигрировать на поверхность изделия или вымываться из него в процессе исполь­зования.

В период формования изделий полимер находится в вязкотекучем или высокоэластичном состоянии, а при эксплуатации — в стеклообразном или кристаллическом состоянии. В зависимости от характера процессов, сопутствующих формованию изделий, по­лимерные материалы делят на реактопласты и термопласты. К числу реактопластов относят материалы, переработка в изделия которых сопровождается химической реакцией образования сетчатого по­лимера — отверждением; при этом полимер необратимо утрачивает способность переходить в вязкотекучее состояние (раствор или рас­плав). При формовании изделий из термопластов не происходит отверждения и материал в изделии сохраняет способность вновь переходить в вязкотекучее состояние.