Термопластичные пластмассы

Основу термопластичных пластмасс составляют полимеры с линейной и разветвленной структурой. Помимо основы они иногда содержат пластифи­каторы. Термопласты способны работать при температурах не выше 60—70 °С, поскольку выше этих температур их физико-механические свойства резко снижаются. Некоторые теплостойкие пластмассы способны работать при 150—200 °С, а термостойкие полимеры с жесткими цепями и циклической структурой устойчивы до 400—600 °С.

Предел прочности термопластов изменяется в пределах 10—100 МПа, а модуль упругости — (1,8—3,5)-10³ МПа. Длительное статическое нагруже-ние термопластов вызывает появление вынужденно-эластической деформа­ции и снижает их прочность. С увеличением скорости деформирования вы­нужденно-эластическая деформация отсутствует и появляются жесткость и хрупкое разрушение.

Наличие в структуре полимеров кристаллической составляющей делает их более прочными и жесткими.

Полиэтилен имеет структурную формулу

"т т "

-гг

_ ^{н н} 1

неполярен. Его получают полимеризацией бесцветного газа этилена при низком и высоком давлении. Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) име­ет высокую плотность и кристалличность до 74—95%. Макромолекулы полиэтилена высокого давления(ПЭВД) имеют более разветвленное строение. В результате ПЭВД отличается пониженной плотностью и со­держит в структуре до 55—65% кристаллической составляющей. С уве­личением плотности и кристалличности полиэтилена возрастают его прочность и теплостойкость.

Полиэтилен способен длительное время работать при 60—100 °С. Мо­розостойкость достигает -70 °С и ниже. Химически стоек и нерастворим в растворителях при 20 °С.

Полиэтилен применяют для изоляции защитных оболочек кабелей про­водов, деталей высокочастотных установок и для изготовления коррозион-ностойких деталей — труб, прокладок, шлангов. Его выпускают в виде плен­ки, листов, труб, блоков.

Полиэтилен подвержен старению. Для защиты от старения в полиэтилен вводят сажу 2—3%, замедляющую процесс старения в 30 раз.

Полистирол имеет структурную формулу

I

-СН—сн-

с₆н₅

полярный. Это аморфный, твердый, жесткий, прозрачный полимер, имеющий преимущественно линейное строение. Молекулярная масса полистирола в зависимости от степени полимеризации может достигать 600 000. Наибольшее распространение имеют полистиролы с массой 200 000—300 000, применяемые для изготовления листов и деталей ме­тодом литья под давлением.

Полистиролу присущи высокие диэлектрические свойства, удовлетвори­тельная механическая прочность, невысокая рабочая температура (до 100°С), химическая стойкость в щелочах, минеральных и органических кислотах, маслах. Он набухает в 65%-ной азотной, ледяной уксусной кислотах, бензине и керосине. При температуре выше 200 °С разлагается, образуя стирол.

Полистирол применяют для производства слабонагруженных деталей и высокочастотных изоляторов.

Недостатками свойств полистирола являются его хрупкость при пони­женных температурах, склонность к постепенному образованию поверхност­ных трещин.

Фторопласт-4 (политетрафторэтилен), структурная формула которого

F F

неполярен, имеет аморфно-кристаллическую структуру. Скорость кристал­лизации зависит от температуры в очень малой степени до 250 °С и не влия­ет на его механические свойства. Температурный порог длительной эксплуа­тации фторопласта-4 ограничивается 250 °С. Он относительно мягок, по­скольку аморфная фаза находится в высокоэластическом состоянии.

Фторопласт-4 отличается чрезвычайно высокой стойкостью к действию аг­рессивных сред: соляной, серной, плавиковой, азотной кислот, царской водки, пероксида водорода, щелочей. Он разрушается под действием расплавов щелоч­ных металлов, а также фтора и фтористого хлора при повышенных температурах. Фторопласт-4 не горит и не смачивается водой и многими жидкостями.

Политетрафторэтилен не охрупчивается до -269 °С. Он сохраняет гиб­кость при температуре ниже -80 °С. Фторопласт-4 имеет низкий коэффици­ент трения (0,04), не зависящий от температуры плавления (327 °С) кристал­лической составляющей.

Недостатками фторопласта-4 следует считать его токсичность вследст­вие выделения фтора при высоких температурах, хладотекучесть и трудность переработки из-за отсутствия пластичности.

Фторопласт-4 применяют для изготовления мембран, труб, вентилей, насосов, уплотнительных прокладок, сильфонов, манжет, антифрикционных покрытий на металлах, а также электрорадиотехнических деталей.

Свойства неполярных термопластов приведены в табл. 9.1.