Конструкционные пластмассы и их свойства

Полимеры, являющиеся основой пластмасс, представляют собой высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из многих элементарных звеньев одинаковой структуры. Эти звенья соединены между собой ковалентными связями в длинные цепи или образуют жесткие и пластичные пространственные решетки.

В основе технологии синтеза высокомолекулярных соединений лежат два основных метода получения полимеров – полимеризации и поликонденсации, различающихся как по механизму основной реакции, так и по строению образующихся полимеров.

Полимеризация – это соединение большого числа молекул мономера одного и того же вещества в одну большую макромолекулу. Этот процесс протекает обычно при определенной температуре и давлении без выделения каких-либо низкомолекулярных веществ.

Поликонденсация представляет собой химический процесс получения высокомолекулярных соединений из мономеров различных исходных веществ, сопровождающийся выделением побочных продуктов.

В зависимости от поведения связующего при нагревании пластические массы делятся на две группы – термопластические и термореактивные.

Полимеры, получаемые полимеризацией, чаще всего являются термопластичными материалами. К последним относятся пластические массы, полученные на основе поливинилхлорида, полиэтилена, акриловых и других термопластичных смол, которые при нагревании размягчаются и становятся пластичными, а при охлаждении снова отвердевают.

К термореактивным пластмассам относятся материалы на основе фенолоформальдегидных, карбамидных и других термореактивных синтетических смол, которые будучи отформованы в процессе изготовления, переходят в неплавкое, нерастворимое состояние.

Пластмассы могут быть неоднородными, состоящими из главного компонента – связующего вещества и технологических добавок: пластификаторов, наполнителей, стабилизаторов, антистатиков, красителей и др., и однородными, к которым относятся, например, полиэтилен.

Связующие вещества (смолы). Для конструкций и изделий строительного назначения в основном применяют полиэфирные, фенолоформальдегидные, эпоксидные и кремнийорганические смолы.

Наполнители уменьшают расход связующего, что снижает стоимость готового изделия, предотвращают усадку при отверждении, придают высокую механическую прочность и т.д. В качестве твердых наполнителей применяют непрерывное и рубленое стекловолокно, стеклоткань, асбестовое волокно, древесную стружку, опилки, тальк и др.

Пластификаторы снижают хрупкость пластмасс, увеличивают гибкость, эластичность и относительное удлинение, а также повышают морозостойкость материала. Кроме того, они улучшают условия переработки пластмасс.

Стабилизаторы способствуют сохранению физико-механических свойств пластмасс во времени и снижают скорость процессов деструкции (разложения) материалов под влиянием атмосферных условий, повышенных температур, света и микробиологической коррозии.

Антистатики уменьшают электризацию полимерных материалов в процессе их переработки и эксплуатации изделий из них. В качестве антистатика для пластмасс применяют ПАВ и электропроводящие наполнители (сажа, графит).

В строительстве наибольшее применение нашли стеклопластики и древесные пластики.

Стеклопластики представляют собой пластмассы, состоящие из стеклянного наполнителя и связующего. В качестве последнего используют обычно ненасыщенные полиэфирные, эпоксидные и фенолоформальдегидные смолы, а также некоторые термопласты. Наполнители в настоящее время используют главным образом стекловолокнистые, свойствами которых во многом определяются физико-механические характеристики стеклопластиков.

Древесные пластики – это материалы, полученные соединением синтетическими смолами продуктов переработки натуральной древесины. К ним относятся древесно-слоистые пластики, древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты, бумажный слоистый пластик и др.

Преимущества: прочные, предельно легкие, безотходные, светопрозрачные материалы.

Недостатки: стоимость, низкая долговечность (25 лет).