Пластмаси і полімери

Полімери – це речовини, макромолекули яких складаються з численних повторюваних елементарних ланок, які представляють однакову групу атомів. Молекулярна маса молекул становить від 500 до 1000000.
У молекулах полімерів розрізняють головну ланцюг, яка побудована з великої кількості атомів. Бічні ланцюги мають меншу довжину.
Полімери, головна ланцюг яких містить однакові атоми, називають гомоцепными, а якщо атоми вуглецю – карбоцепными. Полімери, у головній ланцюзі яких містяться різні атоми, називають гетероцепными.
Макромолекули полімерів за формою поділяють на лінійні, розгалужені, плоскі, стрічкові, просторові або сітчасті.
Лінійні макромолекули полімеру – довгі зигзагоподібні і скручені в спіраль ланцюжка, яким притаманна гнучкість, обмежується жорсткими ділянками – сегментами, які складаються з кількох ланок. Такі макромолекули володіють високою міцністю уздовж головної ланцюга, слабко пов'язані між собою і забезпечують високу еластичність матеріалу. Нагрівання викликає розм'якшення, а подальше охолодження – затвердіння полімеру (поліамід, поліетилен).
Розгалужена макромолекула містить бічні відгалуження і це ускладнює зближення макромолекул і знижує міжмолекулярне взаємодія. Полімери з такою формою відрізняються зниженою міцністю, підвищеною плавкостью і рихлістю. Зшиті форми макромолекул властиві більш міцним, нерозчинним і неплавким полімерів, схильним до набухання в розчинниках і розм'якшення при нагріванні.
Макромолекули полімерів володіють гнучкістю.
Пластмаси (пластики) – це органічні матеріали на основі полімерів, які здатні розм'якшуватися при нагріванні і під тиском приймати певну стійку форму. Прості пластмаси складаються з одних хімічних полімерів. Складні пластмаси містять добавки: наповнювачі, пластифікатори, барвники, отверджувачі, каталізатори.
Наповнювачі у пластмаси вводять у кількості 40-70 % для підвищення твердості, міцності, жорсткості, надання особливих специфічних властивостей. Наповнювачами можуть бути тканини і порошкоподібні, волокнисті речовини.
Пластифікатори (стеарин, олеїнова кислота) сприяють підвищенню пружності, пластичності і полегшують обробку пластмас.
Отверджувачі (аміни) і каталізатори (перекисні з'єднання) вводять в пластмаси для затвердіння.
Барвники (мінеральні пігменти-спиртові розчини органічних фарб) надають пластмас певну забарвлення і знижують їх вартість. Склад компонентів, їх поєднання і кількісне співвідношення дозволяють змінювати властивості пластмас в широких межах. Пластмаси класифікують за ознаками.
По виду наповнювача: з твердим наповнювачем; з газоподібним наповнювачем.
По реакції сполучної полімеру до повторного нагрівання. Термопластичні пластмаси на основі термопластичного полімеру розм'якшуються при нагріванні і тверднуть при подальшому охолодженні (чисті полімери або композиції полімерів з пластифікаторами, противостарителями).
Термопласти відрізняються низькою усадкою 1-3%. Для них характерні мала крихкість, велика пружність і здатність до орієнтації.
Термореактивні пластмаси на основі термореактивних полімерів (смол) після теплової обробки – затвердіння – переходять у термостабильное стан і відрізняються крихкістю, мають велику усадку 10-15 % і містять у своєму складі наповнювачі.
Щодо застосування поділяються на групи: конструкційні для силових деталей і конструкцій, для несилових деталей; прокладочні, ущільнювальні; фрикційні і антифрикційні; електроізоляційні, радіопрозорі теплоізоляційні; стійкі до впливу вогню, масел, кислот; облицювально-декоративні.
Поліетилен можна використовувати тривалий час при 60-100 °C. Морозостійкість досягає -70 °C і нижче. Хімічно стійкий і не розчиняється в розчинниках, застосовується для ізоляції захисних оболонок кабелів проводів, деталей високочастотних установок і виготовлення корозійностійких деталей – труб, прокладок, шлангів. Його випускають у вигляді плівки, листів, труб, блоків. Поліетилен схильний до старіння.
Полістирол – це аморфний, твердий, прозорий полімер, який має лінійну будову, високі діелектричні властивості, достатню механічну міцність, невисоку робочу температуру (до 100 °C), хімічну стійкість в лугах, мінеральних і органічних кислотах, маслах. Він набрякає у 65 %-ної азотної, крижаній оцтовій кислотах, бензині, гасі. При температурі вище 200 °C розкладається, утворюючи стирол. Полістирол застосовують для виробництва слабонавантажених деталей і високочастотних ізоляторів. Недоліки – крихкість при знижених температурах, схильність до поступового утворення поверхневих тріщин.
Пластмаси широко застосовуються в машинобудуванні і приладобудуванні для виготовлення деталей. Пластмаси електротехнічного призначення застосовують в якості електроізоляційних матеріалів у конструкціях машин.