39. Синтетические полимеры: виды, свойства, применение в транспортном строительстве.

Синтетические полимеры – это многочисленные пластмассы, волокна, каучуки.

Они играют большую роль в развитии всех отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта, связи. Как без природных поли - меров невозможна сама жизнь,так без синтетических полимеров немыслима современная цивилизация.

Терминология, используемая в технике синтетических полимеров

Человека, мало знакомого с синтетическими полимерными материалами, может поразить огромное разнообразие специальных терминов и сокращений, используемых в этой области. Разобраться в данном вопросе поможет приведенный ниже перечень некоторых наиболее употребительных терминов, часть которых перешла из англоязычной технической литературы.

Дисперсия. Образуется в результате тонкого распределения одного продукта в другом без взаимного растворения.

Интегральный пенопласт. Детали из этого вспененного синтетического полимера обладают мелкоячеистой структурой и характеризуются низкой плотностью. Они обладают гладкой поверхностью с закрытыми ячейками. Формуемые из интегральных пенопластов детали продолговатой конфигурации для увеличения жесткости снабжают металлическими вставками.

Катализаторы. Химические вещества, которые ускоряют протекание химических реакций, однако сами в них не учавствуют. Они играют огромную роль при синтезе самых разнообразных полимерных материалов.

Лаки для отделения изделий от пресс-формы. Они выполняют функцию, аналогичную смазкам, но представляют собой раствор поливинилового спирта. Лак с поверхности формованного изделия может быть удален водой.

Мономеры. Короткоцепные химические соединения, из которых синтезируют полимеры. Они имеют техническую ценность лишь в том случае, если способны соединяться друг с другом, образуя длинные молекулярные цепи – макромолекулы. Процесс, в результате которого образуются макромолекулы, называют полимеризацией или поликонденсацией (полиприсоединением, ступенчатой полимеризацией). В результате протекания этих процессов образуются полимеры.

Пластификаторы. Вспомогательные средства, позволяющие повысить эластичность лакового покрытия, нанесенного на поверхность полимерного изделия.

Ручное ламинирование. Простейший способ изготовления деталей из армированных стекловолокном полиэфирных и эпоксидных смол. Стеклянное волокно в виде стеклоткани укладывают в специальную форму и пропитывают жидкой смолой. Затем аналогичным образом изготавливают следующий слой и т.д., получая в конечном итоге типичный стеклопластик.

Смазки для отделения изделий от пресс-формы. Благодаря таким смазкам формованное полимерное изделие может быть извлечено из пресс-формы без повреждения. В общем случае смазки являются растворами восков и силиконов, которые после извлечения изделия остаются на его поверхности. Перед окрашиванием формованного изделия следует тщательно удалить остатки смазки, иначе не будет обеспечена адгезия лакового покрытия к его поверхности.

Сополимеры. Синтетические полимеры, полученные в результате полимеризации нескольких разных исходных продуктов – мономеров.

Термореактивные полимеры (реактопласты). Молекулы, из которых состоят эти полимеры, так называемые макромолекулы, соединены между собой поперечными связями, образующими общую пространственную сетку, в связи с чем изменение формы реактопластов невозможно.

Усадочные раковины. Воздушные пузырьки в деталях из синтетических полимеров чаще всего возникают вокруг частиц наполнителя. При тепловой обработке они, как правило, перемещаются к поверхности детали, где исчезают вследствие выгазовывания, однако на поверхности появляются раковины. Поэтому перед окрашиванием полимерные детали следует подвергнуть отжигу (нагреванию в сушильной камере в течение 1 ч при 60?С).

Эластомеры. Эти полимерные материалы обладают резиноподобной эластичностью. Если эластомер деформировать, то после прекращения воздействия деформирующего усилия первоначальная форма полностью восстановится. Эластомеры обладают разной твердостью, которую измеряют в единицах твердости по Шору.

Свойства синтетических полимеров определяются их химической структурой. Все они состоят из длинных макромолекул, прочность связи между которыми различна. В зависимости от прочности этих связей различают три основные категории синтетических полимеров.

Термопласты

Термопласты при нагревании размягчаются и приобретают способность к формованию. При охлаждении они затвердевают и сохраняют новую форму. Процесс формования может быть многократно повторен. Как объяснить это явление с химической точки зрения? Макромолекулы термопластов имеют варьируемую длину, они переплетены между собой и не соединены химическими связями. Вследствие нагревания макромолекулы приобретают способность свободно скользить относительно друг друга. Наиболее широко распространенным термопластом является поливинилхлорид(ПВХ).

Термореактивные полимеры

Термореактивные полимеры (реактопласты) при нагревании не размягчаются, следовательно, они не способны к формованию. Они хрупки и немедленно разрушаются под действием ударной нагрузки. Эти полимеры состоят из настолько прочно соединенных между собой (сшитых в двух- и трехмерную пространственную структуру) макромолекул, что отделить их друг от друга можно только за счет разрушения материала. Нагревание не способно ослабить прочную взаимосвязь макромолекул. Общеизвестными примерами использования термореактопластов являются выключатели света или корпуса электрических розеток. Наиболее широко используемым реактопластом является бакелит.

Эластомеры

Основной отличительной особенностью этих материалов является резиноподобная эластичность, сохраняющаяся в довольно широком температурном интервале. При нагревании эластомеры не размягчаются настолько, чтобы они смогли принять новую форму. Что касается химической структуры, эластомеры представляют собой редко сшитые между собой длинные макромолекулы. Эти полимерные материалы способны сильно удлиняться и сжиматься, а после прекращения воздействия нагрузки возвращаться в исходное состояние. Наиболее широко используемыми торговыми марками являются полисилоксановый эластомер и хлоропреновый каучук (неопрен).

Повышенные требования к качеству наружной облицовки кузовов легковых автомобилей зачастую вынуждают применять смеси вышеперечисленных типов синтетических полимеров. Кроме того, в состав многих из них вводят добавки, изменяющие свойства полимерного материала. Такими добавками являются стекловолокно, мел, сажа, пластификаторы, пигменты, светостабилизаторы и т.д.

Поскольку к элементам кузова предъявляются разные требования, для их изготовления используют синтетические полимеры самой разной химической природы.