Презентация к уроку на тему "Пластические массы, структура полимеров"

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Саратовской области Петровский агропромышленный лицей

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

ПЛАСТИЧЕКИЕ МАССЫ, СТРУКТУРА ПОЛИМЕРОВ

Пластические массы (пластмассы) –
неметаллические композиционные материалы
на основе полимеров (смол), способные под
влиянием нагревания и давления формироваться
в изделия и устойчиво сохранять в результате
охлаждения или отверждения приданную им
форму.

Для пластмасс характерны малая плотность,
высокая устойчивость против коррозии, в
большинстве случаев низкий коэффициент
трения, высокие электроизоляционные,
теплоизоляционные и демпфирующие свойства,
декоративность. Их недостатки — низкие
теплостойкость и теплопроводность,
гигроскопичность, склонность к старению и
снижению прочностных свойств под воздействием
температуры, времени и различных сред. Основу
пластмасс составляют полимеры, от типа и
количества которых зависят физические,
механические и технологические свойства пластмасс.

Полимеры— это высокомолекулярные
соединения, имеющие линейную (а),
разветвленную (б) или пространственную (в)
структуру.

Молекула полимера — это длинная цепь,
состоящая из отдельных звеньев, однотипных по
химическому составу и строению (гомополимер)
или разнотипных (сополимер).

Полимер, у которого макромолекулы состоят из
разнородных относительно крупных звеньев
(осколков макромолекул), называют блок-
сополимером. Если к макромолекулам
прививаются «боковые» отростки макромолекул
другого вещества, то получаются привитые
сополимеры. Создавая привитые сополимеры,
можно получать материалы с новыми, заранее
заданными свойствами.

Полимеры могут находиться в аморфном и
кристаллическом состояниях. При переходе
полимера из аморфного в кристаллическое
состояние существенно меняются его физико-
механические свойства, повышается прочность и
теплостойкость. Под действием теплоты
аморфные полимеры переходят из твердого
(стеклообразного) состояния в высокоэластичное
и вязкотекучее состояние.

Линейные и разветвленные полимеры служат
основой термопластичных пластмасс
(термопластов). Макромолекулы линейных
полимеров представляют собой цепи, имеющие
длину, в сотни и тысячи раз превышающую
размеры поперечного сечения. При
разветвленной структуре полимера
макромолекулы имеют боковые ответвления,
длина и число которых могут быть различными.

Полимеры, способные образовывать
пространственные структуры, служат основой
термореактивных пластмасс (реактопластов).
Пространственные структуры получаются из
отдельных линейных цепей полимеров в
результате возникновения поперечных связей.
При этом полимер становится полностью
неплавким и нерастворимым. При редких связях
возможно некoтоpоe набухание под
воздействием растворителя и незначительное
размягчение при нагреве.

Полимеры с течением времени могут
значительно изменять свои свойства и стареть.
При этом снижается механическая прочность,
уменьшается эластичность, повышается
хрупкость. Старение полимеров происходит в
результате физико-химических процессов, в
основном деструкции — разрыва химических
связей в основной цепи макромолекул.
Деструкцию полимеров вызывает нагрев,
воздействие окислительных реагентов,
облучение и т. д.

В зависимости от вида связей между молекулами
полимеров и их поведения при повышенных
температурах пластмассы разделяют на
термопластичные (термопласты) и
термореактивные (реактопласты).

Термопласты получают на основе полимеров,
молекулы которых связаны слабыми
межмолекулярными силами. Наличие таких
межмолекулярных связей позволяет полимеру
много раз размягчаться при нагревании и
твердеть три охлаждении, не теряя свои
первоначальные свойства. К термопластам
относят полиэтилен, капрон, полиамиды;
поливинилхлорид, винипласты, фторопласты,
органическое стекло и др.

Реактопласты получают на основе полимеров,
молекулы которых наряду с межмолекулярными
силами могут связываться химически.
Возникновение прочных химических связей в
полимерах происходит при нагревании или при
введении отверждающих добавок –
отвердителей.

Отвердителями называют вещества, которые в
количестве нескольких процентов вводят в реактопласты
для соединения полимерных молекул химическими
связями. В результате введения отвердителя образуется
пространственная молекулярная сетка, а молекулы
отвердителя становятся частями этой сетки. При
возникновении химических связей полимер
превращается в жесткое неплавящееся и нерастворимое
вещество. Примером реактопластов могут служить
эпоксидные и полиэфирные смолы, фенопласты и
другие полимеры.

Пластмассы разделяют на пластики и эластики.
Первые называют жесткими, они имеют
незначительное относительное удлинение,
вторые — мягкими, они имеют большое
относительное удлинение и малую упругость.
По составу пластмассы разделяют на две группы
ненаполненные и наполненные
(композиционные).

Ненаполненные пластмассы — это полимеры в
чистом виде, например полиэтилен, полиамид,
органическое стекло и др.
Наполненные пластмассы — это сложные
композиции, содержащие кроме полимера
различные добавки. Добавки позволяют
изменять свойства полимера в нужном
направлении. К добавкам относят наполнители,
пластификаторы, стабилизаторы, катализаторы,
красители, отвердители и специальные добавки.

Наполнители упрочняют материал, удешевля­ют
его и придают ему специальные свойства,
например повышают теплостойкость, уменьшают
усадку и т. д. В качестве наполнителей
используют органические (древесная мука,
целлюлоза, хлопковые очесы, хлопчатобумажная
ткань, древесный шпон, бумага и т. д.) и
неорганические (графит, тальк, асбест, кварц,
слюда, стекло­волокно, стеклоткань и др.)
вещества. В пластмассе может содержаться до
70% наполнителей.

Пластификаторы облегчают переработку
пластмасс и делают их более эластичными.
Кроме того, пластификаторы увеличивают
гибкость, уменьшают хрупкость и улучшают
формуемость пластмасс. Пластификаторы
уменьшают межмолекулярное взаимодействие и
хорошо совмещаются с полимерами. В качестве
пластификаторов используют эфиры,
дибутилфталат, касторовое масло и др. Их
добавляют в пластмассы в количестве 10—20%.

Стабилизаторы — различные орга­нические
вещества, способствуют предотвращению
старения пластмасс и сохранению их полезных
характеристик.

Отвердители ускоряют процессы
отвердения смол и получения пластмасс.

Катализаторы — вещества (известь, магнезия и
др.), ускоряющие отвердение пластмасс.

Красители—вещества (сурик, мумия, ни­грозин и
др.), придающие пластмассам требуемый цвет.
Специальные добавки — вещества, которые
служат для изменения или усиления какого-либо
свойства. К ним относят смазывающие вещества
(стеарин, олеиновая кислота и др.), которые
увеличивают текучесть, уменьшают трение
между частицами композиций и устраняют
прилипание к прессформам, вещества для
уменьшения статических, электрических зарядов,
уменьшения горючести, защиты от плесени и т. д.