12.3. Неметаллические материалы

Общая характеристика и классификация пластмасс.

Пластическими массами или просто пластмассами называют материалы, изготовленные на основе полимеров. Состав композиций разнообразен: простые пластмассы - это полимеры без добавок, сложные пластмассы - это смеси полимеров с различными добавками (наполнители, стабилизаторы, пластификаторы и др.).

Наполнители добавляют в количестве 40-70% (по массе) для повышения механических свойств, снижения стоимости и изменения других параметров.

Наполнители - это органические и неорганические вещества в виде порошков (древесная мука, сажа, слюда, тальк, , графит), волокон (хлопчатобумажные, стеклянные, асбестовые, полимерные), листов (бумага, ткани из различных волокон, древесный шпон).

Стабилизаторы - различные органические вещества, которые вводят в количестве нескольких процентов для сохранения структуры молекул и стабилизации свойств. Под влиянием окружающей среды происходит как разрыв макромолекул на части, так и соединение макромолекул друг с другом поперечными связями. Изменения исходной структуры макромолекул составляют сущность старения пластмасс, которое необратимо снижает прочность и долговечность изделий. Добавки стабилизаторов замедляют старение.

Пластификаторы добавляют в количестве 10-20% для уменьшения хрупкости и улучшения формуемости. Пластификаторами являются вещества, которые уменьшают межмолекулярное взаимодействие и хорошо совмещаются с полимерами. Часто пластификаторами служат эфиры, а иногда и полимеры с гибкими молекулами.

Специальные добавки - смазочные материалы, красители, добавки для уменьшения статических зарядов и горючести, для защиты от плесени, ускорители и замедлители отверждения и другие - служат для изменения или усиления какого-либо свойства.

Отвердители в количестве нескольких процентов добавляют к термореактивным пластмассам для отверждения. При этом между макромолекулами возникают поперечные связи, а молекулы отвердителя встраиваются в общую молекулярную сетку. В качестве отвердителей используют органические перекиси и другие вещества, серу (в резинах).

Основой классификации пластмасс служит химический состав полимера. В зависимости от полимера пластмассы разделяют на фенолоформальдегидные (фенопласты), эпоксидные, полиамидные, полиуретановые, стирольные и др.

Применение пластмасс как конструкционных материалов экономически целесообразно. По сравнению с металлами переработка пластмасс менее трудоемка, число операций в несколько раз меньше и отходов получается немного. Пластмассовые детали, как правило, не нуждаются в отделочных операциях.

Характерными особенностями пластмасс являются малая плотность , а у пенопластов от 0,015 до высокая химическая стойкость, хорошие электроизоляционные свойства, невысокая теплопроводность и значительное тепловое расширение, в 10-30 раз больше, чем у обычных сталей. Преимущества пластмасс в сочетании с удобством переработки обеспечили им применение в машиностроении, несмотря на ограниченную теплостойкость, малую жесткость и небольшую вязкость по сравнению с металлами.