Глава xlv/ пластические массы, их свойства и применение

Пластическими массами называют материалы, получаемые на основе искусственных и естественных смол и их смесей с различными другими веще­ствами, способные формоваться различными методами (прессование, литье под давлением и т. п.) и сохранять приданную им форму.

Пластические свойства этих материалов проявляются в процессе их переработки в детали и изделия. Готовые детали и изделия в рабочих усло­виях обладают свойствами твердых или эластичных тел и отличаются рядом ценных физических, механических и диэлектрических характеристик. Инди­видуальные свойства искусственных и естественных смол, эфиров целлюлозы продуктов обработки целлюлозы кислотами и другими химическими соеди­нениями) и других высокомолекулярных соединений, входящих в состав тех или иных пластмасс (так называемые связующие вещества), в значительной, степени обусловливают физико-химические и технологические свойства исходных композиций и готовых изделий.

В отечественной промышленности при изготовлении пластмасс наиболее широко используют искусственные смолы, получаемые из продуктов пере­работки каменного угля, нефти и других видов естественного сырья.

Природные смолы (янтарь, шеллак) или соединения, получаемые путем сравнительно несложной переработки природных продуктов (асфальты, кани­фоль и др.), в производстве пластмасс применяют значительно реже.

В зависимости от физико-химических свойств и поведения при нагре­вании исходных высокомолекулярных соединений и смол, получаемые на их основе пластмассы разделяются на две основные группы.

Термонеобратимые или термореактивные смолы, которые при нагревании до соответствующих температур вначале размяг­чаются, а затем, претерпевая ряд химических изменений, превращаются

в неплавкие и практически нерастворимые продукты. Пластические массы на основе связующих подобного типа в процессе переработки также вначале размягчаются, а затем затвердевают (при повышенных температурах). Получаемые при этом готовые изделия не поддаются повторной переработке и не требуют охлаждения при извлечении их из прессформ и других офор­мляющих устройств.

Термообратимые или термопластичные смолы при нагревании не переходят в неплавкое и нерастворимое состояние. Пла­стические массы, в состав которых входят смолы этого типа, не теряют пластичности под влиянием продолжительного нагрева и затвердевают лишь при охлаждении. Следовательно, изделия, получаемые на основе тер­мообратимых материалов, могут быть извлечены из оформляющего устройства лишь после того, когда они охлаждены ниже температуры размягчения. Готовые материалы и изделия из термопластов могут подвергаться повтор­ному формованию.

Искусственные смолы получают путем химического взаимодействия относительно простых органических веществ. В зависимости от характера протекающих при их образовании и затвердении реакций они разделяются на поликонденсационные и полимеризационные.

Из числа поликонденсационных смол важнейшими для производства деталей и изделий машиностроительной промышленности являются следую­щие: фенольно-альдегидные, мочевино и меламино - альдегидные, анилино-альдегидные, полиэфирные (в том числе алкидные) и кремний - органиче­ские. Большинство из этих смол относится к типу термонеобратимых.

Наиболее распространенными представителями полимеризационных смол являются поливинилхлорид, полиметилметакрилат, полистирол и др. Большинство полимеризационных смол принадлежит к типу термообра­тимых.

Помимо пластмасс на основе поликонденсационных и полимеризационных смол в машиностроительной промышленности применяют пластмассовые изделия из эфиров целлюлозы (нитро-, ацетил- и этил целлюлоза) и в значи­тельно меньшей степени асфальто-пековые пластики.

Пластмассовые детали и изделия могут быть изготовлены из одного связующего вещества (электроизоляционные и оптические детали из поли­стирола, большинство газонаполненных пластмасс и т. п.) или его сочетания с небольшими добавками пластификатора (оргстекло, целлулоид и др.). Однако в подавляющем большинстве случаев для получения технических деталей и изделий из пластмасс применяют сложные смеси (композиции), в состав которых помимо связующего вещества входит значительное коли­чество наполнителей, пластификаторов, красителей и других добавок.

Наполнители являются важной составной частью многих пласти­ческих масс. Они оказывают существенное влияние на физико-механические свойства готовых изделий (повышают их прочностные характеристики), а также изменяют технологические свойства исходных композиций (теку­честь, усадку и т. п.). Во многих случаях наполнители удешевляют стоимость пластмассовых деталей и изделий.

В качестве наполнителей применяют вещества органического и минераль­ного происхождения.

К органическим наполнителям относятся древесная мука, хлопковые очесы, сульфитная целлюлоза, хлопчатобумажная ткань, бумага, древесный шпон и др. Наполнители минерального происхождения: асбест в виде волокон, ткани или бумаги, стекловолокно, стеклоткань, слюда, кварц и др.

Пластификаторы вводят в состав исходных композиций для улучшения технологических свойств перерабатываемых смесей и придания определенных характеристик готовым изделиям (повышения текучести.

придания эластичных свойств и т. п.). Наиболее распространенными пла­стификаторами являются дибутилфталат, трикрезилфосфат, камфора, про­изводные сабациновой и фталевой кислот и др.

Смазывающие ве щ-е с т в а (стеарин, воск и др.) вводят для предотвращения прилипания изготовляемого изделия к стенкам оформляю­щего устройства.

Отверждающие вещества (уротропин, параформ и др.) вводят в состав композиций, связующее вещество которых способно пере­ходить в неплавкое и нерастворимое состояние в процессе переработки только при взаимодействии с веществами подобного типа.

Катализаторы или ускорители (известь, окись магния я др.) вводят в исходный материал для сокращения времени отверждения.

Красители и пигменты (нигрозин, мумия и др.) придают получаемым изделиям соответствующую окраску.

Помимо различия в составе, перерабатываемые в пластмассовые детали и изделия композиции отличаются друг от друга своим физическим состоянием. Так, производство органического стекла, литого резита, неолейкорита и др. основано на применении жидких продуктов, заливаемых в специальные формы и затвердевающих в них вследствие прохождения сложных химических процессов. Большинство композиций, перерабатываемых в изделия методами прессования в прессформах и литьем под давлением, применяют в виде порош­ков различной дисперсности. В некоторых случаях для этих же целей при­меняют композиции в виде отдельных комочков волокнистого наполнителя, пропитанного тем или иным типом связующего вещества (пресскомпозиции типа волокнит, К-6 и др.).

Таблица 10 Подразделение композиционных пластических масс по видам наполнителей

Для производства деталей из слоистых пластиков применяют слоистые материалы в виде отдельных листов ткани, шпона и т. п., пропитанных соответствующими смолами, собранных в пакеты или уложенных по форме заготовки.

Во многих случаях эти различия определяются типом и свойствами применяемых наполнителей. Наиболее употребительные типы композицион­ных пластиков, перерабатываемых в изделия указанными выше методами, можно разделять по внешнему виду композиции и соответствующей характе­ристики наполнителя (табл. 10).