4 Классификация конструкционных полимерных материалов

В основу классификации полимерных материалов конструкционного назначения (конструкционных пластиков) положено деление их на ненаполненные и наполненные материалы. Причем полимерные композиционные материалы являются одним из видов наполненных пластиков. Практически все ненаполненные материалы могут служить матрицей наполненных.

К ненаполненным пластикам полностью применим термин “пластические массы”, поскольку на одной из стадий переработки в изделия они обязательно находятся в вязко-текучем или пластическом состоянии.

Основными классами ненаполненных пластмасс являются термопласты и реактопласты.

Термопласты, в свою очередь, подразделяются на немодифицированные и модифицированные термопластичные полимеры, а также термопластичные полимер-полимерные композиции – смеси и сплавы с термопластичной непрерывной фазой. Модифицированные термопласты могут быть стабилизированными, пластифицированными, ориентированными.

Ненаполненные реактопласты подразделяются по основным типам реакционно-способных олигомеров, различающихся структурой макромолекулярных цепей, природой, количеством и распределением по цепи функциональных групп, а также подразделяются на соответствующие отверждающиеся композиции или смеси друг с другом или полимерами.

В основе классификации наполненных пластиков обычно лежат природа полимерной матрицы (связующего), природа и назначение твердого наполнителя, форма его частиц и их распределение в полимерной матрице.

По природе полимерной матрицы классификация наполненных пластиков аналогична классификации ненаполненных. Так, полимерные композиционные материалы в зависимости от природы наполнителя различают:

• с минеральными наполнителями – асбопластики, стеклопластики, углепластики, графитопластики, базальтопластики, курамикопластики;

• с органическими наполнителями – органопласты;

• с металлическими наполнителями – металлопласты, например, боропластики;

• с различными типами наполнителей – гибридные или смешанные пластики.

По основному назначению наполнителя выделяют полимерные композиционные материалы:

• с инертными наполнителями (заполнителями);

• с усиливающими или армирующими наполнителями, повышающими прочность и жесткость материалов;

• с наполнителями, повышающими огнестойкость и негорючесть материалов;

• с наполнителями, влияющими на теплофизические, электрические, магнитные, фрикционные и антифрикционные свойства, а также сорбцию и проницаемость низкомолекулярных веществ.

Важнейшей основой для классификации наполненных пластиков является форма частиц твердого наполнителя и характер их распределения в полимерной матрице. Это в значительной степени определяет с одной стороны возможность получения материалов с различными свойствами и с другой - методы формования изделий из них, а также поведение материалов в условиях эксплуатации.

Основными типами наполненных пластиков являются полимеры или полимер-полимерные композиции с дисперсными (порошковыми) инертными или усиливающими наполнителями, с волокнистыми и ленточными армирующими наполнителями. Пластики на основе дисперсных наполнителей и коротких волокон или их комбинаций способны переходить в вязко-текучее состояние, что позволяет называть их “наполненными пластическими массами”. Из них можно выделить пресс-материалы, компаунды и наполненные термопласты. Пластики на основе длинноволокнистых или ленточных армирующих наполнителей часто называют “полимерными композиционными материалами” (композитами). Основными типами этих материалов являются волокнистые или ленточные композиты (однонаправленные или с различной ориентацией непрерывного наполнителя по слоям), слоистые пластики (текстолиты, композиты на основе матов и бумаги) и объемно-армированные пластики на основе объемных тканей.

Особым и очень важным классом пластических масс являются ячеистые пластики, т.е. пено-, поропласты. Структура и свойства этих материалов в значительной степени определяются не природой газообразного наполнителя, а размерами и формой ячеек (пор), их количеством (кажущиеся плотность материала) и характером (открытыми или закрытыми). Это зависит от способа и условий вспенивания полимерной фазы и фиксирования структуры пены. В основе классификации пенопластов лежит:

• природа полимерной фазы (термопластичной или отверждающейся);

• способ вспенивания (с помощью низкокипящих жидкостей, газообразователей или порофоров, механическим введением газов или с помощью газов, выделяющихся при отверждении олигомерных композиций);

• структура и свойства пены.