Лекция 15. Пластмассы. Химическое волокно. Общие принципы получения химических волокон. Основные стадии получения химических волокон

Пластическими массами (ПлМ) называют полимерные материалы, полимерная фаза которых находится в период формования изделия в вязкотекучем или высокоэластическом состоянии, а при эксплуатации в аморфном стеклообразном или кристаллическом состоянии. Таким образом, рабочим интервалом температур для ПлМ, в котором они используются как твердые конструкционные материалы, является Т_хр<Т_эксп<Т_с, где Т_хр температура хрупкости, при которой полимер разрушается под нагрузкой, не переходя в высокоэластическое состояние.

В основу классификации ПлМ положены их состав, отношение к нагреванию и природа полимерной фазы.

По составу ПлМ делятся на однофазные (гомогенные) и многофазные (гетерогенные, наполненные, композиционные). В гомогенных ПлМ полимер является основным компонентом, определяющим их свойства, остальные компоненты растворены в полимерной фазе. В гетерогенных ПлМ полимер представляет дисперсионную среду (связующее), а введенные в него наполнители составляют самостоятельные фазы. По природе наполнителя ПлМ делятся на ПлМ с твердым наполнителем и газонаполненные. Первые могут быть дисперснонаполненными, в которых наполнитель равномерно распределен в ПлМ, и армированными, в которых наполнителем служат волокна, ткань, бумага. Газонаполненные ПлМ делятся на пенопласты, в которых пузырьки газа изолированы друг от друга пленкой полимера, и поропласты, которые пронизаны каналами, соединяющими газовую фазу.

По отношению к нагреванию ПлМ подразделяются на термопластичные или термопласты, полимерная фаза которых при горячем формовании изделия не отверждается и ПлМ сохраняет способность переходить вновь в вязкотекучее состояние при повторном нагреве, и термореактивные или реактопласты, переработка которых в изделия сопровождается реакциями образования трехмерной структуры в полимерной фазе (отверждение полимера) и изделие необратимо теряет способность переходить в вязкотекучее состояние.

По природе полимера, составляющего полимерную фазу, ПлМ делятся на полимеризационные, к которым относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиакрилонитрил, полиметилметакрилат, политетрафторэтилен и поликонденсационные, из которых наиболее распространены феноло-альдегидные или фенопласты и анилино-альдегидные или аминопласты, и модифицированные на основе целлюлозы (целлулоид, этролы).

Единой терминологии ПлМ не существует. Одни и те же материалы выпускаются в разных странах под разными названиями, например, полиэтилен (РФ), алкатен (Англия), хифлекс (США), ротен (Япония).

Состав конкретных ПлМ зависит от их назначения и требуемых свойств и может меняться в широких пределах: от почти чистого полимера (полиэтилен, полипропилен) до систем, содержащих 50 и более процентов различных добавок. В общем случае в состав ПлМ входят следующие компоненты, каждый из которых выполняет определенную функцию:

1. Полимеры (связующие, полимерная фаза), создающие основу материала.

2. Наполнители, обеспечивающие нужные механические свойства, прочность и повышающие экономичность производства.

3. Пластификаторы.

4. Стабилизаторы, повышающие стойкость к действию высоких температур, кислорода воздуха, фото- и радиационному воздействиям (антиоксиданты, антирады, светостабилизаторы) и уменьшающие способность ПлМ к старению.

5. Антипирены, понижающие горючесть ПлМ (инертные и химически активные, вступающие в реакцию с полимером).

6. Красители.

7. Отвердители, создающие трехмерную сшитую структуру полимера.

8. Порофоры (порообразователи, вспенивающие вещества), разлагающиеся при нагревании и вводимые в композиции для получения газонаполненных пластических масс.

9. Смазывающие вещества, предотвращающие прилипание материала к оборудованию в процессе переработки и изготовления изделия.

Основную массу производимых ПлМ составляют полиолефины, полистирол, поливинилхлорид, фенолальдегидные и карбамидные полимеры. Они составляют около 85% от всего производства пластических масс.

В РФ пластические массы производятся на специализированных предприятиях в Волгограде, Владимире, Екатеринбурге, Казани, Кемерове, Москве, Новосибирске, Орехово-Зуеве, Нижнем Тагиле, С.-Петербурге, Тюмени, Уфе.