Главная > Химия > Органическая химия (В. Г. Жиряков)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

32. ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ

Пластическими массами (пластмассами) обычно называют неметаллические материалы, перерабатываемые в изделия методами пластической деформации (прессование, экструзия, литье под давлением и т. д.), обладающие пластическими свойствами в условиях переработки и не обладающие такими свойствами в условиях эксплуатации. Таким образом, при обычных температурах пластмассы предствляют собой твердые, упругие тела.

Чтобы лучше представить себе некоторые механические свойства пластмасс, сравним эти свойства с аналогичными свойствами некоторых металлов. Плотность различных пластмасс колеблется от 0,9 до имеется особые типы пластмасс (пенопласты) с плотностью В среднем

пластмассы примерно в 2 раза легче алюминия и в 5—8 раз легче стали, меди и других металлов, а некоторые сорта пенопластов более чем в 10 раз легче пробки. Прочность некоторых видов пластмасс даже превосходит прочность некоторых марок стали, чугуна, дуралюмина и др.

По химической стойкости пластмассы не имеют себе равных среди металлов. Они устойчивы не только к действию влаги воздуха, но и таких сильнодействующих химических веществ, как кислоты и щелочи.

Обычно пластмассы являются диэлектриками. Отдельные сорта пластмасс представляют собой лучшие диэлектрики из всех известных в современной технике.

В настоящее время известен целый ряд пластмасс, обладающих значительной тепло- и морозостойкостью, что позволяет применять их для изготовления изделий, работающих в широком. интервале температур.

По своим антифрикционным свойствам многие пластмассы значительно превосходят лучшие антифрикционные сплавы металлов. Многие типы пластмасс при использовании их для подщипников не требуют смазки, другие же могут «смазываться» просто водой.

Наряду с большой механической прочностью некоторые виды пластмасс обладают прекрасными оптическими свойствами.

Обычно пластмассы имеют твердую, блестящую поверхность, не нуждающуюся в полировке, лакировке или поверхностной окраске. Внешний вид их не изменяется от обычных атмосферных воздействий.

По методам переработки пластмассы имеют значительное преимущество перед многими другими материалами. Благодаря изготовлению изделий из пластмасс методами прессования, литья под давлением, формования, экструзии и другими методами устраняются отходы производства (стружки), появляется возможность широкой автоматизации производства.

Наконец, большим преимуществом пластических масс перед другими материалами является неограниченность и доступность сырьевой базы (нефтяные газы, нефть, уголь, отходы лесотехнической промышленности, сельского хозяйства и др.).

Все это придает пластмассам громадное значение.

Перечислим лишь основные отрасли промышленности, в которых в широких масштабах применяются пластические массы.

В электротехнической и радиотехнической промышленности пластмассы используются в качестве конструкционных и изоляционных материалов при

производстве электродвигателей, трансформаторов, электрических кабелей и проводов, радиоаппаратуры, телевизоров, печатных схем и др. В машиностроении пластмассы применяют для производства конструкционных элементов машин и механизмов, бесшумно трущихся частей машин, самосмазывающихся подшипников, многих деталей станков и машин, подвергающихся в процессе работы истиранию.

Некоторые виды пластмасс, обладающие высокой стойкостью в агрессивных средах, используются в химическом и нефтяном машиностроении и др.

Особенно высокий экономический эффект дает применение пластмасс в тяжелом, энергетическом, транспортном и химическом машиностроении, автомобиле- и приборостроении. Широкое применение пластмассы находят также в строительстве. Из них изготавливают высококачественные термо-, гидро- и звукоизоляционные материалы, арматуру, санитарно-техническое оборудование и др.

Подсчитано, что суммарный экономический эффект от использования пластмасс в народном хозяйстве за седьмую и восьмую пятилетки составил более 3,6 млрд. руб.

Пластические массы обладают очень высокими электро-, тепло- и звукоизолирующими свойствами, почти абсолютной стойкостью к действию агрессивных сред; обеспечивают защиту от радиоактивных излучений; способны отражать или пропускать световые, звуковые и радиоволны. Пластмассы широко применяются в новейших областях техники — атомной энергетике, электронике, ракетной технике, современном самолетостроении и др.

И, наконец, если мы внимательно оглянемся кругом, то заметим массу вещей, изготовленных из пластмасс, которые прочно вошли в наш быт. Большое число деталей холодильников, телевизоров, пылесосов, стиральных машин, спортивные принадлежности, игрушки, посуда, отделочные и упаковочные материалы, различные предметы галантереи, санитарии и гигиены — вот далеко не полный перечень изделий из пластмасс, широко применяемых в быту.

Не имея возможности рассмотреть подробно все виды пластмасс, что составляет отдельный самостоятельный курс, мы познакомимся лишь с самыми основными видами пластических масс, получаемых на основе синтетических полимеров.

Полиэтилен. Полиэтилен в настоящее время получается двумя основными промышленными методами:

1. Полимеризацией этилена при высоком давлении (свыше в присутствии небольшие количеств кислорода.

2. Полимеризацией этилена при низком давлении (атмосферном или с применением комплексных металлоорганических катализаторов.

Полимеризация этилена при высоком давлении осуществляется непрерывным методом в специальном реакторе под давлением при температуре около 200 °С. Теплота реакции полимеризации отводится циркулирующей водой. Перед поступлением в реактор к этилену добавляют небольшое количество кислорода для инициирования полимеризации. В этом случае свободные радикалы образуются за счет взаимодействия этилена с кислородом.

Теоретически состав полиэтилена должен был бы отвечать его линейной формуле. Однако полиэтилен, полученный

при высоком давлении, имеет разветвления в виде метильных групп:

Макромолекула полиэтилена имеет нерегулярное строение. Одна метильная группа может приходиться на депечку из 29 углеродных атбмов. Кроме того, в составе макромолекулы полиэтилена обнаружены более длинные боковые ветви (место образования которых является случайным), некоторое число двойных связей и, наконец, карбоксильные группы. В результате полимеризации этилена при высоком давлении образуется полиэтилен с молекулярным весом 25 000—50000.

Полиэтилен представляет собой твердое белое роговидное вещество с плотностью Он обладает прекрасными диэлектрическими свойствамй (не изменяющимися даже при сильном повышении влажности атмосферы), хорошим сопротивлением на разрыв, морозостойкостью, устойчивостью к действию большинства химических реагентов. Пленки из полиэтилена обладают хорошей воздухо- и влагонепроницаемостью. Температура размягчения полиэтилена 100—110°С

На воздухе, особенно при повышенной температуре, происходит постепенное окисление Полиэтилена, в результате которого сильно изменяются его физико-химические свойства. С целью предотвращения этого нежелательного процесса к полиэтилену добавляют от 1 до 10% стабилизаторов (ароматические диамины, фенолы и др.).

Полимеризация этилена при атмосферном давлении проводится с применением металлоорганических катализаторов. Полимеризацию этилена проводят в растворителе, в котором, растворяются триэтилалюминий и четыреххлористый титан (в углеводороде). Этилен пропускают через раствор катализатора в углеводороде сначала при комнатной температуре, которую затем повышают приблизительно до 70 °С. Исходный этилен должен быть очень тщательно очищен от примесей, разлагающих катализатор. Реакция проводится без доступа воздуха, так как на воздухе происходит самовоспламенение катализатора. Полимеризацию проводят непрерывным методом в реакторе с мешалкой или же в аппарате с циркуляцией реакционной массы и отводом тепла реакции при помощи холодильников. После окончания реакции реакционную массу обрабатывают безводным спиртом для удаления остатков катализатора.

Полученный по этому методу полиэтилен представляет собой белоснежный порошок. В зависимости от условий реакции (соотношения между триэтилалюминием и четыреххлористым

титаном) можно получать полиэтилен с молекулярным весом от 60 000 до 300 000.

Основное отличие полиэтилена, полученного этим методом, заключается в почти полном отсутствии разветвленности его молекулярной цепи. Эти особенности определяют его более высокую темпетуру плавления ( и ббльшую по сравнению с полиэтиленом высокого давления плотность. Поэтому полиэтилен, полуденный при атмосферном давлении, называют также «полиэтелен высокой плотности» (ПВП) в отличие от «полиэтилена низкой плотности» (ПНП). Полиэтилен низкого давления несколько более стоек к действию некоторых органических растворителей, чем полиэтилен высокого давления, однако по сравнению с последним он имеет несколько худшие диэлектрические свойства. При одинаковом среднем молекулярном весе полиэтилен высокого давления отличается от полиэтилена низкого давления более высокой вязкость расплава, эластичностью и морозостойкостью.

Полиэтилен используетря для производства пленок, труб, электроизоляционных кабельных материалов и изготовления широкого ассортимента различных технических изделий и предметов домашнего обихода.

Полипропилен. Итальянскому химику Натта в 1955-1956 гг. с помощью комплексного катализатора (триэтилалюмиций и четыреххлористый титан) удалось получить полипропилен со строго регулярным расположением частей макромолекулы в пространстве (стереорегулярный полимер). Если изобразить макромолекулу полипропилена в виде зигзагообразной цепи то нерегулярная (атактическая) структура будет иметь следующий вид (рис. 26).

Рис. 26. Нерегулярная (атактическая) структура полипропилена.

В макромолекуле стереорегулярного полипропилена, полученного Натта, все метильные группы располагаются либо по одну и ту же сторону плоскости — изотактическая структура (рис. 27), либо поочередно, со строгой последовательностью, то по одну, то по другую сторону плоскости — синдиотактическая структура (рис. 28).

Стереорегулярные и нерегулярные (атактические) полимеры значительно различаются по свойствам. Для стереорегулярных

полимеров характерназначительно большая механическая прочность по сравнению с нерегулярными полимерами. В настоящее время синтезирован ряд стереорегулярных полимеров не только из пропилена, но и из некоторых других мономеров.

Рис. 27. Изотактическая структура полипропилена.

Молекулярный вес изотактического полипропилена — около 300000. Технологический процесс получения полипропилена мало отличается от процесса получения полиэтилена низкого давления. Полимеризацию пропилена осуществляют обычно, в растворителе (например, -гептане). Если хотят получить полипропилен с высоким содержанием изотактической части, то применяют в качестве катализатора комплекс алкилалюминия с треххлористым титаном.

Рис. 28. Синдиотактическая структура полипропилена.

При применении четыреххлористого титана получают полипропилен с. меньшим содержанием изотактической части.

Полипропилен обладает ценными свойствами: высокой температурой размягчения (около 170°С) в сочетании с жесткостью и прочностью. Обладает небольшой плотностью (0,9 г/см3), высокой химической стойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами. Благодаря своим свойствам и доступности исходного пропилена полипропилен может найти применение для изготовлений труб и трубопроводов для подачи горячей воды и различных химических веществ, центробежных насосов, химической аппаратуры, для изготовления большого ассортимента различных предметов домашнего обихода, санитарии и гигиены (посуда всевозможного назначения, ванны и пр.).

Сополимеризацией пропилена с этиленом можно получать пластические массы с разнообразными свойствами.

Полистирол. Полистирол — твердое упругое вещество с плот ностью Получается в основном блочной или эмульсионной полимеризацией стирола:

Блочную полимеризацию стирола осуществляют, непрерывным способом в две стадии: сначала проводят предварительную полимеризацию в алюминиевых баках, снабженных мешалками и змеевиками для охлаждения, а затем в специальной колонне — окончательную полимеризацию. Полистирол получают в виде полос или стержней, которые затем измельчают. Полимеризация водется без применения инициаторов.

При эмульсионной полимеризации стирола эмульгаторами служат соли жирных кислот (мыла) или другие органические соединения подобного типа. В качестве инициаторов применяют водорастворимые перекиси, например перекись водорода.

Молекулярный вес полистирола, получаемого блочной полимеризацией, колеблется в пределах а эмульсионным способом — 70—200 тыс.

В настоящее время в промышленности применяют метод так называемой суспензионной полимеризации стирола, позволяющий получать гранулированный полистирол с исключительно высокими электроизоляционными свойствами. Кроме того, получен полистирол изотактического строения, обладающий Очень высокой температурой размягчения (до 200°С).

Полистирол — один из весьма распространенных пластиков. С помощью различных методов полимеризации и сополимеризации стирола с аркилонитрилом, дивинилом, винилкарбазолом и др. можно получать пластики с разнообразными свойствами.

Полистирол широко применяется в электротехнической промышленности в качестве диэлектрика, для изготовления кислотоупорных труб и тары, для производства самых разнообразных бытовых изделий и др. Полистирол изотактического строения благодаря своей высокой теплостойкости может найти применение в машиностроительной промышленности. Некоторые сополимеры стирола, отличающиеся высокой стойкостью к ударам (ударопрочный полистирол), применяются для изготовления крупногабаритных изделий (ванн, деталей холодильников).

Из полистирола изготовляют пенопласты — легкие пористые пластмассы, состоящие из замкнутых ячеек, наполненных воздухом или другим газом. Пенопласты могут получаться из любых полимеров, обладающих достаточной текучестью в процессе переработки. Вспенивание может проводиться путем механического перемешивания вязкой пластической массы, путем растворения в ней газа под давлением, а также введением порофоров — веществ, разлагающихся при определенной температуре с выделением газов. Пенопласты находят широкое применение в самых различных отраслях техники и в быту.

Поливинилпирролидон. Исходный мономер получается действием ацетилена на -пирролидон (см. стр. 295):

Под действием катализатора -винилпирролидон полимеризуется в поливинилпирролидон:

Поливинилпирролидон представляет добой бесцветный слабо гигроскопический порошок, хорошо растворимый в воде и органических растворителях. В зависимосги от молекулярного веса, который может регулироваться в процессе полимеризации, поливинилпирролидон может применяться для различных целей, в медицине, в частности для продления действия медицинских препаратов в организме человека и др.

Поливинилхлорйд — белый порошок с плотностью Получается полимеризацией (эмульсионной или блочной) хлористого винила:

Поливинилхлорид имеет высокую прочность и теплостойкость. Трудно растворяется в весьма ограниченном числе растворителей.

Пластическая масса из йоливинилхлорида, так называемый винипласт, успешно применяется в производстве кабельной продукции, а также для изготовления труб, предназначенных для химически агрессивных жидкостей, для изготовления и футеровки электролизных и травильных ванн, вентиляционных воздухопроводов, резервуаров для кислот и щелочей, деталей аккумуляторов и др. Винипласт заменяет целлулоид и эбонит при изготовлении предметов обихода, деталей электроприборов.

Винипласт отличается большой химической стойкостью, высокими диэлектрическими показателями и механической прочностью. Эти свойства позволяют подвергать винипласт различным видам механической обработки (прессованию, штампованию, распиливанию, фрезерованию и др.).

С целью понижения температуры размягчения поливинил-хлорида в него вводят пластификаторы.

Пластификаторы — вещества, предназначенные для уменьшения в полимерах межмолекулярных сил взаимодействия, т. е. для повышения их гибкости и растяжимости. Обычно в качестве пластификаторов применяются низкомолекулярные высококипящие жидкости (реже — твердые вещества). Для пластификации полививллхлорида применяют трикрезилфосфат, дибутил-фталат и др.

Пластические массы из поливинилхлорида, содержащие пластификатор, получили название пластикатов.

Пластикат наряду с высокими диэлектрическими показателями обладает высокой морозостойкостью. Он широко применяется в качестве электроизоляционного материала. Паста из поливинилхлорида, приготовляемая смешением тонкодисперсного поливинилхлорида с пластификатором и последующим растиранием смеси на вальцах, применяется для изготовления плащей, галош, обуви, искусственной кожи, клеенки, линолеума и др.

Широко применяются сополимеры хлористого винила с винил-ацетатом, метилакрилатом и др. Так, например, сополимер хлористого винила с винилацетатом выгодно отличается от поливинилхлорида тем, что его можно обрабатывать литьем под давлением и он растворяется во многих растворителях. Этот сополимер применяется для изготовления лаков, нанесения пленок на ткань и бумагу, для производства долгоиграющих пластинок и др.

Сополимеры хлористого винила с винилиденхлоридом

отличаются высокой химической стойкостью. Они применяются для изготовления труб для кислото- и щелочепроводов, деталей химического оборудования, синтетических волокон, пленок для упаковки пищевых продуктов и др.

Фторопласты. Одним, из наиболее распространенных фторопластов является политетрафторэтилен, получаемый эмульсионной полимеризацией тетрафторэтилена:

Политетрафторэтилен — полимер, обладающий непревзойденной химической, стойкостью, исключительными диэлектрическими свойствами, высокой тепло- и морозостойкостью. В основном фторопласты применяются в - химическом машиностроении, в электротехнике, а также для изготовления подшипников, работающих в присутствии агрессивных веществ. Фторопласты — весьма перспективные пластмассы.

Полиакрилаты. Под этим названием подразумевают пластические массы, получаемые на основе полимеров" из производных акриловой и метакриловой кислот. Наиболее широко применяется метиловый эфир метакриловой кислоты (метилметакри-лат), получаемый взаимодействием метакриловой кислоты с метанолом:

Полимеры метилметакрилата широко известны под названием органическое стекло. Для его получения полимеризацию метилметакрилата проводят блочным методом. Формы изготовляют обычно из полированного зеркального силикатного стекла. Процесс полимеризации протекает по схеме

Полиметилметакрилат — прозрачная, бесцветная стекловидная твердая масса. Прочность стекла, изготовленного из полиметилметакрилата превосходит в десятки раз прочность обычного силикатного стекла. Органическое стекло может быть подвергнуто механической обработке. Из него. изготовляются стекла для самолетов, различные предохранительные стекла в аппаратах и приборах, оптические и часовые стекла. Полиметилметакрилат может быть получен в виде порошка для изготовления изделий прессованием и лктьем под давлением. Такой порошок применяется, например, для производства зубных протезов, широкого ассортимента бытовых изделий. Полиметилмет-акрилатными эмульсиями пропитывают ткани, бумагу и т. п.

Большую роль играют пластические массы, полученные на основе сополимеров метилметакрилата с акрилонитрилом и другими мономерами.

Полиформальдегид (полиоксиметилен). Как уже было упомянуто (стр. 112), при полимеризации формальдегида может образоваться полиоксиметилен (полиформальдегид):

Наиболее перспективным методом получения полиформальдегида является полимеризация триоксана (триоксиметилена). Последний имеет ряд преимуществ перед формальдегидом: он более устойчив и менее ядовит. В присутствии катализатора, например трехфтористого бора, реакция полимеризации протекает по схеме:

Процесс полимеризации проводят в растворителе, например в циклогексаноне.

Однако получаемый полимер имеет низкую теплостойкость. Уже при нагревании выше 150 °С он начинает разлагаться с выделением формальдегида. Для повышения теплостойкости полимера процесс полимеризации проводят в присутствии веществ, блокирующих нестабильные концевые группы, например в присутствии низкомолекулярных ацеталей. При этом получается теплостойкий полиформальдегид

Исходный триоксан получают полимеризацией формальдегида из его -ного раствора в присутствии серной кислоты.

Высокомолекулярный полиформальдегид представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, легко поддающееся окрашиванию, нерастворимое в обычных органических растворителях, но разрушающееся под действием сильных кислот и щелочей. Размягчается теплостойкий полиформальдегид при температуре около 175 °С.

Изделия из полиформальдегида отличаются повышенной механической прочностью, хорошими диэлектрическими свойствами и низким коэффициентом трения по стали. В связи с этим из полиформальдегида изготовляют шестерни, зубчатые передачи, подшипники и другие детали машин. Полиформальдегид применяют также для получения очень прочных пленок.

Фенопласты — пластмассы, получаемые на основе феноло-альдегидных полимеров, синтезируемых путем ступенчатой поликонденсации фенолов с альдегидами в присутствии кислотных иди щелочных катализаторов. Наиболее распространены феноло-формальдегидные полимеры.

Обычно фенолы, применяемые для получения пластмасс, имеют в ядре два или три реакционноспоообных атома водорода, например:

Звездочками отмечены места, в которых возможно замещение.

Формальдегид может образовывать с трехфункциональными фенолами либо так называемые термореактивные полимеры (резолы) — полимеры, обладающие способностью при нагревании переходить в неплавкое и нерастворимое состояние (в пространственные полимеры), либо плавкие и растворимые термопластичные полимеры (новолачные полимеры, новолаки). С бифункциональными фенолами (например, с моноалкилфенолами) формальдегид может образовывать Только линейные термопластичные полимеры. Образуются ли при взаимодействии формальдегида с трехфункциональными фенолами термопластичные или термореактивные полимеры, зависит от количества альдегида или фенола (избыток или недостаток) и от характера катализатора.

Предполагается, что механизм образования полимеров заключается в следующем:

1. Образование фенолоспиртов:

2. Конденсация фенолоспиртов:

Резольные полимеры получаются при избытке формальдегида. Их строение можно схематически изобразить так:

При проведении, поликонденсации в присутствии избытка фенола образуются новолачные полимеры:

В этом случае фенолоспирты и продукты их конденсации вступают в реакцию не только между собой, но и с фенолом, и на определенной стадии реакции укрупнение молекул прекращается из-за отсутствия реакционноспособных метилольных групп в концевых звеньях цепи.

В начальной стадии поликонденсации (при молекулярном весе полимера 700—1000) резольные и новолачные полимеры могут переходить друг в друга. Резольные полимеры переходят в новолачные при добавлении фенола, новолачные полимеры превращаются в резольные при добавлении формальдегида.

Резолы при дальнейшей поликонденсации, когда молекулярный вес полимера превышает 1000, при повышенной температуре превращаются в резит — неплавкий, нерастворимый продукт пространственной структуры:

Резольные Полимеры обладают по сравнению с новолачными значительно лучшей стойкостью к действию химических реагентов, водостойкостью и диэлектрическими свойствами. Поэтому их применяют для изготовления изделий, к которым предъявляются высокие требования в отношении водостойкости и электроизоляционных свойств.

Фенопласты широко применяются как заменители цветных и черных металлов в электротехнике, машиностроительной (в том числе автомобильной) промышленности, химической промышленности и многих других отраслях техники, а также в производстве предметов домашнего обихода. Значительные количества феноло-альдегидных лолимеров идут на корковое литье.

По объему производства фенопласты занимают одно из первых мест в общем производстве пластмасс. Однако анализ возможных областей применения пластмасс и синтетических полимеров показывает, что наиболее перспективными и экономически выгодными видами пластмасс (с учетом использования дешевого нефтехимического сырья) являются полиолефины, поливинилхлорид, полистирол и другие термопластичные материалы. В связи с этим доля синтетических полимеров и пластмасс термореактивного типа (фенопласты, аминопласты и др.) в общем выпуске пластмасс будет постепенно уменьшаться, а производство синтетически полимеров и пластических масс термопластичного типа — увеличиваться.

Аминопласты. Пластмассы, получаемые на основе мочевино- и меламино-формальдегидных полимеров (общее название этих полимеров — карбамидные), называются аминопластами. Исходными продуктами для получения карбамидных полимеров служат мочевина (карбамид) и меламин:

Мочевино-формальдегидные полимеры образуются при конденсации в водном растворе мочевины с формальдегидом в присутствии кислотных или щелочных катализаторов. В щелочной среде сначала образуется монометилолмочевина

или при большем количестве формальдегида диметилолмочевина:

Затем продукты конденсации реагируют с молекулами мочевины с образованием полимерных молекул следующего строения:

Мочевино-формальдегидные полимеры относятся к термореактивным полимерам, способным переходить из плавкого и растворимого состояния в неплавкий и нерастворимый пространственный полимер.

Технологический процесс переработки мочевино-формальдегидных полимеров в аминопласты сходен с аналогичным процессом для фенопластов. В отличие от фенопластов аминопласты бесцветны.

Пластмассы, получаемые на основе мочевино-формальдегидных полимеров, широко применяются дляизготовления предметов широкого потребления и других изделий, к которым не предъявляют требований высокой водостойкости и высоких диэлектрических показателей. Аминопласты стойки, к действию многих органических растворителей.

Мочевино- и меламино-формальдегидные полимеры применяются в больших количествах для изготовления древесностружечных плит и в производстве клеев.

Эпоксидные полимеры получаются взаимодействием бисфенолов с избытком элихлоргидрина в щелочной среде, например

где

Образующийся эпоксидный полимер представляет собой полимерный простой эфир фенола (в данном случае дифенилолпропана) с концевыми эпоксидными группами, благодаря которым такие полимеры легко отверждаются при обычных температуре и давлении под действием отвердителей (амины, ангидриды др.) При этом эпоксидные полимеры образуют пространственную трехмерную структуру. Эпоксидные полимеры обладают хорошей адгезией к различным материалам, высокой механической прочностью, стойкостью к действию химических реагентов, хорошими диэлектрическими показателями.

Эпоксидные полимеры находят широкое применение для изготовления стеклопластиков, защитных покрытий, клеев и др.

Полиэфирмалеинаты и полиэфиракрилаты. Полиэфирмалеинаты получают из двухатомных спиртов (этиленгликоля, диэтиленгликоля), непредельной малеиновой кислоты и мономера, образующего поперечные связи (обычно стирола). Малеиновую кислоту и двухатомный спирт загружают в обогреваемый реактор, снабженный мешалкой, прямым и обратным холодильником, и проводят реакцию при Затем образовавшийся полиэфир, содержащий двойные связи, смешивают в смесителе со стиролом при При этом образуется полиэфирмалеинат следующего примерного строения:

Отверждение полимера проводят в присутствии Специальных активаторов — перекисей или гидроперекисей.

Полиэфиракрилаты получают совместной поликонденсацией насыщенных двухосновных кислот (фталевой, себациновой и др.) с гликолями или глицерином в присутствии одноосновных ненасыщенных кислот (акриловая или метакриловая). Образующиеся при этом относительно низкомолекулярные линейные полиэфиры (олигомеры) с концевыми реакционноспособными группами, содержащими двойные связи, при определенных условиях образуют поперечные связи и переходят в твердые пространственные полимеры.

Полиэфирмалеинаты и полиэфир ил используются в качестве связующих при производстве стеклопластиков (стр. 336).

Поликарбонаты. Под этим названием обычно подразумевают полимерные эфиры двухатомных фенолов и угольной кислоты.

Наибольшее распространение имеет полимер, образующийся при действии фосгена на дифенилолпропан в щелочной среде:

Поликарбонаты отличаются большой стойкостью к нагреванию, действию кислорода, бензина, масел. Достаточно стойки к действию кислот и щелочей. Обладают хорошими физико-механическими свойствами. Применяются для изготовления волокон, пленок, лаков. Легко перерабатываются методами экструзии или литья под давлением в изделия с хорошими механическими свойствами и теплостойкостью.

Полифениленоксид. Этот полимер получается окислением -диметилфенола в жидкой фазе при комнатной температуре и атмосферном давлении в присутствии комплексного окислителя:

Полифениленоксид представляет собой непрозрачный желтоватого цвета полимер, не гидролизующийся под действием разбавленных кислот и щелочей. Температура размягчения

Переработка его осуществляется обычными методами. Благодаря способности полифениленоксида быстро и без разложения стерилизоваться паром, используют" для изготовления частей хирургических инструментов и посуды для медицинских целей. Стойкость к гидролизу позволяет применять его для изготовления труб, деталей посудомоечных и стиральных машин и различных изделий химического машиностроения.

Пентон. Хлорзамещенный полимер оксациклобутана; получается полимеризацией З.З-бис-(хлорметил)-оксациклобутана (стр. 97):

По химической стойкости пеитои занимает промежуточное положение между фторопластами и полистиролом. Выдерживает нагревание до 180 °С. Отличается водостойкостью и малой усадкой в прессформах. Перерабатывается литьем под давлением.

Пентон применяется для изготовления шестерен, подшипников, деталей часовых механизмов и других изделий, где требуется точность размеров, неизменность формы, высокая теплостойкость и устойчивость к действию воды и химических веществ. Из пентон а могут быть изготовлены прочные, теплостойкие пленки.

Полипиромеллитимиды (полиимиды). Поликонденсацией диангидрида пиромеллитовой кислоты (четырехосновной ароматической кислоты) с ароматическими диаминами получаются полимерные циклические имиды — полипиромеллитимиды. В качестве диаминов применяются м-фенилендиамины, -ди-аминодифениловый эфир и т. п.

В начале реакции, которую проводят в безводном полярном растворителе, образуется - растворимая полииминокислота. Далее при высокой, температуре происходит замыкание колец с образованием нерастворимого полиимида:

Полиимиды обладают целым рядом уникальных свойств, не встречающихся у большинства известных полимеров. Они

чрезвычайно термостойки (выдерживают в течение длительного времени температуру свыше 400 °С), устойчивы к действию всех известных органических растворителей и радиации. Пленки не горят и сохраняют эластичность при температуре жидкого гелия.

Полиимидная пленка, полученная из диангидрида пиромеллитовой кислоты и -диаминодйфенилового эфира, так называемая пленка Я, по электроизоляционным свойствам при повышенной температуре превосходит все известные электроизоляционные полимерные материалы. В связи с этим пленка Н находит применение в качестве изоляционного материала для кабелей, электродвигателей, трансформаторов, а также для изготовления печатных схем и магнитных лент.

Полипиромеллитимиды примедяются также в машиностроении для изготовления лопаток компрессоров, корпусов подшипников и других деталей.

Стеклопластики. Стеклопластиками называются пластические массы, у которых связующим веществом служат синтетические полимеры, а наполнителем или армирующим материалом — стеклянное волокно или стеклянная ткань, придающие стеклопластикам особую прочность.

Большинство изделий из стеклопластиков изготовляют с применением в качестве связующих ненасыщенных полиэфиров — полиэфирмалеинатов или полиэфиракрилатов, а также эпоксидных и кремнийорганических полимеров.

В зависимости от взятого связующего стеклопластики могут перерабатываться в изделия при обычной температуре без давления или при небольшом давлении. Наибольшее значение приобретают стеклопластики, которые могут перерабатываться в изделия методом так называемого «контактного» формования с постепенным нанесением слоев связующего на каркас из армирующего материала.

Стеклопластики могут применяться для изготовления таких крупногабаритных изделий, как корпуса мелких судов, шлюпки, кузова автомобилей, крыши железнодорожных вагонов и т. п. Пока такие изделйя можно изготовлять только с помощью «контактного» метода формования, т. е. по существу вручную, но нет сомнения, что в ближайшем будущем производство таких изделий будет механизировано и стеклопластики балгодаря своей исключительной прочности и дешевизне найдут самое широкое применение во многих отраслях народного хозяйства. В зависимости от вида армирующего материала стеклопластики делятся на следующие группы:

Стеклотекстолиты — пластики, армированные стеклянными тканями. Изделия получаются обычно методом контактного формования.

Стекловолокниты — пластики, в которых армирующим наполнителем служит войлок из стеклянного волокна. Перерабатываются методом литья или прессования.

Анизотропные стеклопластики — пластики с армирующим материалом в виде однонаправленной стеклянной нити. Изделия получают методом намотки стеклянного волокна, предварительно обработанного синтетическим полимером.

Изотропные стеклопластики — пластики, армированные стекломатами (рубленое стеклянное волокно). Перерабатываются методомконтактного формования.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление