Раздел II

ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ, РЕЗИНЫ, ЛАКОКРАСОЧНЫЕ И ДРУГИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Глава 7. ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ

7.1. Понятия и общие свойства пластмасс

В соответствии с ГОСТ 24888-81 пластическая масса (пластмасса) - материал, представляющий собой композицию полимера или олигомера с различными ингредиентами, находящуюся при формировании изделий в вязкотекучем или высокоэластичном состоянии, а при эксплуатации - в стеклообразном или кристаллическом состоянии.

Полимер - вещество, характеризующееся многократным повторением одного или более составных звеньев, соединенных между собой в количестве, достаточном для проявления комплекса свойств, которое остается практически неизменным при добавлении или удалении нескольких составных звеньев.

Олигомер - вещество, молекулы которого содержат составные звенья, соединенные повторяющимся образом друг с другом, комплекс свойств которого изменяется при добавлении или удалении одного или нескольких составных звеньев.

К основным группам ингредиентов относятся наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители, сшивающие агенты, структурообразователи, смазки, антипирены, антистатики, антимикробные агенты, антифрикционные добавки, отвердигели, ускорители отверждения.

По структуре макромолекул полимеры бывают линейными, разветвленными и сшитыми (сетчатыми, трехмерными). Полимеры в зависимости от их строения и внешних условий могут находиться в двух фазовых состояниях: аморфном и кристаллическом.

Аморфные полимеры в зависимости от температуры могут находиться в стеклообразном, высокэластичном или вязко-текучем состояниях. При уменьшении температуры полимер проходит эти состояния в обратном порядке.

В практике применения в зависимости от поведения при нагревании полимеры условно подразделяют на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

Термопластичные полимеры (линейные и разветвленные) при нагревании выше температуры стеклования размягчаются, приобретают высокую пластичность, а при охлаждении они вновь отвердевают, могут растворяться в соответствующих растворителях.

Термореактиные полимеры в зависимости от числа поперечных сшивок в сетчатых структурах при нагревании не способны к размягчению или размягчаются незначительно, но в вязкоте-кучее состояние не переходят, в растворителях стойки или незначительно набухают.

Термоэластопласты представляют собой новый перспективный класс полимерных материалов, свойства которых близки к свойствам обычных резин, но в отличие от них перерабатываются высокопроизводительными методами, применяемыми при переработке пластмасс. Важнейшими промышленными термоэласто-пластами являются полистирольные, полиолефиновые, полиэфирные и полиуретановые термоэластопласты.

В табл. 7.1 приведены принятые сокращения для обозначения полимеров по ГОСТ 24888-81. В табл. 7.2 приведен перечень ГОСТов для определения некоторых показателей свойств полимеров.

Фенопласты - термореактивные пластические массы, получаемые при совместной обработке фенолоааьдегидных смол (оли-гомеров) или их модификаций, наполнителей, окрашивающих веществ и других добавок. В зависимости от условий получения эти смолы делятся на две основные группы: новолачные - термопластичные смолы; резольные - термореактивные смолы, переходящие при нагревании или дпительном хранении в нерастворимое и неплавкое состояние. В начальной стадии А (резол) они растворяются в спирте и плавятся при нагревании; в последующей стадии В (резитол) теряют способность растворяться, но сохраняют способность плавиться при нагревании; в конечной стадии С (резит) становятся неплавкими при нагревании.

Отвержденные резольные и новолачные смолы стойки к водным и слабокислым средам, нефтепродуктам и органическим растворителям, в щелочных средах деструктируются и изменяются их свойства. Фенопласты обладают хорошими диэлектрическими свойствами, которые снижаются при увлажнении или нагреве электротехнических деталей. Характеристики некоторых фенопластов приведены в табл. 7.3, а значения их показателей - в табл. 7.4-7.10.

Фенопласты по ГОСТ 5689-79 Массы прессовочные феноль-ные. Технические условия выпускаются следующих типов: общетехнического назначения (О), специального безаммиачного (Сп), электроизоляционного (7), влагохимстойкого (Вх), ударопрочного (У) , жаростойкого (Ж). Все фенопласты выпускаются в виде не-

слеживающихся порошков, а фенопласты групп У1, У2, У5 - в виде

волокнистых масс.

Связующее ЯАС-Ш (ТУ 6-05-1431-71) представляет собой тон. коизмельченную смесь смолы новолак-1 с 4 % уротропина и пред-, назначена для изготовления асботехнических изделий к автомоби- люВАЗ.

Для нанесения покрытий на деталях, заделки вмятин и сварных швов на кабинах, кузовах и деталях оперения автомобиля при ремонте используются термостойкая масса для газопламенного напыления ТПФ-37 (ТУ 6-16-1458-69) и масса для горячего напыления ПфН-12 (МРТУ 6-05-1129-68).

Для изготовления деталей электрооборудования используется гетинакс (ГОСТ 2718-74), а для изготовления шестерен и роликов - конструкционный текстолит (ГОСТ 5-78).

Ф а о л и т (ТУ 6-05-1169-75) - композиция на основе резоль-ной смолы и кислотоупорного наполнителя. Выпускается в виде сырых отвержденных листов, прессовой массы и замазки. В зависимости от наполнителя выпускаются марки: А - наполнитель асбест, В - тапьк, Г - графит. Применяется для защиты от коррозии поверхностей аппаратов и для формования кислотоупорных изделий (аппаратов, труб, ванн и т. д.).

Полиамиды - полимеры, повторяющиеся составные звенья которых соединены амидной связью - - С - .Полиами-

i Н О

ды могут быть алифатическими или ароматическими. Полиамидные смолы - твердые вещества с высокой степенью кристалличности. Они стойки в маслах, жирах и щелочах, не растворяются, за редким исключением, в алифатических, ароматических и хлорированных углеводородах, но стойки в фенолах, концентрированных минеральных и органических кислотах.

В автомобилестроении применяют следующие марки полиамидов: П-12Л, П-12Б, ПА-12-11-1, ПА-12-10, ПА-12-20, ПА-6-210/310, ПА-6-110, П-68С-30, полиамид 6, полиамид 610, стеклонаполненный полиамид АС-30, КС-30, полиамидная смола АК-80/20, капролак-там. Характеристика полиамидов приведена в табл. 7.11.

На авторемонтных заводах находит применение капрон, а также его отходы. Крошка вторичного сырья не имеет стабильных свойств и содержит до 10 % низкомолекулярных соединений.

Полиамидные порошки представляют собой мелкодисперсные полиамиды, служащие для антикоррозионного покрытия металлических деталей, применяемых в автомобильной промышленности и машиностроении. Покрытия наносят методами электростатического и вихревого напыления, окунанием.

Для повышения эксплуатационных свойств полиамидов в них вводят антифрикционные добавки: графит, тапьк, сульфат бария, дисульфид молибдена.

Ароматические полиамиды - это в основном бесцветные высокоплавкие кристаллические вещества, как правило, плохо растворимые в органических растворителях, обладают резко выраженной температурой плавления. Температура разложения ароматических полиамидов около 400 °С.

Для изготовления различных материалов (наполненных пластмасс, лаков, пленок и т. д.) применяют ароматические полиамиды: фенилонП (ТУ 6-05-221-101-71), фенилон С (ТУ 6-05-221-365-76). Композиции на основе ароматических полиамидов могут работать в условиях сухого трения, при смазке минеральными и синтетическими маслами и выпускаются в виде следующих марок: графе-лон-10; -20; -35; -4ДНТ.

Поливинилхлорид (ПВХ) - полимер винилхлорида со структурной формулой повторяющегося составного звена СНг - СН - . Это термопластичный полимер с температу-

рой стеклования 70-80 °С и температурой вязкого течения в зависимости от молекулярной массы 150-200 °С. ПВХ - белый мелкодисперсный порошок, растворимый в дихлорэтане,циклогек-саноне, диоксане, метиленхлориде и т. д., набухающий в ацетоне, бензине и нерастворимый в воде, спирте, бензине. ПВХ - химически стойкий материал, при температуре до 60 °С он стоек в растворах солей, многих кислот и окислителей. При 20 ° С полимер стоек в концентрированных растворах серной и соляной кислот и в разбавленной азотной кислоте.

ПВХ допускает обработку разнообразными способами: ваку-умформованием, штамповкой, фрезерованием, строганием, полированием, гравированием, склеиванием, сваркой и т. д. В зависимости от способа переработки ПВХ из него можно получить жесткие пластические массы (непластифицированный поливинилхлорид), мягкие пластические массы (пластифицированный ПВХ), пористые пластмассы, очень мягкие пластмассы (формопласт, гидропласт) и т. д. При нагревании выше 140 °С происходит термодеструкция ПВХ, сопровождающаяся вьщелением газообразного хлористого водорода. ПВХ разлагается также при действии света.

Жесткие пластмассы на основе поливинилхлорида - винипласты получают смешением ПВХ со стабилизаторами и наполнителями; они не содержат в своем составе пластификаторов. Композицию тщательно перемещают, а затем подвергают пластикации на вапьцах, каландре или экструдере при 160-180 °С.

Винипласты обладают достаточно высокой механической прочностью, диэлектрическими показателями, стойкостью к многим химическим средствам, водостойкостью, грибостойкостью. Недо-стажами винипластов являются невысокая теплостойкость и низкая ударопрочность.

9 Зак. 2584

Прочцоспще свойства винипласта меняются со временем и щ еще большей степени с изменением температуры. Винипласт очевд чувствителен к надрезу. Для получения винипластов с повышенноя ущюпрочиостью в композицию вводят зластомеры {например, не-ифтрые марки сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола){. В автомобилестроении применяется ударопрочный винипласт УВ-10 (ТУ 6-а-1207-79) - термопластичный материал на основе поливи-нидхлорида, бутадиенметипвиниппиридинового каучука и других добавок для изготовления технических деталей и изделий.

Поливинилхлорид выпускают в виде пластиката, пленки, трубки, листа.

Пластикат - мягкие пластмассы, получаются смешением ПВХ с пластификаторами, которые снижают температуры стеклования и вязкого течения материала, значительно облегчают их перерабаты-ваемость. С увеличением содержания пластификатора повышается морозостойкость материала, возрастает относительное удлинение при разрыве, но понижается механическая прочность, ухудшаются его диэле1дгрические показатели. Недостатком пластифицированных пластмасс является способность пластификатора экстрагироваться или мигрировать из материала, вследствие чего материал со временем теряет первоначальную эластичность. Пластикаты выпускаются в виде гранул или ленты.

В автомобилестроении широко применяются пластикаты (ТУ 64)1-629-75): В-60М, В-70М, B-SOM, В-90М, а также пластикаты дая гибких Чубок (ТУ 64)1-630-76): ПА-1, ПВ-1, изоляционный плртас>т для трубок (ТУ 6-01-631-77) Э40-1, изоляционный пла-стдасат ПШС-И40-14 (ГОСТ 5690-72). В марках ПВХ-И первые две црры обозначен?! - морозостойкость (°С), последние две - поря-Д9Ц (cteiHb) ввяишны объемного электрического сопротивления при 20С.

Дня 9ЯутрС1и<1Й отделки салонов автомобилей применяется пленочный материал - поливинилхлоридная пленка ПВХ типа 0,4Т и типа R (ТУ 6-05-1630-77), а также пленка АБС + ПВХ и для автомобильной промышленности типа ПФМ (ТУ 6-05-1606-77).

Пластизоли (цдасты) - это дисперсия ПВХ и различных твердых дрбавок (стабилизаторов, пигментов, наполнителей и др.) в 11Ь1ст1130ли применяют для герметизации сварных 1Я)99, защиты ющя кузовов автомобилей, автомобильных и трак-тоСШ фильтров (воздушных и масляных) и т. д. Формопласт-Б используют для заполнения полостей металлорежущих станков, а гндропласт - для заполнения полостей различных зажимов, способах перемещаться под давлением по узким каналам.

Полистирол (ПС) - полимер акрилонитрила со структурной формулой повторяющегося составного звена [- CHj - СН

получаемый в промышленности в основном методом радикальной полимеризации мономерного стирола в присутствии различных инициаторов.

Полистирол обладает исключительно высокой водостойкостью, диэлектрическими свойствами, щелоче- и кислотостойкостью по отношению чсо всем кислотам, в том числе и плавиковой. К недостаткам полистирола относятся его жесткость, склонность при старении давать трещины, низкая теплостойкость, малая прочность, горючесть, плохая бензостойкость. В зависимости от способа получения выпускается блочный, суспензионный и эмульсионный полистирол.

Блочный полистирол выпускается в виде гранул двух марок: Д - для электроизоляционных изделий и Т - для технических целей и изделий широкого потребления.

Полистирол общего назначения (ТУ 6-05-1871-79) выпускается следующих марок: ПСМ-115, ПСМ-118, ПСМ-151, ПСМ-111, а ударопрочный (ТУ 6-05-1901-81) - марок ПСС-500, ПСС-501, ПСС-520, ПСС-550. Ударопрочный полистирол Представляет собой продукт сополимеризации стирола с каучуком.

В автомобилестроении применяют сополимеры стирола с каучуком средней ударопрочности (ОСТ 6-05-406-80) марок УПМ-0508, УПМ-0612Л.

Вспенивающийся полистирол представляет собой продукт суспензионной полимеризации стирола в присутствии порообразовате-ля (изопентана, бутана).

Акрилонитрилбутадиенстирольные пластики (АБС-пластики) получаются сополимеризацией стирола с акрилонитрилом бутадиенового и бутадиенстирольного каучука. АБС-пластики (ТУ 6-05-1587-79) выпускаются высокой и повышенной ударной вязкости, а также повышенной теплостойкости.

В промышленности выпускаются сополимеры с а-метилстиро-лом, акрилонитрилом, метилметакрилатом и тройной сополимер с метакрилатом и акрилонитрилом (МСН). Отличительными свойствами изделий из сополимера МСН являются хорошая погодостой-кость, низкое водопоглощение, стойкость к бензину и смазочным маслам. Примеры применения материалов приведены в табл. 7.12, а свойства некоторых материалов - в табл. 7.13.

Полиолефины - высокомолекулярнью углеводороды алифатического ряда, получаемые полимеризацией соответствующих олефинов. Вообще полиолефин - это карбоцепной полимер, содержащий в качестве заместителей у углерода основной цепи водород и (или) алкил.

Наиболее известными представителями этого класса соединений являются полиэтилен, полипропилен и их многочисленные сополимеры.