Общая характеристика синтетических полимеров

ПЛАСТМАССЫ

Контрольные вопросы к главе 3

1. Что такое композиционный материал? Какие типы компози­ционных материалов используют в машиностроении?

2. В чем преимущества в применении порошковых сталей и спла­вов перед литыми? Какие недостатки присущи порошковым сплавам?

3. Что такое конструкционная керамика? Какие свойства для нее характерны?

4. В чем заключается принципиальное отличие аморфных спла­вов от кристаллических? Какими свойствами отличаются аморфные сплавы?

Глава 4

Синтетическими полимерами называют неметаллические материалы (пластические массы, резины, химические волокна, пленки, лаки и др.), основой производства которых является синтез высокомолекулярных органических продуктов на базе полимерных соединений.

Полимерные высокомолекулярные соединения состоят из сотен и тысяч атомов, их гигантские молекулы называют макромолекулами. В зависимости от формы макромоле­кул полимерные соединения подраз­деляются на линейные, разветвленные и сетчатые (пространственные) (рис. 37).

Рис. 37. Строение высокомолекулярных соединений:

а - линейное; б - разветвленное; в - сетчатое (¡ - элементарное звено мономера)

У линейных полимеров макромо­лекулы представляют собой сотни или тысячи элементарных звеньев мономеров, соединенных внутримо­лекулярными связями в бесконечные цепи (рис. 37, а).

У разветвленных полимеров цепи образуют ответвления, состоящие так­же из элементарных звеньев мономе­ров (рис. 37, б).

У сетчатых (пространственных) полимеров цепи образуют пространственную сетку (рис. 38, в).

Линейные и разветвленные отно­сятся к термопластичным, а сетча­тые - к термореактивным полимерам (термопласты в отличие от реактопластов способны многократно под­вергаться пластической деформации).

В зависимости от химического состава различают карбоцепные и гетероцепные полимеры.

К карбоцепным относятся полимеры, у которых основная цепь состоит из атомов С.

Гетероцепными называют полимеры, у которых в основную цепь, кроме атомов С, входят атомы О₂, S, Р, N₂, Si и др.

Все синтетические полимеры по типу синтеза делят на полимеризационные (и сополимеризационные) и поликонденсационные высокомолекулярные соединения.

Полимеризация состоит в со­единении однородных (или разнородных) мономеров с последующим образованием нового высокомолекулярного вещества - полимера (без выделения каких-либо по­бочных продуктов). Полимеризация - это непрерывный (цепной) или ступенчатый процесс. При сополимеризации полимеризуются два или более разнородных не­насыщенных мономера.

Поликонденсация состоит в образовании нового высокомолекулярного вещества - полимера - и сопровождается выделением, каких-либо побочных продуктов (например, Н₂О). По­ликонденсация - это процесс ступенчатый, когда образующиеся на каждой стадии промежуточные продукты могут быть отделены.

Рис. 38. Зависимость деформации от деформирующего напряжения:

1 - металлов; 2 - пластмасс; 3 - резины

Доля полимеров среди конструкционных материалов постоянно увеличивается. В ряде случаев они успешно конкурируют с метал­лами. Поэтому необходимо повышать надежность, долговечность и конструкционную прочность полимерных материалов, предупреждать их старение. На рис. 38 приведена зависимость деформации раз­личных материалов от деформирующего усилия. Так, у твердых ме­таллов после возрастания усилия выше предела упругости (точка В) быстро наступает разрыв. У пластмасс после превышения предела упругости (точка В) наблюдается значительная деформация, увели­чивающаяся непропорционально действующему усилию.