И химическая стойкость термопластов

Термопластичными называются смолы, способные при нагревании размягчаться, а затем и плавиться и при последующем охлаждении снова затвердевать. Это свойство термопластов обусловлено линейным строением их макромолекул, представляющих собой цепочки, состоящие из отдельных звеньев с гибкими связями. К термопластам относятся полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, полиметилметакрилат, фторопласты, поливинилацетат, полиамидные смолы и др.

Полиэтилен. Он имеет прочность на растяжение около 14,0МПа, обладает высокой химической стойкостью и диэлектрическими свойствами, эластичностью, способностью образовывать прочные водо-, паро- и газонепроницаемые пленки. Легко сваривается и перерабатывается в изделия.

К недостаткам, ограничивающим область применения полиэтилена, можно отнести подверженность старению под действием кислорода воздуха и ультрафиолетовых лучей, низкую теплостойкость, повышенную хрупкость при низких температурах (ниже –20⁰ С), горючесть и малую твердость. Полиэтилен применяют для создания защитных слоев методами центробежного, газопламенного или вихревого напыления. Из него изготовляют пленки, ленты и химически стойкие трубы.

Поливинилхлорид. Имеет прочность на растяжение в пределах 40,0-50,0 МПа (жесткий не пластифицированный), обладает высокой стойкостью в кислых и щелочных средах, нерастворим в спиртах и маслах, трудно воспламеняется, хорошо формуется в нагретом состоянии, легко сваривается и склеивается, хорошо совмещается с наполнителями, что позволяет получать пластмассы с разнообразными физико-механическими свойствами.

К недостаткам его следует отнести низкую теплостойкость при нагреве свыше 50⁰ С, хрупкость при отрицательных температурах (ниже –20⁰ С), слабую адгезию к некоторым материалам и способность растворяться в эфирах. Из пластифицированного эластичного поливинилхлорида изготовляют пленки, а из непластифицированного жесткого (винилпласта) – трубы, погонажные изделия.

Полистирол. Характеризуется прочностью на растяжение до 40,0 МПа, теплостойкостью до 70⁰ С, практически полной водостойкостью и высокой химической стойкостью в кислых и щелочных средах. Он бесцветен и прозрачен (пропускает до 90% лучей видимой части спектра), имеет большое электрическое сопротивление, высокую морозостойкость, хорошо сваривается при нагреве до температур 220-250⁰ С, хорошо склеивается и также подвергается механической обработке (сверлению, пилке и т.д.).

Недостатком его является повышенная хрупкость даже при комнатных температурах, низкая теплостойкость, повышенная в сравнении с другими полимерами подверженность старению (под действием солнечного света полистирол темнеет и растрескивается), плохая адгезия к другим материалам. Путём прессования или литья под давлением из него изготовляют облицовочные плитки.

Органическое стекло (полиметилметакрилат) отличается высокой прочностью на растяжение (до 70,0 МПа²) высокой стойкостью к действию воды, а также кислых и щелочных сред, постоянством свойств при изменении температуры в пределах от –180 до +60 ⁰С, прозрачностью, бесцветностью, способностью пропускать ультрафиолетовые лучи, хорошей формуемостью в нагретом состоянии.

Недостатком полиметилметакрилата является малая твёрдость и повышенная хрупкость. Используют органическое стекло для изготовления стойких светопрозрачных ограждений и как связующее в акрилатных лаках.

Фторопласты имеют прочность при растяжении в пределах 17,0-40,0 МПа, высокую химическую стойкость, теплостойкость и диэлектрические свойства.

Фторопласт-4 (тетрафторэтилен) обладает универсальной химической стойкостью – хорошо противостоит действию царской водки (смеси 1 ч азотной кислоты с 3 ч соляной) при температуре 100 ⁰С, концентрированной серной кислоты, растворов щелочей, значительной термостойкостью (от 90 до 250 ⁰С), постоянством физико-механических свойств в интервале температур от –60 до +200 ⁰С. Однако применение тетрафторэтилена в строительстве ограничивается его высокой стоимостью и трудной обрабатываемостью в изделия (из-за большой вязкости в расплавленном состоянии).

Фторопласт-3 (трифторэтилен) характеризуется пониженной в сравнении с тетрафторэтиленом химической стойкостью и термостойкостью (от 60⁰ до 150⁰ С). Фторопласты применяют в виде пластин, междуслойной изоляции и труб для транспортирования сильно агрессивных жидкостей, а также в виде пленок для защиты стальных труб от коррозии.

Поливинилацетат обладает способностью образовывать эластичные светостойкие бесцветные пленки, высокой адгезией к ряду материалов. Однако невысокая водостойкость, низкая морозо- и теплостойкость ограничивают области его применения в строительстве. Используется главным образом в производстве лаков, в виде эмульсий он пригоден для изготовления мастичных полов.

Полиизобутилен характеризуется высокой водостойкостью, повышенной газонепроницаемостью и высокой стойкостью к действию соляной, серной, фосфорной, уксусной и других минеральных кислот, концентрированных едких щелочей и других агрессивных сред. В строительстве применяется как весьма стойкий антикоррозийный материал в виде футеровочных листов и защитных пленок. Кроме того, он используется для уплотнения стыков в крупнопанельном домостроении. Таким образом, рассмотрев отдельные виды термопластичных полимеров, можно выявить основные общие для них физико-механические свойства. Это прежде всего небольшая плотность (ρ = 1-2 г/см³), высокая прочность при растяжении и сжатии, низкая теплопроводность, хорошие диэлектрические свойства, малое водопоглощение, достаточная морозостойкость, высокая водо - и химостойкость.

Общими для большинства термопластичных смол недостатками являются: низкая теплостойкость, низкий модуль упругости, повышенная хрупкость при понижении температуры (ниже –20⁰ С), большая ползучесть при сравнительно низких уровнях начальных напряжений, склонность к старению.