Состав и свойства пластмасс

Обязательным компонентом пластмассы является связующее вещество. В качестве связующих для большинства пластмасс используют синтетические смолы, реже применяют эфиры целлюлозы.

Другим важным компонентом пластмасс является наполнитель (порошкообразные, волокнистые и другие вещества). Наполнители повышают механические свойства, снижают усадку при прессовании и придают материалу те или иные специфические свойства.

Свойства пластмасс зависят от состава отдельных компонентов, их сочетания и количественного отношения, что позволяет изменять характеристики пластиков в достаточно широких пределах.

Термопластичные пластмассы

В основе термопластичных пластмасс лежат полимеры линейной или разветвленной структуры, иногда в состав полимеров вводят пластификаторы.

Неполярные термопластичные пластмассы. К ним относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол и фторопласт-4.

Полиэтилен - продукт полимеризации бесцветного газа этилена, относящийся к кристаллизующимся полимерам.

Чем выше плотность и кристалличность полиэтилена, тем выше прочность и теплостойкость материала. Он химически стоек и при нормальной температуре нерастворим ни в одном из известных растворителей. Недостаток его подверженность старению.

При меняют для изготовления труб, пленок, литых и прессованных несиловых деталей.

Полипропилен является производной этилена. Это жесткий нетоксичный материал с высокими физико-механическими свойствами. Нестабильный полипропилен подвержен быстрому старению. Недостаток полипропилена его невысокая морозостойкость (от -10 до -20°С.

Полистирол - твердый, жесткий, прозрачный, аморфный полимер. Удобен для механической обработки, хорошо окрашивается, растворим в бензине. Недостаток его невысокая теплостойкость, склонность к старению и образованию трещин.

Из полистирола изготавливают детали для радиотехники, телевидения и приборов, сосуды для воды и многое другое.

Фторопласт-4 является аморфно-кристаллическим полимером. Разрушение материала происходит при температуре выше 415°С. Он стоек к воздействию растворителей, кислот, щелочей и растворителей, не смачивается водой. Недостатки хладотекучесть.

Применяют для изготовления труб, вентилей, кранов, насосов, мембран, уплотнительных прокладок, манжет и др.

Полярные термопластичные пластмассы.

Фторопласт-3 - полимер трифторхлортилена. Его используют как низкочастотный диэлектрик, кроме того из него изготавливают трубы, шланги, клапаны, насосы, защитные покрытия металлов и др.

Органическое стекло - это прозрачный аморфный термопласт на основе сложный эфиров акриловой и метакриловой кислот. Материал более чем в 2 раза легче минеральных стекол, отличается высокой атмосферостойкостью, оптически прозрачен. Недостатки невысокая поверхностная твердость.

Применяют для изготовления штампов, литейных моделей и абразивного инструмента.

Поливинилхлорид является аморфным полимером. Пластмассы имеют хорошие электроизоляционные характеристики, стойки к химикатам, не поддерживают горение, атмосферостойки., имеют высокую прочность и упругость.

Изготавливают трубы, детали вентиляционных установок, теплообменников, строительные облицовочные плитки.

Полиамиды - это группа пластмасс с известными названиями капрон, нейлон, анид и др. Они продолжительное время могут работать на истирание, ударопрочны, способны поглощать вибрацию. Стойки к щелочам, бензину, спирту, устойчивы в тропических условиях.

Из них изготавливают шестерни, подшипники, болты, гайки, шкивы и др.

Полиуретаны в зависимости от исходных веществ, применяемых при получении, могут обладать различными свойствами, быть твердыми, эластичными и даже термореактивными.

Полиэтилентерефталат - сложный полиэфир, в России выпускается под названием лавсан, за рубежом - майлар, терилен. Из лавсана изготавливают шестерни, кронштейны, канаты, ремни, ткани, пленки и др.

Термостойкие пластики.

Ароматический полиамид - фенилон. Из фенилона изготавливают подшипники, зубчатые колеса, детали электрорадиопередатчиков.

Полибензимидазолы являются ароматическими гетероциклическими полимерами. Обладают высокой термостойкостью, хорошими прочностными показателями. Применяют в виде пленок, волокон, тканей специальных костюмов.

Термореактивные пластмассы

Пластмассы с порошковым наполнителями (волокниты, асбоволокниты, стеловолокниты). Волокниты представляют собой композиции из волокнистого наполнителя в виде очесов хлопка, пропитанного фенолоформальдегидными связующими. Применяют для изготовления деталей работающих на изгиб и кручение. Асбоволокниты содержат наполнителем асбест, связующее фенолоформальдегидная смола. Из него получают кислотоупорные аппараты, ванны и трубы.

Слоистые пластмассы (гетинакс, текстолит, древеснослоистые пластики, асботесолит) являются силовыми конструкционными о поделочными материалами. Листовые наполнители придают пластику анизотропность. Материалы выпускают в виде листов, плит, труб, заготовок, из которых механической обработкой получают различные детали.

Газонаполненные пластмассы

Представляют собой гетерогенные дисперсные системы, состоящие из твердой и газообразной фаз.

Пенопласты - материалы с ячеистой структурой, в которых газообразные наполнители изолированы друг от друга и от окружающей среды тонкими слоями полимерного связующего. Обладают хорошей плавучестью и высокими теплоизоляционными свойствами.

Применяют для теплоизоляционных кабин, контейнеров, приборов, холодильников, рефрижераторов, труб и т.п. Мягкие и эластичные пенопласты применяют для амортизаторов, мягких сиденей, губок.

Сотопласты Изготавливают из тонких листовых материалов. Для них характерны достаточно высокие теплоизоляционные, электроизоляционные свойства и радиопрозрачность.

Применяют в виде заполнителей многослойных панелей в авиа- и судостроении для несущих конструкций.

Среди деревьев можно найти для художественных отделочных работ древесину всех без исключения теплых цветов с безграничным количеством оттенков. В подмосковных лесах преобладают деревья с белой, светлой древесиной, за исключением невзрачной на первый взгляд серой ольхи, древесина которой на срезе буровато-желтая. Светлая окраска характерна для березы, ели, осины, липы, клена, пихты, граба, черемухи, боярышника, карельской березы, ясеня. Бурую древесину с желтыми, коричневато-красными оттенками имеют тополь, кедр, вяз, бук, лиственница, рябина, акация. Коричневая древесина с желтыми и красными оттенками свойственна дубу, сосне, яблоне, черешне, ореху, бархатному дереву, кипарису, туе, можжевельнику. Красная древесина у тиса. Розовая - у сливы, фиолетовая - у сирени, черная - у мореного дуба (эта последняя, хотя и естественно, но приобретенная окраска).

Контрастные переходы в цвете имеют наибольшее значение для таких видов отделочных работ, как мозаика, инкрустация и интарсия.

Путем окрашивания можно имитировать древесину малоценных пород под более редкие и ценные. Имитации под орех хорошо поддаются береза и бук, под красное дерево - ольха, вяз, под черное - яблоня, слива, осина, граб. В определенной среде может меняться и естественная окраска. Древесина свежесрубленной ольхи краснеет под действием кислорода воздуха, сосна в помещении со временем становится бурой, а на открытом воздухе серебристо-серой. Пожалуй, только ель надолго сохраняет свой белый цвет..

В общем, цвет - это основное декоративное свойство древесины. Если естественный цвет можно усилить в процессе отделки, даже изменить искусственной подкраской волокон, то текстура дерева всегда остается природной. Только определенным образом раскраивая древесину, можно получить разнообразную по рисунку поверхность. Но опять-таки текстура выявляется цветовым разнообразием в окраске годовых колец и продольных волокон.

Ценное декоративное свойство древесины - это блеск, который сильнее выявляется в процессе дальнейшей ее обработки и отделки. Но и в естественном состоянии поблескивают на свету отдельные частицы древесины видимости от плоскости разреза. Шелковистый блеск характерен для клена, черемухи, вяза, кедра, чинары. Золотистый блеск присущ черешне бархатному дереву. Поверхность неодинаково отражает свет, что можно наблюдать на паркетном полу "в елочку", или "в шашку", если смотреть с разных точек

В старину высоко ценилась мебель из привозного; (Индия, Центральная Америка) красного дерева. Отсюда название "столяр-краснодеревщик". Но, как видим, для декоративного украшения быта пригодны почти все виды деревьев отечественных пород, дело лишь в умении раскрыть всю красоту древесины, используя ее физико-механические и декоративные свойства.

Физические свойства древесины

К физическим свойствам древесины относятся: внешний вид и запах, влажность и связанные с ней изменения - усушка, разбухание, водопоглощение, растрескивание и коробление. К физическим свойствам древесины относятся также ее плотность, электро-, звуко- и теплопроводность, показатели макроструктуры. Внешний вид древесины Цвет.

Цвет древесине придают находящиеся в ней дубильные, смолистые и красящие вещества, которые находятся в полостях клеток. Древесина пород, произрастающих в различных климатических условиях, имеет различный цвет - в жарких и южных районах она более яркая по сравнению с древесиной пород умеренного пояса. В пределах климатического пояса каждой древесной породе присущ свой особый цвет.

Под влиянием света и воздуха древесина многих пород теряет свою яркость, приобретая на открытом воздухе сероватую окраску. Древесина ольхи, имеющая в свежесрубленном состоянии светло-розовый цвет, вскоре после рубки темнеет и приобретает желтовато-красную окраску. Древесина дуба, пролежавшая долгое время в воде, приобретает темно-коричневый, и даже черный цвет (мореный дуб). Меняется окраска древесины и в результате поражения ее различными видами грибов. На окраску древесины оказывает влияние также возраст дерева. У молодых деревьев древесина светлее, чем у более старых. Цвет древесины имеет важное значение в производстве мебели, музыкальных инструментов, столярных и художественных изделий. Насыщенный богатством оттенков цвет придает изделиям из древесины красивый внешний вид. Блеск древесины зависит от ее плотности, количества, размеров и расположения сердцевинных лучей. Сердцевинные лучи обладают способностью направленно отражать световые лучи и создают блеск на радиальном разрезе.

Текстура - рисунок, который получается на разрезах древесины при перерезании ее волокон, годичных слоев и сердцевинных лучей. Текстура зависит от особенностей анатомического строения отдельных пород древесины и направления разреза. Хвойные породы на тангентальном разрезе из-за резкого различия в цвете ранней и поздней древесины дают красивую текстуру. Особенно красивый рисунок имеет древесина с неправильным расположением волокон (свилеватость волнистая и путаная). Часто применяют особые способы обработки древесины - лущение фанерных кряжей под углом к направлению волокон, радиальное строгание, прессование или замену искусственной текстурой.

Запах древесины зависит от находящихся в ней смол, эфирных масел, дубильных и других веществ. Характерный запах скипидара имеют хвойные породы - сосна, ель.

Макроструктура. Для характеристики древесины иногда достаточно определить следующие показатели макроструктуры. Ширина годичных слоев определяется числом слоев, приходящихся на 1 см отрезка, отмеренного в радиальном направлении на торцовом срезе. Ширина годичных слоев оказывает влияние на свойства древесины. Для древесины хвойных пород отмечается улучшение свойств, если в 1 см насчитывается не менее 3 и не более 25 слоев.

Неорганическое стекло – это однородное аморфное вещество, получаемое при затвердевании расплава оксидов. Оно не имеет определенной точки плавления или затверде­вания и при охлаждении переходит из расплавленного, жидкого состоя­ния в высоковязкое состояние, а затем в твердое, сохраняя при этом неупорядоченность и неоднородность внутреннего строения.

В составе стекла могут присут­ствовать оксиды трех типов: стеклообразующие, модифицирующие и промежуточные. Стеклообразующими являются оксиды кремния, бора, фосфора, германия, мышьяка. К модифицирующим окси­дам относятся оксиды щелочных (Na, К) и щелочноземельных (Са, Мg, Ва) металлов. Модифицирующие оксиды вводят в процессе варки стекол. Глино­зем А1₂0₃ повышает механическую прочность, а также термическую и химическую стойкость стекол. При добавке В₂0₃ повышается скорость стекловарения, улучшается осветление и уменьшается склонность к кристаллизации. Оксид свинца РbО, вводимый главным образом при изготовлении оптического стекла и хрусталя, повышает показатель све­топреломления. Оксид цинка ZnO понижает температурный коэффи­циент линейного расширения стекла, благодаря чему повышается его термическая стойкость. Промежуточны­ми являются оксиды алюминия, свинца, титана, железа, которые могут замещать часть стеклообразующих оксидов.

Технологические добавки, вводимые в состав стекол, делят по их назначению на следующие груп­пы:

осветлители – вещества, способствующие удалению из стекломассы газовых пузырей (сульфат натрия, плавиковый шпат);

обесцвечиватели – вещества, обесцвечивающие стекольную массу;

глушители – вещества, делающие стекло непрозрачным.

Стеклообразующие оксиды (например, SiO₂, А1₂0₃, В₂О₃, Р₂0₃) об­разуют пространственную сетку из однородных звеньев-полиэдров, а модифицирующие оксиды, располагаясь внутри ячеек сетки, ослабляют или разрывают связи в стеклообразующих оксидах и снижают проч­исть, термо- и химическую стойкость стекла, но позволяют регулировать температуру его размягчения и другие свойства (рис. 12).

Химический состав стекла можно изменять в широких преде­лах, поэтому и свойства стекла могут быть различными. По хими­ческому составу в зависимости от природы стеклообразующих ок­сидов различают силикатное, алюмосиликатное, боросиликатное, алюмоборосиликатное и другие виды стекла.

В зависимости от содержания модификаторов стекло может быть щелочным и бесщелочным.

По назначению различают строительное (оконное, стеклобло­ки), бытовое (стеклотара, посуда) и техническое (оптическое, электротехническое, химическое и др.) стекло.

Рис. 12. Схема непрерывной структурной сетки стекла:

а – кварцевого; б – натрийсиликатного