7.1.1.      Основные свойства пластмасс

Пластическими массами называют неметаллические материалы, получаемые на основе природных и синтетических полимеров.

Применение пластмасс повышает качество машин и оборудования за счет снижения их массы, улучшает внешний вид, позволяет экономить цветные и черные металлы.

Исходными материалами для получения пластмасс служат дешевые природные вещества: продукты переработки каменного угля, нефти, природного газа и т.д. На производство пластмасс требуется гораздо меньше капитальных вложений, чем на получение цветных металлов.

Основой пластических масс являются смолы – высокомолекулярные соединения органического происхождения. Смолы в чистом виде используются реже.

Пластмассы в зависимости от поведения смолы при нагреве делятся на термореактивные (реактопласты) и термопластические (термопласты).

Реактопласты под действием тепла и давления (или инициаторов-ускорителей отверждения) переходят в твердое, неплавкое и нерастворимое состояние. Реактопласты не могут быть вторично переработаны.

Термопласты под действием тепла плавятся и затвердевают при охлаждении. Изделия из термопластов могут неоднократно перерабатываться. Однако повторный нагрев несколько ухудшает физико-механические свойства материала (за счет разложения и загрязнения его).

В зависимости от применяемого наполнителя пластические массы разделяются на композиционные и слоистые. Композиционные, в свою очередь, делятся на порошкообразные и волокнистые.

Синтетические материалы получают синтезом органических веществ. К таким материалам относятся: пластмассы, пленки и волокна, резины, клеи, герметики, краски, лаки. Свойства синтетических материалов определяются физико-механическими показателями тех полимеров, из которых они получены. Все полимеры отличаются исключительно большими размерами молекул. Форма молекул полимеров может быть линейной (нитевидной) или сетчатой. Каждая молекула полимера (макромолекула) представляет собой совокупность звеньев какой-то одной определенной структуры, соединенных химическими связями. Часто макромолекулы представляют собой сочетание звеньев двух или трех различных типов структур. Такие полимеры называют совмещенными полимерами или сополимерами.

Ассортимент применяемых в промышленности пластмасс разнообразен.



Для подавляющего большинства их характерны следующие положительные качества:

1) малая плотность (1,1 – 1,8 г/см 3), что позволяет значительно уменьшить массу  деталей из пластмасс;

2) химическая стойкость. Пластмассы не подвержены химическому разрушению даже в агрессивных средах;

3) электроизоляционные свойства, позволяющие применять пластмассы в качестве диэлектриков, незаменимых в высокочастотных устройствах радиосвязи, телевидения;

4) высокая удельная и абсолютная механическая прочность возможность создания анизотропных материалов;

5) высокая технологичность – трудоемкость изготовления сложных деталей из пластмасс незначительна;

6) наличие неограниченных ресурсов дешевого сырья;

7) низкий коэффициент трения. Некоторые виды пластмасс; например текстолит, древеснослоистые пластики (ДСП), лон, успешно заменяют бронзу и баббит в подшипниковых узлах машин;

8) низкий коэффициент трения в сочетании с износостойкостью. Фенопласты с асбестовым наполнителем, пресскомпозиции на основе каучуков и другие виды специальных пластмасс заменяют в конструкциях транспортных и прочих машин дорогие сорта дерева;

9) прозрачность. Некоторые ненаполненные пластмассы, например полиметилметакрилат (органическое стекло), способны пропускать лучи света в широком диапазоне волн, в том числе ультрафиолетовую часть спектра, значительно превосходя в этом отношении силикатные стекла; эти пластмассы применяют в оптической промышленности и машиностроении для изготовления прозрачных деталей (водомерных стекол, арматуры масляных и охлаждающих систем и т.д.).

Одновременно с достоинствами пластмассы имеют следующие недостатки:

1) низкую теплостойкость. Основные виды пластмасс могут удовлетворительно работать лишь в сравнительно небольшом интервале температур (от -60 до +200 °С);

2) низкую теплопроводность. Теплопроводность пластмасс в 500 – 600 раз ниже теплопроводности металлов, что ограничивает их применение для изготовления деталей машин, где необходим быстрый отвод больших количеств теплоты;

3) низкую твердость (НВ 6 – 60);

4) выраженные свойства ползучести;

5) малую жесткость. Модуль упругости самых жестких пластмасс (стекло-пластиков) на один-два порядка ниже, чем у металлов;

6) способность стареть. Свойства пластмасс со временем ухудшаются под действием температуры, влажности, света, воды.