|
Классификацию высокомолекулярных соединений производят по разнообразным признакам. По поведению синтетических смол при нагревании или под действием реагентов выделяют три группы.
1. Термореактивные смолы (при нагревании переходят в неплавкое состояние — полиолефиновые, фенолоальдегидные и др.).
2. Термопластические смолы (при нагревании не изменяются и не теряют пластических свойств — полиэтилен, полистирол и др.).
3. Элементореактивные смолы (под действием кислорода или серы переходят в неплавкое состояние — серноолефиновые смолы и пр.).
Иногда все высокомолекулярные соединения делят на такие группы.
— Неорганические высокополимеры (графит, алмаз, кремний и др.).
— Высокомолекулярные углеводороды (поливиниловые эфиры, спирты, кислоты, полистирол, каучук и т. п.).
— Полимерные эфиры, сульфиды и т. п. (полиалмазы, полисульфиды, фенолоальдегидные смолы и др.).
— Целлюлоза и ее производные.
— Вещества, близкие к целлюлозе (лигнин и др.).
— Крахмал.
— Белки.
По составу все полимеры делятся на органические, элементоорганические, неорганические. Органические полимеры составляют наиболее обширную группу соединений. Примером органических полимеров могут служить карбоцепные полимеры, в молекулах которых атомы углерода соединены с атомами водорода или органическими радикалами.
Элементоорганические соединения в составе основной цепи содержат неорганические атомы кремния, титана, алюминия и других элементов. По сравнению с органическими полимерами элементоорганические соединения более теплостойкие, но их упругость и эластичность меньше.
К неорганическим полимерам относятся силикатные стекла, керамика, слюда, асбест. Их основу составляют окислы кремния, алюминия, магния, кальция и др. Для полимеров данной группы характерны ковалентные (между атомами в цепи) и ионные (между цепями) связи. Им свойственна высокая теплостойкость, но они довольно хрупки и плохо переносят динамические нагрузки.
Структура полимеров обуславливает разнообразие их свойств.
По форме макромолекул полимеры делят на линейные (цеповидные), разветвленные , плоские, ленточные (лестничные), пространственные (сетчатые).
Линейные полимеры эластичны, размягчаются при нагревании и вновь затвердевают при охлаждении, растворяются в растворителях, пригодны для изготовления волокон и пленок (полиэтилен, полиамид и др.).
Разветвленные полимеры более рыхлы, имеют меньшую прочность, повышенную плавкость и растворимость.
Лестничные полимеры обладают повышенной теплостойкостью, большей жесткостью, нерастворимы в органических растворителях (например, кремнеорганические полимеры).
Сетчатые полимеры нерастворимы, теплостойки, тверды. Их разновидностью являются пластинчатые полимеры, имеющие двухмерное строение. К таким полимерам относится графит.
По фазовому состоянию полимеры делят на аморфные и кристаллические.
Аморфные полимеры однофазны и построены из цепных молекул, собранных в пачки или свернутых в глобулы. При определенных условиях пачки могут складываться в ленты путем их многократного поворота на 180°, а ленты, объединяясь в пластины, образуют пространственно упорядоченную кристаллическую структуру.
К кристаллизующимся полимерам относятся полиэтилен, полипропилен, полиамиды и др. Кристаллизация осуществляется в определенном интервале температур. В реальных условиях полимеры обычно имеют структуру, состоящую из кристаллической и аморфной фаз. Увеличение кристаллической фазы приводит к повышению теплостойкости, жесткости и прочности соединения.
На основе полимеров получают материалы различного назначения, широко используемые в промышленности. Наиболее распространенными среди этих материалов являются пластмассы.
Для пластмасс характерен малый вес, химическая стойкость, высокие диэлектрические свойства, низкая теплопроводность и относительно большое термическое расширение. По прочности пластмассы уступают большинству сталей, но часто превосходят их по удельной прочности (отношение прочности к удельному весу). В машиностроении и приборостроении они находят широкое применение как конструкционные материалы для деталей машин и приборов; электроизоляционные материалы; материалы для технологической оснастки, фрикционных узлов, теплозвукоизоляции и пр.
Пластмассы имеют сложную композицию, состоящую из связующего вещества (полимера), наполнителя, пластификатора, пигмента и других добавок. Для повышения механических свойств, снижения стоимости и изменения некоторых других характеристик добавляют 40-70 % наполнителя, для уменьшения хрупкости и улучшения формуемости — 10-20 % пластификатора. Специальные добавки служат для изменения какого-либо свойства (смазки, красители для уменьшения статических зарядов, защиты от плесени, ускорители и замедлители отвердения и т. п.).
Пластмассы без наполнителя или с порошкообразным наполнителем называют по роду связующего вещества с добавлением окончания «пласт»:
— этиленопласты (полиэтиленовые смолы — полиэтилен),
— акрилопласты (полиакриловые смолы — оргстекло),
— эпоксипласты (эпоксидные смолы) и т. п.
Пластмассы со слоистым и волокнистым наполнителем называют по роду наполнителя:
— текстолиты (наполнитель — ткань),
— стеклотекстолиты (стеклянная ткань),
— древолиты (деревянный шпон),
— волокниты (волокна — хлопковые, льняные) и т. д.
Пластмассы выпускают в виде пресс-порошков (для прессования), литьевых масс (для литья), листовых материалов (для штамповки, механической обработки), тонких пленок (до 0,5 мм) и волокон.
Пластмассы с пористой и ячеистой структурой и удельным весом от 0,3 до 3 кН/м называют пенопластами, а свыше 3 кН/м3 — поропластами.
Природные и синтетические полимеры являются основой для получения многих промышленных материалов, кроме пластмасс: резин, каучуков, древесных материалов (например, ДСП- древесностружечных плит), лаков, красок, эмалей и т. п.
|
ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ
ОСНОВЫ ОТРАСЛЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ