Термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты) полимеры. Свойства и применение

Характеристика полимерных композиционных пластиковых материалов и эффективность их применения в промышленности и строительстве: свойства термореактивных полимеров, их достоинства и недостатки; строительные изделия из полимеров, их химические показатели.

Какие полимеры относятся к термореактивным?

Термореактивными вещества называются из-за необратимости процесса полимеризации. В отличии от термопластов, которые под воздействием температуры размягчаются, а при охлаждении восстанавливают исходные свойства, термореактивные соединения под воздействием высоких температур разрушаются. Поэтому термореактивным полимером является любой полимер, который не может циклически переходить из твердого состояния в расплав и обратно.

С химической же точки зрения, отличием реактопластов является образование химических связей между макромолекулами в структуре вещества. Эти связи намного сильнее, чем силы Ван-Дер-Ваальса, связывающие макромолекулы в термопластах, а потому материалы получаются более твердыми и прочными.

Рассмотрим наиболее популярные разновидности данных веществ:

  • Полимеры на базе смол и эфиров. Широко распространены полиэфирные, эпоксидные и карбамидные смолы. Также до сих пор применяются фенолформальдегидные смолы. За счет воздействия отвердителя, вязкая и густая смола приобретает твердость и высокую прочность. Процесс отверждения может сопровождаться выделением тепловой энергии, так как реакция полимеризации идет с позитивным энергетическим балансом.
  • Полиуретаны. Это группа полимеров, на базе которых создаются двухкомпонентные и многокомпонентные смеси, формирующие твердое вещество во время контакта компонентов.
  • Синтетические каучуки. Широко распространенная группа веществ, которая стремительно вытесняет натуральные каучуки из всех сфер, где применяются резинотехнические изделия.

Важная особенность реактопластов – их синтетическая природа. В естественных условиях не возникает ситуаций, когда могли бы сформироваться реактопласты, что связано с необходимостью применения двухкомпонентных и многокомпонентных составов.

Достоинства и недостатки

Термореактивные полимеры имеют достаточно большое количество достоинств и недостатков. К достоинствам можно отнести:

  1. Невысокую стоимость. Следует учитывать, что особенности производства подобных веществ позволяют существенно снизить стоимость полимеров.
  2. Невысокая температура отвердевания является еще одним достоинством термореактивных полимеров.
  3. Высокие пропитывающие способности. Примеры термореактивных полимеров встречаются практически в каждой отрасли промышленности, могут связываться с другими материалами.
  4. Малую исходную вязкость.

Есть достаточно большое количество недостатков, которые следует рассмотреть:

  1. Происходит усадка после полного отвердевания.
  2. Процесс формования проходит на протяжении достаточно длительного времени.
  3. Растворители, отвердители и активаторы обладают достаточно высокой токсичностью.
  4. Непродолжительные сроки хранения. Рассматривая термореактивные полимеры следует учитывать, что многие не могут храниться более полугода. Поэтому следует всегда изучать инструкции по применению.
Применение термореактивных полимеров

Применение термореактивных полимеров

Стоит учитывать тот момент, что следует рассматривать достоинства и недостатки каждой разновидности полимеров по отдельности. Это связано с тем, что все разновидности обладают своими определенными эксплуатационными качествами. Рассмотрим все разновидности термореактивных полимеров подробнее.

Химический процесс

Отверждение термореактивной смолы превращает ее в пластик или эластомер ( каучук ) за счет сшивки или удлинения цепи за счет образования ковалентных связей между отдельными цепями полимера. Плотность сшивки варьируется в зависимости от смеси мономеров или форполимеров и механизма сшивки:

Акриловые смолы, сложные полиэфиры и сложные виниловые эфиры с ненасыщенными центрами на концах или в основной цепи обычно связаны путем сополимеризации с ненасыщенными мономерными разбавителями, с отверждением, инициированным свободными радикалами, генерируемыми ионизирующим излучением, или фотолитическим или термическим разложением радикального инициатора – на интенсивность сшивания влияет степень ненасыщенности основной цепи форполимера;

Эпоксидные функциональные смолы можно гомополимеризовать с анионными или катионными катализаторами и нагреванием или сополимеризовать посредством реакций нуклеофильного присоединения с многофункциональными сшивающими агентами, которые также известны как отвердители или отвердители. По мере протекания реакции все больше и больше образуются молекулы и развиваются сильно разветвленные сшитые структуры, причем на скорость отверждения влияет физическая форма и функциональность эпоксидных смол и отвердителей – постотверждение при повышенной температуре вызывает вторичное сшивание гидроксильных функциональных групп основной цепи, которые конденсируются с образованием эфирные связи;

Полиуретаны образуются, когда изоцианатные смолы и форполимеры комбинируются с полиолами с низкой или высокой молекулярной массой, при этом строгие стехиометрические соотношения необходимы для контроля нуклеофильной аддитивной полимеризации – степень сшивки и конечный физический тип (эластомер или пластик) регулируется в зависимости от молекулярной массы и функциональность изоцианатных смол, форполимеров и точных комбинаций выбранных диолов, триолов и полиолов, при этом на скорость реакции сильно влияют катализаторы и ингибиторы; полимочевины образуются практически мгновенно, когда изоцианатные смолы комбинируются с длинноцепочечными аминными функциональными полиэфирными или полиэфирными смолами и короткоцепочечными диаминовыми наполнителями – реакция нуклеофильного присоединения амин-изоцианат не требует катализаторов. Полимочевины также образуются при контакте изоцианатных смол с влагой;

Все фенольные, амино- и фурановые смолы отверждаются поликонденсацией, включающей выделение воды и тепла, с контролем за инициированием отверждения и экзотермией полимеризации, зависящим от температуры отверждения, выбора катализатора или загрузки и метода обработки или давления – степени предварительной полимеризации и уровня остаточного Содержание гидроксиметила в смолах определяет плотность сшивки.

Полибензоксазины отверждаются экзотермической полимеризацией с раскрытием кольца без выделения каких-либо химических веществ, что приводит к почти нулевой усадке при полимеризации.

Смеси термореактивных полимеров на основе мономеров и форполимеров термореактивных смол могут быть составлены, применены и обработаны различными способами для создания отличительных свойств отверждения, которые не могут быть достигнуты с помощью термопластичных полимеров или неорганических материалов. Применение / процесс применение и способы для реактопластов включают защитное покрытие , бесшовные полы , гражданское строительство конструкции затирку для сращивания и инъекций, растворов , литейные песков, клеев , герметиков , отливок , заливок , электрическая изоляции , инкапсулирование , 3D – печать , твердые пены , влажная планировка -up ламинирование, пултрузия , гелькоуты , намотка нить , пра-pregs , и формования. Конкретными методами формования термореактивных материалов являются:

  • Реактивное литье под давлением (используется для таких объектов, как ящики для бутылок из-под молока)
  • Экструзионное формование (используется для изготовления труб, тканевых нитей и изоляции электрических кабелей)
  • Компрессионное формование (используется для формования термореактивных пластиков SMC и BMC )
  • Спиновое литье (используется для изготовления рыболовных приманок и приспособлений , игровых миниатюр , фигурок , эмблем, а также изготовления и замены деталей)

Классификация по структуре

По структуре полимеры делятся на: линейные, разветвленные и пространственные.

Линейные Разветвленные Пространственные
Состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру.

Целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон

Макромолекулы разветвленных имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной

Крахмал

 

Химические связи имеются и между цепями, образуя пространственную структуру

Резина, фенолформальдегидные смолы

Линейные — макромолекулы состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру (целлюлоза, полиэтилен низкого давления, капрон).

Разветвленные — макромолекулы которых имеют боковые ответвления от цепи, называемой главной или основной (крахмал).

Сетчатые (пространственные) — химические связи имеются и между цепями (резина, фенолформальдегидные смолы).

Читайте также

РЕГЕНЕРАЦИЯ ПЛАСТМАССЫ

РЕГЕНЕРАЦИЯ ПЛАСТМАССЫСамый молодой из используемых материалов, пластмасса, выглядит символом обновления и отречения от старины. Распространение его по всему свету ознаменовало расцвет культуры выбрасывания отходов. Пластмасса проникает везде и всюду, сопровождая

2. Синтетические термореактивные клеи

2. Синтетические термореактивные клеиСинтетические термореактивные клеи отверждаются в результате реакций поликонденсации или полимеризации в условиях относительно высокой температуры (в пределах до +100 °C) в большинстве случаев.В деревообрабатывающей

3. Синтетические термопластичные клеи

3. Синтетические термопластичные клеиТак же как и термореактивные клеи, в различных отраслях хозяйства, включая строительство и мебельное производство, повсеместно применяются синтетические термопластичные клеи, которые используются в виде дисперсий, растворов и

2.17. Материал «белланд»: переработка упаковочной пластмассы

2.17. Материал «белланд»: переработка упаковочной пластмассыВ деле избавления от отходов пластмасса — это настоящий кошмар. Обычно она не гниет, и поэтому в местах захоронения изделия из пластмассы выглядят настолько уродливо, что становятся мишенью для обвиняющих

52. Полимеры, пластмассы

52. Полимеры, пластмассыПолимеры – это вещества, макромолекулы которых состоят из многочисленных повторяющихся элементарных звеньев, которые представляют одинаковую группу атомов. Молекулярная масса молекул составляет от 500 до 1000000.В молекулах полимеров различают

1.5. Особенности устройства шлюпок из шпона, пластмассы или легкого сплава

1.5. Особенности устройства шлюпок из шпона, пластмассы или легкого сплаваКорпус яла может быть изготовлен из шпона, пластмассы или легкого сплава. Корпус из шпона настолько прочен, что для двух- и четырехвесельных ялов нет необходимости устанавливать шпангоуты, а для

Определение пластика по маркировке

Первый и самый простой способ определения типа пластика – по нанесенной на него маркировке. Она имеет вид рельефного значка, чаще всего в виде треугольника из “стрелок”, внутри которого заключен буквенный и цифровой код. Наиболее распространенные виды пластмасс с маркировкой:

  • 1 – PETE, PET – ПЭТФ (полиэтилентерафталат), бутылки для напитков, косметики, бытовой химии;
  • 2 – HDPE – ПЭНД (полиэтилен низкого давления, высокой плотности) прочные пакеты, упаковка;
  • 3 – LDPE – ПЭВД (полиэтилен высокого давления, низкой плотности) полиэтиленовая пленка, изоляция, трубы, бутылки, игрушки;
  • 4 – PVC – ПВХ (поливинилхлорид) линолеум, надувные лодки, кабельная оболочка;
  • 5 – PP – Полипропилен – одноразовые шприцы, посуда, мешки для сахара, емкости с крышкой из фольги;
  • 6 – PS – полистирол
  • 7 – прочие пластики или комбинация пластмасс – коробки для соков и
    другие виды изделий.
zen.yandex.ruИдентификация и ремонт деталей из пластика часть 1.

Так же часто на деталях указываются буквенные индексы типа пластика

zen.yandex.ruИдентификация и ремонт деталей из пластика часть 1.

Где кроме пластика указаны и другие данные:

zen.yandex.ruИдентификация и ремонт деталей из пластика часть 1.
zen.yandex.ruИдентификация и ремонт деталей из пластика часть 1.

Несколько сложнее, но можно установить происхождение и тип пластика по характерным признакам, свойственным определенной группе полимеров и входящим в нее модификациям.

Виды силикатных материалов, применяемых в антикоррозионной технике.

1.Материалы, получаемые плавлениемприродных силикатов (каменное литьё,плавленый кварц, силикатные стекла,ситаллы, силикатные эмали).

2.Материалы, получаемые путем спеканияприродных силикатов (керамика, огнеупоры).

3.Вяжущие силикатные материалы (цемент,бетон).

  1. Классификация по происхождению

    По способу получения полимеры делятся на: природные, синтетические и искусственные.

    Природные волокна Синтетические волокна Искусственные
    Непосредственно существуют в природе
    •  хлопок
    •  шерсть
    •  натуральный шелк
    Получают полностью химическим путем в реакциях полимеризации и поликонденсации
    • капрон
    •  найлон
    •  лавсан
    Получают модификацией натуральных полимеров
    • ацетатное волокно
    • целлулоид
    • вискоза

    Природные полимеры непосредственно существуют в природе (крахмал, целлюлоза и др.).

    Синтетические полимеры получают полностью химическим путем в реакциях полимеризации и поликонденсации (полиэтилен, полихлорвинил, фенол-формальдегидные смолы, метилметакрилат и т.д.). Не имеют аналогов в природе.

    Искусственные – получают модификацией натуральных полимеров (вискоза –модифицированная целлюлоза, резина –модификация натурального каучука).

    Влияние окислительной среды на стойкость полимеров.

Она вызываетнеобратимое изменение химическойструктуры полимерных материалов, чтоприводит к необратимому изменениюразличных свойств полимера (химическаядеструкция). Окислительные среды: HNO3,H2SO4конц.

  1. Материалы на основе пластмасс

    • Гетинакс
    • Текстолит

    Мебельные пластмассы

    Пластик, который используют для производства мебели, получают путём пропитки бумаги термореактивными смолами. Производство бумаги является наиболее энерго- и капиталоемким этапом во всем процессе производства пластика. Используется 2 типа бумаг: основой пластика является крафт-бумага (плотная и небеленая) и декоративная (для придания пластику рисунка). Смолы подразделяются на фенолформальдегидные, которые используются для пропитки крафт-бумаги, и меламиноформальдегидные, которые используются для пропитки декоративной бумаги. Меламиноформальдегидные смолы производят из меламина, поэтому они стоят дороже.

    Мебельный пластик состоит из нескольких слоёв. Защитный слой — оверлей — практический прозрачный. Изготавливается из бумаги высокого качества, пропитывается меламиноформальдегидной смолой. Следующий слой — декоративный. Затем несколько слоев крафт-бумаги, которая является основой пластика. И последний слой — компенсирующий (крафт-бумага, пропитанная меламиноформальдегидными смолами). Этот слой присутствует только у американского мебельного пластика.

    Готовый мебельный пластик представляет собой прочные тонированные листы толщиной 1-3 мм. По свойствам он близок к гетинаксу. В частности, он не плавится от прикосновения жалом паяльника, и, строго говоря, не является пластической массой, так как не может быть отлит в горячем состоянии, хотя и поддается изменению формы листа при нагреве. Мебельный пластик широко использовался в XX веке для отделки салонов вагонов метро.

    Классификация по химическому характеру

    По химическому характеру и составу полимеры и химические волокна бывают: полиэфирные, полиамидные, элементоорганические (например, кремнийорганические полимеры).

    Полиэфирные полимеры Полиамидные полимеры Элементоорганические
    Содержат группу -СОО-

    Лавсан (полиэтилентерефталат)

    Содержат группу -СО-NH2—

    Найлон, капрон

    Содержат атомы других хим. элементов (кремний и др.).

    Кремнийорганические полимеры

    Полиэфирные полимеры — содержат группу сложных эфиров -СОО-.

    Полиамидные полимеры — содержат пептидную связь -СО-NH2-.

    Элементоорганические полимеры — содержат атомы других химических элементов (помимо С, Н, О, N).

    Армированные волокном материалы

    При смешивании с волокнами термореактивные смолы образуют армированные волокном полимерные композиты, которые используются при производстве готовых на заводе конструкционных композитных компонентов или запасных частей, а также в качестве наносимых на месте, отвержденных и готовых композитных ремонтных и защитных материалов. При использовании в качестве связующего для заполнителей и других твердых наполнителей они образуют армированные частицами полимерные композиты, которые используются для заводского нанесения защитного покрытия или изготовления компонентов, а также для нанесения и отверждения на месте строительства или в целях технического обслуживания .

    Классификация по способу получения

    Полимеры получают либо реакциями полимеризации, либо поликонденсацией.

    Полимеризация Поликонденсация
    Это присоединение одних молекул к другим за счет разрыва кратных связей. Побочные продукты, как правило, не образуются.

    Полиэтилен, полипропилен и др.

    Образование полимера происходит за счет реакции замещения. При этом образуется низкомолекулярный побочный продукт.

    Фенолформальдегидная смола, капрон

    Полимеризация — процесс образования высокомолекулярного вещества(полимера) путём многократного присоединения молекул мономера к активным центрам в растущей молекуле полимера.

    Например, образование полиэтилена происходит по механизму полимеризации:

    Поликонденсация – процесс образования высокомолекулярных соединений, протекающий по механизму замещения и сопровождающийся выделением побочных низкомолекулярных продуктов (обычно это вода).

    Например, образование капрона протекает по механизму поликонденсации:

    Для чего пропитывают графит синтетическими смолами?

Изделияиз пропитанного графита обладают высокойстойкостью в минеральных кислотах(кроме азотной), в щелочах различнойконцентрации, хлорорганических средахи в некоторых растворителях.

  1. Вторичное использование

    Переработка использованных реактопластовых изделий затруднена по той же причине, по которой они отличаются от остальных полимеров – трехмерной сетчатой структуры полимера и невозможности его расплавить.

    Пути рециклинга таких пластмасс заключаются либо в их измельчении и применении в виде наполнителя, либо в попытках деполимеризации с извлечением низкомолекулярных продуктов. Во втором, более продвинутом пути, достигнуты некоторые успехи, однако такие технологии очень энергозатратны. В данном аспекте термопласты имеют неоспоримое преимущество.

    Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на         

    Доске объявлений ПластЭксперт

    Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на               

    Форуме о полимерах ПластЭксперт

    Вернуться к списку терминов

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...