Принципы выбора полимерных материалов (ПМ) для изготовления изделийПроблема выбора ПМ возникает как при создании новых видов изделий, так и при замене традиционных материалов, а также уже используемых ПМ на полимеры с улучшенными эксплуатационными и технологическими характеристиками или более доступные для приобретения. С этой проблемой могут сталкиваться различные специалисты, в том числе и те, для которых технология переработки ПМ не является основной специальностью. Именно для них и предназначена эта статья. Промышленностью выпускается огромное количество всевозможных марок ПМ, используемых для изготовления изделий различного назначения. Их количество растет с каждым годом. Все более доступными становятся материалы, производимые за рубежом. В то же время число выпускаемых промышленностью базовых полимеров, являющихся основой для изготовления основной массы (более 95%) пластмасс и полимерных композитов, увеличивается значительно медленнее и не превышает нескольких десятков. Это позволяет на основании анализа свойств базовых полимеров и основных способов их модифицирования сделать правильный выбор ПМ с учетом конструкции изделия, условий эксплуатации, технологических возможностей и экономической эффективности применения. Первоначальной задачей на этом пути является выбор базового полимера, который основан на изучении исходных данных по комплексу наиболее значимых для конкретного вида изделий эксплуатационных (механических, электрических, химических и др.) характеристик различных полимеров. В большинстве справочников по пластмассам обобщенные сведения об этих характеристиках размещаются в разделах, посвященных конкретному ПМ. Эти разделы, в свою очередь, располагаются друг за другом в соответствии с классификацией полимеров по химической структуре: карбоцепные термопластичные (полимеры этилена и его производных), гетероцепные термопластичные (полиэфиры, полиамиды и т. д.), реактопластичные полимерные материалы. Даже специалисту иногда трудно ориентироваться в составленной таким образом базе данных. Более эффективным является расположение справочных сведений в виде инверсных таблиц, посвященных конкретному свойству и объединяющих известные данные о различных ПМ. При этом ПМ располагают в таких таблицах независимо от их химической природы и сотава в порядке возрастания значений рассматриваемой характеристики (1. Каменев Е. И., Мясников Г. Д., Платонов М. П. Применение пластических масс: Справочник. Л.: Химия, 1985.; 2. Калинчев Э. Л., Саковцева М. Б. Выбор пластмасс для изготовления и эксплуатации изделий: Справочник. Л.:Химия,1987). В настоящей статье также использован этот прием, однако данные об эксплуатационных характеристиках (при комнатной температуре) представлены в виде диаграмм (рис. 1 -12). Закрашенные прямоугольные участки диаграмм указывают на значения характеристики (от минимального до максимального) у различных марок базового полимера, название которого находится в левой стороне диаграммы. Сами полимеры расположены в порядке убывания (или возрастания) значений данной характеристики. Эти значения можно определить с помощью шкалы, расположенной внизу диаграммы. Проанализированные таким образом данные по соответствию базовых ПМ различным условиям эксплуатации приведены в заключение статьи в виде обобщенной таблицы. Это позволило в компактном виде представить большой объем справочных данных и, что особенно важно, облегчить их анализ.
На втором этапе выбора ПМ не менее важно проанализировать возможности улучшения эксплуатационных свойств базовых полимеров путем создания на их основе полимерных композиционных материалов (ПКМ), а также с помощью их физической и (или) химической модификации. При этом значения некоторых характеристик ПМ (например, механических) можно изменять в очень широких пределах. Эксплуатация изделий из ПМ связана с механическими нагрузками при различных видах деформации и температурах, с трением, воздействием электрического низкочастотного и высокочастотного полей, действием пламени. Многие изделия из ПМ работают в агрессивных средах. Особенно часто они подвергаются действию масел и бензина, а также контактируют с водой и пищевыми продуктами. В ряде случаев на изделия из ПМ одновременно воздействует несколько факторов, но, как правило, один из них является преобладающим. Известны различные классификации ПМ. В частности, признаками классификаций термопластов могут быть их молекулярная структура, степень кристалличности, показатель текучести расплава и др. Такие классификации ПМ имеют важное значение для специалистов в области создания и переработки ПМ. Но для потребителей ПМ и изделий из них наиболее важными являются их эксплуатационные свойства. Поэтому с этой точки зрения целесообразно разделять ПМ на потребительские группы, объединяющие различные полимерные материалы, сходные по основному для данной группы эксплуатационному свойству. При этом надо иметь в виду, что один и тот же ПМ может входить в несколько таких групп. Состав группы может быть расширен путем модифицирования полимеров. Выделяют следующие основные потребительские группы ПМ: - конструкционные ПМ;
- теплостойкие ПМ;
- ударопрочные ПМ;
- морозостойкие ПМ;
- антифрикционные ПМ;
- электроизоляционные ПМ;
- химстойкие ПМ;
- огнестойкие ПМ и др.
ПМ, объединенные в каждую из этих групп, обладают повышенным уровнем характерных для данных условий эксплуатации свойств. Проанализируем эти группы. |
Полимеры