Общие свойства пластмасс. Их достоинства и недостатки

Полимеризацию осуществляют различными способами, отличающимися по агрегатному состоянию полимеризуемой системы. Выбор способа проведения полимеризации определяется задачами, которые ставятся при осуществлении процесса, предъявляемыми к получаемому продукту требованиями, природой компонентов полимеризационной системы, технологическими требованиями и т. п.

Простейшим случаем является полимеризация жидкого мономера в отсутствие растворителя — полимеризация в массе. Преимуществом этого способа является возможность использования блоков полимера без последующей переработки и отсутствие стадии отделения растворителя, а основным недостатком — сложность отвода выделяющегося при реакции тепла. Другой распространенный способ гомогенной жидкофазной полимеризации — полимеризация в растворе, проблема теплоотвода в котором решается достаточно эффективно, однако очистка от растворителя — основной технологический недостаток. Полимеризацию в массе и в растворе можно проводить под действием инициаторов как радикального, так и ионного типов.

Большое промышленное распространение получила полимеризация в водных эмульсиях и суспензиях. В первом случае мономер диспергируют в воде в присутствии эмульгаторов, а для инициирования, как правило, используют водорастворимые инициаторы (чаще всего окислительно-восстановительные системы, эффективные при низких температурах). Эмульсионная полимеризация, в механизме которой важная роль принадлежит адсорбционным слоям эмульгатора на поверхности мономер-полимерных частиц, отличается возможностью осуществлять процесс с высокой скоростью при низких температурах и получать продукт большой молекулярной массы. При суспензионной полимеризации мономер диспергируют в виде капель размером 1–1000 мкм и полимеризуют под действием растворимого в мономере инициатора. При эмульсионной полимеризации полимер получают в виде латекса, при суспензионной — в виде крошки. Недостатками обоих способов являются образование больших количеств загрязненных сточных вод и необходимость удаления из полимера эмульгаторов и стабилизаторов.

Интенсивно исследуется твердофазная полимеризация, при которой охлажденные ниже температуры плавлении мономеры или их растворы полимеризуют под действием ионизирующего излучения. Различают газофазную полимеризацию, при которой мономер находится в газообразном состоянии, инициирование протекает либо в газовой фазе (под действием ионизирующего излучения или газофазного инициатора), либо на поверхности твердого катализатора, а непосредственно полимеризация происходит на поверхности или в объеме твердой фазы образующегося полимера.

1. Понятие о сополимеризации

Сополимеризация- это совместная полимеризация двух или более мономеров. В большинстве случаев реакц. способность активных центров на концах растущей цепи определяется природой последнего звена. При С. мономеров М 1 и М 2возможны четыре р-ции роста цепи:

Здесь ~m1* и ~m2* -активные частицы (олигомеры) с концевыми звеньями соотв. M1 и М 2; k11, k12, k22, k21 -константы скорости р-ций. На основании этой схемы можно вывести ур-ние, связывающее составысополимера и мономерной смеси:

где [M1] и [М 2]- текущие концентрации мономеров, [m1] и [m2]-текущие концентрации мономерных звеньев в сополимере, r1= k11/k12 и r2 = k22/k21. Параметры r1 и r2 яаз. константами С. или относит. активностями мономеров.

Активность мономеров в С. определяется их пространств. строением, наличием сопряжения и полярностью двойных связей. При радикальной С. на величины r1 и r2 могут влиять специфич. взаимодействие мономеров с р-рителем (напр., образование водородных связей), комплексообразование мономеров, их изби-рат. сорбция полимерными клубками. Величины r1 и r2, как правило, зависят от природы р-рителя и противоиона. Распределение звеньев в цепях, как правило, статистическое, кроме случая образования чередующихся сополимеров, когда r1 : 0 и r2 : 0. При С. до глубоких степеней превращения мономеров валовой сополимер содержит цепи разного состава.

4. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛИКОНДЕНСАЦИОННЫХ СМОЛ

       К поликонденсационным смолам относятся фенолоформальдегидные, мочевино- и меламиноформальдегидные, полиэфирные, эпоксидные и др. 
Фенолоформальдегидные, или фенольные, смолы — продукты конденсации фенолов с формальдегидом. В зависимости от соотношения взятых для конденсации фенола и формальдегида и вида катализаторов получают фенольные смолы, различные по свойствам. К числу этих смол относятся термопластичные смолы (новолачные, идитольные), термореактивные (бакелитовая пленка) и модифицированные канифолью фенолоформальдегидные смолы (синтетические копалы). Фенольные смолы образуют прочные прозрачные, но несветостойкие пленки. 
 
Мочевино- и меламиноформальдегидные, или карбамидные, смолы получают из мочевины (карбамида) или меламина и формальдегида. Для приготовления лаков используют растворимые в органических растворителях и совмещающиеся с маслами и пластификаторами модифицированные бутанолом мочевиноформальдегидные смолы. На основе растворов этих смол и пластичных алкидных смол получают лаки и эмали, образующие очень свето-, тепло- и морозостойкие, а также водостойкие покрытия с хорошими механическими свойствами. 
 
Полиэфирные смолы — продукты конденсации многоатомных спиртов (глицерин и др.) и многоосновных кислот (фталевая и др.). Полиэфирные смолы растворяются в стироле и используются для приготовления полиэфирных лаков, образующих покрытия с высокими физико-механическими свойствами. 
 
Эпоксидные смолы — синтетические смолы, полученные путем конденсации соединений, содержащих концевую эпоксигруппу с гидроксилсодержащими веществами (многоатомными фенолами и спиртами). 
 
Эпоксидные смолы термопластичны и растворимы в кетонах, гликолях и смесях спиртов с ароматическими углеводородами. Пленки эпоксидных смол обладают хорошими электроизоляционными свойствами, химической стойкостью и адгезией со многими материалами. На эпоксидных смолах можно готовить лаки и эмали холодного и горячего отверждения.