Полиэтилен, полипропилен, полистирол и политетрафторэтилен относятся к неполярным термопластическим пластмассам (термопластам). Термопласты при нагреве размягчаются, даже плавятся, при охлаждении затвердевают; этот процесс многократно обратим. Неполярные полимеры на основе углеводородов являются высококачественными диэлектриками, они обладают хорошей морозостойкостью. Обычно большинство термопластов изготавливается без наполнителя, хотя в последнее время стали применять термопласты с наполнителем в виде минеральных и синтетических волокон (органопласты). Под старением полимеров понимается самопроизвольное необратимое ухудшение их важнейших эксплуатационных свойств под действием света, тепла, кислорода воздуха и других немеханических факторов. Для защиты, например, полиэтилена от старения к нему добавляют стабилизаторы и ингибиторы.
Полистирол - твердый, жесткий, прозрачный, аморфный полимер плотностью 1050-1080 кг/м3, выдерживает температуру до 90 °С, его механические характеристики выше, чем полиэтилена и полипропилена.
АБС-пластики (акрилонитрил-бутадиен-стирольные) отличаются повышенной химической стойкостью и светотермостабильностью по сравнению с чистым полистиролом.
Политетрафторэтилен (фторопласт-4, тефлон) является аморфно-крис-таллическим полимером плотностью 1900-2200 кг/м3, выдерживающим температуру от 260 до минус 269 °С. Он стоек к действию растворителей, кислот, щелочей и окислителей. Это наиболее высококачественный диэлектрик. Из фторопласта-4 изготавливают трубы, вентили, краны, насосы, уплотнительные прокладки, манжеты, антифрикционные детали и покрытия и др.
К полярным термопластикам относятся органическое стекло, поливинилхлорид, полиамиды, полиуретаны, полиэтилентерефталат, полиформальдегид, поликарбонат, полиарилаты, пентапласт и др.
Органическое стекло (полиметилметакрилат) - прозрачный аморфный термопласт плотностью 1200 кг/м3. Он более чем в 2 раза легче минеральных стекол и применяется для изготовления многослойных стекол (триплексов) в самолетостроениии и автостроении, а также для производства оптических линз, светотехнических деталей и др.
Поливинилхлорид - аморфный полимер плотностью 1400 кг/м3, стоек к химикатам. Непластифицированный (без добавок) твердый поливинилхлорид называется винипластом. Винипласты имеют высокую прочность и упругость, из них изготавливают трубы, защитные покрытия, строительные облицовочные плитки и др.
Термореактивные полимеры при нагреве размягчаются, затем вследствие протекания химических реакций затвердевают и в дальнейшем остаются твердыми. В качестве связующих веществ применяются термореактивные смолы, в которые иногда вводятся пластификаторы, отвердители, ускорители или замедлители, растворители и др. Широко используются феноло-формальдегидные, кремнийорганические, эпоксидные смолы, непредельные полиэфиры и их модификации. Теплостойкость пластмасс достигает высоких температур - 260-370 °С (кремнийорганические стеклопластики), 280-350 °С (полиимидные связующие), до 200 °С (эпоксидные связующие). Из термореактивных пластмасс можно изготавливать крупногабаритные изделия. В зависимости от формы частиц наполнителя такие пластмассы подразделяют на следующие группы: порошковые, волокнистые и слоистые. В качестве порошковых наполнителей применяются органические (древесная мука) и минеральные (молотый кварц, асбест, слюда, графит и др.) порошки. К волокнистым наполнителям относятся волокниты (очесы хлопка), асбоволокниты (асбест), стекловолокниты (волокно диаметром 5-20 мкм, длинное или короткое).
Слоистые пластмассы являются силовыми конструкционными и поделочными материалами в виде листов, плит, труб, заготовок, из которых механической обработкой получают различные детали. Слоистые пластмассы -это гетинакс, текстолит, древеснослоистые пластики (ДСП), асботекстолит, стеклотекстолит. Например, стеклопластики могут длительно работать при температурах 200-400 °С, они имеют широкое применение, в том числе и в авиационной и ракетной технике (несущие детали летательных аппаратов, кузова и кабины автомашин, автоцистерны, железнодорожные вагоны, корпуса лодок, судов и др.).
Газонаполненные пластмассы - гетерогенные дисперсные системы, состоящие из твердой и газообразной фаз. Структура таких пластмасс образована твердым, реже эластичным полимером, который образует стенки ячеек или пор, заполненных газом. Такая структура обеспечивает малую массу и высокие тепло- и звукоизоляционные характеристики. В зависимости от физической структуры газонаполненные пластмассы делят на пенопласты, поропласты и сотопласты. Применяемые полимеры могут быть термореактивными и термопластичными; для получения эластичных материалов вводятся пластификаторы.
Пенопласты - материалы, в которых газонаполненные ячейки изолированы друг от друга и от окружающей среды тонкими слоями полимера. Плотность пенопластов - от 20 до 300 кг/м3. Наиболее распространены пено-полистирол и пенополивинилхлорид, используемые при температурах от 60 до минус 60 °С, а также пенополиуретаны, пенополиэпоксиды, поролон, пенофенопласты, пенополисилоксаны и др. Поропласты - губчатые материалы с открытопористой структурой. Их плотность - от 25-60 до 130—500 кг/м3.
Резиной называется продукт специальной обработки (вулканизации) смеси каучука и серы с различными добавками. Резина как технический материал отличается от других материалов высокими эластичными свойствами, которые присущи каучуку - главному исходному компоненту резины. Резина способна к очень большим деформациям, например относительному удлинению до 1000 %, которые почти полностью обратимы в широком диапазоне температур. Особенностью резины является ее малая сжимаемость. Для нее характерны высокая стойкость к истиранию, газо- и водонепроницаемость, химическая стойкость, электроизолирующие свойства и небольшая плотность.
Основой всякой резины служит каучук натуральный (НК) и/или синтетический (СК), который и определяет основные свойства резинового материала. Для улучшения физико-механических свойств каучуков вводятся различные добавки. Вулканизирующие вещества участвуют в образовании пространственно-сеточной структуры вулканизата. Обычно в качестве таких веществ применяют серу и селен, для некоторых каучуков - пероксиды. Для резины электротехнического назначения вместо элементарной серы (которая взаимодействует с медью) применяют органические серные соединения - ти-урам (тиурамовые резины). Противостарители (антиоксиданты) замедляют процесс старения резины, который ведет к ухудшению ее эксплуатационных свойств. Мягчители (пластификаторы) облегчают переработку резиновой смеси, увеличивают эластические свойства каучука, повышают морозостойкость резины. В качестве мягчителей вводят парафин, вазелин, стеариновую кислоту, битумы, растительные масла. Количество мягчителей составляет 8-30 % массы каучука. Наполнители по воздействию на каучук подразделяют на активные (усиливающие) и неактивные (инертные). Активные наполнители (технический углерод и белая сажа - кремнекислота, оксид цинка и др.) повышают механические свойства резин: прочность, сопротивление истиранию, твердость. Неактивные наполнители (мел, тальк, барит, каолин) вводятся для удешевления стоимости резины. Часто в состав резиновой смеси вводят регенерат - продукт переработки старых резиновых изделий и отходов резинового производства. Красители минеральные или органические вводят для окраски резин.
Резины общего назначения получают на основе вулканизатов неполярных каучуков - НК, СКБ, СКС, СКИ. При температуре минус 70 °С натуральный каучук (НК) становится хрупким. Обычно НК аморфен, однако при длительном хранении возможна его кристаллизация. Для получения резины НК вулканизируют серой, резины на основе НК отличаются высокой эластичностью, прочностью, водо- и газонепроницаемостью, высокими изоляционными свойствами. СКБ - синтетический каучук бутадиеновый (дивинильный), он является некристаллизующимся каучуком и имеет низкий предел прочности при растяжении, поэтому в резину на его основе необходимо вводить усиливающие наполнители. Морозостойкость бутадиенового каучука невысокая (минус 40-45 °С), он набухает в тех же растворителях, что и НК.Дивинилъные каучуки вулканизируются серой аналогично натуральному каучуку. СКС -бутадиенстиролъный каучук получается при совместной полимеризации бутадиена С4Н6 и стирола С8Н8. Это самый распространенный каучук общего назначения.
В зависимости от содержания стирола каучук выпускают нескольких марок: СКС-10, СКС-30, СКС-50. Свойства каучука зависят от содержания стирольных звеньев. Так, например, чем больше стирола, тем выше прочность, но ниже морозостойкость. Из наиболее распространенного каучука СКС-30 получают резины с хорошим сопротивлением старению и хорошо работающие при многократных деформациях. Каучук СКС-10 можно применять при низких температурах (минус 74-77 °С). СКИ - синтетический каучук изопре-новый - продукт полимеризации изопрена С5Н8. По строению, химическим и физико-механическим свойствам СКИ близок к НК. Выпускаются каучуки СКИ-3 и СКИ-ЗП, наиболее близкие по свойствам к НК. Каучук СКИ-ЗД предназначен для получения электроизоляционных резин, СКИ-ЗВ - для вакуумной техники. Резины общего назначения могут работать в среде воды, воздуха, слабых растворов кислот и щелочей.
Специальные резины подразделяют на несколько видов: маслобензостой-кие, теплостойкие, светоозоностойкие, износостойкие, электротехнические, стойкие к гидравлическим жидкостям и др. Маслобензостойкие резины получают на основе каучуков хлоропренового (наирит), БНКС и др. Резины на основе наирита обладают высокой эластичностью, вибростойкостью, озоно-стойкостью, устойчивы к действию топлива и масел, хорошо сопротивляются тепловому старению. БНКС - бутадиеннитрильный каучук - продукт совместной полимеризации бутадиена с нитрилом акриловой кислоты (НАК). В зависимости от состава каучук выпускают нескольких марок с высокими механическими и химическими свойствами и низкой морозостойкостью (до минус 26-60 °С). Вулканизируют БНКС с помощью серы; резины на его основе обладают высокой прочностью и сопротивлением истиранию, по эластичности уступают резинам на основе НК, но превосходят их по стойкости к старению и действию разбавленных кислот и щелочей. Такие резины могут устойчиво работать в среде бензина, топлива и масел при температуре от минус 30 до 130 °С. Акрилатные каучуки - сополимеры эфиров акриловой или метакриловой кислот с акрилонитрилом и другими полярными мономерами - можно отнести к маслобензостойким каучукам. Такие каучуки выпускают марок БАК-12, БАКХ-7, ЭАХ. Для получения высокопрочных резин вводят усиливающие наполнители. Достоинством акрилатных резин является стойкость к действию серосодержащих масел при высоких температурах, их широко применяют в автомобилестроении. Теплостойкие резины получают на основе каучука СКТ. СКТ - синтетический каучук теплостойкий, представляет собой кремнийорганическое (полисилоксановое) соединение.
Присутствие в основной молекулярной цепи прочной силоксановой связи придает каучуку высокую теплостойкость, он также обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Диапазон рабочих температур СКТ составляет от минус 60 до 250 °С. Каучук СКТВ устойчив к тепловому старению и обладает меньшей текучестью при сжатии, температура его эксплуатации от минус 55 до 300 °С. Каучук СКТФВ характеризуется повышенной морозостойкостью (до минус 80-100 °С) и сопротивляемостью к действию радиации. Некоторые резины на основе каучука СКТ (с добавлением бора, фосфора) имеют теплостойкость до температуры 350-400 °С. Светоозоностойкие резины вырабатывают на основе каучуков фторсодержащих СКФ и этилен-пропиленовых СКЭП. Резины на основе этих каучуков также стойки к действию сильных окислителей (HN03, Н202 и др.) и применяются для уплотнительных изделий, диафрагм, гибких шлангов и др., не разрушаются при работе в атмосферных условиях в течение нескольких лет.