Что такое пластмасса?
Термин «пластмасса» происходит от греческого слова «plastikos», означающего «податливый» или «годный для лепки». Исторически таким универсальным материалом была глина, но сегодня пластмассами называют синтетические материалы на основе полимеров. Полимеры — это вещества, чьи гигантские молекулы (макромолекулы) состоят из множества повторяющихся звеньев. Уникальность пластмасс заключается в их способности становиться пластичными при формовании, а затем затвердевать, переходя в стабильное стеклообразное или кристаллическое состояние.
Из чего состоит пластмасса?
Помимо основного полимера, в состав пластмасс вводят различные добавки, которые придают материалу необходимые свойства.
Наполнители, такие как волокна, ткани или опилки, повышают прочность, термостойкость и улучшают электроизоляционные качества. Например, пластмассы, армированные тканью (текстолиты), по прочности подобны железобетону. Благодаря этому из текстолита изготавливают долговечные и бесшумные подшипники и шестерни, успешно конкурирующие с металлическими. Кроме того, наполнители, часто являющиеся отходами производства, позволяют снизить себестоимость материала.
Пластификаторы (например, глицерин) повышают эластичность и податливость полимера, облегчая процесс формования при более низких температурах.
С помощью других добавок пластмассе можно придать цвет, электропроводность или создать пористую структуру. Пористые пластмассы (пенопласты и поропласты) получают, добавляя вещества, выделяющие газ при нагреве. Они обладают выдающимися тепло- и звукоизоляционными свойствами, а их плотность значительно ниже, чем у дерева или пробки.
Типы пластмасс и методы их обработки
Пластмассы делятся на два основных класса. Реактопласты при формовании подвергаются необратимой химической реакции, подобно обожженной глине, и не могут быть переплавлены повторно. Термопласты же при нагреве вновь становятся пластичными, что позволяет перерабатывать их многократно.
Для создания изделий используются различные технологии. Горячее прессование заключается в помещении смеси полимера и добавок в нагретую пресс-форму, где под давлением пуансона материал принимает нужную форму. Для затвердевания реактопластов форму держат нагретой, а термопласты требуют охлаждения.
Более эффективен для термопластов метод литья под давлением. Здесь материал сначала плавится в отдельной камере, а затем с помощью насоса под высоким давлением впрыскивается в холодную форму, где быстро застывает. Оба метода позволяют производить детали сложной конфигурации.
Пластмассы — не заменители, а материалы будущего
Если в XIX веке пластмассы имитировали дорогие природные материалы (слоновую кость, янтарь), а в XX стали альтернативой дереву и металлу, то сегодня их уже нельзя считать просто заменителями. Современные пластмассы обладают уникальными, зачастую недостижимыми для природных материалов свойствами. Темпы роста их производства опережают металлургию.
Хотя применение в условиях экстремально высоких температур пока ограничено, наука уже создает пластмассы, способные выдерживать нагрев до 2000–2500°C. Развитие химических технологий, позволяющих конструировать материалы с заданными параметрами, делает пластмассы одним из ключевых материалов технологического будущего.