Полиэтилен, полистирол, поливинилхлоридные пластики (винипласт и др.), фторопласты, полиамидные смолы, органическое стекло. Обладают малой термостойкостью (80…100 0С) (фторопласт 200…250 0С), высокими электроизоляционными свойствами, водостойкостью, химической стойкостью. Легко обрабатываются резанием, склеиваются, свариваются.

Полиэтилен

Продукт полимеризации этилена:

n(CH₂ = CH₂) -> — СН₂ — СН₂ — СН₂ — СН₂ -.

этилен полиэтилен

Молекулярный вес около 20000, плотность 0,92 г/см³, σ_В = 65…100 МПа, относительное удлинение d =150…500 %. Пластичность сохраняется до низких температур (минус 70 ⁰С). Полиэтилен водо- и химически стоек. Имеет высокие диэлектрические свойства.

По плотности полиэтилен подразделяют на полиэтилен низкой плотности, получаемый при полимеризации при высоком давлении (ПЭВД), содержащий 55…65 % кристаллической фазы, и полиэтилен высокой плотности, получаемый при низком давлении (ПЭНД), имеющей кристалличность до 74…95 %. Чем выше плотность, тем выше прочность и теплостойкость. Длительно можно применять его при температуре 60…100 ⁰С.

Недостатком полиэтилена является его подверженность старению. Под старением полимерных материалов понимается самопроизвольное необратимое изменение важнейших технических характеристик, происходящее в результате сложных химических и физических процессов, развивающихся в материале при эксплуатации и хранении.

Причинами старения являются свет, теплота, кислород, озон и другие немеханические факторы. Старение ускоряется при многократных деформациях, повышенной температуре. Как правило, повышается твердость, хрупкость, наблюдается потеря эластичности.

Изготавливают коррозионно-стойкие трубы, тройники, уплотнения, прокладки, шланги, пленки, оболочки контейнеров и емкостей для хранения сильных кислот, электроизоляторы.

Полистирол

Продукт полимеризации стирола при 70 ⁰С в присутствии катализаторов:

Полистирол -твердый, жесткий, прозрачный, аморфный полимер. Удобен для механической обработки, хорошо окрашивается, растворим в бензоле. Недостатками являются невысокая теплостойкость, склонность к старению, образованию трещин. Набухает в бензине. Стоек к действию щелочей, солей, низших спиртов, минеральных масел. Полистирол марки Д имеет плотность 1,05 г/см³, массу 106, σ_в = 35…40 МПа, d = 0,6 %. Очень хрупкий, но имеет исключительно высокие диэлектрические свойства и полную влагостойкость.

Ударопрочный полистирол представляет собой блоксополимер стирола с каучуком (УПС). Он имеет в 3…5 раз более высокую ударную вязкость и в 10 раз более высокое относительное удлинение по сравнению с обычным полистиролом. Используется в основном в электротехнике для изготовления электроизоляции, сосудов для воды и химикатов, труб и др.

Хлорвиниловые пластмассы

Полимеризация венилхлорида (хлорвинила):

СН = СН + НСl -> СН₂ = СНСl

ацетилен винилхлорид

n × (CH₂ = CHCl) -> …-CH₂ -CHCl -CH₂ -CHCl-…

винилхлорид поливинилхлорид

Пластики этого типа:

1. Поливинилхлоридный пластикат — плотность 1,2 — 1,6 г/см³, σ_в =10…20 МПа, d = 100…280 %, мягкий, непрозрачный, морозостойкий (от минус 15 ⁰С до минус 50 ⁰С), стоек к действию воды, масла, кислот, обрабатывается резаньем, склеивается, сваривается. Имеет высокие диэлектрические свойства. Не поддерживает горение. Применяется для изоляции проводов и кабелей, уплотнительных прокладок.
2. Упаковочная полихлорвиниловая пленка (добавляется стеарат кальция и пигменты), плотность 1,2…1,35 г/см³ σ_в =2,5 МПа, d — до 200 %. Сваривается, склеивается, режется.
3. Винипласт (стабилизируется углекислыми солями некоторых металлов), красно-коричневый, непрозрачный, твердый материал. Не растворяется в бензине, керосине, масле, устойчив к действию кислот, щелочей и окислителей.

Плотность равна 1,4 г/см³, σ_в =40…60 МПа, d=10…25 %. Рабочая температура не выше 60…70 ⁰С. Применяется в качестве антикоррозионного, электроизоляционного и конструкционного материала. Изготовляют трубы, детали вентиляционных установок, теплообменников, защитные покрытия, металлических емкостей, строительные, облицовочные плитки.

Фторопласты

Получают полимеризацией непредельных галоидных производных этилена:

n × (СF₂ = СF₂) -> …-СF₂ – СF₂ – СF₂ – СF₂ -…

тетрафторэтилен фторопласт (тефлон)

Фторопласты белого цвета имеют плотность 2,1…2,3 г/см³, белого цвета. Абсолютная стойкость к действию агрессивных сред (концентрированная HNO³, царская водка, щелочи, окислители). Обладает большой эластичностью, морозостойкостью, диэлектрическими свойствами.

Фторопласт-4 имеет σ_в = 16…25 МПа, d= 250…300 %, размягчается при нагреве выше 400 ⁰С, может эксплуатироваться в интервале температур от минус 195 ⁰С до 250 ⁰С. Является аморфно-кристаллическим полимером. Практически он разрушается только под действием расплавленных щелочных металлов и элементарного фтора, кроме того, пластик не смачивается водой. Это наиболее высококачественный диэлектрик. Имеет очень низкий коэффициент трения (f = 0,04), который не зависит от температуры. При высокой температуре нагрева выделяется токсичный фтор. Применяют для изготовления труб, вентилей, кранов, насосов, уплотнительных прокладок, антифрикционных покрытий на металлах (подшипники, втулки).

Фторопласт-3 — эмульсионный полимер трифтормонохлорэтилен (-СF₂ = СFСl-) × n — Фторлон — 3. Введение атома хлора снижают диэлектрические свойства, но появляется пластичность.

По химической стойкости сходен с Фторопластом-4, но более прочен и менее термостоек, работает от минус 195 ⁰С до 70 ⁰С.

Фторопласт-3М обладает большей теплостойкостью — до 170 ⁰С, более эластичен и легче формуется, чем Фторопласт-3. Изготавливают трубы, шланги, клапаны, защитные покрытия металлов и др.

Органическое стекло (плексиглаз)

Продукт полимеризации сложных эфиров акриловой (СН₂=СН×СООН) и метакриловой [СН₂=С(СН₃)×СООН] кислот. Иногда вводят пластификаторы – дибутилфталат:

Оргстекло прозрачно, обладает морозостойкостью и малой огнеопасностью, склеивается, сваривается, шлифуется, обрабатывается резанием. Более чем в 2 раза легче минеральных стекол.

Стекло СОЛ (стекло органическое листовое) может эксплуатироваться от минус 60 ⁰С до 60 ⁰С. Стекло СТ-1-от минус 60 ⁰С до 140 ⁰С, Т-2-от минус 55 ⁰С до 250 ⁰С. Для более высоких температур используют силикатные стекла, прозрачные ситаллы, кварцевые стекла — до 1000 ⁰С.

Органическое стекло стойко к действию разбавленных кислот и щелочей, углеводородных топлив и смазочных материалов. Из него изготовляют светотехнические детали, оптические линзы и т.д.

Пентапласт

Является хлорированным простым полиэфиром. Он более устойчив к нагреву по сравнению с поливинилхлоридом. Прочность близка к прочности винипласта, но выдерживает температуру 180 ⁰С. Хорошо формуется, стоек к истиранию, водостоек, имеет удовлетворительные электроизоляционные свойства. Из пентапласта изготавливают трубы, клапаны, детали насосов, емкости, пленки и защитные покрытия на металлах.