Пластические массы

Пластические массы (пластмассы, пластики, полимеры) — материалы, представляющие собой композицию, связующую основу которой составляет полимер. Они могут содержать наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, пигменты и др. «Синтетические полимеры» — общее на­именование разнообразных материалов, изготовленных методом синтеза. Некото­рые свойства, например, отсутствие у боль­шинства из них способности к биологиче­ской деструкции или относительно невысо­кая плотность по сравнению с металлами, являются общими признаками этих мате­риалов. Одно из их главных достоинств со­стоит в том, что большинство из них могут быть подвержены модифицированию.

Свойства синтетических полимеров оп­ределяются их химической структурой. Все они состоят из длинных макромолекул, прочность связи между которыми различ­на. В зависимости от прочности этих связей различают три основные категории синте­тических полимеров.

Термопласты. Термопласты (рис. 2.84) при нагревании размягчаются и приобретают способность к формованию. При охлаждении они затверде­вают и сохраняют новую форму. Процесс формования может быть многократно повто­рен.

Рис. 2.84. Структура термопластов

С химической точки зрения макромолекулы термопластовимеют варьируемую длину, они переплетены между собой и не соединены химическим связями. Вследствие нагревания макромолекулы приобретают способность свободно скользить относительно друг друга. Наиболее широко распространенным термопластом является поливинилхлорид (ПХВ).

Термореактивные полимеры. Термореактивные полимеры (реактопла-сты, (рис. 2.85) при нагревании не размягча­ются, следовательно, они не способны к формованию. Они хрупки и разрушаются под действием ударной на­грузки. Эти полимеры состоят из настолько прочно соединенных между собой (сшиты в двух- и трехмерную пространственную структуру) макромолекул, что отделить их друг от друга можно только за счет разру­шения материала. Нагревание не способно ослабить прочную взаимосвязь макромоле­кул. Общеизвестными примерами исполь­зования термореактопластов являются вы­ключатели света или корпуса электриче­ских розеток. Наиболее широко используе­мым реактопластом является бакелит.

Рис. 2.85. Структура термореактивных полимеров

Эластомеры. Основной отличительной особенностью этих материалов (рис. 2.86) является резиноподобная эластичность, сохраняющаяся в довольно широком температурном интерва­ле. При нагревании эластомеры не размягча­ются настолько, чтобы они смогли принять новую форму.

Рис. 2.86. Структура эластомеров

С химической точки зрения, эластомеры представляют собой редко сшитые между собой длинные макро­молекулы. Эти полимерные материалы спо­собны сильно удлиняться и сжиматься, а по­сле прекращения воздействия нагрузки воз­вращаться в исходное состояние. Наиболее широко используемыми торговыми марка­ми являются полисилоксановый эластомер и хлоропреновый каучук (неопрен).

Повышенные требования к качеству на­ружной облицовки кузовов легковых авто­мобилей зачастую вынуждают применять смеси вышеперечисленных типов синтети­ческих полимеров. Кроме того, в состав мно­гих из них вводят добавки, изменяющие свойства полимерного материала. Такими добавками являются стекловолокно, мел, са­жа, пластификаторы, пигменты, светостабилизаторы и т. д.

В современном автомобиле множество деталей, изготовленных из пластмассы. Поскольку к элементам кузова предъявляются разные требования, для их из­готовления используют синтетические поли­меры самой разной химической природы. На рис. 2.87 показаны возможные элементы кузова легкового автомобиля, выполненные из полимеров.

Рис. 2.87. Элементы наружной обшивки автомо­бильного кузова и других систем, выполненные из синтетических полимеров:

1 — передние и задние бамперы; 2 — решетка радиатора; 3 — корпус аккумуляторной батареи; 4 — капот; 5 — рассекатель воздушного потока; 6 — наружное зеркало; 7 — спойлер, ус­танавливаемый на крыше; 8 — облицовка бокови­ны; 9 — задний спойлер; 10 — рассеиватель фары и его герметизация; 11 — откидная крышка за­ливной горловины; 12 — колпаки колес; 13 — по­рог дверей; 14 — декоративные накладки; 15 — передний спойлер

Большой интерес представляет новый пластиковый материал под маркой «Fibropur». В его структуре – полиуретан и натуральные волокна (лен и сизаль в равных пропорциях). Детали из такого пластика отличаются легкостью, жесткостью, ударной вязкостью и меньшей стоимостью в сравнении с полиуретаном.

В универ­ситете Киуши (Япония) разработан самовосстанавливающий полимер, который предполагается применять в качестве материала для бамперов автомобилей. В новый поли­мер добавлены группы молекул тритиокарбоната. Это связки из одного атома углерода и трех серы. Под воздействием ультрафиолетового облучения две молекулярные структуры нового материала распадаются и вновь образуют соединения (рис. 2.88). Проще говоря, разрезанный на части полимер под воздействием света вновь сраста­ется в единое целое.

Рис. 2.88. Схема самовосстановления полимера:

а – до разрушения; б – после воздействия ультрафиолета

Замены металлических узлов и деталей на пластиковые позволили уменьшить стоимость их производства. В результате уже на нынешнем этапе создаются условия для снижения себестоимости автомобиля на 20 … 30%.

Дополнительно можно посмотреть фильмы 2.1. и 2.2.

Контрольные вопросы к подразделу 2.10

1. Из каких материалов изготавливается кузов современного легкового автомобиля?
2. Какие виды сталей применяются при изготовлении кузова современного легкового автомобиля?

3.Какие меры применяются при производстве стальных листов для изготовления кузова для предотвращения коррозии?

4. Какие меры применяются при производстве алюминиевых сплавов, применяемых для изготовления кузовов легковых автомобилей для предотвращения коррозии?
5. Какие виды пластмасс (полимеров) применяются при изготовлении кузова современного легкового автомобиля и их свойства?