Пластики и полимеры
Краткое введение в химическую природу пластиков, как попытка продемонстрировать разнообразность и неоднородность пластмасс. Обоснование утверждения о необходимости индивидуального подхода к выбору технологии и лакокрасочных материалов для окраски пластика.
Пластмассами (пластическая масса, пластик), принято называть сложные композитные системы из высокомолекулярных органических соединений – полимеров, дисперсных наполнителей и функциональных добавок. Полимеры имеют "цепное" строение, звеньями которой являются низкомолекулярные соединения, мономеры. Одна молекула полимера содержит от пяти тысяч до 500 тысяч таких звеньев, молекулярная масса. Вещества, молекулы которых содержат меньшее количество мономеров, называют олигомерами, большее – сверхвысокомолекулярные полимеры.
Полимеры и пластик
Определяющие особенности полимеров, это термопластичность (сохранение химической структуры при плавлении) и термореактивность (нагрев приводит к деструкции полимера), является следствием природы связи макромолекул в полимере. В сополимерах в построении цепи принимают участие два и более вида мономеров.
Полистирол, многочисленная группа термопластичных пластиков со стиролом либо продуктом его сополимеризации в качестве мономера. Пластик характеризуется высокой прочностью и жесткостью. Среди сополимеров большое практическое применение имеют бутадиен-стирольный и АБС пластик, продукт сополимеризации акрилонитрила, бутадиена и стирола. Полистирольные пластмассы широко используются в электро- и радиотехнике.
Поливинилхлорид (пластик ПВХ), аморфный термопласт с молекулярной массой 40-150 тысяч. Непластифицированный ПВХ пластик, винипласт, жесткий конструктивный материал, применяемый в строительстве (погонаж, профиль, трубы и т.д.). Эластичный ПВХ, пластикат, также имеет широкое применение (пленки, шланги, клеенка, линолеум).
Полипропилен, жесткий материал с высокой прочностью на изгиб и растяжение. Применяется для производства газо- и водопроводных напорных труб, жестких пленок, мебельной фурнитуры и профиля.
Полиэтилен, треть мирового производства пластмасс, в зависимости от способа получения различают низкой и высокой плотности, главным образом используется последний. Изготавливают пленки, небольшие емкости и пластиковую мебельную фурнитуру. Также производятся и широко используются полимеры на основе амидов, метилметакрилата, тетрафторэтилена, трихлорфторэтилена, формальдегида и т.д.
Наполнители для пластика
Введение наполнителей повышает прочностные характеристики пластика и придает требуемые технологические свойства, а также для получения специфических свойств и придания декоративности. Наполнители для пластиков можно классифицировать как: дисперсные, волокнистые и армирующие, они могут иметь как неорганическую, так и органическую природу. В пластмассе может содержаться до 95% наполнителя.
Из наиболее часто используемых дисперсных материалов следует отметить: технический углерод, мел, коалин, асбест; волокнистые наполнители: стекловолокна, хлопчатобумажные волокна. Например при производстве пластикового профиля ПВХ используют до 20% тонко- и среднедисперсных фракций мела, а для повышения белизны до 2% двуокиси титана.
Функциональные добавки для пластмассы и пластиков
Пластификатор повышает эластичность, при этом снижаются прочность, твердость, температуры размягчения и плавления пластмассы. Содержание пластификатора в пластике может доходить до 45%.
Смазки вводятся в пластмассу непосредственно перед переработкой в изделие. Несмотря на то, что смазки являются технологическими добавками (для того, чтобы изделие не прилипало к поверхности формующего инструмента), они могут существенно влиять на поверхностные свойства пластика. В качестве смазок используют стеараты, парафины и силиконы. Рекомендованное содержание смазки в пластике до 2%.
Помимо выше названных добавок в состав пластмассы могут входить: отвердители – переводят термопластичные полимеры в термореактивные; антипирены – препятствуют горению полимерных материалов; антиоксиданты – предотвращают термическую деструкцию пластика; светостабилизаторы – уменьшают восприимчивость к воздействию ультрафиолетового излучения; антистатики – устраняют возникновение на поверхности полимера статического электрического заряда; антисептики – предотвращают заражение пластиков различными микроорганизмами. Содержание каждой добавки колеблется от 1 до 5%.
Кроме того, необходимо отметить, что в состав пластика могут входить специализированные добавки, которые существенно изменяют то или иное свойство. Например, повышение гидрофобности пластмассы или понижение коэффициента трения.
Изложенные сведения демонстрируют, что пластики сложные композиции, в которых каждый компонент формирует или изменяет какую-то характеристику, но помимо этого способен влиять и на другие характеристик. Например, введение антипиренов существенно понижает поверхностное натяжение.
Таким образом, перед тем как принимать решение о применении той или иной краски для пластика, очистителя пластика или технологии окраски пластика в целом, следует провести отдельные испытания, учитывая историю происхождения пластмассы.
