Теоретические основы химической технологии пластических масс
Теоретической основой технологии пластических масс является прежде всего химия высокомолекулярных соединений, рассматривающая механизмы и кинетику образования полимеров, а также методы их получения.
Физические и физико-механические свойства полимеров, способ переработки и применение пластических масс на их основе в значительной степени определяются структурой макромолекул.
Вне зависимости от типа реакций образования полимеров (полимеризация, поликонденсация) можно получать макромолекулы различного строения: линейного, разветвленного, сетчатого и трехмерного. Форма молекул предопределяется химическим строением исходных веществ. Бифункциональные мономеры или их смеси обычно дают полимеры линейного или разветвленного строения. Основными факторами, влияющими на свойства таких полимеров, являются длина и гибкость цепи. Гибкость цепи в свою очередь определяется химическим строением макромолекул, интенсивностью межмолекулярного взаимодействия, надмолекулярной структурой полимера. При повышении хотя бы в одном из мономеров числа реагирующих групп или атомов образуются полимеры сетчатого или пространственного строения.
В зависимости от молекулярного веса полимеры одного и того же химического строения имеют различную прочность. При увеличении молекулярного веса прочность растет, так как усиливается межмолекулярное взаимодействие, величина которого достигает определенного значения, после чего возрастание прочности прекращается.
Высокомолекулярные соединения сетчатой структуры образуются в результате полимеризации или поликонденсации полифункциональных мономеров, олигомеров или смесей бифункциональных мономеров с полифункциональными (мостикообразующими). Как правило, увеличение длины «сшивающих мостиков» и размеров заместителей, расположенных в боковых ответвлениях (до известного предела) приводит к повышению деформируемости и, соответственно, снижению хрупкости продукта.
Полимеры сетчатого или трехмерного строения отличаются от линейных полимеров, полученных из подобных по химическому строению мономеров, по теплофизическим и физико-механическим свойствам. Они обладают повышенной устойчивостью к термическим, химическим и механическим воздействиям и в зависимости от количества «сшивающих мостиков» не растворяются в растворителях или набухают в них в большей или меньшей степени. Поэтому такие полимеры наиболее пригодны для использования в качестве поверхностных покрытий, изготовления склеивающих материалов, для переработки прессованием и т. д.
Основными типами полимеризационных процессов являются цепная н ступенчатая полимеризации.
В качестве исходных продуктов для получения полимеров используются низкомолекулярные вещества (мономеры), имеющие не менее двух реакционноспособных групп (двойные связи, активные атомы водорода, неустойчивые циклы и т. п.).