Слово "пластичность" произошло от греческого plastikos, что означает
"годный для лепки, податливый". Многие столетия единственным пластичным,
широко применяемым для лепки материалом была глина. Однако теперь, когда
говорят о пластических массах (пластмассах), подразумевают только
материалы, созданные на основе полимеров - веществ, молекулы которых
(макромолекулы) состоят из большого числа регулярно или нерегулярно
повторяющихся структурных единиц (звеньев) одного или нескольких типов.
Такие материалы в период формования пластичны, а затем переходят в
стеклообразное или кристаллическое состояние.
Помимо полимера в состав пластмасс часто входят различные добавки:
наполнители, пластификаторы, красители.
Наполнители - это вещества, придающие пластмассе такие свойства, как
прочность, термостойкость, высокое электрическое сопротивление. В
качестве наполнителей применяют волокна, ткани, опилки и другие
материалы. Пластмассы, наполненные тканями, называют текстолитами. Ткань
здесь играет ту же роль, что и стальной каркас в железобетоне, она во
много раз повышает прочность пластмассы. Поэтому, например, шестерни и
подшипники из текстолита успешно конкурируют с металлическими: срок
службы их не меньше, а работают они бесшумно. Применение наполнителей
имеет и другую цель - снизить стоимость пластмассы. Ведь, как правило,
наполнители - это отходы различных производств, они значительно дешевле
самого полимера.
Пластификаторы увеличивают пластичность полимера и готовой
пластмассы. Молекулы пластификатора (обычно низкомолекулярного
органического вещества), например глицерина, ослабляют связи между
молекулами полимера. Это облегчает процесс формования пластмассы,
позволяет проводить его при меньшей температуре.
С помощью различных добавок можно также окрасить пластмассу в нужный
цвет, сделать ее электропроводящей, придать ей другие необходимые
свойства. Одно из таких весьма ценных свойств - пористость. Как
известно, пористые материалы являются хорошими звукоизоляторами и
теплоизоляторами, незаменимы в промышленности и строительстве. Добавляя
в состав пластмассы вещества, которые разлагаются при нагревании с
выделением газов, получают газонаполненные пластмассы - пенопласты и
поропласты. Пенопласты названы так потому, что они напоминают как бы
застывшую пену - газ внутри пластмассы занимает замкнутые полости. В
поропластах материал пронизан сквозными порами, обычно сообщающимися
друг с другом. Плотность газонаполненных пластмасс во много раз меньше,
чем дерева и даже пробки.
Пластмассы делятся на реактопласты и термопласты. Реактопласты, подобно
обожженной глине, не способны вернуться вновь в пластическое состояние.
Это объясняется тем, что их переработка в изделие сопровождается
химической реакцией. Термопласты при нагревании вновь приобретают
пластичность, их можно формовать многократно.
Для изготовления изделий из пластмасс используют самые различные методы.
Рассмотрим два из них - горячее прессование и литье под давлением. При
горячем прессовании смесь полимера с добавками засыпают в горячую
пресс-форму. Пресс-форма (см. рис.) состоит из неподвижной подставки,
форма которой соответствует форме прессуемых изделий, и подвижного
поршня - пуансона. После загрузки смеси пресс-форму закрывают и давят на
смесь пуансоном, который постепенно входит в подставку. Благодаря
нагреванию смесь становится пластичной и под действием давления
заполняет все каналы в пресс-форме. Если формуется реактопласт, то
нагретая масса через некоторое время затвердевает, и готовое изделие
вынимают из пресс-формы. Если же формуется термопласт, то пресс-форму
надо охлаждать, а иначе изделие растечется и потеряет нужные очертания.
Это замедляет и удорожает процесс формования. Поэтому термопласты
получают литьем под давлением. Здесь пластмасса размягчается при
нагревании в отдельной камере, а затем уже с помощью насоса под
давлением подается в холодную пресс-форму. Пластмасса наполняет ее и,
охладившись, быстро затвердевает. Горячее прессование и литье под
давлением позволяют изготовлять детали различной формы.
Если в XIX в. пластмассы заменяли лишь редкие и дорогие материалы -
слоновую кость, янтарь, перламутр, то в начале нашего века их стали
использовать вместо дерева, металла, фарфора. Сказать сейчас про
пластмассы, что они "заменители", - нельзя. Многие современные
пластмассы превосходят по своим свойствам большинство природных
материалов. Довольно многие из них имеют столь ценные качества, что в
природе вообще им нет аналогов. Производство пластмасс развивается
значительно быстрее, чем производство металлов. Пожалуй, единственная
область, где использование пластмасс пока довольно ограничено, - это
техника высоких температур. Но в скором времени они проникнут и сюда:
уже получены пластмассы, выдерживающие температуру 2000-2500°С.
Развитие химической технологии, помогающей создавать вещества с заранее
заданными свойствами, позволяет предположить, что пластмассы - один из
важнейших материалов будущего.
