Общие свойства пластмасс

Общие свойства пластмасс. Средняя плотность пластмасс колеблется в широком диапазоне — от 15 до 2200 кг/м3. Наиболее низкую плотность имеют пористые пластмассы. Существенное влияние на плотность оказывают наполнители. В среднем пластмассы в 6 раз легче стали и в 2,5 раза легче алюминия. Пластмассы, как правило, имеют высокую прочность как при сжатии, так и при растяжении и изгибе. Предел прочности при сжатии и растяжении наиболее высокопрочных пластмасс (стеклопластиков, древеснослоистых пластиков и др.) достигает 300 МПа и более.

В отличие от металлов и ряда других материалов твердость пластмасс не дает представления об их прочности. Даже для таких наиболее твердых пластмасс, как текстолиты (наполнитель— хлопчатобумажная ткань), твердость примерно в 10 раз меньше, чем стали. Несмотря на невысокую твердость, пластмассы (особенно эластичные) обладают низкой истираемостью, что . и позволяет широко использовать их для покрытия полов. Истираемость, например, безосновного однослойного поливинилхло-ридного линолеума 0,06, многослойного 0,035 г/см2, т. е. примерно такая же, как истираемость гранита (0,025—0,13 г/см ).

Сопротивление пластмасс ударным воздействиям, определяемое отношением ударной энергии на разрушение к площади поперечного сечения -образца, достигает высоких значений для .плотных пластмасс (50—150 кДж/м2) и может резко снижаться по мере увеличения их пористости.

Многие пластмассы, подвергаемые растяжению, характеризуются значительной деформативностью. Относительное удлинение, т. е. приращение длины материалов в момент разрыва к его первоначальной длине для пленок из полиэтилена, составляет 300, поливинилхлорида — 150, бутилкаучука — 100%.

Характеристикой упругих свойств материалов служит модуль упругости. Этот параметр для пластмасс значительно меньше, чем для других строительных материалов. Так, для стали он равен (2—2,2)-105, древесины (0,063—0,14) • 105, бумажного слоистого пластика (0,021—0,028) • 105, полиэфирного стеклопластика (0,022 — 0,028) -105 МПа. В зависимости от модуля упругости выделяют жесткие, полужесткие, мягкие и эластичные пластмассы. Примерами жестких пластмасс, разрушающихся хрупко с незначительным удлинением при разрыве, являются фенолоформальдегидные и глифталевые (полиэфирные) пластмассы; они имеют модуль упругости более 1000 МПа. Мягкие пластмассы (полиэтилен и др.) имеют модуль упругости 20— 100 МПа, для них характерно высокое относительное удлинение. Полужесткие пластмассы (полипропилен и др.) имеют промежуточные значения модуля упругости 400—1000 МПа. Для эластичных пластмасс (резины и близких к ней материалов) модуль упругости не превышает 20 МПа, при нормальной температуре деформации их в основном обратимы.

Невысокие значения модуля упругости пластмасс способствуют постепенному увеличению необратимых деформаций при постоянной нагрузке — ползучести. Ползучесть пластмасс можно в значительной мере объяснить скольжением макромолекул полимерного связующего. Она существенно возрастает даже при незначительном повышении температуры. Для пластмасс на основе пространственных полимеров, молекулы которых «сшиты» поперечными связями, ползучесть значительно меньше. Повышенная ползучесть ограничивает применение пластмасс в несущих конструкциях, работающих тюд большими нагрузками.

Теплопроводность плотных пластмасс без наполнителя 0,116—0,348 Вт/(м-°С). Для пористых пластмасс она приближается к теплопроводности воздуха и составляет 0,028—0,0348 Вт/(м-°С). .Введение минеральных наполнителей увеличивает теплопроводность пластмасс. Теплозащитные свойства пластмасс открывают возможность их широкого применения в ограждающих конструкциях зданий.

При низкой теплопроводности пластмассы характеризуются вместе с тем большим тепловым расширением. Коэффициент линейного теплового расширения полиэтилена (160—230) • 10~6, поливинилхлорида (80—90) • Ю-6, фенолоформальдегидных полимеров (10—30) • Ю-6, стали 12 -10 6. Тепловое расширение пластмасс необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации конструкций, чтобы не допустить деформаций и образования трещин.

По мере повышения температуры развивается деструкция, т. е. разрушение полимеров или начинается их плавление. Температура начала плавления большинства термопластичных полимеров 105—165° С. Теплостойкость пластмасс, характеризуемая температурой, при которой наблюдается предельно возможная деформация, находится обычно в диапазоне 60—180° С. Минимально допустимая температура эксплуатации, при которой пластмассы становятся хрупкими, колеблется в широком диапазоне: от —10° С для винипласта до —270° С для материалов из политетрафторэтилена.

Многие пластмассы являются легковоспламеняемыми и горючими; они горят открытым пламенем как в зоне огня, так и вне ее. К трудновоспламеняемым относятся пластмассы на основе поливинилхлорида, фенолоформальдегидных, карбамидных, крем-нийорганических полимеров. Введение в горючие полимеры специальных добавок — антипиренов также переводит пластмассы в группу трудновоспламеняемых. Не горят и не тлеют под действием огня фторопласты, перхлорвиниловые пластмассы.

Плотные пластмассы водо- и паронепроницаемы. Наименьшим водопоглощением (0,1—0,5%) обладают гидрофобные полимерные материалы (полиэтиленовая и поливинилхлоридная пленки, стеклопластики, винипласт и др.). Содержание в пластмассах большого количества гидрофильного наполнителя, например древесной стружки, резко увеличивает водопоглощение.