Термопластичные и термореактивные полимеры

По отношению к нагреванию полимеры делятся на: термопластичные термореактивные.

При нагревании термопластичных полимеров их свойства постепенно изменяются и при достижении определенной температуры они переходят в вязкотекучее состояние. Размягчение происходит преимущественно в результате уменьшения сил межмолекулярного взаимодействия и увеличения кинетической энергии молекул. При охлаждении жидких термопластических полимеров наблюдаются обратные явления. Поскольку химическая природа полимера при этом не изменяется, то процесс плавления и процесс отвердевания можно повторить много раз (циклировать).

Термопластичные полимеры состоят из макромолекул, соединенных между собой только физическими связями. Энергия разрыва физических связей невелика и составляет от 12 до 30 кДж/моль. При нагревании физические связи исчезают, при охлаждении восстанавливаются. Энергия разрыва химических связей, соединяющих мономерные звенья в цепную макромолекулу, многократно превышает указанные значения, составляя 200-460кДж/моль. Поэтому при нагревании термопластичных полимеров (термопластов) до температуры плавления физические связи исчезают, а химические ковалентные сохраняются и, следовательно, сохраняется неизменным химическое строение полимера. При охлаждении и затвердевании такого расплава физические связи и основные физические свойства термопластичного полимерного вещества восстанавливаются.

Таким образом, термопласты, во-первых,допускают формование изделий из расплава с его последующим охлаждением и затвердеванием и,во-вторых,могут перерабатываться многократно. Это, в свою очередь, позволяет возвращать в производственный цикл отходы производства, брак, изделия, утратившие потребительскую ценность.

К термопластическим полимерам относятся:

• полиэтилен
• полипропилен
• полибутадиен полистирол и др.

При нагревании термореактивных полимеров за счет свободных функциональные группы или непредельных связей соседних макромолекул происходит взаимодействие с образованием химических связей. Полимер приобретает сетчатую структуру отвердевает (переходит в стеклообразное состояние). Такие полимеры не восстанавливают свои свойства при последующем охлаждении.

Термореактивные полимеры состоят из макромолекул, соединенных поперечными ковалентными, то есть химическими связями. Такая сетчатая химическая структура необратима. Нагревание сетчатых полимеров приводит не к расплавлению, а к разрушению пространственной сетки, сопровождающемуся деструкцией. С точки зрения практической физики это означает, что реактопласты допускают лишь однократную переработку в изделия, которые формируются в результате химической реакции отверждения. Технологические и иные отходы производства практически не рециклируются.

Вместе с тем сетчатая молекулярная структура придает полимерам ряд особых свойств, не наблюдаемых у термопластов. Так, густо сетчатые термореактивные полимеры, например, полиэпоксиды, характеризуются повышенными значениями жесткости, модуля упругости, теплостойкости; редко сетчатые реактопласты, основными представителями которых являются резины, обладают высокой деформативностью, стойкостью к истиранию, повышенным коэффициентом трения.

Примером термореактивных полимеровмогут служить:

фенолформальдегидные смолы алкидные смолы мочевиноальдегидные смолы

Особенностью полимеров является их способность испытывать высокоэластические деформации. Различные полимеры проявляют это свойство при разных температурах: так, например, каучук эластичен даже при очень низких температурах ( 600С), полиметилметакрилат (органическое стекло) лишь при температурах выше 800C. Полимеры, которые легко деформируются при комнатной температуре, называют эластомерами, трудно деформируемые пластомерами или пластиками.