Ю. А. Москвичёв, В. Ш. Фельдблюм
ХИМИЯ В НАШЕЙ ЖИЗНИ
(продукты органического синтеза
и их применение)
Ярославль
2007
УДК 547
ББК 35.61
М 82
Москвичев Ю. А., Фельдблюм В. Ш.
М 82 Химия в нашей жизни (продукты органического синтеза и их применение): Монография. – Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2007. – 411 с.
ISBN 5-230-20697-7
В книге рассмотрены важнейшие продукты органического синтеза и их практическое применение. Описаны пластмассы, синтетические каучуки и резины, искусственные и синтетические волокна, а также и другие полимерные материалы. Рассмотрены поверхностно-активные вещества, синтетические душистые вещества, физиологически активные вещества и синтетические лекарственные средства, органические вещества сельскохозяйственного назначения, растворители и технические жидкости, ингибиторы коррозии металлов, флотационные реагенты, эмульгаторы и др.
Особое внимание уделено практически важным органическим соединениям серы, поскольку они нашли применение почти во всех областях жизни людей.
Книга является научной монографией многоцелевого назначения. В ней сочетаются особенности научной монографии, справочника и учебного пособия. В ней соединяются доступность и методичность изложения, использование новейших научных данных, научный анализ, обобщение и прогноз. Благодаря этому книга может быть полезна при разработке научно-технических программ и планов по наиболее перспективным для практики направлениям. Книга полезна в важном деле объединения усилий науки и образования с целью подготовки не только теоретически грамотных, но и практически подготовленных, творчески мыслящих специалистов, способных играть активную роль в возрождении и развитии конкурентоспособного отечественного производства. Соединение теории с практикой является характерной особенностью книги.
Книга рассчитана на широкий круг читателей — научных работников и специалистов, руководителей и работников промышленных предприятий, преподавателей, аспирантов и студентов высших учебных заведений химического профиля и технических университетов, а также на всех, кто хочет больше узнать о пользе химии, о химических продуктах, их ценных свойствах и практическом применении.
УДК 547
ББК 35.61
ISBN 5-230-20697-7
© Москвичев Ю.А, Фельдблюм В.Ш., 2007
© Оформление. Ярославский государственный технический университет, 2007
ОГЛАВЛЕНИЕ
| Введение……………………………………………………………. | 6 |
| Глава 1. Полимеры и полимерные материалы….……………. | 9 |
| 1.1. Пластические массы…………………………………………... | 15 |
| 1.2. Синтетический каучук и резина…………………………….... | 28 |
| 1.3. Искусственные и синтетические волокна…………………… | 33 |
| 1.4. Полиэлектролиты. Ионообменники………………………….. | 37 |
| 1.5. Полимерные материалы в строительстве. Полимербетон….. | 42 |
| 1.6. Нетканые материалы. Бумага и ее разновидности………….. | 46 |
| 1.7. Оптические и фотографические материалы…………………. | 49 |
| 1.8. Органические полупроводники и синтетические металлы… | 59 |
| 1.9. Другие полимерные материалы..............…………………….. | 64 |
| Клеи……………………………………………………………. | 64 |
| Герметики……………………………………………………… | 65 |
| Пленки и пленкообразователи………………………………... | 67 |
| Бытовые клеи и родственные материалы……………………. | 68 |
| Смазки………………………………………………………….. | 72 |
| Лаки и лакокрасочные материалы…………………………… | 73 |
| Оптические отбеливатели…………………………………….. | 86 |
| Кожа……………………………………………………………. | 87 |
| Композиционные материалы…………………………………. | 88 |
| 1.10. Реагенты для производства и улучшения свойств полимерных материалов...…………………………………………. | 89 |
| Инициаторы и ускорители вулканизации…………………… | 89 |
| Модификаторы………………………………………………… | 89 |
| Антиоксиданты и стабилизаторы…………………………….. | 90 |
| Пластификаторы………………………………………………. | 91 |
| Порообразователи……………………………………………... | 92 |
| Дубители……………………………………………………….. | 94 |
| Антирады………………………………………………………. | 94 |
| Антипирены……………………………………………………. | 95 |
| Антистатики…………………………………………………… | 96 |
| Текстильно-вспомогательные вещества……………………... | 97 |
| Глава 2. Поверхностно-активные вещества…………………... | 99 |
| 2.1. Классификация, общие свойства и особенности ПАВ……... | 99 |
| 2.2. Новые тенденции в производстве ПАВ……………………… | 101 |
| 2.3. Синтетические моющие средства и бытовая химия………… | 103 |
| 2.4. Бытовые мыла и шампуни……………………………………. | 120 |
| 2.5. Чистящие средства……………………………………………. | 130 |
| 2.6. Полироли………………………………………………………. | 132 |
| 2.7. Кондиционеры, бытовые отбеливатели, антинакипины и антистатики……………………………………………………. | 133 |
| Глава 3. Синтетические душистые вещества………………… | 137 |
| 3.1. Общие сведения о душистых веществах…………………….. | 137 |
| 3.2. Связь между химическим строением и запахом…………….. | 139 |
| 3.3. Методы синтеза душистых веществ…………………………. | 147 |
| 3.4. Некоторые современные парфюмерно-косметические средства…………………………………………………………….. | 152 |
| Глава 4. Физиологически активные вещества и синтетические лекарственные средства…………………………………… | 168 |
| 4.1. Общие сведения о физиологически активных веществах и лекарственных средствах……………………………………... | 170 |
| 4.2. Физиологически активные вещества и лекарственные средства — органические соединения серы……………………… | 182 |
| 4.3. Фармакологические группы сераорганических лекарственных средств……………………………………………………. | 202 |
| Противомикробные и противовирусные средства………….. | 202 |
| Противоопухолевые средства………………………………... | 209 |
| Сердечно-сосудистые средства………………………………. | 212 |
| Анальгезирующие, жаропонижающие и противовоспалительные средства……………………………………………… | 215 |
| Противокашлевые и противорвотные средства…………….. | 216 |
| Средства для наркоза, снотворные и психотропные средства………………………………………………………... | 218 |
| Диуретические средства……………………………………… | 224 |
| Антигистаминные средства…………………………………... | 225 |
| Противодиабетические средства……………………………... | 227 |
| Антитиреоидные средства……………………………………. | 230 |
| Средства против других заболеваний……………………….. | 231 |
| Лекарственные средства комбинированного действия…….. | 234 |
| Глава 5. Органические вещества сельскохозяйственного назначения………………………………………………………… | 238 |
| 5.1. Органические удобрения……………………………………... | 238 |
| 5.2. Органические пестициды……………………………………... | 240 |
| Бактерициды…………………………………………………… | 241 |
| Гербициды……………………………………………………... | 242 |
| Инсектициды…………………………………………………... | 244 |
| Фунгициды…………………………………………………….. | 249 |
| Акарициды……………………………………………………... | 250 |
| Зооциды………………………………………………………... | 256 |
| Репелленты…………………………………………………….. | 258 |
| 5.3. Дефолианты, десиканты и регуляторы роста растений…….. | 259 |
| Глава 6. Органические растворители и технические жидкости... | 266 |
| 6.1. Органические растворители………………………………….. | 266 |
| 6.2. Технические жидкости………………………………………... | 267 |
| 6.3. Гидравлические жидкости и смазочные масла……………… | 292 |
| 6.4. Присадки к смазочным маслам и топливам…………………. | 294 |
| 6.5. Автокосметика………………………………………………… | 298 |
| Глава 7. Другие области применения органических веществ…. | 300 |
| 7.1. Ингибиторы коррозии металлов……………………………… | 300 |
| 7.2. Флотация и флотационные реагенты………………………… | 301 |
| 7.3. Эмульсионная полимеризация и эмульгаторы……………… | 304 |
| 7.4. Межфазный катализ и катализаторы фазового переноса…... | 306 |
| 7.5. Комплексообразователи: экстрагенты и аналитические реагенты…………………………………………………………… | 307 |
| 7.6. Химические источники тока и органические электролиты… | 314 |
| 7.7. Взрывчатые вещества и пиротехнические составы…………. | 318 |
| 7.8. Отравляющие вещества и их уничтожение………………….. | 324 |
| Глава 8. Продукты органического синтеза в нанохимии и нанотехнологии…………………………………………………… | 331 |
| 8.1. Методы получения и исследования наночастиц…………….. | 332 |
| 8.2. Виды наночастиц……………………………………………… | 332 |
| Органические макроциклы…………………………………… | 333 |
| Катенаны и родственные структуры………………………… | 335 |
| Дендримеры…………………………………………………… | 337 |
| Фуллерены и другие наночастицы…………………………… | 340 |
| Ансамбли………………………………………………………. | 342 |
| 8.3. Применение нанотехнологий…………………………………. | 345 |
| Новые материалы……………………………………………… | 346 |
| Биология и медицина…………………………………………. | 347 |
| Охрана окружающей среды…………………………………... | 349 |
| Наночастицы в катализе………………………………………. | 349 |
| Новые источники электрического тока……………………… | 351 |
| Наноразмерные приборы и устройства……………………… | 353 |
| Наноэлектроника и молекулярные компьютеры……………. | 355 |
| 8.4. Нанохимия и нанотехнология в Интернете………………….. | 357 |
| Библиографический список……………………………………….. | 362 |
| Предметный указатель…………………………………………….. | 389 |
ВВЕДЕНИЕ
Производство продуктов органического синтеза является одной из важнейших отраслей современной промышленности. В мире ежегодно производятся сотни миллионов тонн продуктов основного (тяжелого) органического синтеза. Это — углеводороды (этилен, пропилен, бутилены, бутадиен, бензол, толуол, ксилолы, стирол и др.), галогенопроизводные (метилхлорид, метиленхлорид, хлороформ, четыреххлористый углерод, этилхлорид, дихлорэтан, винилхлорид, хлорбензол и др.), спирты, фенолы, альдегиды и кетоны, простые и сложные эфиры, нитрилы и амины, сульфокислоты и т.д. Всё это многообразие подробно описано в обширной литературе, например, в фундаментальной отечественной книге Николая Николаевича Лебедева «Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза», выдержавшей несколько изданий.
Кроме того, в мире производится множество разнообразных продуктов тонкого органического синтеза (красителей, лекарственных препаратов, душистых веществ, пестицидов, кино-фотоматериалов, химических реактивов и др.). А вообще органической химии известно уже несколько миллионов органических веществ, имеющих то или иное практическое значение. Количество книг, патентов, журнальных статей и иных информационных материалов не поддается подсчету. Поэтому целостной картины практического значения продуктов органического синтеза не получается. Но нужна ли такая целостная картина? Книга, предлагаемая читателям, отвечает на этот вопрос положительно и пытается в какой-то мере восполнить этот пробел.
Любой, кто приступает к изучению химии и технологии органического синтеза, как, впрочем, и иной научной дисциплины, прежде всего задается естественным вопросом: зачем всё это нужно? От ответа на этот вопрос зависит интерес к изучению предмета, а следовательно и качество подготовки будущего молодого специалиста. В наш прагматичный век именно практический аспект часто приобретает первостепенное значение. Отсюда одна из задач книги — образовательная. Молодой человек должен проникнуться убеждением, что химия, химическая технология, продукты этой технологии — жизненно важные вещи, необходимые сегодня каждому. Продукты химического и, главным образом, органического синтеза сопровождают современного человека каждый день, в любом месте, на протяжении всей жизни.
Далее, в книге делается попытка не просто перечислить области применения органических продуктов, а показать существующие здесь тенденции и закономерности. Главная из них — связь между химическим строением и потребительскими свойствами продукта. В ряде случаев удается достаточно четко проследить эту связь. Следовательно, открывается возможность целенаправленного синтеза продуктов с заданным комплексом ценных свойств. В этом аспекте настоящая книга является научной монографией, которая призвана оказать помощь в планировании научно–исследовательских и опытно–технологических работ для организации производства наиболее важных видов химической продукции на ближайшую и более отдаленную перспективу.
Более того, на повестке дня сегодня повышение рыночной привлекательности, конкурентоспособности новых процессов и продуктов. За последние годы на российском рынке появилось много новых интересных химических товаров. Сведения о них разбросаны по бесчисленным рекламным проспектам и сайтам Интернета. Они никак не анализируются и не систематизируются, какая-либо обобщающая информация фактически отсутствует. В этом аспекте предлагаемая читателям книга может оказаться весьма полезной, поскольку содержит немало обобщающих сведений справочного характера.
Таким образом, предпринята попытка впервые подготовить и издать научную монографию многоцелевого назначения в такой, казалось бы, сугубо специальной области, как органический синтез. Думается, такие книги сейчас особенно актуальны. По мнению многих работодателей, выпускники технических вузов страдают не столько недостаточной теоретической подготовкой, сколько незнанием практических аспектов своей специальности, узостью прагматического мышления, неумением применять теоретические знания в конкретной практической работе. Возможно, эта книга в какой-то степени поможет решению данной проблемы. В книге показаны важнейшие области применения химических продуктов и даны многочисленные ссылки на первоисточники, с помощью которых можно расширить и углубить представления о конкретных задачах.
Еще один аспект книги состоит в том, что она показывает вклад отечественной науки в решение важных практических проблем, их текущее состояние и перспективы, основные тенденции научно–технического прогресса по каждой конкретной проблеме. Неразрывное единство теории и практики является основным лейтмотивом книги. Она прямо направлена на преодоление разобщенности науки и образования, на их конструктивную интеграцию. В частности, книга может быть положена в основу нового, современного курса лекций о продуктах органического синтеза и их применении для технических университетов и химико-технологических вузов.
Разумеется, книга стала возможной только в результате большой, многолетней работы ярославской школы химиков и технологов в науке и образовании. В течение десятилетий разрабатывались способы синтеза новых химических продуктов, выявлялись области их практического использования, создавались и внедрялись в практику новые процессы и продукты. На этой базе велось обучение студентов и осуществлялась подготовка высококвалифицированных научных кадров. В частности, на кафедре химической технологии органических веществ Ярославского государственного технического университета (ЯГТУ) более тридцати лет ведутся широкие и систематические исследования по синтезу, технологии и применению органических соединений серы. Результаты этих работ показали необычайно широкие возможности практического использования сераорганических соединений. Эти возможности столь велики, что они охватывают, в сущности, все области жизни и практической деятельности людей. Поэтому практически важным сераорганическим соединениям в книге уделено особое внимание. Немалую роль в накоплении нашего научно–технологического и педагогического опыта сыграло многолетнее творческое сотрудничество ЯГТУ и ОАО «Ярсинтез» (бывший НИИМСК).
Приносим сердечную признательность и благодарность за многолетнее сотрудничество нашим коллегам и сотрудникам в ЯГТУ и ОАО «Ярсинтез». Считаем также своим долгом выразить благодарность директору МУП «Универсальный торговый центр «Ярославль» Галине Григорьевне Виноградовой и работникам отдела товаров бытовой химии за предоставленную возможность ознакомления с современным ассортиментом товаров и полезные консультации.
Глава 1
ПОЛИМЕРЫ И ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Термин полимеры происходит от греческого polymeres — состоящий из многих частей. Молекула полимера (макромолекула) образуется в процессе полимеризации путем последовательного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера) к активному центру, находящемуся на конце растущей цепи. Образующиеся полимерные молекулы состоят из большого числа мономерных звеньев и имеют большую молекулярную массу — от нескольких тысяч до миллионов. Поэтому такие соединения называют высокомолекулярными. При этом различают гомополимеры, получаемые полимеризацией одного мономера, и сополимеры, получаемые совместной полимеризацией (сополимеризацией) двух-трех мономеров.
По механизму процесса различают следующие виды полимеризации: радикальная, в которой активным центром является свободный радикал; ионная, когда активным центром является ион; координационная, когда активным центром является комплексное соединение. Ионная полимеризация, в свою очередь, подразделяется на катионную, анионную координационно-ионную. Особым и очень важным видом координационной полимеризации является стереоспецифическая полимеризация, при которой образуются полимеры с упорядоченной пространственной структурой макромолекул.
К полимерам относятся пластические массы (пластмассы), синтетические волокна, каучуки и др. Они играют большую роль в современной технике, в быту, во всей повседневной жизни людей (табл. 1). К высокомолекулярным соединениям относятся и многочисленные продукты поликонденсации.
На основе полимеров часто изготавливают более сложные полимерные материалы. Они также весьма широко используются, наряду с металлами и неорганическими материалами. Среди полимерных материалов — пластмассы, каучуки и резины, лакокрасочные материалы, клеи, герметики, волокна, пленки, искусственная кожа, бумага и многие другие. К полимерным материалам относятся и композиционные материалы (композиты).
Таблица 1. Некоторые высокомолекулярные соединения
| Название полимера и формула | Название и формула исходного мономера | Условия синтеза полимера | Область применения полимера |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Карбоцепные полимеры | |||
  Полиэтилен | Этилен | Радикальная полимеризация при высоком давлении (при 125 °С) или ионная полимеризация при небольшом давлении в присутствии катализаторов | Пленки, трубы, облицовочный материал, оболочки кабелей, шланги, емкости для агрессивных жидкостей, предметы ширпотреба |
  Полипропилен | Пропилен | Полимеризация в растворе в присутствии катализаторов | Упаковочные пленки, посуда, электроизоляционные покрытия, трубы, большие емкости, детали для холодильников и радиоприемников. Синтетические волокна |
  Полиизобутилен | Изобутилен | Ионная полимеризация в растворе в присутствии катализаторов | Электроизоляционные покрытия. Антикоррозионный материал |
Продолжение таблицы 1
| 1 | 2 | 3 | 4 |
  Полибутадиен (1,4-цис-) | Бутадиен-1,3 (дивинил) | Радикальная полимеризация в присутствии пероксидных инициаторов (ROOH, ROOR) | Автомобильные шины, резиновая обувь и другие резиновые изделия |
  Полиизопрен (1,4-цис-) | Изопрен | Стереоспецифическая полимеризация в растворе в присутствии пероксидных инициаторов | Технические резиновые изделия (шины для автомобилей и самолетов и т.д.) |
  Полистирол | Стирол (винилбензол) | Радикальная полимеризация блочным или эмульсионным методом в присутствии пероксидных инициаторов | Электроизоляционный материал, пенопласты, емкости для агрессивных жидкостей. Сополимер с бутадиеном |
  Поливинилхлорид (ПХВ) | Хлористый винил (винилхлорид) | Эмульсионная или суспензионная полимеризация в присутствии пероксидных инициаторов | Листовые и пленочные материалы, покрытия, кабельная изоляция, электролитические ванны, трубы, шланги |
  Политетрафторэтилен | Тетрафторэтилен | Эмульсионная полимеризация в присутствии пероксидных инициаторов | Электро- и радиотехнические изделия, детали химической аппаратуры, электроизолирующие пленки и волокна |
Продолжение таблицы 1
| 1 | 2 | 3 | 4 |
  Полихлоропрен (1,4-цис-) | Хлоропрен (2-хлорбутадиен-1,3) | Полимеризация в присутствии пероксидных инициаторов | Бензостойкие шланги, транспортные ленты, ремни, электроизоляция для кабелей |
  Поливиниловый спирт | Винилацетат | Кислотный или щелочной гидролиз поливинилацетата | Эмульгатор водных эмульсий в пищевой и фармацевтической промышленности. Для производства гибких труб, устойчивых к действию масел и бензина |
  Поливинилацетат | Винилацетат | Радикальная полимеризация при нагревании в присутствии пероксидных инициаторов | Для покрытия дерева, ткани, бумаги (моющиеся обои). Для изготовления водоэмульсионных красок |
  Полиметилметакрилат | Метилметакрилат | Радикальная полимеризация при нагревании в присутствии пероксидных инициаторов | Декоративные плитки, остекление средств транспорта, в строительстве |
Продолжение таблицы 1
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
  Полиакрилонитрил (ПАН) | Акрилонитрил | Эмульсионная радикальная полимеризация при нагревании в присутствии пероксидных инициаторов | Для изготовления волокна “нитрон”. Добавка в шерсти для изготовления одежды, искусственного меха | |
   Фенолформальдегидные полимеры | Фенол Формальдегид | Поликонденсация при нагревании в присутствии кислот или оснований | Электроаппаратура, бытовые приборы, химическая аппаратура, в строительстве, изготовление лаков, пресс-порошков, клея | |
| Гетероцепные полимеры | ||||
  Полиформальдегид | Формальдегид | Полимеризация абсолютно сухого формальдегида в безводной среде в присутствии третичных аминов | Детали приборов, механизмов, лаки для производства синтетических волокон | |
   Карбамидоформальдегид-ные полимеры | Карбамид Формальдегид | Поликонденсация при нагревании в присутствии кислот или оснований | Декоративные отделочные материалы, используемые в качестве тепло- и звукоизоляции в строительстве | |
Окончание таблицы 1
| 1 | 2 | 3 | 4 |
  Поли--капроамид (полиамид-6; капрон) | Капролактам | Полимеризация в присутствии воды (активатор) | Волокно “капрон” (для изготовления обычных и кордных тканей) |
   Полигексаметиленадипамид (анид; полиамид-6,6) | Адипиновая кислота Гексаметилендиамин | Поликонденсация с использованием кислых и дегидратирующих катализаторов | Волокна для изделий ширпотреба и для кордной ткани. Пластмассы для технических изделий |
  Полиоргансилоксаны | Силандиолы | Поликонденсация при нагревании | Каучук для изготовления электроизоляционных материалов, уплотняющих прокладок и т.п. |
Полимерные материалы бывают природные и химические (искусственные или синтетические).
Последние десятилетия характеризуются развитием химии и технологии серосодержащих полимерных материалов. Они обладают ценными свойствами: термической и химической стойкостью, улучшенной перерабатываемостью, радиационной устойчивостью, негорючестью, хорошими диэлектрическими свойствами и т.д. Их применяют в машиностроении, электротехнике, радиоэлектронике, авиационной промышленности, автомобилестроении, бытовой технике. Из них изготавливают корпуса электроприборов и фотокамер, переключатели, детали телевизоров и электронно-вычислительных машин, медицинское оборудование, кухонную посуду. Они необходимы для оснастки самолетов, ракет и космических аппаратов, для изоляции электроприборов и кабелей, для упаковки пищевых продуктов. Достижения в химии серосодержащих полимерных материалов рассмотрены в обзоре [1]. Заметный вклад в эту область внесли и разработки, выполненные в ЯГТУ. Более 30 лет назад были синтезированы исходные мономеры для получения полиариленсульфимидов и некоторых других серосодержащих полимерных материалов [2-4]. В дальнейшем наибольшее внимание уделялось синтезу серосодержащих мономеров для термостойких поликонденсационных полимерных материалов. Были получены серосодержащие полинафтоиленбензимидазолы [5], макроциклические фениленсульфиды [6], новые полисульфидсульфоны [7] и полиаминосульфоны [8], новые серосодержащие сетчатые полимеры [9], полимерные сорбенты [10] и др. В Институте элементорганических соединений АН СССР был разработан способ получения технически важных полиариленсульфидов [11].
1.1. Пластические массы
Пластические массы (пластмассы, пластики) — это полимерные материалы, которые превращают в готовые изделия путем формования в пластическом (вязкотекучем) состоянии. Для улучшения свойств и снижения стоимости к полимеру обычно добавляют различные наполнители: углерод (углепластики), металл (металлопластики), асбест (асбопластики), стекло (стеклопластики), органические наполнители (органопластики) и др. В зависимости от типа и формы наполнителя выделяют в отдельные группы армированные пластики и композиционные материалы. Содержание наполнителя колеблется от 30 до 80 %. Если наполнителем является газ или пористый материал, то такие пластмассы называются пенопластами. С целью модификации полезных свойств в состав пластмасс вводят различные добавки — пластификаторы, антиоксиданты, красители, светостабилизаторы, антипирены, антистатики и т.п. По типу мономера наиболее распространенными пластмассами являются полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, полиметилметакрилат, фторопласты. В меньших масштабах (но не для менее важных целей) используют поликарбонаты, полиамиды, полиуретаны и др. (табл. 2).
Важная роль среди пластмасс принадлежит полиариленсульфидам, полиариленсульфонам и родственным полимерным материалам [12].
Впервые они были получены в 1965 г. в США фирмой “Union Carbide Co.” под торговой маркой “Udel” и имели интервал рабочих температур от –100 до +150 °С. Исследования и разработки в этой области были начаты и в нашей стране [13]. Первый полимер представлял собой продукт поликонденсации 4,4’-дихлордифенилсульфона и дифенилолпропана:
Таблица 2. Некоторые отечественные пластмассы (термопласты и реактопласты)
| Полимеры | Свойства | Изделия | Способы обработки и переработки | Примечания | |||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||||||||
| Термопласты | |||||||||||||||
| Полиэтилен (ПЭ) | ПЭ высокого давления (низкой плотности): Т размягчения = 105-110 °С, Т хрупкости = –70 °С, удлиняется при разрыве на 150-600 %. ПЭ низкого давления (высокой плотности): Т плавления = 120-129 °С, Т хрупкости = –60 °С, удлиняется при разрыве на 200-900 %. При комнатной температуре ПЭ нерастворим в органических растворителях, устойчив к действию кислот, включая и плавиковую, щелочей, воды, спирта, ацетона. При 70 °С начинает набухать и растворятся в ксилоле, бензоле, четыреххлористом углероде, минеральных маслах. Малопроницаем для воды и других полярных жидкостей. Диэлектрик | Тазы, ведра, хлебницы, мусоросборники, корзины для бумаг, канистры, крышки для банок, вешалки, шланги поливочные, прищепки для белья, бутылки, фляги для туристов, мыльницы, щетки туалетные, футляры для чертежей, обручи гимнастические, парники, мешочки, сумочки, папки для бумаг | Литье под давлением, экструзия; детали из ПЭ прочно свариваются при 250 °С горячим воздухом, горячим металлическим предметом | Технологические добавки к ПЭ: амины, фенолы, предотвращающиеся окисление полимера при переработке (антиоксиданты), сажа и оксид цинка, замедляющие фотостарение | |||||||||||
| Продолжение таблицы 2 | |||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||||||||
| Полипропилен (ПП) | Т плавления = 160-170 °С, Т хрупкости = –10 °С, удлиняется при разрыве на 200-700 %. При продолжительном воздействии бензина и бензола набухает, а при 100 °С растворяется в ароматических углеводородах, бензоле, толуоле | Тазы, вешалки, ведра, корзины, гребни, расчески, мыльницы, фляги, бутылки, флаконы, абажуры, детали машин | Литье под давлением, экструзия, вакуум-формование | Флаконы, бутыли из ПП стерилизуются в кипящей воде без деформации. Изделие из ПП нельзя эксплуатировать при температуре ниже минус 5 °С, а также нельзя длительное время хранить органические растворители. Поверхность изделий из ПП блестящая в отличие от ПЭ | |||||||||||
| Поливинилхлорид (ПВХ) | Непластифицированный ПВХ размягчается при 65-70 °С, при 140 °С разлагается с выделением HCl. Температура хрупкости зависит от пластификатора: минус 15 °С с дибутилфталатом, минус 60 °С с диоктилсебацинатом и трикрезилфосфатом. Растворим в некоторых хлорсодержащих растворителях, набухает в ацетоне и бензоле. Стоек к действию спирта, бензина, воды, жира, нефтепродуктов. Горит коптящим пламенем, выделяя ядовитые хлористый водород, хлор, фосген. | Винипласт — листовой изоляционный материал, кабельный пластикат, линолеум, канализационные трубы, каландрированные ткани, искусственные кожи, подошва и верх летней обуви, пояса, сумки, кошельки, папки для бумаг, касса для букв | Вальцевание, горячее прессование, сварка токами высокой частоты | Технологические добавки: стеараты кальция и свинца, предотвращающие разложение полимера при нагревании, и до 40-80 % пластификаторов — дибутилфталата, трикрезилфосфата и диоктилсебацината. ПВХ и изделия их него более жесткие и блестящие, чем их ПЭ и ПП | |||||||||||
| Продолжение таблицы 2 | |||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||||||||
| Полистирол | При 80-85 °С размягчается, при 150 °С переходит в высокоэластическое состояние. Растворим в ароматических углеводородах, алифатических кетонах, эфирах, нерастворим в спиртах, насыщенных углеводородах, растительных маслах. Стоек к кислотам и щелочам, набухает в ледяной уксусной кислоте. Хрупок, прозрачен, горит коптящим пламенем | Лабораторная посуда, бытовая под хрусталь, люстры, фотокассеты, оптические детали, ведра, лейки, вешалки, подставки для яиц, сиденья для унитазов, раковины, детские ванночки, умывальники, хозяйственные шкафчики, аптечки, облицовочные плитки, светильники, туалетные приборы, расчески, шкатулки, приборы для бритья | Литье под давлением, экструзия, механическая обработка (резка, сверление) | Нельзя использовать посуду из полистирола для жидких и горячих продуктов — остатки стирола в полимере ядовиты. Нельзя мыть изделия из полистирола органическими растворителями: только водой с моющими средствами | |||||||||||
| Ударопрочные полистиролы: полистирол + 10-15 % синтетического каучука (УП), полистирол + нитрильный каучук (СНП), сополимер стирола с акрилонитрилом (СН), с метилметакрилатом (МС), с бутадиеном (АБС) | Прочнее полистирола, менее хрупок, однако химическая стойкость ниже | Тара, облицовочные материалы, фотопринадлежности, корпуса авторучек. Из полимеров МС и АБС — спидометры, стрелки, шкалы, подфарники, козырьки, приборные щитки, линейки, лекала, детали сантехники, мебели. Из сополимеров СН и МСН — корпуса телефонов, фотокиноаппаратуры, радиоприемников и магнитофонов, авторучки | |||||||||||||
| Продолжение таблицы 2 | |||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||||||||
| Политетра-фтор-этилен (тефлон, фторопласт-4) | Т размягчения = 327 °С, Т разложения = 415 °С. Детали из тефлона могут работать при 250 °С и выше. По химической стойкости превосходят все известные материалы. Мягок, коэффициент трения мал | Узлы трения в радиотехнике и холодильной промышленности. В быту — антиадгезионные покрытия на сковородках, кастрюлях, утюгах, лыжах | Спекание. Механическая обработка — резка, сверление | ||||||||||||
| Полиметил- метакрилат (оргстекло, плексиглас) | Т размягчения = 100 °С. Выше 200 °С деполимеризуется. Растворяется в собственном мономере и других сложных эфирах, ароматических углеводородах, кетонах. Нерастворим в воде, спиртах, алифатических углеводородах. Устойчив к разбавленным растворам кислот и щелочей. Прозрачен, пропускает 75 % УФ. Легко царапается, со временем мутнеет | Остекление самолетов, часовые и оптические стекла, зубные протезы, пломбы, медицинские приборы, галантерея, ювелирные изделия | Вакуумное пневматическое формование, горячее штампование. Механическая обработка — сверление, строгание, распиливание, полирование. Склейка | Технологические добавки — пластификаторы: эфиры фосфорной и фталевой кислот | |||||||||||
| Продолжение таблицы 2 | |||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||||||||
| Этролы (ацетилцеллюлозные, ацетобутиратцеллюлозные) | Т размягчения = 100-110 °С, Т разложения = 230 °С. Стойки к действию растительных и минеральных масел. Не горят, мало электризуются, светостойки | Штурвалы, приборные щитки в автомобилях, кораблях, самолетах, ручки, оправы для очков, радиодетали, телефонная аппаратура, пуговицы | Литье под давлением, прессование. Экструзия, горячее штампование. Полируются, склеиваются | Технологические добавки — пластификаторы, эфиры фталевой и фосфорной кислот, стабилизаторы, красители, наполнители. –Легко окрашивается, имитируют слоновую кость, перламутр, бронзу | |||||||||||
| Полиформальдегид (полиоксиметилен) | Т размягчения = 150 °С, Т плавления = 175-180 °С. Стабилизированный полиформальдегид выдерживает до 250 °С. Стоек к алифатическим, ароматическим и галогенсодержащим углеводородам, спиртам, эфирам, превосходит в этом отношении ПЭ. Разрушается лишь в сильных кислотах и щелочах. Материал цвета слоновой кости, малый коэффициент трения, большая ударная прочность и износостойкость | Перспективный конструкционный материал для многих бытовых приборов, небьющейся посуды, авторучек, дверных ручек | Литье под давлением, экструзия | Изделия эксплуатировать до 120 °С. Технологические добавки — антиоксиданты, предотвращающие термоокислительное разложение и мочевина, поглощающая остатки мономера формальдегида | |||||||||||
| Продолжение таблицы 2 | |||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||||||||
| Поликарбонаты (дифлон, лексен, магралон) | Т размягчения > 150 °С, некоторые виды > 300 °С. Стойки к воде, разбавленным кислотам и щелочам, окислителям, алифатическим углеводородам, жирам и минеральным маслам. В спиртах и ацетоне набухают, в хлорбензоле и дихлорэтане растворяются, в крепких щелочах разрушаются. Хорошие механические и диэлектрические свойства, высокая стойкость к старению даже в кипящей воде. Начинают гореть при высоких температурах и сами гасятся. Прозрачны | Важнейший перспективный полимер для товаров народного потребления: корпуса радиоаппаратуры, футляры для инструментов, шестерни, болты, гайки, детали машин, трубы, краны, насосы, тара для перевозки пищевых продуктов, посуда для горячей пищи | Все виды пластической деформации — литье под давлением | ||||||||||||
| Реактопласты | |||||||||||||||
| Фенопласт (на основе фенолформальдегидной смолы) | Трудногорючи, выдерживают без изменений длительное воздействие 125 °С. При 250 °С и выше обугливаются. Стойки к воде, растворам кислот и солей, органических растворителей, масел, бензина, коррозионностоек. Не подвержены старению, устойчивы к действию плесени, обладают фунгицидными свойствами так же, как и фенол. Отличные диэлектрические и физико-механические свойства | Электротехнические изделия (выключатели, розетки), корпуса электроустановочной аппаратуры | Горячее прессование. Механическая обработка — резка, сверление, склейка клеями для пластмасс | Изделия из фенопластов окрашены в коричневый и черный цвет. Наполнители — древесная мука, тальк, каолин, очесы, асбест, графит до 50-70 %. Избегать контакта с пищей — остатки формальдегида ядовиты | |||||||||||
| Окончание таблицы 2 | |||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||||||||
| Аминопласты (на основе аминоформальдегидных, меламиноформальдегидных, мочевиноформальдегидных смол) | Бесцветный светостойкий материал. Большая твердость, высокая теплостойкость и механическая прочность. Устойчивы к действию воды, слабых кислот и щелочей, нефтепродуктов и растворителей. Относительны устойчивы к действию плесневых грибов, так как формальдегид является фунгицидом. Разрушаются сильными кислотами и щелочами. Не горят, но при 200 °С и выше разрушаются, обугливаются, выделяя аммиак, амины, формальдегид и др. Хорошо окрашиваются. Хорошие диэлектрики | Посуда, галантерейные изделия, колпачки и абажуры для ламп, кнопки, корпуса штепселей и выключателей, детали радиотелевизионной и телефонной аппаратуры. Слоистые пластмассы на основе бумаги, ткани, древесной шпонки, идут на отделку мебели, особенно кухонной | Горячее прессование. Механическая обработка — сверление, резка, склеивание клеями для пластмасс | Изделия из аминопластов яркоокрашены. Наполнители — сульфитная целлюлоза, хлопковые очесы, древесная мука, асбест. Мелалит нельзя использовать для горячей пищи | |||||||||||
