Большая Советская Энциклопедия (ПЛ)
Шрифт:
В СССР становление промышленности П. м. как самостоятельной отрасли относится к периоду довоенных пятилеток (1929—40). Производство пластмасс составило (в тыс. т): в 1940 — 24, в 1950 — 75, в 1960 — 312, в 1970 — 1673, в 1973 — около 2300. Основные предприятия сосредоточены в Европейской части (84% общесоюзного производства П. м.). К их числу относятся орехово-зуевский завод «Карболит», Казанский завод органического синтеза, Полоцкий химический комбинат, Свердловский завод пластмасс, Владимирский химический завод, Горловский химический комбинат, Московский нефтеперерабатывающий завод. В перспективе в связи с созданием крупнейших Томского и Тобольского нефтехимических комплексов на базе Тюменских нефтяных месторождений, развитием Омского нефтехимического комплекса и соответствующих заводов пластмасс около 30% их производства будет приходиться на восточные районы. Основные действующие предприятия в этих районах — кемеровский завод «Карболит», Тюменский завод пластмасс.
Производство П. м. в 1973 в некоторых капиталистических промышленно развитых странах характеризуется следующими данными (в тыс. т): США — 13200, Япония — 6500, ФРГ — 6500, Франция — 2500, Италия — 2300, Великобритания — 1900.
В 1973 мировое производство полимеров для П. м. достигло ~ 43 млн. т. Из них около 75% приходилось на долю термопластов (25% полиэтилена, 20% поливинилхлорида, 14% полистирола и его производных, 16% прочих пластиков). Существует тенденция к дальнейшему увеличению доли термопластов (в основном полиэтилена) в общем
Хотя доля термореактивных смол в общем выпуске полимеров для П. м. составляет всего около 25%, фактически объём производства реактопластов выше, чем термопластов, из-за высокой степени наполнения (60—80%) смолы.
Применение П. м. в различных областях техники характеризуют данные (табл. 2).
Производство П. м. развивается значительно интенсивнее, чем таких традиционных конструкционных материалов, как чугун и алюминий (табл. 3).
Потребление П. м. в строительстве непрерывно возрастает. При увеличении мирового производства П. м. в 1960—70 примерно в 4 раза объём их потребления в строительстве возрос в 8 раз. Это обусловлено не только уникальными физико-механическими свойствами полимеров, но также и их ценными архитектурно-строительными характеристиками. Основные преимущества П. м. перед др. строительными материалами — лёгкость и сравнительно большая удельная прочность. Благодаря этому может быть существенно уменьшена масса строительных конструкций, что является важнейшей проблемой современного индустриального строительства. Наиболее широко П. м. (главным образом рулонные и плиточные материалы) используют для покрытия полов и др. отделочных работ (см. также Полимербетон), герметизации, гидро- и теплоизоляции зданий, в производстве труб и санитарно-технического оборудования. Их применяют и в виде стеновых панелей, перегородок, элементов кровельных покрытий (в т. ч. светопрозрачных), оконных переплётов, дверей, пневматических строительных конструкций, домиков для туристов, летних павильонов и др.
П. м. занимают одно из ведущих мест среди конструкционных материалов машиностроения. Потребление их в этой отрасли становится соизмеримым (в единицах объёма) с потреблением стали. Целесообразность использования П. м. в машиностроении определяется прежде всего возможностью удешевления продукции. При этом улучшаются также важнейшие технико-экономические параметры машин — уменьшается масса, повышаются долговечность, надёжность и др. Из П. м. изготовляют зубчатые и червячные колёса, шкивы, подшипники, ролики, направляющие станков, трубы, болты, гайки, широкий ассортимент технологической оснастки и др.
Основные достоинства П. м., обусловливающие их широкое применение в авиастроении,— лёгкость, возможность изменять технические свойства в большом диапазоне. За период 1940—70 число авиационных деталей из П. м. увеличилось от 25 до 10 000. Наибольший прогресс в использовании полимеров достигнут при создании лёгких самолётов и вертолётов. Тенденция ко всё более широкому их применению характерна также для производства ракет и космических аппаратов, в которых масса деталей из П. м. может составлять 50% от общей массы аппарата. С использованием реактопластов изготовляют реактивные двигатели, силовые агрегаты самолётов (оперение, крылья, фюзеляж и др.), корпуса ракет, колёса, стойки шасси, несущие винты вертолётов, элементы тепловой защиты, подвесные топливные баки и др. Термопласты применяют в производстве элементов остекления, антенных обтекателей, при декоративной отделке интерьеров самолётов и др., пено- и сотопласты — как заполнители высоконагруженных трёхслойных конструкций.
Области применения П. м. в судостроении очень разнообразны, а перспективы использования практически неограничены. Их применяют для изготовления корпусов судов и корпусных конструкций (главным образом стеклопластики), в производстве деталей судовых механизмов, приборов, для отделки помещений, их тепло-, звуко- и гидроизоляции.
В автомобилестроении особенно большую перспективу имеет применение П. м. для изготовления кабин, кузовов и их крупногабаритных деталей, т.к. на долю кузова приходится около половины массы автомобиля и ~ 40% его стоимости. Кузова из П. м. более надёжны и долговечны, чем металлические, а их ремонт дешевле и проще. Однако П. м. не получили ещё большого распространения в производстве крупногабаритных деталей автомобиля, главным образом из-за недостаточной жёсткости и сравнительно невысокой атмосферостойкости. Наиболее широко П. м. применяют для внутренней отделки салона автомобиля. Из них изготовляют также детали двигателя, трансмиссии, шасси. Огромное значение, которое П. м. играют в электротехнике, определяется тем, что они являются основой или обязательным компонентом всех элементов изоляции электрических машин, аппаратов и кабельных изделий. П. м. часто применяют и для защиты изоляции от механических воздействий и агрессивных сред, для изготовления конструкционных материалов и др.
Тенденция ко всё более широкому применению П. м. (особенно плёночных материалов, см. Плёнки полимерные) характерна для всех стран с развитым сельским хозяйством. Их используют при строительстве культивационных сооружений, для мульчирования почвы, дражирования семян, упаковки и хранения с.-х. продукции и т.д. В мелиорации и с.-х. водоснабжении полимерные плёнки служат экранами, предотвращающими потерю воды на фильтрацию из оросительных каналов и водоёмов; из П. м. изготовляют трубы различного назначения, используют их в строительстве водохозяйственных сооружений и др.
В медицинской промышленности применение П. м. позволяет осуществлять серийный выпуск инструментов, специальной посуды и различных видов упаковки для лекарств. В хирургии используют пластмассовые клапаны сердца, протезы конечностей, ортопедические вкладки, туторы, стоматологические протезы, хрусталики глаза и др.
Лит.: Энциклопедия полимеров, т, 1—2, М., 1972—74; Технология пластических масс, под ред. В. В. Коршака, М., 1972; Лосев И. П., Тростянская Е. Б., Химия синтетических полимеров, 3 изд., М., 1971; Пластики конструкционного назначения, под ред. Е. Б. Тростянской, М., 1974.
Е. Б. Тростянская.
Табл. 1.—Свойства пластмасс.
| Основные компоненты | Плот-ность, г/см3 | Термо-стойкость, ° С | Твердость, Мн/м2(кгс/мм2) | Модуль упру-гости при рас-тяжении, Гн/м2 (кгс/мм2) | Ударная вязкость, кдж/м2 | Разрушающее напряжение, Мн/м2(кгс/мм2) | |||
| полимер | наполнитель | при разрыве | при сжатии | при изгибе | |||||
| Термопласты | |||||||||
| Полиэтилен | — | 0,945 | 60—80 | 45—60 (4,5—6,0) | 0,4—0,55 (40—55) | Не разру-шается | 20—40 (2—4) | 40—80 (4—8) | 20—30 (2—3) |
| Поливинил-хлорид | — | 1,38 | 60—70 | 130—160 (13—16) | 3—4 (300—400) | 100—120 | 40—60 (4—6) | 80—120 (8—12) | 80—120 (8—12) |
| Полистирол | — | 1,047 | 75—85 | 140—150 (14—15) | 3—4 (300—400) | 10—15 | 35—40 (3,5—4) | 80—110 (8—11) | 80—90 (8—9) |
|
| Эластомер | 1,03 | 70—80 | 110—120 (11—12) | 1,8—2,5 (180—250) | 25—35 | 27—30 (2,7—3) | — | 40—50 (4—5) |
| Полистирол | Стекловолокно (l = 2—4 мм; 30% по массе) | 1,4 | 100—110 | 180—190 (18—19) | 6,8—8 (680—800) | 17—20 | 70—80 (7—8) | — | 100—120 (10—12) |
| Полиамид-6 | — | 1,14 | 60—70 | 100—120 (10—12) | 2,3—2,8 (230—280) | 10—170 | 60—90 (6—9) | 50—65 (5—6,5) | 90—140 (9—14) |
| Полиамид-6 | Стекловолокно (l = 2—4 мм; 20% по массе) | 1,35 | 120—130 | 200—250 (20—25) | 8,4 (840) | 20—40 | 180 (18) | 180—200 (18—20) | 200—280 (20—28) |
| Поликарбонат | — | 1,2 | 110—130 | 150—160 (15—16) | 2,2—2,6 (220—260) | 120—140 | 50—75 (5—75) | 80—85 (8—8,5) | 80—100 (8—10) |
| Поликарбонат | Стекловолокно (l = 2—4 мм) | 1,42 | 200—220 | 250—280 (25—28) | 6,5—7,5 (650—750) | 90—110 | 80—90 (8—9) | 100—110 (10—11) | 140—150 (14—15) |
| Реактопласты | |||||||||
| Отвержденная феноло-фор-мальдегид- ная смола | — | 110—130 | 220—250 (22—25) | 3—4 (300—400) | 3—4 | 30—50 (3—5) | — | — | |
| То же | Древесная мука (50% по массе) | 1,4 | 100 | 200—240 (20—24) | 7—8 (700—800) | 4—4,5 | 40—50 (4—5) | 150 (15) | 60—70 (6—7) |
| То же | Кварцевая мука (50% по массе) | 1,9 | 150 | — | 8—10 (800—1000) | 3—3,5 | 40—50 (4—5) | 60—70 (6—7) | 60—80 (6—8) |
| То же | Асбестовое волокно (50% по массе) | 1,85 | 200—250 | — | 16—25 (1600—2500) | 21 | 50—70 (5—7) | 100—110 (10—11) | 80 (8) |
| То же | Древесный шпон (75% по массе) | 1,3 | 125 | 200—240 (20—24) | 28 (2800) | 80 | 250—280 (25—28) | 160—180 (16—18) | 260—280 (26—28) |
| Отвержденная эпоксидная смола | — | 1,27 | — | 160—180 (16—18) | 3—3,5 (300—350) | — | 60—70 (6—7) | — | — |
| То же | Стекловолокно непрерывное однонаправленное (70% по массе) | 2,1 | 160—180 | — | 50—56 (5000—5600) | 100—140 | 1800—2000 (180—200) | 1200—1400 (120—140) | 2000—200 (200—220) |
| То же | Стеклоткань (70% по массе) | 1,79—1,94 | 120—160 | — | 22—31 (2200—3100) | — | 450—480 (45—48) | 450—500 (45—50) | 650—700 (65—70) |
| То же | Углеродное волокно непрерывное однонаправленное (60% по массе) | 1,52 | 160—200 | — | 180—230 (18000—23000) | 40—50 | 1000—1200 (100—120) | 600—800 (60—80) | 800—1000 (80—100) |
| То же | Полибензимидазольное волокно непрерывное однонаправленное (60% по массе) | 1,36 | 180—200 | — | 120—150 (12000—15000) | — | 200—250 (20—25) | 300—350 (30—35) | 500—600 (50—60) |
| То же | Стекловолокно, хаотичное распределение (70% по массе) | 1,7—1,85 | 130—180 (13—18) | 100—130 (10—13) | 240—300 (24—30) |
Табл. 2.—Структура потребления пластмасс в различных странах, % от общего потребления*.
| Область применения | СССР | США | Япония | ФРГ | ГДР |
| Строительство | 35 | 28 | 28 | 33 | 28 |
| Машиностроение | 25 | 23 | 25 | 20 | 18 |
| Легкая промышленность и товары народного потребления | 24 | 31 | 35 | 35 | 32 |
| Электротехника и электроника | 10 | 12 | 10 | 8 | 16 |
| Сельское хозяйство | 6 | 6 | 2 | 4 | 6 |