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. Реактопласт ы, 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.