Основные условия эксплуатации, которые оказывают значительное влияние на эффективность эксплуатационных качеств пластика, - это температура, влажность, наличие химически агрессивного воздействия.
Температура
Одна из способностей пластика, определяющая его выбор для производства изделий, - это теплостойкость. Степень деформируемости и прочность каждого конкретного полимера зависят от его макромолекулярного строения. Интенсивность подвижности макромолекул определяет реакцию на воздействие температуры и класс полимера – термопласты или реактопласты.
Физико-механические свойства полимеров определяют уровень чувствительности к температуре – чем они ниже, тем чувствительнее материал к изменениям температуры. Например, полипропилен – прочный и стойкий к износу термопластичный полимер, теряет эти показатели на 25% при нагреве до 80°С. Широко распространенный полиэтилен высокой плотности теряет половину прочности при нагреве до 60°С! Подобные реакции и ухудшение эксплуатационных качеств при нагреве наблюдаются у всего класса полиолефинов. При этом прочность и степень деформируемости аморфных полимеров меньше зависит от температуры. Например, поликарбонат или полиэтилентерефталат теряют не более 30% прочности при нагреве до 100°С.
Также температура влияет на жесткость, и показатели ударопрочности – при ее повышении ударная вязкость увеличивается, при понижении – падает.
Для повышения теплостойкости или морозостойкости в материал вводятся модификаторы и добавки – например, стекловолокно.
Влажность
Высокая влажность оказывает влияние на прочность материала – в гидрофильных пластиках это прослеживается отчетливее, чем в гидрофобных. Изменение прочности связано с изменением межмолекулярного соединения за счет диффузии: при этом из-за уменьшения внутреннего напряжения под воздействием влаги прочностные показатели сначала увеличиваются, а затем снижаются.
Термопласты имеют лучшие показатели влагостойкости в сравнении с реактопластами. При этом композиционные пластики с гидрофильными наполнителями (древесная мука, стружка, опилки) подвержены значительному ухудшению физико-механических свойств под воздействием влаги (впитывают ее до 30%), а термореактивные пластики с наполнителем в виде стекловолокна впитывают не более 1%!
Для эффективной эксплуатации пластмасс во влажной среде следует учитывать, является ли жидкость растворителем для конкретного материала. Например, вода не оказывает на полиметилметакрилат значительного негативного воздействия, а бензол или ацетон значительно снизят его прочность.
Химическое воздействие
Результат химически агрессивного воздействия на пластик – его деструкция. Значения химической стойкости полимеров определены в ГОСТе 12020-2018. При изменении показателей прочности и деформируемости до 10% у термопластов и 15% у реактопластов химическая сопротивляемость считается хорошей, удовлетворительной при изменении до 15% у термопластов и 25% у реактопластов, а при изменении более 15% и более 25% химическая стойкость обозначается одним баллом из трех.
Фторопласты (Ф-4, Ф-40, Ф-3 и др.) - химически инертные полимерные материалы с высокой устойчивостью к деструкции. А, например, полиформальдегид, широко известный как полиацеталь или РОМ, наоборот, не стоек к агрессивным средам.
Так, температурные изменения, влажность, агрессивность среды эксплуатации оказывают значительное влияние на физико-механические свойства конкретных пластмасс и могут привести к их полной деструкции.