Неметаллические материалы: синтетические смолы и пластмас-

сы, синтетические каучуки, заменяющие натуральный каучук, высококачественные полимеры с заданными техническими характеристиками, включая армированные и наполненные пластмассы.

1 Ситаллы – стеклокристаллические материалы, полученные объёмной кристаллизацией стёкол и состоящие из одной или нескольких кристаллических фаз, равномерно распределённых в стекловидной фазе. Ситаллы обладают малой плотностью (они легче алюминия), высокой механической прочностью, особенно на сжатие, твёрдостью, жаропрочностью, термической стойкостью, химической устойчивостью и другими ценными свойствами. Ситаллы имеют большинство положительных свойств, которые есть у стекла, в том числе и технологичность.

56

Пластические массы и другие неметаллические материалы обладают рядом превосходных физико-химических,механических и технологических свойств, что обусловило их широкое распространение в различных отраслях промышленности – машиностроении, электротехнике, электронике и др. Как конструкционный материал, пластические массы всё более вытесняют дорогостоящие металлы. Применение пластических масс даёт возможность постоянно совершенствовать конструкции. Оснащение машин и оборудования, а также частичная комплектация различных узлов позволяют снизить их массу, улучшить надёжность и долговечность работы, повысить производительность с наименьшими капитальными вложениями, чем для производства цветных металлов. Исходными материалами для получения пластических масс служат дешёвые продукты переработки каменного угля, нефти и природного газа.

Пластмассы подвергают армированию для улучшения механических свойств. Для изготовления различных деталей, работающих в механизмах трения (скольжения) с небольшими нагрузками и скоростями, применяются такие неметаллические материалы, как антифрикционные полимерные и пластмассовые материалы. Эти материалы обладают небольшим коэффициентом трения, высокой износостойкостью, химической стойкостью, могут работать без смазки. Однако низкая теплопроводность, значительный (в десятки раз больше, чем у металлов) коэффициент термического расширения, небольшая твёрдость и высокая податливость ограничивают возможности их широкого использования. Более эффективно они применяются в комбинации с другими материалами, металлами и пластмассами. Неметаллические материалы широко применяются в различных отраслях промышленности и хозяйства в целом.

Наибольшее распространение в технике получили неметаллические материалы на основе различных полимеров.

Полимеры – это сложные высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых состоят из многочисленных элементарных звеньев. Эти составные звенья представляют собой небольшие молекулы и называются мономерами.

В настоящее время трудно представить себе медицину без полимерных систем для переливания крови, медицинскую аппаратуру – без прозрачных полимерных трубок, предметы ухода за больными – без резиновых грелок, пузырей для льда и т.д. Значительно обогатить ассортимент материалов, применяемых в медицине, позволили синтетические полимеры.

57

Свойства полимеров определяются: природой мономера, молекулярной массой полимера, структурой полимера (кристаллический полимер или аморфный полимер), температурой нагрева. Полимеры могут находиться в трёх физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем.

Стеклообразное состояние – это твёрдое, аморфное. Атомы,

входящие в состав молекулярной цепи, совершают колебательное движение около положения равновесия; при этом движения звеньев и перемещения макромолекул не происходит. Иными словами, в стеклообразном состоянии полимеры не обладают ни сегментальной, ни молекулярной подвижностью. К таким материалам относятся полимеры с пространственной структурой (реактопласты).

Высокоэластическое состояние характеризуется способностью материала к большим обратимым изменениям формы при небольших нагрузках. В этом состоянии колеблются звенья и макромолекула приобретает способность изгибаться.

В высокоэластическом состоянии полимеры похожи на жидкости с включёнными в них твёрдоподобными областями. Это состояние характеризуется высокой вязкостью и претерпевает вязко-упру-гую деформацию.

Вязкотекучее состояние напоминает жидкое состояние, но отличается от него очень большой вязкостью, поскольку подвижна вся молекула.

Полимеры существенно отличаются от металлов и сплавов: их молекулы вытянуты в длинные цепочки, в результате чего полимеры имеют высокую молекулярную массу. Молекулы полимеров получают из исходных низкомолекулярных продуктов – мономеров – полимеризацией и поликонденсацией. К полимерам поликонденсационного типа относятся фенолформальдегидные смолы, полиэфиры, полиуретаны, эпоксидные смолы. К высокомолекулярным соединениям полимеризационного типа относятся поливинилхлорид, полиэтилен, полистирол, полипропилен. Высокополимерные и высокомолекулярные соединения являются основой органической природы – животных и растительных клеток, состоящих из белка.

Для изготовления многих медицинских изделий широко применяют как полимерные материалы, в основе которых лежит природное сырьё, так и искусственные – синтетические и полимерные материалы. Из полимерных материалов естественного происхождения изготовляют большинство перевязочных средств: вату, марлю и изделия

58

из них, алигнин, а также нити шовных материалов (хирургический шёлк). Полимеры являются основой пластмасс, используемых при изготовлении различных инструментов, частей медицинской аппаратуры и оборудования.