Понятие прочности пластмассы с точки зрения обывателя и инженера сильно отличается. Если мы говорим о бытовой прочности, то имеем в виду простое понимание по признаку «ломается — не ломается». Та же характеристика для производства, строительства, дизайна имеет множество аспектов, при изучении которых выясняется, что все материалы обладают рядом признаков, по которым можно определить их назначение и возможность использования в определенных целях.

К сожалению, указать на самый прочный полимер не получится по объективным причинам. Это объясняется тем, что физические и прочностные характеристики классифицированы по широкому ряду признаков, совокупность которых определяет понятие прочности. Это зависит от свойств самого пластика, его структуры и реакции на изменение внешних условий. Например, арматура из углепластика считается «прочной» для создания бетонных монолитов, но проявляет крайне слабую стойкость к изгибу, ломается. Аналогичные противоречия для неспециалиста можно найти в свойствах любого полимера и основанного на нем материала — пластмассы.

Характеристики прочности, твердости, упругости пластика

В понятие прочности (характера реакции на физические нагрузки) принято включать результаты испытания материала по нескольким критериям. В зависимости от того, какое усилие было приложено к образцу, можно выяснить характеристики полимера, его способность сопротивляться определенной профильной нагрузке:

• прочность на сжатие — сохранение физической структуры и формы образца при сдавливании;
• прочность на разрыв характеризует способность образца сопротивляться растягивающему усилию;
• деформационная прочность — критерий, указывающий на способность противостоять деформации и возвращаться в исходное положение;
• предел пластичности — минимальное усилие, при котором материал «потечет», потянется, не возвращаясь в исходную форму;
• ударная вязкость — способность поглотить энергию удара без разрушения структуры;
• твердость — величина, обратная пластичности, предел сохранения формы при усилии.

В зависимости от того, какого рода нагрузки будут восприниматься изделием в процессе производства, обработки и эксплуатации, подбирается материал с определенными свойствами. Поэтому говорить о самом прочном полимере бесполезно.

Прочность разных видов пластиков

Практические примеры оценки прочностных характеристик разных пластиков и пластмасс показывают, насколько сложно пересекаются их свойства при глубоком профессиональном рассмотрении.

Деформационная прочность

Полистирол, поликарбонат, полиметилметакрилат характеризуются как механически прочные материалы при различных напряжениях, но деформационная нагрузка быстро вызывает их разрушение. При значительном ударном воздействии прочность окажется низкой, но для разрушения твердого пластика потребуется значительное деформирующее усилие. Итак, твердость пластика  говорит о его прочности, ограниченной ударной вязкости и хрупкости при деформации. Неспециалисту в этом легко запутаться.

Гибкость и пластичность

Полиэтилен и полипропилен относятся к группе пластичных материалов — они незначительно спопротивляются деформации, но при этом долгое время не ломаются при такой нагрузке. Эта способность характеризуется начальным модулем упругости — первоначальное сопротивление деформирующему усилию достаточно большое, но после преодоления определенного предела начинается деформация. Гибкие пластики можно характеризовать как менее прочные, но обладающие высокими показателями ударовязкости. Они хорошо поглощают энергию извне, при ударе и нагрузке, долго меняют форму, не «ломаются». Именно поэтому полипропиленовый лист  применяется там, где нужна высокая гибкость материала, способность выдерживать значительное усилие с сохранением формы.

Прочные волокна пластиков

Материалы типа кевлара, нейлона и углеродного волокна обладают высокой прочностью, сравнимой с твердыми пластиками, они ограниченно воспринимают ударные нагрузки, способны долго сопротивляться деформации. Главное их достоинство — способность долго сопротивляться усилию на разрыв. Именно поэтому волокна используются там, где велика вероятность нагрузки на растяжение. Пример тому кевлар, способный не разрываться при усилиях, разрывающих сталь.

Полистирол УППС

Экструдированный полистирол в ударопрочной модификации (УППС) относится к твердым пластикам, обладающим смешанными свойствами — прочность полистирола сочетается с ударопрочностью полибутадиена, что означает крайне малый показатель хрупкости при условии, что полистирол в процессе производства будет смешан с эластомером полибутадиеном.

Изменение прочности и пластичности пластмассы

Для того, чтобы адаптировать материалы к определенным условиям, можно применить как минимум два метода. Это смешивание пластиков, если такое возможно по условию, и применением пластификаторов, добавок, изменяющих физические характеристики в заданном направлении. При добавлении таких веществ ПВХ — изначально твердый пластик, становится пластичным настолько, что из него можно сделать надувную игрушку.

На практике экструзия полимеров дает возможность придавать разным материалам различные формы и изготавливать пленки, листы и более сложные формы после применения пластификаторов и смешивания разных пластиков.