Термопластичные пластмассы.

 Основа термопластичных пластмасс -  полимеры с линейной или разветвленной структурой. Темпера­тура эксплуатации
наиболее распространных термопластов не пре­вышает
60—200°С, при более высоких температурах начинается рез­-
кое снижение свойств. При длительном нагружении вследствие ре­-
лаксационных процессов происходит изменение размеров. Большими
прочностью и жесткостью обладают кристаллические полимеры.

Полиэтилен (ПЭ) (—СН₂~СН — )п. Производится полиэтилен вы­сокого (ПЭВД) и низкого (ПЭНД) давления (полимеризация при давлении 100 и 0,1-0,6 МПа и температуре 200-300 и 150°С соот­ветственно). Макромолекулы имеют линейную структуру, что обес­печивает их упаковку в пачки и, таким образом, облегчает крис­таллизацию. Степень кристалличности ПЭНД-75 — 95%, ПЭВД-55 -  65%. Большая степень кристалличности ПЭНД определяет его
большие прочность и теплостойкость. Среднее значение предела
прочности при растяжении составляет для ПЭНД около 30 МПа,
для ПЭВД — 13 МПа.

ПЭ обладает весьма высокой химической стойкостью, при ком­натных температурах нерастворим ни в одном известном раство­рителе.

ПЭ называют полимером, которой позволил выиграть войну, так как его высокие диэлектрические свойства во многом опреде­лили эффективность радара.

Длительное применение ПЭ ограничено температурой 60—100°С. Морозостойкость до -70°С.

Полипропилен (ПП) (—СН₂—СНСН₃—)п является производной этилена. Это жесткий, нетоксичный материал с более высокими, чем у ПЭ, свойствами. ПП-пленки более прочны и обладают мень­шей газопроницаемостью по сравнению с ПЭ-пленками. Рабочая температура ПП до 150°С. Недостаток ПП — низкая морозостой­кость от-10 до -20°С.

Полистирол (ПС) (-СН₂—СНС₆Н₅—)п — твердый, жесткий, про­зрачный материал, хорошо окрашивается. ПС наиболее стоек к воз­действию ионизирующего излучения по сравнению с другими тер­мопластами. ПС растворим в бензоле, но стоек к кислотам, щело­чам, маслам. Недостатки ПС — низкая теплостойкость, склонность к старению и образованию трещин.

Акрилонитрилбутадиенстирольные (АБС) пластики — сополи­меры стирола с синтетическими каучуками, являются ударопрочными материалами, они превосходят обычный ПС по ударной вяз­кости в 3—5, а по относительному удлинению в 10 раз.

ПС применяют для изготовления деталей радиотехники, прибо­ров, а АБС-пластики — для деталей автомобилей, из них изготав­ливают трубы и др.

Политетрафторэтилен (ПТФЭ) (—СF₂ - СF₂—)п — фторопласт-4 — один из наиболее тепло- и химически стойких термопластов. Температура длительной эксплуатации достигает 250 °С, он не становится хрупким при весьма низких температурах до —269 °С. ПТФЭ — высококачественный диэлектрик. Особенностью фторопласта-4 являются антифрикционные свойства.

Недостатки — выделение токсичного фтора при высокой темпе­ратуре, трудность переработки методами прессования из-за отсут­ствия пластичности.

Фторопласт-4 применяют для изготовления электротехнических деталей, мембран, уплотнительных прокладок и т.п., а также для деталей узлов трения.

Политрифторхлорэтилен (ПТФХЭ) (-СF₂—СFС1-)п -- фторопласт-3 обладает повышенными плотностью и твердостью. При медленном охлаждении после формования имеет степень крис­талличности 80—85%, при быстром (закаленный) — 30—40%. Вве­дение хлора нарушает симметрию звеньев макромолекул, мате­риал становится полярным. Диэлектрические свойства при этом снижаются, но появляется пластичность, что облегчает формо­вочные операции.

Интервал рабочих температур от —105 до 70 ^оС. ПТФХЭ него­рюч, атмосферостоек, при комнатной температуре не растворяет­ся ни в одном из растворителей (даже в царской водке).

Фторопласт-3 используют как низкочастотный диэлектрик, из него также изготавливают трубы, шланги и др.

Поливинилхлорид (ПВХ) (-СН₂—СНС1—)п. На основе ПВХ про­изводится два вида пластмасс — винипласт и пластикат, в состав которого в отличие от винипласта входят пластификаторы.

ПВХ — один из наиболее распространенных материалов. Он не­горюч, обладает высокой химической стойкостью.

Винипласт имеет высокие прочность и упругость, из него изго­тавливают строительную облицовочную плитку, защитные покры­тия металлических емкостей. Недостатки — низкая длительная проч­ность и малый интервал рабочих температур (от -10 до 60 ... 70°С).

Введение пластификаторов расширяет интервал рабочих темпе­ратур (от —15 ... —50 до 160 ... 195 °С), повышает эластичность. Пла­стикат — полярный пластик, он обладает высокими диэлектричес­кими свойствами в области низких частот. Основное применение -изоляция проводов, кабелей.

Полиамиды — это группа пластмасс с широкоизвестными на­званиями: капрон, нейлон, лавсан, в состав которых входит амидная группа (—NН—СО—), а также этиленовые группы (—СН₂~), повторяющиеся от 2 до 10 раз.

Полиамиды — кристаллизующиеся полимеры. При одноосной ориентации получают волокна, нити, пленки. Свойства разных ви­дов полиамидов близки, они являются хорошим антифрикцион­ным материалом, ударопрочны, обладают виброгасящими свой­ствами, нашли применение в электротехнической промышленнос­ти, их используют также для антифрикционных покрытий металлов.

Недостатки полиамидов — гигроскопичность и подверженность старению.

Полиуретаны (ПУ) содержат группу (—NН—СОО—). По свойствам ПУ близки полиамидам, из них изготавливают пленочные матери­алы и волокна. ПУ обладают химической стойкостью к действию кислот, масел, воды.

Сшитые (трехмерные, т. е. термореактивные) ПУ используют для получения эластомеров (см. ниже), пенопластов, волокон, клеев.

 

Термореактивные пластмассы. Связующее вещество в этих пласт­массах — термореактивные полимеры. Используются фенолформальдегидные, кремнийорганические, эпоксидные смолы. Теплостой­кость этих полимеров 200—350°С. Эпоксидные смолы способны к отверждению не только при повышенных, но и при комнатной температуре, без выделения побочных продуктов, с минимальной усадкой. Это позволяет изготавливать из пластмасс на их основе крупногабаритные детали.

Термореактивные пластмассы являются многокомпонентными, в их состав входят наполнители, а также могут быть введены плас­тификаторы и красители.

Пластмассы с порошковым наполнителем. В качестве наполнителя используют органические и минеральные вещества, перечислен­ные ранее. Минеральные наполнители придают материалу водо­стойкость, химическую стойкость, повышенные электроизоляци­онные свойства. Такие пластмассы изотропны, так как относятся к аморфным материалам, их механические свойства невысоки. Ос­новное применение — несиловые детали, в основном электроизо­ляционного назначения. Композиции на основе эпоксидных смол используют при ремонте для восстановления изношенных деталей, исправления брака литья (заполняют раковины).

Пластмассы с волокнистым наполнителем. К ним относят волокниты, асбо- и стекловолокниты. Механические свойства этих пластмасс анизотропны, в направлении волокна они значитель­но выше, чем у материалов предыдущей группы, и определяются свойствами волокон и их размером.

Наполнитель волокнитов — хлопковая целлюлоза. Их применя­ют для изготовления деталей технического назначения — направ­ляющих втулок, фланцев и т. д.

Для асбоволокнитов (наполнитель — асбест) в качестве связую­щего используют в основном формальдегидную смолу. Их преиму­щество — повышенная теплостойкость. Асбест обладает высокими фрикционными свойствами, что наряду с высокой теплостойкос­тью определяет применение асбоволокнитов для изготовления де­талей тормозных устройств.

Стекловолокниты обладают высокой удельной прочностью, хо­рошо сопротивляются вибрационным и знакопеременным нагруз­кам. Их свойства зависят от характеристик стекловолокна — диа­метра и длины волокон, состава стекла.

Слоистые пластмассы состоят из связующего и листового на­полнителя, что определяет их слоистую структуру и анизотропию свойств.

Гетинакс — это материал, наполнителем которого служат раз­ные сорта бумаги. Его можно применять до 120—140°С, он устойчив к действию растворителей. Гетинакс применяют как материал для внутренней отделки транспортных средств: железнодорожных ва­гонов, кают и т. д.

Текстолит (наполнитель — хлопчатобумажные ткани) обладает хорошими виброгасящими и антифрикционными свойствами. В за­висимости от назначения текстолиты делят на конструкционные ( _в= 80... 100 МПа), электротехнические, прокладочные. Детали из текстолита достаточно широко применяются в машиностроении -это подшипники скольжения, корпусные детали и др. Температура эксплуатации текстолита от —60 до 60—80 °С.

Асботекстолит содержит около 40% связующего, остальное -асбестовая ткань. Это конструкционный материал ( _в = 55 МПа), его применение определяется высокими фрикционными и теплоизоли­рующими свойствами. Возможна эксплуатация при 250—500 ^оС в те­чение нескольких часов и кратковременные нагревы до 3000 ^оС.

Наполнителем стеклотекстолитов является стеклоткань. Опти­мальные механические свойства достигаются при содержании свя­зующего около 30%. Стеклотекстолиты обладают высокой удель­ной прочностью, теплостойкостью до 200 ^оС, электроизоляцион­ными свойствами. Их используют в самолето- и судостроении, радио-и электротехнике.

Промежуточное положение между стекловолокнитами и стекло-текстолитами занимают материалы типа СВАМ (стекловолокнистые анизотропные материалы). Наполнителем здесь служат склеенные в виде шпона стеклянные нити, которые могут быть расположены в связующем в одном или разных направлениях. Наличие в СВАМах продольных и поперечных слоев позволяет достичь более высокой однородности свойств по сравнению с другими стеклопластиками. Для достижения равнопрочности в двух перпендикулярных направ­лениях число тех и других слоев должно быть одинаково.

Древеснослоистые пластики (ДСП) изготавливают из древесного шпона, пропитанного полимерным связующим. Выпускаемые марки различаются направлением волокон шпона (ДСП-А — продольное, ДСП-Б — смешанное, ДСП-В — звездообразное) и, соответственно, свойствами в разных направлениях. Теплостойкость ДСП достигает 140°С, химическая стойкость невысока, но выше, чем у обычной дре­весины. ДСП — отделочный и конструкционный материал, его недо­статок — влагопоглощение, что приводит к разбуханию.

Газонаполненные пластмассы. Структура таких пластмасс двух­фазна. Связующая фаза — это полимер (термопластичный или тер­мореактивный), который образует стенки ячеек или пор, в кото­рых располагается вторая — газовая фаза, являющаяся наполните­лем. Такая структура определяет низкую плотность пластмасс, а также их высокие тепло- и звукоизоляционные свойства.

Газонаполненные пластмассы делятся на пенопласты, поропласты и сотопласты.

Пенопласты — материалы с замкнутой пористой структурой. Га­зообразный наполнитель, находящийся в ячейках, изолирован от атмосферы. Такая структура обеспечивает высокие теплоизоляци­онные свойства, коэффициент теплопроводности низкий: 0,003— 0,007 Вт/(м-К). Малая плотность пенопластов (20—300 кг/м³) обес­печивает их высокую плавучесть.

Пенопласты применяются в качестве теплоизоляционного ма­териала (холодильники, рефрижераторы, при прокладке труб и т.п.), а также для изготовления труднозатопляемых изделий.

Наиболее распространенные термопластичные пенопласты -пенополистирол и пенополивинилхлорид, их можно эксплуати­ровать при температурах от — 60 до 60 ^оС. Термореактивные, на основе фенолформальдегидной смолы, могут работать при темпе­ратурах до 250 ^оС.

Поропласты — губчатые материалы, с открытопористой струк­турой. Поропласты выпускают эластичными. Они предназначены для поглощения жидкостей. Так, водопоглощение поропласта мар­ки ТПВФ составляет 400-700% за 2 ч.

Сотопласты изготавливают из тонкого листового материала, который первоначально гофрируют, а затем гофрированные лис­ты склеивают в виде пчелиных сот. Материалом сотопластов слу­жат различные ткани, пропитанные полимерным связующим. Со­топласты используют в качестве заполнителей трехслойных панелей, они клеятся между двумя обшивочными листами. Их функция — теп­ло- и звукоизоляция.

 

Ошибка! Ошибка связи.

⇐ Предыдущая17181920212223242526Следующая ⇒

Поделиться: