Термопластичные пластмассы (термопласты).

Способны работать при температуре до 70 °С, специальные термостойкие полимеры до 400–600 °С. Длительное статическое нагружение снижает прочность термопласта из-за появления вынужденно-эластической деформации.

7

Основные виды термопластов:

 

Полиэтилен (ПЭ).

Получается полимеризацией газа этилена при низком или высоком давлении.

По плотности полиэтилен подразделяют на полиэтилен низкой плотности (ПЭНД) и полиэтилен высокой плотности (ПЭВД).

Чем выше плотность и кристалличность полиэтилена, тем выше прочность и теплостойкость материала. Длительно полиэтилен можно применять при температуре до 60–100 °С. Морозостойкость достигает -70 °С и ниже. Полиэтилен химически стоек и при нормальной температуре нерастворим ни в одном из известных растворителей.

Недостатком полиэтилена является его подверженность старению. Для защиты от старения в полиэтилен вводят стабилизаторы и ингибиторы (2–3% сажи замедляют процессы старения в 30 раз).

Выпускается в виде пленки, листов, труб, блоков. Применяется для изоляции проводов, коррозионно-стойких труб, прокладок, уплотнителей, шлангов, оболочек контейнеров.

 

Полистирол (ПС).

Обладает высокой твердостью и жесткостью. Имеет высокие диэлектрические свойства, химическую стойкость в щелочах и кислотах, маслах. При температуре выше 200 °С разлагается с образованием стирола. Полистирол хрупок при низких температурах, на поверхности постепенно образуются трещины, приводящие к разрушению.

 

Поливинилхлорид (ПВХ).

Существует в двух видах – блочный винипласт и пластикат. Винипласт содержит стабилизаторы, а пластикат – пластификаторы. ПВХ стоек во многих химически активных средах. Применяют как защитные покрытия, в виде труб для подачи агрессивных газов, жидкости, воды. Пластикат, содержащий до 40% пластификатора, выпускается в виде труб, листов, лент, как кожзаменитель, уплотнитель гидросистем, изолятор проводов.

 

Полиметшакрилат (органическое стекло).

Прозрачен, стоек к разбавленным кислотам и щелочам, но растворяется в органических кислотах, может работать при температуре от -60 до + 80 °С. Выпускается в виде листов 0,8–4 мм для изготовления многослойных стекол (триплексов), остекления кабин самолетов и автомобилей, создания оптических линз.

 

Политетрафторэтилен (фторопласт 4).

Способен работать при температуре до 250 °С. Имеет невысокую твердость, обладает уникальной химической стойкостью в соляной, серной, азотной кислотах, царской водке, в щелочах и перекисях. Этот материал не горит и не смачивается водой и многими жидкостями. Не охрупчивается до -269 °С и сохраняет пластичность до -80 °С. Имеет низкий коэффициент трения (0,04), не зависящий от температуры. Свойства некоторых термопластов приведены в таблице.

Материал	Плотность кг/м^3	Рабочая температура, °С	σв, МПа при растяжении	Модуль упругости, МПа	δ,% на разрыв		Ударная вязкость, КДж/м^2
min				max
Полиэтилен ПЭВД	913–29	-70	105	10–17	120–260	15–20	Не ломается
Полиэтилен ПЭНД	949–53	-70	125	18–35	650–750	10–12	2–150
Полистирол	1050–080	-20	90	35	2700	1,5	16–20
Фторопласт4	215–2240	-269	250	14–35	470–850	250–500	10–100
Поливинил хлорид	1400	-40	80	40–120	2600–3000	5–100	75–80
Полиметил-акрил	1200	-60	60	63–100	2900–4160	2,5–20	8–18

 

 

8

Недостатком являются токсичность из-за выделения фтора во время работы при высоких температурах и трудность переработки из-за низкой пластичности. Служит для изготовления деталей, стойких к действию агрессивных сред (емкости для хранения сильных окислителей, аккумуляторы, трубы, шланги, мембраны, уплотнители, антифрикционные покрытия на металлических втулках, подшипниках, а также на электрических и радиотехнических деталях).

Термореактивные пластмассы (термореактопласты) Эти материалы изготавливаются на основе термореактивных смол –, эпоксидных, кремнеорганических, полиамидных и др., которые являются связующим веществом. Смолы склеивают как отдельные слои наполнителя (порошки, волокна и др.), так и элементарные волокна, воспринимая нагрузку одновременно с ними.

Пластмассы с порошковым наполнителем. В качестве наполнителя применяют древесную муку, молотые кварц, асбест, слюду, графит и т.д. Имеют невысокие механические свойства, водостойки, химически стойки, обладают повышенными электроизоляционными показателями, устойчивы к влажному тропическому климату.

Пластмассы на основе резольных и наволочных смол с асбестовым или слюденным наполнителем. Жаростойки и влагостойки. Маркируются эти пластмассы буквой К – номером связующей смолы, и цифрой, соответствующей наполнителю: целлюлоза – 1, древесная мука – 2, слюдяная мука – 3, плавиковый шпат – 4, молотый кварц – 5, асбест – 6. Например, К220-2-3 резольная смола № 220, древесная (2) и слюдяная (3) мука.

Пресс-порошки делятся на три группы:

1 – для ненагруженных деталей, 2 – для деталей электротехнического назначения, 3 – специального назначения (влаго- и теплостойкие, грибостойкие, повышенной прочности).

Пластмассы с волокнистым наполнителем. В зависимости от наполнителя различают следующие марки пластмасс: хлопковые очесы - волокнит (Вл), асбестовые нити - асбоволокнит (К6, КФ3), стеклянное волокно – стекловолокнит (АГ-4В, АГ-4С). Эти материалы обладают большей, чем порошковые пластмассы, ударной вязкостью и прочностью при растяжении.

Асбоволокниты. Наполнитель – асбест, связующее – формальдегидная смола. Применяют для фрикционных дисков, колодок тормозов.

Стекловолокниты. Наполнитель – стекловолокно, связующее – синтетическая смола. Применяют для деталей любой конфигурации, работающих в диапазоне температур -60 ° до 200 °С. Волокниты применяют также для деталей общего технического назначения: силовые детали (шкивы, моховики, втулки), электроизоляторы.

Слоистые пластмассы. Наполнитель – листы различных материалов, уложенные слоями. Они придают материалу пластичность но формируют анизотропию свойств. Связующим являются различные смолы. Материал выпускают в виде заготовок, труб, листов, из которых делают различные детали.

Текстолит. Наполнитель – хлопчатобумажная ткань, связущее – термореактивные смолы. По назначению подразделяются на конструктивные (ПТК, ПТ, ПТМ), электротехнические (А, БГ, ВЧ), гибкие – прокладочные. Применяются для изготовления зубчатых колес, вкладышей подшипников. Могут заменять бронзу. Рабочая температура не должна превышать 90 °С. Вкладыши подшипников применяют в прокатных станах, турбинах, насосах и т.д.

Асботекстолит. Наполнитель – асбестовая ткань и до 43% связующе смолы. Конструкционный, фрикционный и термоизоляционный материал.

Применяют для изготовления лопаток бензонасосов, фрикционных дисков, тормозных холодок, в качестве теплозащитного и теплоизоляционного материала.

Стеклотекстолит. Наполнитель – стеклянные ткани из органического стекла. Обладает высокой прочностью (σв>500 МПа), по удельной прочности превосходит металлические сплавы, коррозионностоек, теплостоек, имеет высокие диэлектрические свойства. Широко применяется в самолетостроении, электротехнике (обшивка крыльев, закрыли детали оперения и т.д.).

Марки: КАСТ (основа – формальдегидная смола), СТК, СТК-9Ф, СК-9А (основа – кремнийорганические смолы).

ДСП – древесно-слоистая пластмасса. Наполнитель – тонкие листы древесного шпона, пропитанные феноло- и крезольно-формальдегидным смолами и спрессованные в виде листов и плит. Имеет высокие физике механические свойства, низкий коэффициент трения. Заменяет текстолит, цветные сплавы. Применяют для зубчатых колес, работающих без шума, подшипников, втулок, шкивов, деталей лодок, текстильных машин и т.д.

9

Гетинакс. Наполнитель – бумага, основа – различные смолы. Различаю два вида пластмасс – электротехнические и декоративные. Декоративный вид пластмасс работает при температуре 120–140 °С, устойчив против химического воздействия. Применяется для обшивки вагонов, кабин самолетов, кают, в строительстве.

Газонаполненные пластмассы.

Газонаполненные пластмассы

Структура этих пластмасс: эластичный полимер как связка, который образует стенки элементарных ячеек или пор с распределенной в них фазой – наполнителем – газом.

Подобная структура определяет малую плотность и высокие теплоизоляционные и звукоизоляционные свойства.

Пенопласт изготавливают на основе полистирола, поливинилхлорида, фенола, эпоксидных смол, полиуретана, поролона и др. полимеров при их вспенивании в состоянии высокоэластичной деформации. Пенопласт имеют ячеистую структуру, газообразные наполнители отделены друг от друга и от окружающей среды тонким слоем полимера. Пористая структура получается введением в состав смол газообразователей.

Пенополистирол (ПС), пенополивинил-хлорид (ПВХ) способны работать до +60 °С. Фенолкаучуковые пенопласты способны работать до 120 °С. Добавки в их состав алюминиевой пудры (ФК-20-А-20) повышают рабочую температуру до 250 °С.

Используются пенопласты как теплоизоляционный материал, применяемый в холодильниках, рефрежираторах, для ударопоглощающей тары, звукоизоляторов и т.д.

Поропласты (губчатые материалы) – открытодыристая структура, система ячеек с частично разрушенными перегородками. Газообразная фаза в такой системе может циркулировать. Изготавливают поропласты на основе простых полимеров, вводя в состав композиций вещества, способные выкипать при нагреве или вымываться, что приводит к образованию пор. Поропласты выпускают в виде блоков с пленкой на поверхности. Эти материалы отличаются высокой звукопоглощающей способностью.

Сотопласты изготавливают из гофрированных листов полимера, склеенных в виде пчелиных сот. Применяются для обшивки панелей и как теплоизоляционный, электроизоляционный материал.

 

Резина.

Резиной называется продукт специальной обработки (вулканизации) смеси каучука и серы с различными добавками.

С увеличением содержания серы резины становится менее эластичной. При максимальном насыщении серой (30–50%) получают твердую резину (эбонит), при насыщении серой 10–15% – полутвердую резину. Обычно в резине содержится 5–8% серы.

Резина как технический материал отличается от других материалов высокими эластическими свойствами. Она способна к очень большим деформациям (относительное удлинение достигает 1000%), которые почти полностью обратимы. При нормальной температуре резина находится в высокоэластическом состоянии, и ее эластические свойства сохраняются в широком диапазоне температур.

для резиновых материалов характерны высокая стойкость к истиранию, газо- и водонепроницаемость, химическая стойкость, электроизолирующие свойства и небольшая плотность.

 

Лакокрасочные материалы.

Лакокрасочные материалы предназначаются для защиты поверхности металлических деталей от коррозии, а деревянных — от влаги и загнивания. Кроме того, лакокрасочные материалы применяют для придания деталям красивого внешнего вида.

В состав лакокрасочных материалов входят: пленкообразующие вещества, растворители, пигменты, наполнители, сиккативы и пластификаторы.

Пленкообразующие вещества (растительные масла, смолы и эфиры целлюлозы) служат для создания защитной пленки и являются связующим для порошкообразных составляющих.

Растворители — бесцветные, жидкие органические вещества — (ацетон, скипидар, уайт-спирит, сольвент, бензин, спирт и др.), служат для растворения пленкообразующих веществ. Растворители должны быстро улетучиваться с поверхности после нанесения покрытия.

 

10

Пигменты— порошкообразные вещества (окислы или соли цветных металлов, также металлические порошки (алюминиевую, бронзовую пудры) и сажу), не растворимые ни в пленкообразующем веществе, ни в растворителе. Они находятся в лакокрасочном материале во взвешенном состоянии. Пигменты придают пленке цвет и непрозрачность.

Красители— органические соединения, растворимые в пленкообразующем веществе и в растворителях. Они применяются для придания цвета лакокрасочному материалу с сохранением прозрачности.

Наполнители (мел, известь, тальк, каолин) применяют для замены части пигмента с целью удешевления лакокрасочного материала. В ряде случаев введение наполнителей способствует повышению прочности.

    Пластификаторы вводят для увеличения пластичности пленки и устранения растрескивания ее.

Сиккативы применяют для ускорения процесса высыхания лакокрасочного покрытия.

Лакокрасочные материалы в зависимости от пленкообразующих веществ подразделяются на масляные, смоляные и эфироцеллюлозные. Каждую из этих групп материалов подразделяют на лаки, эмали, шпатлевки.

Лаки — растворы пленкообразующих веществ в растворителях.

Эмали — растворы пленкообразующих веществ в растворителе с добавлением пигмента. Эмали подразделяют на грунтовочные и покровные.

Шпатлевки —-растворы пленкообразующих веществ в растворителе с добавлением пигмента и наполнителя. Содержание пигмента и наполнителя в шпатлевках берется в 2—3 раза больше, чем в эмалях, для придания соответствующей густоты.

К группе масляных лакокрасочных материалов относят масляные краски, Которые получают тщательным растиранием пигментов в масле. В настоящее время масляные краски мало применяют в промышленности из-за длительности сушки, мягкости пленки, набухания ее в воде, бензине и керосине.

Эти недостатки отсутствуют у смоляных и нитроцеллюлозных лакокрасочных материалов.

 

 

11