Из деформируемых сплавов методом полунепрерывного литья получают

А) круглые и плоские слитки

Б) круглые и выпуклые слитки

В) прямоугольные и плоские слитки

 

На первой стадии старения возникают зоны

А) Фурье

Б) Джоуля - Ленца

В) Гинье – Престона

 

Сплавы системы Al—Mg—Si относятся к

А) термически не упрочняемым сплавам

Б) изотермически упрочняемым сплавам

В) термически упрочняемым сплавам

 

Механические свойства меди относительно

А) низки

Б) высоки

 

Свинец

 

А) растворяется в меди

Б) не растворяется в меди

 

7. Образование мартенсита в титановых сплавах по сравнению с закалкой углеродистой стали сопровождается сравнительно … ростом прочностных свойств

А) невысоким

Б) высоким

 

8. Механические свойства бериллия не за­висят от

А) степени частоты

Б) цвета

В) наличия структуры

 

При сплавлении меди с оловом образуются

А) жидкие растворы

Б) твердые растворы

 

10. Различают две группы медных сплавов:

 

А) латуни и бронзы

Б) латуни и титана

В) бронзы и титана

БЛОК 6. ПОЛИМЕРНЫЕ ВЕЩЕСТВА

Общие свойства полимерных веществ

 

Полимерные материалы относятся к высокомолекулярным соединениям, молекулы которых содержат многие тысячи и даже сотни тысяч атомов. Они построены из большого числа одинаковых звеньев – мономеров.

Все полимеры делятся на органические, элементоорганические и неорганические. Органические полимеры содержат в главной цепи и радикалах атомы углерода, водорода, кислорода, серы, азота и галогенов. К злементоорганическим полимерам относятся соединения, содержащие углерод и элементы, не входящие в состав органических веществ: кремний, алюминий, титан, олово и др. Неорганические полимеры не содержат атомов углерода. В их цепях атомы связаны сильными химическими связями, а между цепями действуют межмолекулярные слабые связи.

По происхождению полимеры делятся на природные, синтетические и искусственные. К первым относятся такие вещества как крахмал, натуральный каучук, шеллак, целлюлоза и др. Синтетические полимеры создаются на основе веществ с более простым молекулярным строением. Искусственные полимеры получают путем специальной обработки природных высокомолекулярных соединений.

В настоящее время особенно широка номенклатура синтетических полимеров. Получают их с помощью двух химических реакций: реакции полимеризации и реакции поликонденсации. Они могут быть термопластичными и термореактивными.

При реакции полимеризации из мономеров путем разрыва двойной связи между атомами углерода образуются линейные макромолекулы полимера, поэтому и полимеры также называются линейными. Между линейными макромолекулами связь весьма слабая, поэтому линейные полимеры гибки и эластичны. При повышении температуры они размягчаются и расплавляются. В практике их называют термопластичными. Линейные полимеры в большинстве случаев могут растворяться в подходящих по составу растворителях. Строение линейных полимеров аморфное и (или) кристаллическое.

В зависимости от температуры линейные полимеры могут находиться в трех состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и текучем.

В стеклообразном состоянии полимеры тверды и хрупки. При нагревании линейный полимер переходит из стеклобразного состояния в высокоэластичное. Температура перехода называется температурой стеклования Т_ст. В высокоэластичном состоянии полимер обладает весьма большой упругой деформацией. При дальнейшем нагревании материал переходит в текучее состояние. Это происходит когда температура нагрева достигнет уровня температуры текучести Т_тек. В состоянии текучести полимер под нагрузкой проявляет необратимую пластическую деформацию. При охлаждении линейный полимер проходит эти стадии в обратном порядке. Эти превращения объясняются изменением структуры полимера и используются при технологичной обработке этих материалов.

Термореактивные полимеры получают путем реакции поликонденсации, суть которой заключается в том, что совместно полимеризуются мономеры различного строения. Происходит перегруппировка атомов, соединяющихся в цепочки за счет образования низкомокулярных веществ, таких как вода или водород. Молекулы этих полимеров развиты в пространстве в различных направлениях. Материалы, имеющие такое строение, называются пространственными полимерами. Разветвленное строение и пространственные химические связи обусловливают то, что по сравнению с линейными полимерами пространственные являются более плотными материалами. При нагревании они не размягчаются и не плавятся, а сгорают и обугливаются, поэтому их и называют термореактивными полимерами. Они практически не растворимы. Поликонденсацией получают феноло-формальдегидные, карбамидные, фурановые, эпоксидные и другие полимеры. Некоторые термопластичные линейные полимеры путем специальной технологической обработки можно перевести в термореактивные, путем создания у них между линейными молекулами поперечных связей - "сшивок", такие полимеры называют сшитыми.

 

Полиэтилен

 

Полиэтилен представляет собой термопласт белого цвета, легко окрашивается во все цвета, тонкие листы прозрачны и бесцветны. Воскообразный на ощупь. Не чувствителен к удару, плохо склеивается. При повышении плотности возрастают жёсткость, предел прочности на разрыв, поверхностная твёрдость, температура начала размягчения 80—120 °С.

Полиэтилен устойчив к действию воды, сильных кислот и щелочей, а также органических растворителей. При повышении плотности возрастает устойчивость по отношению к большинству органических растворителей. При комнатной температуре не растворим и не набухает ни в чём. При повышенной температуре (80°С) растворим в циклогексане и четырёххлористом углероде. Под высоким давлением данный полимер можно попробовать растворить в перегретой воде (180°С). Совершенно инертен. Со временем деструктирует с образованием поперечных межцепных связей, что приводит к повышению хрупкости на фоне небольшого увеличения прочности. Нестабилизированный полиэтилен всего за год на свету превращается в рассыпающуюся в руках труху.

Из полиэтилена изготавливают трубы, пленки, листы, фасонные изделия, различные емкости, электрическую изоляцию проводов и кабелей, вспененные материалы, изделия бытового назначения.

Поливинилхлорид

 

Поливинилхлорид (ПВХ) обладает высокой механической прочностью, водостойкостью и химической прочностью. Благодаря высокому содержанию хлора ПВХ не воспламеняется и практически не горит. Это определило его широкое применение. Недостаток ПВХ в том, что он является жестким материалом. Чтобы сделать его пластичным, его пластифицируют полиэфирами, каучуками, амидами и другими веществами. Непластифицированный ПВХ называется винипластом, пластифицированный - пластикатом.

Из поливинилхлорида изготавливают листы толщиной 2…20 мм и пленки 0,5...1 мм для защиты конструкций и оборудования от коррозии и для электроизоляции, клеи и пасты. Винипласт используется в производстве труб, сварочных прутков, профильных изделий и пенопластов. Из пластиката изготавливают электро и гидроизоляционные декоративные пленки, оболочки проводов и кабелей, моющиеся обои, эластичные пенопласты, искусственные кожи, порошковые покрытия, линолеум.

 

Фторопласт

 

Фторопласт обладает хорошей нагревостойкостью, химической инертностью, отличными электрическими и фрикционными свойствами. Это объясняется высокой энергией связи атомов фтора и углерода в молекулах фторопласта, симметричной структурой молекул, склонностью к кристаллизации.

При нагревании фторопласт не плавится, а только размягчается. Рабочая температура от -269 до +260 °С. При нагревании он не переходит в вязко-текучее состояние вплоть до температуры разложения (415 °С). Прочность при растяжении около 30 МПа. При быстром охлаждении нагретого фторопласта происходит закалка и механические свойства фторопласта улучшаются.

Фторопласт-4 является самым стойким из всех материалов - полимеров, металлов, силикатов - к воздействию агрессивных сред, климатических факторов, микроорганизмов. Из него производят электроизоляционные пленки, антифрикционные материалы, уплотнительные детали: прокладки, манжеты, сальники, сильфоны и др.

Недостатки фторопласта в том, что под действием внешних нагрузок у него обнаруживается холодная текучесть. Его нельзя обрабатывать литьем под давлением и экструзией. Кроме того, он дорог.

Кроме фторопласта-4 выпускаются другие, более технологичные фторполимеры, допускающие обработку давлением. Для преодоления низкой износостойкости и хладотекучести фторопласта в него добавляют различные модификаторы и наполнители.

 

Полистирол и пластики АБС

 

Обычный полистирол является материалом хрупким, его ударная вязкость порядка 4.5 кДж/м2. Поэтому широкое применение нашли ударопрочные полистиролы. В них для устранения хрупкости полистирол совмещают с полиизобутеленом или синтетическими каучуками. Они отличаются повышенной ударной прочностью, которая выше, чем у обычного полистирола примерно в пять раз. Ударопрочные полистиролы растворимы в ароматических и хлорированных углеводородах, но устойчивы к действию растворов солей. Их можно склеивать, подвергать экструзии, литью, механической обработке. Из ударопрочного полистирола изготавливают корпуса и ручки приборов, телевизоров, магнитофонов, детали машин и сосуды для воды, химреактивов.

Тройные сополимеры стирола с бутадиенстирольным каучуком и акрилонитрилом называются пластиками АБС. Пластики АБС перерабатываются в изделия экструзией и литьем под давлением. Они широко используются для производства крупногабаритных изделий, прочных деталей автомобилей, лодок, труб, емкостей и др.

 

Полипропилен

 

Полипропилен (ПП) - это твердый термопластичный полимер с температурой плавления 165-170°С и плотностью 900-910 кг/м3. Максимальная температура эксплуатации п олипропилена без нагрузки - 150°С. Полипропилен имеет более высокую теплостойкость, чем полиэтилен, обладает хорошими диэлектрическими показателями при широком интервале температур. П олипропилен нерастворим в органических растворителях при комнатной температуре, при нагревании до 80 °С и выше, он растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах. Полипропилен устойчив к воздействию кислот и оснований, а также к водным растворам солей, минеральным и растительным маслам. Мало подвержен растрескиванию под воздействием агрессивных сред. Выпускают различные марки полипропилена, модифицированные минеральными наполнителями и каучуками.

Полипропилен пригоден для изготовления деталей автомобилей, стиральных машин, телефонов, бутылей, антикоррозийных покрытий, игрушек. Из полипропилена получают волокна, идущие на канаты, ковровые изделия, рыболовные сети и др. Полипропилен используют также для производства электрической изоляции, клеев, замазок, липких лент и пленок. Сополимер полипропилена с этиленом при равном соотношении мономеров называется этиленпропиленовым каучуком. Из него производят мастики и герметики.

Основным недостатком полипропилена является его невысокая морозостойкость (до -30 °С).

 

Поливинилацетат

 

Поливинилацетат (ПВА) является полярным материалом. Он хорошо растворяется во многих органических растворителях и немного набухает в воде. Его получают в растворителях или в эмульсиях. Растворы поливинилацетата используют для изготовления лаков и клеев. Благодаря высоким адгезионным свойствам поливинилацетат применяется для склеивания металлов, пластмасс, керамики, стекла. При этом полимер в растворе часто совмещается с нитроцеллюлозой.

Для склеивания пористых материалов (бумаги, дерева, бетона, ткани) используют дисперсии (коллоидные растворы) ПВА. По внешнему виду, это сметанообразные жидкости со слабым запахом уксусной кислоты. Они легко разбавляются водой, смешиваются с минеральными порошками. Дисперсии, наполненные минеральными порошками, используют в качестве шпатлевок, клеящих мастик и красок. Последние используются для отделки поверхности древесины, бетона, кирпичной кладки. На основе ПВА получают полимербетоны. Добавляя в дисперсии ПВА эпоксидные смолы получают новые полимерные материалы.

Под действием кислот и щелочей поливинилацетат разрушается, но он стоек к бензину, маслу, керосину.

 

Фенолоформальдегидные смолы

 

В зависимости от условий синтеза получают две разновидности фенолоформальдегидных полимеров; новолачные - термопластичные и резольные, или бакелита - термореактивные.

Новолачная смола карболит используется для производства различных пресспорошков путем смешения с различными наполнителями (древесной мукой, тальком, хлопковыми очесами, слюдяным порошком, асбестом и др.). Данная смола становится термореактивной и отвердевает только при добавлении порошка отвердителя (гексаметилен-тетраамина) с последующим нагреванием.

Фенолоформальдегидная смола типа бакелит не обладает указанным качеством и в производстве пресс-порошков не применяется. Ее используют при изготовлении лаков и слоистых пластиков.

Фенолоформальдегидные прессовочные массы, называют фенопластами. Изделия из фенолоформальдегидных смол отличаются высокой атмосферо- и термостойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами, но они растворяются в растворах едких щелочей, фенолах и многих органических растворителях.

Кроме фенолоформальдегидных полимеров в технике используются также карбомидоформальдегидные, меламиноформальдегидные и анилиноформальдегидные полимеры.