Неметалические материалы. Полимеры.

Полимерами называются соединения, молекулы которых состоят из большого количества атомных группировок, соеди­ненных между собой химическими связями. Основными источни­ками сырья для производства синтетических полимеров являются нефть, природные газы и уголь. На основе полимеров получают пластмассы, лакокрасочные покрытия, клеи, волокна, пленки и другие материалы.

К числу наиболее распространенных полимеров, используе­мых в качестве конструкционных материалов, а также для про­изводства лаков, красок, эмалей, пленок и волокон относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, фто­ропласт, полиметилметакрилат, а также фенолоформальдегидные, полиэфирные и эпоксидные смолы.

Полиэтилен представляет собой продукт полимеризации эти­лена.Применяют полиэтилен для изоляции элек­трических проводов и кабелей, получения пленок, труб, шлан­гов, различных емкостей, а также некоторых деталей машин.

Полипропилен получают полимеризацией пропилена.Применяют полипропилен для изготовления деталей, работающих в кон­такте с агрессивными жидкостями, а также для получения воло­кон, пленок, труб и др.

Полистирол получают полимеризацией стирола. Применяют полистирол главным об­разом для изготовления деталей радиоаппаратуры, изделий быто­вого назначения, а также различных сосудов, трубопроводов, тары в пищевой промышленности и др. В строительстве используют полистирольные пенопласты и поропласты, облицовочные плитки.

Поливинилхлорид — это продукт полимеризации винилхлорида.Применяют поливинилхлорид в кабельной промышленности, для изготов­ления пленок, искусственной кожи, линолеума, клеев, лаков и волокон.

Фторопласты являются продуктами полимеризации фторопро­изводных этилена.Наиболее широко используют фторопласт-4 (тефлон, флюон), который является самым стойким из всех машиностроительных материалов к воздействию большинства агрессивных сред, кли­матических факторов и микроорганизмов.

Фенолоформальдегидные смолы получают поликонденсацией фенола с формальдегидом.При­меняют фенолформальдегидные смолы для изготовления лаков и клеев, на их основе получают многие композиционные мате­риалы — текстолиты, волокниты, гетинаксы и др.

Из полиэфирных смол наибольшее распространение получили глифталевые смолы. На их основе получают различные эмали и краски.

Эпоксидные смолы обладают высокой адгезией к металлам, стеклу, керамике и другим материалам.Применяют эпоксидные смолы для получения различных композиционных материалов, клеев, лаков и эмалей.

Пластмассы. Состав и классификация.

Пластическими массами или пластмассами называются получаемые на основе высокомолекулярных органических соединений материалы, которые способны принимать в определенных условиях (повышенная температура, давление) любую заданную форму и сохранять ее в дальнейшем.

Состав пластмасс очень сложен, но чаще всего это композиции различных веществ, взятых в определенном соотношении. Основу пластмассы составляет высокомолекулярное связующее (полимер). От связующего вещества зависят тип пластмассы, ее свойства и способ переработки в изделия. Для некоторых пластмасс (полиэтилен, полипропилен и др.) количество связующего достигает более 95%.

Пластмассы подразделяют на группы в зависимости от их отношения к нагреванию, способа получения связующего, структуры и характера наполнителя и др.

По отношению к нагреванию пластмассы делят на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

Термопласты при нагревании становятся пластичными, а при охлаждении снова затвердевают. Размягчение и отверждение пластмасс можно проводить многократно, при этом их свойства и химический состав не изменяются. Молекулы термопластов обычно имеют линейную структуру. В группу термопластов входят: полиэтилен, полипропилен, полиамиды, полиметилметакрилат и др. Реактопласты при нагревании вначале размягчаются, а затем переходят в твердое неплавкое состояние вследствие химической реакции сшивания линейных молекул полимеров (образуется сетчатое строение молекул) и снова формоваться уже не могут. К реактопластам относят фенолформальдегидные смолы, аминопласты, эпоксидные смолы, полиуретаны. По способу производства связующего пластмассы подразделяются на пластмассы, получаемые методом цепной полимеризации (сополимеризации) и поликонденсации.

Различают следующие группы пластмасс: ненаполненные (на основе чистых смол без наполнителей), композиционные (содержат различные наполнители) и газонаполненные пластмассы. Композиционные пластмассы кроме связующего содер жат наполнитель и другие добавки. В зависимости от вида наполнителя их выпускают в виде пресс-порош ков, волокнистых, слоистых и газонаполненных пластмасс. Пресс-порошки представляют собой смесь измельченной смолы с различными наполнителямиВ зависимости от вида волокнистого наполнителя пластмассы имеют разные названия: во-локнит (наполнитель из органического или химического волокна), стекловолокнит (из стеклянного волокна), ас-боволокнит (из волокна асбеста), текстоволокнит (из текстильных обрезков).

Слоистые пластики вырабатывают пропиткой термореактивной смолой древесного шпона, бумаги, ткани и стеклоткани с последующим прессованием при повышенной температуре.

Газонаполненные пластмассы получают введением по-рообразователей в связующее с последующим действием высокой температуры. Их называют пенопластами или поропластами. Пенопласты имеют малую объемную массу и могут быть с открытыми и закрытыми порами. Пенопласты вырабатывают на основе различных смол: феноло-альдегидных, полистирола, полиуретана и др. Вид смолы, степень и характер пор определяют свойства газонаполненных пластмасс.

Резиновые материалы

В производстве резиновых техниче­ских деталей основным видом сырья яв­ляются натуральные и синтетические каучуки. Натуральные каучуки не нашли ши­рокого применения, так как сырьем для их получения является каучукосодержащий сок отдельных сортов растений. Сырьем для получения синтетических каучуков являются нефть, нефтепродукты, природ­ный газ, древесина. Каучук в чистом виде в промышленности не применяют. Каучук превращают в резину вулканизацией. В качестве вулканизирующего вещества обычно используют серу. Количество се­ры определяет эластичность резиновых деталей. Например, мягкие резины содер­жат 1... 3 % серы, твердые (эбонит) до 30 % серы. Процесс вулканизации происходит под температурным воздействием (горя­чая вулканизация) или без температурного воздействия (холодная вулканизация). Для улучшения физико-механических и экс­плуатационных свойств резиновых техни­ческих деталей и снижения расхода кау­чука в состав резиновых смесей вводят различные компоненты.

Высокая эластичность, способность к большим обратимым деформациям, стой­кость к действию активных химических веществ, малые водо- и газопроводность, хорошие диэлектрические и другие свой­ства резины обусловили ее применение во всех отраслях народного хозяйства. В ма­шиностроении применяют разнообразные резиновые технические детали:- ремни -для передачи вращательного движения с одного вала на другой; шланги и напорные рукава - для передачи жидкостей и газов под давлением; сальники, манжеты, про­кладочные кольца и уплотнители - для уплотнения подвижных и неподвижных соединений; муфты, амортизаторы - для гашения динамических нагрузок; транс­портерные ленты - для оснащения погру-зочно-разгрузочных устройств и т.д.

 

Чугуны

Чугуном называют сплав железа с углеродом и другими элементами, содержащими более 2,14 % С.

Чугуны различают:

а) по форме включения графита

- серый чугун с пластинчатым графитом (СЧ);
- чугун с вермикулярным (червеобразным) графитом (ЧВГ);
- высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧ);
- ковкий чугун с хлопьевидным графитом (КЧ);

6) по химическому составу:

- нелегированные чугуны (общего назначения) и
- легированные чугуны (специального назначения).

Структура и свойства чугуна