Матеріали на основі порошкової металургії



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Матеріали на основі порошкової металургії



Останнім часом в практику широко впроваджується порош­кова металургія або металокерамічне виробництво порошків і металоподібник сполук, а також напівфабрикатів і виробів з них без плавлення компонентів. Виготовлення деталей способами по­рошкової металургії економічно вигідне, оскільки можна вигото­вити матеріали зі спеціальними властивостями, які за допомогою інших технологій виготовити неможливо. Такі деталі містять меншу кількість домішок, точніше відповідають заданому хімічному складу, внаслідок чого підвищуються їх механічні вла­стивості порівняно з деталями, хімічний склад і густина яких такі ж, але виготовлені плавленням. На виготовлення деталей спосо­бами порошкової металургії витрачається в (3...4)рази менше ме­талу, продуктивність праці підвищується в (2...3)рази, собівартість продукції зменшується в (1,5. ..2) рази.

До процесу виготовлення деталей способами порош-кової ме­талургії входять такі операції: підготовка порош-ків чистих ме­талів або суміші порошків для складання шихти потрібного

хімічного складу і властивостей; формування (пересування) ших­ти необхідної форми, розмірів та інших вимог, які ставляться до заготовок; спікання (термічна обробка) та кінцева обробка.

Порошкова металургія займається виробництвом порошків і виробів з них. Порошковою металургією отримують нові конст­рукційні матеріали, які називають металокерамікою.

Зараз порошкова металургія набула широкого розвитку в ба­гатьох країнах Світу. Порівняно з традиційними способами виго­товлення заготівок — різанням, литтям, тиском — вона майже безвідхідна. Так, відходи при виготовленні деталей різанням із за­готівок, отриманих литтям, становлять (20...80)%, а в процесі виго­товлення їх порошковою металургією — всього 5-10%. У разі ви­користання цієї технології виготовлення деталей кількість техно­логічних операцій значно скорочується. Крім того можна отриму­вати матеріали та вироби з наперед заданими властивостями — високою твердістю, зносостійкістю, жароміцністю, стабільними магнетними властивостями. Ще одна важлива перевага порошко­вої металургії — за її допомогою можна отримувати такі штучні матеріали та вироби з них, які не можна виготовити іншими спо­собами. Якщо порівняти втулки бронзової вальниці, виготовлені литтям і спіканням з порошків, то перевага буде на боці останньої. У процесі спікання в матеріалі утворюються шпари, в які заходить мастило. Саме тому такі деталі довговічніші й мають нижчий ко­ефіцієнт тертя. Ефект зростає, якщо до складу шихти додати графіт або іншу мастильну речовину. Заміна мастильних ма­теріалів у шихті на фрикційні дає можливість отримати матеріали, з яких виготовляють муфти зчеплення. Деталі для гальм тощо.

Ефективність порошкової металургії збільшується за умов масового виготовлення виробі. Із збільшенням випуску виробів собівартість порошкових виробів зменшується порівняно із собівартістю виробів, отриманих литтям.

Порошкова металургія забезпечує машинобудівну промис­ловість конструкційними, фрикційними й антифрикційними ма­теріалами; електротехнічну й електронну — магнітами, катода­ми, резисторами; інструментальну та добувну промисловості — твердими та надтвердими сплавами; авіаційну та космічну техніку, атомну та металургійну промисловості — хімічно- та термічно стійкими матеріалами, каталізаторами, вогнетривами. Але основна маса продукції порошкової металургії (60...70%) ви­користовується в автомобілебудуванні.

Способи виготовлення порошків. Виробництво порошків — складова частина технологічного процесу порошкової мета­лургії. Порошки виробляють механічними та фізико-хімічними способами. Такий поділ умовний.

Механічні способи виготовлення порошків (подрібнення, роз-мелення, розпилення) приводять до зміни розмірів та форми час­тинок. Хімічний склад отриманої продукції, якщо не враховува­ти забруднення матеріалами, з яких виготовлено обладнання, за­лишається без зміни.

ФЬико-хімічні способи (відновлення, дисоціація) характеризу­ються тим, що хімічний склад отриманого порошку значно відрізняється від складу сировини.

Іноді для підвищення економічності або поліпшення власти­востей порошків застосовують комбіновані способи їх виготов­лення. Так, у ході розпилення розплавлений метал спочатку гра­нулюють, а потім відпалюють у середовищі водню. У процесі еле­ктролізу отримують щільні, але крихкі частинки, які потім розме­люють. У промисловості найширше застосовують способи відновлення з оксидів і розпилення.

Спосіб отримання порошку впливає на форму та розмір час­тинок, його властивості та вартість. Порошки одного й того са­мого хімічного складу, але отримані різними способами відрізня­ються розмірами та формою частинок, плинністю. Чим дрібніший порошок, тим більша кількість частинок міститься в одному й тому самому об'ємі, а відповідно збільшиться й тертя частинок у ході пресування, що приводить до нагрівання части­нок. Вони стають пластичнішими та міцніше схоплюються між собою. Надто дрібний порошок швидше окиснюється, а це часто спричиняє зменшення міцності виробів. Тому вибір способу ви­робництва порошку залежить від сировини, способу пресування, спікання, а також призначення отриманої деталі.

Властивості порошків. Порошки характерезуються фізичними, хімічними та технологічними властивостями. Ос­новні з них регламентуються стандартами та технічними умова­ми. Технологічні властивості порошків основні. До них належать насипна маса, плинність, здатність пресуватись І формуватись.

Чим більші за розміром частинки і точніша їх форма, тим більша насипна маса порошку. Залежно від способу отримання порошку насипна маса порошку одного й того самого матеріалу буде різною.

Плинністю називають швидкість проходження порошку че­рез отвір певного діаметра. Ця властивість порошку впливає на рівномірність заповнення прес-форми порошком і швидкість ущільнення в ході пресування. Чим менший розмір частинок, тим гірша плинність.

Здатність пресуватись — це здатність ущільнюватись і набу­вати форми під дією зовнішніх сил.

Здатність формуватись — це здатність виробу зберігати свою форму після ущільнення за мінімального тиску.

Усі ці властивості впливають на кінцевий результат порошко­вої металургії, яким є виріб.

Для пресування виробів шихта складається з порошків і спеціальних речовин (каучук, бензин, парафін, графіт тощо). По­рошки подрібнюють, очищають, додають спеціальні речовини і все разом перемішують.

Підготовлення шихти — дуже важлива операція технологічно­го процесу, оскільки на поверхні порошків є оксидні плівки, моле­кули води, мастил та інших речовин. Вони потрапляють на по­верхню порошків у процесі їх виготовлення та транспортування.

Незначний вміст названих речовин у порошку згубно діє як на технологічні, так і на експлуатаційні властивості виробів. Так, вміст оксидів на поверхні порошку, з якого виготовляють радіодеталі, має не перевищувати 1%, інакше деталі матимуть де­фекти. Оксиди хрому, кремнію, алюмінію погіршують пресуван­ня порошків та спікання виробів. А наявність водню, азоту, окси­ду вуглецю збільшують ще й крихкість, особливо порошків туго­плавких металів. Чим дрібніше помелені порошки, тим вони більше забруднені. Щоб запобігти забрудненню порошків, їх зберігають у щільно закритих контейнерах, заповнених інертним газом. Це дорогий спосіб зберігання порошків. Тому в більшості випадків порошки перед використанням очищають. Наприклад, проводять відпалення в печах із використанням відновної атмо­сфери. Ця операція не лише очищає порошок від оксидних плівок, а й підвищує його технологічні властивості.

Щоб полегшити формування та спікання виробів, до порошку додають спеціальні речовини. Так, до порошків, з яких отримують тверді сплави, додають розчин каучуку в бензині або парафіні, до порошків із сталі — веретенне мастило або олеїнову кислоту,

У процесі виробництва антифрикційних деталей до шихти до­дають графіт, для фільтрів — карбонат алюмінію або натрію. У

ході спікання виробів, виготовлених із шихтових матеріалів, в яких містяться також леткі речовини, виділяється значна кіль­кість газів, що призводить до утворення закритих шпар. Перемі­шують шихтові матеріали у млинах, змішувачах тощо.

Порошки шкідливі для здоров'я; можуть самозайматися. То­му під час роботи з порошками потрібно користуватись респіра­торами, а приміщення обладнати вентиляцією.

Виріб, отриманий з порошку, називають порошківкою. Най­поширенішим способом формування порошківок є холодне та гаряче пресування, вальцювання та шлікерне лиття.

Рис. 8.2. Схема пресування порошків: а — однобічне; б — двобічне

1. Пресування. Вироби пресують у прес-формах. Зусилля при­кладають з одного або з двох чи більше боків.

Однобічне пресування (рис. 8.2, а) застосовують для виготов­лення виробів простої форми (втулки, кільця тощо).

Під дією пуансона 1 порошок 2 ущільнюється, деформується і навіть частинки руйнуються. Внаслідок впливу сил тертя порошку об стінки прес-форми 3 прикладене зусилля розподіляється нерів­но-мірно, що спричинює нерівномірність густини матеріалу та погіршення якості виробу. Чим більше відношення висоти виробу до його діаметра, тим більшим буде коливання густини матеріалу.

Двобічне пресування (рис. 8.2, б). У процесі двобічного пресу­вання два пуансони рухаються назустріч один одному. Цим спо­собом пресування виготовляють вироби, в яких відношення висо­ти до діаметра перевищує два. Внаслідок зустрічного руху двох пуансонів збільшується рівномірність розподілу густини части­нок порошку за висотою. Для досягнення однакової середньої гу-

стини порошку прикладають зусилля, яке на (30...40)% менше, ніж у ході од­нобічного пресування. Для отримання виробів складної форми використову­ють машини з кількома пуансонами.

Мундштукове пресування (рис. 8.3) застосовують у випадку отримання ви­робів, довжина яких значно перевищує діаметр (прутки, труби тощо). Ці виро­би виготовляють із порошків, які важ­ко пресуються (порошки берилію, вольфраму, тощо).

Процес отримання виробів полягає в тому, що порошок, який перебуває в порожнині контейнера 2, витискається пуансоном / через отвір мундштука матриці 3. Профіль отриманого виро-

Рис. 8.3. Схема мундштукового пресування порошків

бу визначається формою отвору мундштука і може бути як про­стим, так і складним.

Щоб підвищити густину матеріалу майбутнього виробу, ви­користовують вібрацію, яка до порошку передається через кон­тейнер або пуансон. За допомогою вібрації в кілька разів можна зменшити зусилля на пуансоні.

Гаряче пресування характеризується суміщенням двох процесів: пресування та спікання виробів. У процесі нагрівання порошку до високих температур (майже до температури спікання) підвищу­ється його пластичність, тому тиск у ході пресування значно ниж­чий. Гарячим пресуванням можна отримати вироби з. порошків, які важко пресуються. Це порошки жароміцних матеріалів, твердих сплавів і чистих трудноплавких металів (вольфрам, молібден).

2. Вальцювання. Цей спосіб виготовлення порошківок є еко­номічно вигідним. Вироби виготовляють безперервним форму­ванням, а потім спікають. Цим способом отримують стрічку та прутки. Вальцювання можна проводити у вертикальному та го­ризонтальному напрямках (рис. 8.4).

У процесі вальцювання у вертикальному та горизонтальному напрямі (рис. 8.4, а, б) порошок 2 з бункера 1 безперервно надхо­дить у зазор між валками 3. У ході обертання валків порошок об­тискається і витягується в стрічку або лист певної товщини 4. За­стосовуючи бункер 5 з однією (рис. 8.4, в) або кількома перего-

Рис. 8.4. Схеми способів вальцювання порошків: а — вертикаль­ний; б — горизонтальний; в — вертикальний для виготовлення

родками, можна отримати дво- або багатошарові вироби (стрічки, листи) з різних за складом матеріалів.

На сьогодні вальцюванням отримують листи товщиною 0,025-3 мм і шириною до 300 мм і прутки різного профілю.

3. Шлікерне лиття. Його застосовують для виготовлення ви­робів складної форми (наприклад, лопаті турбін) із крихких і твердих порошків (карбідів, силіцидів, нітридів тощо).

Шлікером називають суспензію порошку та рідини, яку зали­вають у гіпсову або керамічну форму.

Рідина із шлікера виходить крізь шпари у формі, а в середині неї утворюється виріб. Підсушений виріб витягують із форми, для чого форму руйнують. Після остаточного висушування виріб спікають.

Вироби, отримані з порошків, мають малу міцність. Щоб на­дати їм великої міцності та твердості. їх спікають.

1. Спікання виробів. Спіканням називають відпалення ви­робів за температура, яка становить (0,7...0,8) температури плавлення основної складової шихти.

Час спікання становить (1...2) години. Під час спікання у ви­робах відбуваються складні фізико-хімічні процеси (відновлення оксидів, дифузія, рекристалізація, зняття залишкових напру­жень), поліпшуються механічні властивості тощо.

Спікання процес — досить тривалий, який потребує великих затрат енергії. Щоб скоротити час спікання, використовують ультразвук, магнітне поле тощо. До хімічних чинників, які при­скорюють процес спікання, належать відновно-оксидні реакції.

Важливу роль відіграє склад атмосфери, в якій проводять спікан­ня. Атмосфера може бути захисною або відновною. Це водень, дисоційований (лат. dissociatio, від dissocio — роз'єдную) амоніак. Ефективним є також вакуум. Використання вакууму підвищує собівартість виробів. Тому у вакуумі спікають лише ви­роби, виготовлені з порошків титану, танталу, ніобію, берилію.

Спікання проводять у печах різного типу, які працюють періодично та безперервно. Печі періодичної дії використовують у ході спікання невеликих партій порошкових виробів. У процесі масового виробництва виробів використовують методичні печі безперервної дії (конвеєрні, з рухомим черенем тощо).

2. Викінчування виробів. У разі потреби порошкові вироби викінчують. Викінчення складається з таких операцій: калібру­вання, різання, термічна та хіміко-термічна обробка, повторне спікання тощо. У процесі калібрування уточнюють розміри ви­робів, ущільнюють і полірують їх поверхні тощо.

Різання (точіння, свердління, фрезування тощо) застосовують тоді, коли пресуванням не можна виготовити вироби потрібної форми та розмірів, для нарізання внутрішньої та зовнішньої різі, отримання вузьких, але глибоких отворів тощо.

У процесі різання користуються інструментами, виготовлени­ми з надтвердих сплавів або алмазів.

Термічну та хіміко-термічну обробку порошківок проводять так само, як для металів і сплавів.

Повторне пресування проводять тоді, коли в ході першого пресування не можна отримати виріб складної форми.

8.5. Композиційні матеріали

Композитами називають матеріали, основа яких зміцнена армуючими елементами. їх повна назва — композиційні матеріали.

Основу композитів називають матрицею, її виготовляють із металів (найчастіше з АІ, Mg, Ni, Ті та сплавів на їх основі), полімерів, кераміки та інших матеріалів. Матриця надає виробам певної форми І створює монолітний матеріал, а також передає зу­силля, прикладені до виробу, на армівні елементи.

Армуючими елементами є нитковидні кристали, волокна, дротини та дрібні порошки. Ці матеріали повинні мати високу температуру плавлення; малу густину; велику міцність; незначну розчинність в основі-матриці; хімічну стійкість; крім того, вони 385

не повинні виділяти отруйних речовин у процесі виготовлення композитів та в процесі експлуатації виробів з них.

Для армування використовують нитковидні кристали ("ву­са"), металеві дротини (зі сталі, вольфраму, молібдену тощо), во­локна (вуглецеві, борові, скляні, кварцові тощо) та порошки (карбіди, нітриди, бориди й інші трудноплавкі сполуки).

Нитковидні кристали — "вуса" (діаметром від часток до кількох міліметрів і довжиною до кількох сантиметрів), — поки що, не знайшли широкого використання для армування конст­рукційних матеріалів.

Металеві дротини використовують для виробництва компо­зитів на основі металів і кераміки, оскільки їх легко виготовляти і вартість їх порівняно незначна.

Волокна використовують для армування пластмас і металів. Із них виготовляють тканини та трикотаж І вже ними армують ос­нову.

Порошки — це дрібні частинки, розмір яких не перевищує 0,1 мкм. Порошки не повинні вступати у взаємодію з основою композиту. Вміст порошків у композиті становить (0,1…15)%.

Залежно від вибору армуючих матеріалів (волокна, дротини чи порошки) композити поділяють на волокнисті та порошкові.

Композиційні матеріали мають необмежене застосування; у літакобудуванні для виготовлення деталей літаків (обшивки, па­нелей тощо), двигунів (лопаті, компресори, турбіни тощо); у ра­кетобудуванні для виготовлення вузлів апаратів, які в процесі ро­боти нагріваються; в автомобілебудуванні для виготовлення ре­сор, рам, тощо; у добувній промисловості для виготовлення бу­рових доліт тощо.

Застосування композитів забезпечує збільшення потужності двигунів, зменшення металоємності машин, механізмів та облад­нання.

Композити на основі металів. Цей вид композитів ско­рочено називають металокомпозитами. їх основою є метали. Від звичайних металів і сплавів метал око мпозити відрізняються-ме-ханічними властивостями та корозійною стійкістю. Заміна мета­левих сплавів на композити підвищує жорсткість конструкцій за одночасного зниження металоємності.

4. Зміцнення волокнами і дротинами. Міцність волокнистих композитів визначається властивостями волокон, тому міцність і пружність волокон мають бути значно більшими, ніж матриці.

Для зміцнення алюмінію, магнію та сплавів на їх основі вико­ристовують борові та вуглецеві волокна, а також волокна з труд-ноплавких сполук (карбідів, нітридів, боридів, оксидів), які ма­ють значну міцність і пружність.

Часто для армування замість волокон використовують дріт, виготовлений із міцної сталі. Жароміцність нікелевих сплавів підвищують армуванням їх молібденовим І вольфрамовим дро­том. Металеві дротини використовують також тоді, коли треба мати великі тепло- й електропровідність.

Композити на металевій основі мають значну міцність і жароміцність. Волокна в композитах зменшують швидкість поши­рення тріщин, що зароджуються в матриці.

Зміцнення дрібними частинками. Композити зміцнені дрібни­ми частинками називають порошково-зміцненими. їх виготовля­ють з порошкових матеріалів за технологією порошкової мета­лургії. Прикладом таких матеріалів є спечені алюмінієві порош­ки (САП). Вони складаються з різного співвідношення порошків алюмінію й оксиду алюмінію.

Способи отримання металокомпозитів. Вибір способу отри­мання металокомпозитів залежить від фазового стану основи, виду армуючого елемента тощо.

Якщо метал або сплав основи перебуває у твердому стані (у вигляді порошку або фольги, то спосіб отримання металевих композитів називають твердофазним. Суть цього способу отри­мання композитів полягає в тому, що основу (наприклад, алюмінієву фольгу) і армуючі волокна (наприклад, сталеві дроти­ни) пошарове накладають одне на інше, а потім стискають, най­частіше вальцюванням або пресуванням.

У разі рідинного способу основу композиту виготовляють з розплавленого металу чи сплаву. Цим способом армують, напри­клад, магній волокнами вуглецю, бору тощо. Для виготовлення виробів з композитів використовують деякі способи лиття.

Композити на основі полімерів. Такі матері яли скоро­чено називають полиіерокомпозиталш. їх основою є полімери. Для поліпшення властивостей полімерів їх армують волокнами, виготовленими з бору, вуглецю, скла тощо.

Полімерокомпозити та вироби з них у більшості випадків от­римують одночасно. Це зменшує їх собівартість незважаючи на значну вартість полімерів і армівних волокон, а також значну трудомісткість виробництва, 387

Технологія виготовлення виробів із волокнистих полімеро-композитів складається з підготовлення полімеру-основи й армівних волокон; з'єднання волокон з основою; отримання напівпродуктів; ущільнення, твердіння, термічної обробки, спо­собу виготовлення виробів І контролю їх якості.

Полімер-основа може бути твердою або у вигляді розплаву. Як­що полімер-основа перебуває у вигляді розплаву, то волокна намо­чують у полімері, а якщо у твердому стані, то полімер напилюють на волокна. Є інші способи поєднання волокон з основою. Після цих операцій отриману композицію нагрівають для випаровування розчинника і приступають до виконання наступних операцій.

Композити на основі кераміки. Розвиток техніки вимагає дуже міцних і теплостійких конструкційних матеріалів. Метало-композити в більшості випадків не мають достатньої питомої міцності, Полімерокомпозити втрачають міцність під час нагріван­ня до високих температур. Пошуки матеріалів, які задовольнили б вимоги сучасної техніки, привернули увагу вчених до кераміки.

Керамічні матеріали мають високу температуру плавлення, малу густину, значну міцність в процесі випробування на стиск, стійкість до дії агресивних середовищ особливо окиснюючих, то­що. Крім того у природі є великі запаси сировини для їх вироб­ництва. Проте вони не позбавлені недоліків: мають недостатню міцність на розтяг, згин і циклічне навантаження, значну крихкість тощо.

Уведення в кераміку армуючих волокон дає можливість поз­бутися зазначених недоліків та створити композиційні матеріали, які можуть працювати в окиснюючих середовищах до 2000 °С.

Кераміку армують металевими, вуглецевими та іншими во­локнами. Отримані матеріали називають керамікокомпозитами. Керамічні композити отримують в основному порошковою ме­талургією.

В машинобудуванні конструкційні матеріали все більше вико­ристовують пластмаси.

Пластмасами {пластичними масами) називають конст­рукційні матеріали на основі природних або синтетичних велико-молекулярних сполук, що здатні після нагрівання та дії зовнішньої сили набувати заданої форми і зберігати її після охолодження та припинення дії сили.

Пластмаси є важливими конструкційними матеріалами. їх ви­користовують у машино- та приладобудуванні, електро- та

радіотехніці, легкій, харчовій І хімічній промисловості, будівниц­тві, медицині тощо.

Таке широке використання пластмас зумовлене їх властивос­тями. Вони легкі, деякі з них мають велику міцність та ко-розієстійкість тощо. Пластмаси мають малу теплопровідність (у 70-200 разів меншу, ніж сталь), тому їх використовують для теп­лоізоляції. Деякі пластмаси мають значну морозо- та теп­лостійкість, наприклад фторопласти можуть витримувати нагрівання за температур від -260 до +260°С. Мають пластмаси також гарні оптичні властивості. Проте пластмаси не позбавлені недоліків. Вони мають малу теплопровідність, незначну твердість, а також швидко "старіються". Вироби з пластмас виготовляють тиском і литтям.

Пластмаси класифікують за певними ознаками.

За складом. Усі пластмаси поділяють на прості та складні.

Прості пластмаси складаються лише з полімерів. Наприклад, поліетилен

Складні пластмаси багатокомпонентні. Вони складаються з полімеру-основи та допоміжних речовин, якими є наповнювачі, пластифікатори, барвники тощо. Допоміжні речовини рівно­мірно розподілені б полімері.

Полімер є основою складної пластмаси. Він визначає її ос­новні властивості.

Допоміжні речовини змінюють властивості полімеру-основи: густину, міцність, електричну провідність і теплопровідність тощо.

Так, наповнювачі збільшують теплостійкість і твердість пластмас, зменшують їх шпаруваті і гігроскопічність, роблять пластмаси легшими. Вони є дешевшими від полімерів, що змен­шує вартість виробів. Вміст наповнювачів у пластмасах стано­вить (40...70)% за масою.

Наповнювачі поділяють на:

· порошкові (деревний порошок, кварцовий порошок, сажа,

графіт тощо);

· волокнисті (скляне, бавовняне та інші волокна);

· листові (папір, тканини — бавовняні, скляні тощо);

· газові (азот, амоніак тощо). Пластифікатори надають полімеру пластичності, водо- та морозостійкості. Вони знижують температуру розм'якшення тер­мопластичних основ, що сприяє формуванню виробів. До склад­них пластмас додають 10-20% за масою пластифікаторів. Роль

пластифікаторів виконують, речовини, хімічно інертні до інших складників пластмаси (гліцерин, олеїнова кислота, ефіри тощо).

Барвники надають пластмасам забарвлення. Для цього вико­ристовують органічні та мінеральні речовини, які зберігають за­барвлення як у" процесі формування виробів, так і під час їх ви­користання. У процесі виробництва пластмас використовують інші допоміжні речовини.

Представниками складних пластмас є гетинакс (основа — фе-нолоформальдегідна смола; наповнювач — папір), текстоліт (основа фенолоформальдегідна смола; наповнювач — тканина) тощо.

За реакцією утворення полімерів. За цією ознакою усі пластма­си поділяють на полімеризаційні та поліконденсаційні. Найбільше значення мають полімеризаційні пластмаси...

1. Полімеризаційні пластмаси. Цей вид пластмас отримують полімеризацією, під час якої з молекул мономеру, який містить реакційно-здатний подвійний зв'язок, самохіть або під впливом каталізатора чи багатого на енергію випромінювання утво­рюється полімер. Процес полімеризації проходить без виділення побічних речовин. Із цих пластмас найширше застосовують (відповідно і найбільше виробляють) поліетилен, полістирол, фторопласт, поліакрилатитощо.

а) Поліетилен отримують полімеризацією ети­лену

як за високого тиску (100 МПа) у газовій фазі, так І за низького тиску в розчині:

Поліетилен — це тверда, біла, масна на дотик речовина. її переробляють у вироби такими способами: екструзією (витиску­ванням), литтям під тиском, пресуванням, зварюванням та різан­ням. Виняткові діелектричні властивості поліетилену зумовлюють його широке застосування для виготовлення кабельної ізоляції, а також деталей радіо-, телевізійних та телеграфних установок.

Унаслідок водонепроникності та хімічної стійкості (за темпе­ратур до 60°С він стійкий проти дії соляної, сірчаної, азотної кис­лот, розчинів лугів І багатьох органічних розчинників) з поліети­лену виробляють деталі хімічної апаратури, плівку для зберіган­ня харчових продуктів тощо.

На повітрі поліетилен стійкий за температур від +60 до -60°С. У процесі нагрівання до 300°С поліетилен розплавляється і пере­творюється на газ.

б) Полістирол отримують полімери­зацією стиролу

Полістирол водостійкий, має добрі діелектричні властивості І хімічно інертний. Під час витримування у воді протягом 300 год. він вбирає лише 0,05% вологи. Полістирол є прозорим, світло- та морозостійким. Із нього виготовляють деталі радіо- й електроа­паратури, лабораторного посуду. Вироби виготовляють литтям під тиском та екструзією.

Недоліком полістиролу є мала теплостійкість.

в) Фторопласты — похідні етилену , де всі атоми водню замінені галогенами (хлором або фтором). У разі заміни водню фтором утворюється сполука, яку називають тетрафто-ретиленом . Полімеризуючи тетрафторетилен, отриму­ють політетрафторетилен:

У техніці політетрафторетилен називають фторопласт-4. Це білий порошок, який у процесі нагрівання не розм'якшується, а за температури 327°С спікається й переходить із кришталевого в аморфний; у разі подальшого нагрівання залишається твердим до температури 415°С, після чого розкладається. Фторопласт-4 не змочується водою, має добрі діелектричні властивості, а за хімічною стійкістю перевищує навіть благородні метали.

Вироби з порошку фторопласту-4 виготовляють холодним пресуванням, вальцюванням, потім спікають за температури ~375°С. Деталі з фторопласту-4 можна склеювати та зварювати. Із фторопласту-4 виготовляють деталі для електро- та радіотех­ніки, хімічної апаратури; ним ізолюють великочастотні кабелі, які працюють за підвищених температур,

Якщо в етилені три атоми водню замінити атомами фтору, а четвертий — атомом хлору, то отримаємо сполуку трифторхло-ретилен . Полімеризуючи що сполуку, отримують, політрифтор-хлоретилен, який називають фторопласт-3:

Вироби із фторопласту-3 на вигляд подібні до напівпрозоро­го рогового матеріалу.

Фторопласти мають гарні діелектричні властивості. Вони тепло-, морозо- та хімічно стійкі. Незважаючи на значну собівартість їх широко використовують у ракето-, авіа- та судно-

будуванні, хімічному машинобудуванні, приладобудуванні, для захисту металевих виробів від корозії тощо,

г). Поліакріїлати. До цієї групи пластмас належать полімери на основі акрилової кислоти та її похідних. Найбільшого значен­ня набув поліметилметакрилат (органічне скло).



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-21; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.204.2.146 (0.022 с.)