Механические свойства термопластичных пластмасс

 

Термопластичные пластмассы в отличие от реактивных нашли более широкое применение и производятся в б о льших количествах. Значительная часть термопластов перерабатывается в пленку, волокна, и изделия из волокна, которые трудно или вовсе невозможно изготовить из термореактивных полимеров.

К термопластам относят:

* - полиэтилен, может быть высокого и низкого давления, нерастворим ни в одном из известных растворителей. Применяется для изготовления труб, литых и прессованных несиловых деталей (вентили, контейнеры), полиэтиленовых пленок для изоляции проводов и кабелей, чехлов, остекления теплиц, он может служить покрытием на металлах для защиты от коррозии, влаги и т.д.

Недостатком является подверженность его старению

* полистирол - по диэлектрическим характеристикам близок к полиэтилену, удобен для механической обработки, легко окрашивается Из него изготавливают детали для радиотехники, телевидения, приборов, корпуса, ручки, сосуды для воды и химикатов

* поливинилхлорид - разновидность его - винипласт- имеет высокую механическую прочность и упругость. Из него изготавливают трубы для подачи агрессивных газов, жидкостей и воды, защитные покрытия для электропроводки, детали для вентиляционных установок, теплообменников. защитные покрытия для металлических емкостей. строительные облицовочные плитки.

* фторопласт-4- обладает очень низким коэффициентом трения, который

 

Не зависит от температуры. Его трудно перерабатывать из-за отсутствия пластичности. Из него изготавливают трубы для химикатов, вентили, краны, насосы, уплотнительные прокладки, антифрикционные покрытия на металлах.

Волокно и пленки из него не горят, химически стойки, применяются для емкостей, рукавов, спецодежды.

 

* полиамиды -это группа пластмасс с широко известными названиями - капрон, нейлон, анид, и др. Они стойки к щелочам, бензину, имеют низкий коэффициент трения, продолжительное время могут работать на истирание, способны поглощать вибрацию. К недостаткам можно отнести - гигроскопичность и подверженность старению из-за окисляемости.

* Из полиамидов изготавливают шестерни, втулки, подшипники, болты, гайки, шкивы, детали ткацких станков, буксирные канаты. Их используют в электротехнике. медицине. применяют их и как антифрикционные покрытия металлов.

* поликарбонат - выпускается под названием дифлон- по прочности на разрыв близок к винипласту, отличается высокой ударной вязкостью.

* Из него изготавливают шестерни, подшипники, автодетали. радиодетали, его используют в криогенной технике для работы в среде сжиженных газов. Дифлон применяют и в виде гибких прочных пленок.

* органическое стекло -прозрачный аморфный термопласт, называется иногда - полиметилметакрилат. Материал в два раза легче минеральных стекол, пропускает 75% ультрафиолетовых лучей (минеральные - 0,5%). при 80оС оргстекло начинает размягчаться, при 105-150оС появляется пластичность, что позволяет формировать из него различные изделия. Критерием, определяющим пригодность органического стекла для эксплуатации, является не только их прочность, но и появления на поверхности и внутри материала мелких трещин - т.н. "серебра". Этот дефект снижает прозрачность и прочность стекла. Причиной появления "серебра" являются внутренние напряжения, возникающие в связи с низкой теплопроводностью и высоким температурным коэффициентом линейного расширения материала.

Оргстекло стойко к действию разбавленных кислот. щелочей, растворяется в эфирах. К недостатком - относят невысокую его поверхностную твердость.

Максимальная рабочая температура при неполном прогреве стекла - 100о

оргстекло используется в самолетостроении и автомобилестроении. светотехнические детали, оптические линзы, защитные щитки на металлорежущих станках.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ ПЛАСТМАСС

 

Термореактивные пластмассы (реактопласты) получают на основе эпоксидных, полиэфирных, полиуретановых, фенолоформальдегидных и кремнийорганических полимеров.

Пластмассы применяют в отвержденном виде. Они имеют сетчатую структуру и поэтому при нагреве не плавятся, устойчивы против старения и не взаимодействуют с топливом и смазочными материалами.

Реактопласты нерастворимы, способны лишь набухать в отдельных растворителях, водостойки и поглощают не более 0,1-0,5% воды. Эти пластмассы пригодны для изделий больших размеров.

Реактопласты после отверждения имеют низкую ударную вязкость и поэтому используются с наполнителями.

Преимущества наполненных термореактивных пластмасс:

* большая стабильность механических свойств

* относительно малая зависимость их от температуры, скорости деформирования, и длительности действия нагрузки.

* большая, чем у термопластов надежность

* лучшая несущая способность в рабочем интервале температур

Волокниты - это пластмассы, у которых наполнителем служат волокна, имеют повышенную прочность, а гласное ударную вязкость.

* Волокниты, наполненные асбестовым волокном, сочетают теплостойкость до 200° с высоким коэффициентом трения в паре со сталью и поэтому применяются в тормозных устройствах.

* Изделия из волокнитов прессуют при повышенных давлениях. из-за низкой текучести материала применение волокнитов ограничено изделиями простой формы.

* Слоистые пластики - представляют группу самых прочных и универсальных по применению конструкционных пластмасс. Листовые наполнители, уложенные слоями, придают материалам анизотропность.

По виду наполнителя слоистые пластики подразделяются на следующие виды:

* текстолиты - материалы с х/б тканями

* гетинаксы - с бумажным наполнителем

* древесно-слоистые пластики - с древесным шпоном

* стеклотекстолиты - с тканями из стеклянного волокна

Наименее прочными являются гетинаксы, максимальную прочность имеют стеклотекстолиты.

Из всех слоистых пластиков текстолиты отличаются самым прочным сцеплением между полимером и наполнителем и лучше поглощают вибрацию.

Обычно слоистый пластик имеет около 50% полимера, при меньшем его содержании материал более экономичный. но менее прочен и неводостоек.

* Гетинаксы- в зависимости от свойств составляющих применяются как электроизоляционные или строительно-декоротивные материалы, применяемые для облицовки производственных помещений, салонов самолетов, ж/д вагонов.

* Текстолиты- используют для разнообразных средненагруженных трущихся деталей, включая зубчатые колеса и кулачки. он хорошо сопротивляется износу, не схватывается со стальными деталями.

* Стеклотекстолиты - сочетают малую плотность (1,6-1,9) с высокой прочностью и жесткостью. Наивысшую прочность обеспечивает эпоксидная связка, минимальную - кремнийорганические полимеры.

* Стеклотекстолиты по способности поглощать вибрации превосходят стали, сплавы титана и алюминия, поэтому они имеют хорошую выносливость при переменных нагрузках. По тепловому расширению они близки к сталям.

* Слоистые пластики со стеклянным или полимерным волокном в течение десятков секунд выдерживают температуру свыше 3000о. В поверхностных слоях разрушается полимер, оплавляется наполнитель и образуется тугоплавкий кокс, который защищает более глубокие слои материала. эта особенность лежит в основе применения пластмасс в качестве теплозащитных материалов.

* Термореактивные полимеры используют в виде клеев, а также при изготовлении оболочковых форм для отливок, различной технологической оснастки, абразивного инструмента.

* Максимальную прочность обеспечивают фенолоформальдегидные клеи, теплостойкость - клеи на основе кремнийорганических полимеров. Склеивание производят там, где клеевая пленка работает на срез - при приклеивании тормозных обкладок, фиксации болтов и шпилек, закреплении вкладышей подшипников.

Газонаполненные пластмассы

 

Это легкие и сверхлегкие материалы, которые получают вспениваем эмульсии и раствора мономера (полимера) воздухом или газом. Либо вспениваем газообразными продуктами, образующимися в процессе отверждения полимера. Либо вспениванием размягченного полимера газом под давлением 10-25 Мпа при 140-160о

Структура их представляет твердый полимер, которое образует стенки элементарных ячеек или пор с распределеннной в них газовой фазой - наполнителем.

Такая структура обеспечивает чрезвычайно малую массу и высокие теплоизоляционные характеристики.

Различают:

* - пенопласты

* -поропласты

У пенопластов- микроскопические ячейки заполненные газом. не сообщаются между собой (плотность до 0,3мг/мз)

У поропластов - ячейки сообщаются между собой (плотность более 0,3мг/мз)

Газонаполненные пластмассы получили широкое распространение и широко применяются для теплоизоляции кабин, контейнеров. холодильников. в строительстве, являясь легким заполнителем, повышают прочность силовых конструкций. Мягкие пластичные поролоны используют для амортизаторов, губок.