Всего на сайте:
248 тыс. 773 статей

Главная | Авиация, Авиастроение

Виды и свойства пластмасс  Просмотрен 331

Пластмассы классифицируют по различным признакам. В зависимости от изменений, претерпеваемых при нагревании, они делятся на термореактивные и термопластичные.

Термореактивные пластмассы при нагревании и одновременном давлении вначале размягчаются и частично пла­вятся, а затем переходят в твердое и нерастворимое состояние. Изделия, изготовленные из этих пластмасс, не поддаются по­вторной переработке.

Термопластичные пластмассы при нагревании размягчаются, при охлаждении затвердевают, пригодны для по­вторного размягчения. Изделия из этих пластмасс можно под­вергать повторной переработке.

В зависимости от механических свойств пластмассы делятся на жесткие, полужесткие и мягкие.

Жесткие пластмассы имеют аморфную структуру, об­ладают высокой твердостью и упругостью, но низкой пластич­ностью.

Полужесткие пластмассы имеют кристаллическую структуру с аморфными участками, обладают достаточно высо­кой твердостью, упругостью и пластичностью.

Мягкие пластмассы имеют кристаллическую струк­туру, обладают высокой пластичностью, но низкой твердостью. Это мягкие и эластичные материалы.

По количеству компонентов, входящих в пластмассы, они де­лятся на простые и сложные.

Простые пластмассы состоят только из природных или синтетических смол (полимеров). Для улучшения физико-механических свойств к ним иногда добавляют пластифика­торы. К простым пластмассам относятся, например, полистирол, акрилат (органическое стекло).

Сложные пластмассы имеют в своем составе связую­щие вещества, наполнители и пластификаторы. Остальные ве­щества вводят в зависимости от природы и назначения пласт­масс. Большинство из них являются сложными.

По назначению пластмассы делятся на следующие группы:

1) конструкционные — предназначены для изготовления кон­струкций и деталей машин;

2) декоративно-отделочные и облицовочные — предназна­чены для декоративной отделки и облицовки конструкций;

3) электроизоляционные — обладают хорошими диэлектри­ческими свойствами, применяют в качестве электроизоляцион­ных материалов;

4) антикоррозионные — обладают повышенной химической стойкостью в коррозионных средах, применяют в качестве анти­коррозионных материалов;

5) антифрикционные — имеют низкий коэффициент трения, используют для изготовления подшипников скольжения;

6) фрикционные — имеют высокий коэффициент трения, ис­пользуют в тормозных устройствах;

7) звуко- и теплоизоляционные — обладают способностью плохо проводить звук и тепло, служат в качестве звуко- и теп­лоизоляционных материалов.

В зависимости от способа получения и рода связующих веществ различают следующие четыре группы пластмасс:

I ) на основе высокомолекулярных соединений, получаемых полимеризацией (этиленопласты, фторопласты, винипласты И др.);

2) на основе высокомолекулярных соединений, получаемых
поликонденсацией (фенопласты, аминопласты, эфиропласты и др);

3) на основе естественных полимеров и белковых продуктов (целлопласты и протеинопласты);

4) на основе битумов, асфальтов и пеков.

По химической природе основ пластмассы разде-ляют на следующие виды: полиолефины, стиропласты, фторо-пласты, поливинилхлорид (полихлорвинил), полиакрилаты и полиметакрилаты, фенопласты (полиметиленфенолы), поли­амиды, целлопласты и др.

Полиолефины (полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен и др.) получают в результате полимеризации этилена, пропи­лена, изобутилена и других непредельных углеводородов.

Они обладают высокими коррозионной стойкостью в агрес­сивных средах (кислоты, щелочи, соли органические раствори­тели) и диэлектрическими свойствами, хорошими механиче­скими и антифрикционными свойствами, малой плотностью, высокой влагостойкостью и морозостойкостью, относительно де­шевы; сырье для их производства недефицитно.

Основные недостатки полиолефинов — низкая теплостой­кость при нагреве под нагрузкой, повышенная усадка при за­твердевании и высокий коэффициент термического расши­рения.

Стиропласты получают на основе стирола. Наибольшее рас­пространение получил полистирол, который образуется в ре­зультате полимеризации стирола (винилбензола). Он обладает высокими диэлектрическими свойствами, водостойкостью, хими­ческой стойкостью в кислотах и щелочах, маслостойкостью, ма­лой плотностью, небольшой усадкой при затвердевании, легко--стью переработки различными методами.

К недостаткам полистирола относятся малая прочность при действии динамических нагрузок и низкая теплостойкость.

Фторопласты — фторопроизводные этилена с различной сте­пенью замещения в них водорода фтором: поливинилиденфто-рид, политрифторхлорэтилен (фторопласт марок 3 и ЗМ), политетрафторэтилен (фторопласт марок 4 и 4Д). К ним отно­сятся также фторпроизводные бутадиена (полифторопрен и по-литетрафторбутадиен).

Фторопласты обладают высокими антифрикционными и ди­электрическими свойствами, теплостойкостью в широком интер­вале температур, исключительно высокой коррозионной стой­костью почти ко всем агрессивным средам, удовлетворительной устойчивостью в условиях радиации, негорючестью и водостой­костью.

Недостатки фторопластов: низкая прочность, выделение ядо­витых газов при разложении, относительно высокая стоимость и трудность переработки в изделия.

Поливинилхлорид, или полихлорвинил (ПХВ), получают пу­тем полимеризации хлористого винила. Его выпускают с пласти­фикатором (пластикат) и без пластификатора (винипласт). Пластикат—мягкий материал, а винипласт — твердый.

Поливинилхлорид имеет высокую коррозионную стойкость к бензину, маслам, щелочам и кислотам, растворяется только в ацетоне и дихлорэтане, обладает удовлетворительными ди­электрическими свойствами, негорючестью, хорошей сваривае­мостью, износостойкостью и относительно малой стоимостью.

Пластикат, кроме того, имеет высокие влагостойкость и элек­троизоляционные свойства.

К недостаткам поливинилхлорида относятся низкая тепло­стойкость, малая прочность пластикатов и хрупкость, возра­стающая по мере старения.

Полиакрилаты получают путем полимеризации акриловой кислоты, а полиметакрилаты — путем полимеризации метакри-ловой кислоты.

Их основные достоинства: оптическая прозрачность, свето­стойкость, нетоксичность, возможность переработки разными способами, водо- и бензостойкость.

К недостаткам относятся низкая теплостойкость и твердость, горючесть, невысокая стойкость в кислых средах.

Типичным представителем акрилатов является органическое стекло, основное отличие которого — стойкость против ударов.

Фенопласты (полиметиленфенолы) получают на основе фенолоформальдегидной смолы, называемой обычно бакелитом.

В качестве наполнителей применяют порошковые, волокнистые и слоистые вещества.

Фенопласты с порошковым наполнителем (древесная мука или древесная мука с добавками молотой слюды и кварцевой муки), так называемые пресс-порошки, получили большое рас­пространение в промышленности, хотя обладают относительно НИЗКИМИ прочностными и электроизоляционными свойствами. У фенопластов, в которые в качестве наполнителя входит древесная мука с добавками слюды и кварца, эти свойства выше

Фенопласты с волокнистыми наполнителями (хлопковые (очёсы и отходы текстильной промышленности, кордовые нити, Асбестовое волокно и стекловолокно) называют волокнитами. Они обладают достаточно высокой прочностью, теплостойкостью и износостойкостью, уровень которых зависит от вида напол­нителя,

Фенопласты со слоистыми наполнителями называются слоис­тыми фенопластами. К ним относятся гетинакс, текстолит, и стеклотекстолит, которые различаются по виду Исполнителя.

Гетинакс содержит в качестве наполнителя бумагу. Он обладает высокими диэлектрическими свойствами.

Текстолит содержит в качестве наполнителя хлопчатобумажную ткань. Он обладает водо, масло- и бензостойкостью и высокой механической прочностью.

Асботекстолит содержит в качестве наполнителя асбестовую нити. Он обладает высокой прочностью, тепло- и кислотостой костью и хорошими фрикционными свойствами. Стеклотекстолит содержит в качестве наполнителя стеклянную ткань. Он обладает высокой прочностью, термостойкостью и хорошими диэлектрическими свойствами.

Стеклотекстолит является также представителем группы пластмасс, объединенных общим названием — стеклопла­стики. Это пластмассы, в которых наполнитель — стеклянные материалы, а связующее вещество —термореактивные или тер­мопластичные синтетические смолы.

Кроме стеклотекстолита к стеклопластикам относятся стекловолокнйстый анизотропный материал (СВАМ), лента однона­правленная стеклянная (ЛОС), анизотропные пресс-материалы марок АГ-4, АГ-4С, АГ-4В и др., стеклошифер, стеклопластики профильный и марки ФСМ (типа глакрезит) и др.

Сочетание составляющих стеклопластиков и методов изго­товления определяют их физико-механические свойства. Об­щими положительными свойствами являются высокая проч­ность, теплостойкость и химическая стойкость в ряде агрессив­ных сред.

Полиамиды (анид, капрон, ундекан, энант и др.) - высоко­молекулярные кристаллические полимеры, в молекулах кото­рых содержится амидная группа (—СО—NH—).

Они обладают высокими механическими свойствами, стой­костью к щелочам, разбавленным кислотам, топливу и маслам, сопротивляемостью к абразивному износу, низким коэффициен­том трения, негорючестью, стабильностью размеров, нетоксич­ностью, возможностью переработки различными способами.

Полиамиды имеют следующие недостатки: малую водостой­кость, старение на свету, низкую теплопроводность, нестойкость к действию концентрированных кислот.

Целлопласты (этролы) получают на основе целлюлозы. Цел­люлоза—основная часть оболочки клеток растительных воло­кон — относится к высокомолекулярным соединениям. В про­мышленности ее получают из древесины, соломы, хлопка, ка­мыша, стеблей кукурузы и других растений.

Старейшим представителем целлопластов (да и всех пласт­масс) является целлулоид, производство которого началось еще в 1868 г. Основу его составляет продукт обработки целлюлозы азотной кислотой — нитроцеллюлоза. Целлулоид прозрачен, плохо проводит тепло, легко воспламеняется.

  
 

Пено- и поропласты получают на основе полистирола, поли­хлорвинила, мочевиноформальдегидных смол и др. Расплавлен­ную основу под высоким давлением насыщают газами, вводя специальные газообразователи (порофоры), и получают ячеис­тый (пенопласты) или пористый (поропласты) мягкий или жест­кий материал. Мягкую пластмассу обычно называют губкой.

Пено- и поропласты обладают исключительно малой плотно­стью, высокими звуко-, тепло- и электроизоляционными свой­ствами.

Почти все пластмассы обладают малой плотностью. В сред­нем она составляет от 0,9 до 2,3 Мг/м3, но при помощи метал­лических наполнителей может быть увеличена до 5—6 Мг/м3.

Пено- и поропласты имеют ничтожно малую плотность (в сред­нем 0,05—0,1 Мг/м3). Благодаря применению пластмасс можно значительно снизить массу конструкций. В среднем они и 1,2 раза легче самых легких промышленных металлов (спла­вов па основе магния), в 2 раза легче сплавов на основе алю­миния, в 5—6 раз легче черных металлов и сплавов на основе меди.

Многие пластмассы отличаются высокой прочностью, хоро­шими диэлектрическими и антикоррозионными свойствами, во­достойкостью, негорючестью и другими положительными каче­ствами. Количественные характеристики некоторых из них пред­ставлены в табл. 30.

Во многих случаях пластмассы служат полноценными заменителями черных и цветных металлов. В ряде отраслей, напри­мер в судостроении, они являются во многих случаях незамени­мыми материалами.

 

Предыдущая статья:Подшипниковые (антифрикционные) сплавы. Следующая статья:Применение пластмасс в судостроении
page speed (0.0223 sec, direct)