Термопластичные и термореактивные пластмассы реферат

Обновлено: 04.07.2024

Термореактивные пластмассы (реактопласты) имеют сетчатую структуру, вследствие чего они не плавятся при нагреве, устойчивы против старения и коррозии в среде топлива и смазочных материалов. В реактопластах в качестве связующих применяют термореактивные смолы — фенолоформальдегидные, кремнийорганические, эпоксидные, и их модификации. Реактопласты после отверждения имеют низкую ударную вязкость, поэтому в их состав практически всегда входят наполнители. Связующие (смолы) склеивают слои наполнителя и воспринимают нагрузку совместно с наполнителем.
В настоящее время реактопласты получили широкое применение в различных отраслях машиностроения. В частности, в двигателях внутреннего сгорания из них изготовляют головки цилиндров, воздуховоды, воздухоочистители, маслоотделители, панели регуляции отработавших газов и датчиков топливной системы,

В зависимости от формы частиц наполнителя термореактивные пластмассы можно подразделить на порошковые, волокнистые и слоистые, которые различаются комплексом свойств и, соответственно, применением.

Пластмассы с порошковым наполнителем могут содержать органические (древесная мука) и минеральные (кварц, асбест, графит) порошки в качестве наполнителя; свойства таких пластмасс характеризуются изотропностью. Благодаря хорошим электроизоляционным показателям такие пластмассы применяют для электротехнических деталей; ввиду невысокой механической прочности (ов = 30…60 МПа) — для слабонагруженных деталей в машиностроении: инструментальной оснастки, вытяжных и формовочных штампов, литейных моделей, копиров и другой оснастки.

Пластмассы с волокнистыми наполнителями (волокниты, асбоволокниты, стекловолокниты) по сравнению с порошковыми пластмассами имеют более высокую ударную вязкость и лучшие фрикционные свойства.

Волокнит (наполнитель — хлопковые очесы) обладает хорошей прочностью при ударных нагрузках, но его статическая прочность невысокая. В детали (изделия) волокнит перерабатывают только горячим прессованием. Исходная масса очень грубая, жесткая, поэтому из нее можно формовать изделия только простой конфигурации. Обработка резанием нежелательна, так как процесс сопровождается вырыванием хлопчатобумажных волокон, что нарушает качество поверхности и ослабляет прочность детали (изделия). Волокниты применяют для производства деталей (фланцы, втулки), работающих на изгиб и кручение (табл. 18.2).

Особыми положительными свойствами асбоволокнитов (наполнитель — асбестовое волокно) являются высокая теплостойкость (200…250° С) и хорошие фрикционные свойства, обусловленные высоким значением коэффициента трения (коэффициент трения по стали 0,3…0,4). Асбоволокниты применяют в качестве фрикционного материала для изготовления тормозных колодок, фрикционных муфт, дисков сцепления, деталей коллекторов и т. д.

Слоистые пластмассы — гетинакс, текстолит, древеснослоистые пластики (ДСП) являются силовыми конструкционными и поделочными материалами, которые выпускают в виде листов и плит. Гетинакс применяют для внутренней облицовки самолетов и железнодорожных вагонов; текстолит — для зубчатых колес, подшипников, используемых при рабочих температурах до 80…90 °С. ДСП состоят из тонких листов древесного шпона, пропитанных смолами. Поскольку они имеют высокие физико-механические свойства, низкий коэффициент трения, то могут заменять цветные металлы и сплавы. Свойства ДСП зависят от температуры: временное сопротивление разрыву находится на высоком уровне при отрицательных температурах и снижается с повышением температуры до 80…120 °С. Преимущества деталей из ДСП (шкивы, втулки, подшипники и др.) заключаются в бесшумной, долговечной работе; недостаток — чувствительность к влаге.

Все пластмассы принято подразделять на реактопласты и термопласты.

Реактопласты (термореактивные пластмассы) также как и термопласты (термопластичные пластмассы) относятся к классу полимеров различной химической природы, которые при нагреве способны переходить в вязкотекучее состояние. Если для термопластов процесс нагревания и охлаждения может происходить многократно без изменения их структуры, то реактопласты при однократном нагреве с увеличением времени воздействия повышенных температур в результате протекающих в них химических процессов переходят в нерастворимое твердое состояние с образованием сетчатой структуры макромолекул. Этот процесс необратимый, изделия из реактопластов разрушаются при повторном нагревании при достаточно высокой температуре без предварительного размягчения.

К термопластам относят материалы на основе полипропилена, полиэтилена, политетрафторэтилена, полистирола, поливинилхлорида, полиамидов и прочих полимеров.

Реактопласты состоят из связующей основы и наполнителя. Связующей основой являются синтетические смолы: фенолформальдегидные, мочевино- и меламино-формальдегидные, эпоксидные, полиэфирные и другие, а в качестве наполнителя используются ткань, целлюлоза, древесная мука или опилки, кварцевый песок, стекловолокно, сажа, мел и иные материалы.

Свойства реактопластов на этапах получения и переработки в изделия (механизм, условия, скорость отверждения, объемная усадка и выделение летучих компонентов) и эксплуатационные характеристики изделий определяются химической структурой основы полимера, природой и количеством отвердителя. Для регулирования свойств реактопластов широко используются загустители, разбавители и смазки, а для изменения свойств в отвержденном состоянии — эластифицирующие добавки и пластификаторы.

Как правило, реактопласты формуются в изделия методами литьевого или компрессионного прессования и литья под давлением в горячей литьевой форме при температуре 160 – 210 °С. При этом протекает реакция сшивания макромолекул, которую называют отверждением. Этот процесс может протекать от нескольких минут до многих часов. Температура процесса должна поддерживаться с большой точностью на каждом участке технологической линии, т.к. литье реактопластов осложняется возможностью преждевременного отверждения расплава и перегревом смеси. Требуется также точная дозировка количества исходного материала, а заполнение литьевой формы должно происходить за минимально короткое время, т.к. формование реактопластов возможно провести лишь в течение ограниченного времени пребывания исходного материала в вязкотекучем состоянии.

Готовые изделия можно обрабатывать механически, соединять между собой склеиванием, а при низких степенях отверждения — методом химической сварки.

Физико-механические и иные эксплуатационные свойства термопластов и реактопластов различаются в широких пределах и зависят от типа и содержания самого полимера, наполнителей и модифицирующих добавок. В отличие от термопластов реактопласты могут эксплуатироваться при довольно высоких температурах (100 – 130 °С). Реактопласты обладают достаточно высокой химической стойкостью к органическим растворителям, слабым растворам кислот и щелочей и применяются во многих отраслях промышленности.

Классическими представителями реактопластов являются аминопласты и фенопласты.

Аминопласты — это пластмассы, в основном состоящие из аминоальдегидных смол, обычно мочевиноформальдегидных или меламиноформальдегидных. В состав аминопластов входят: наполнители (тальк, целлюлоза, асбест, стеклянное волокно, древесная мука и другие), модифицирующие добавки, смазочные вещества, красящие пигменты. Аминопласты выпускают в виде прессованных материалов (гранул, порошков, волокнистых продуктов), пенопластов и слоистых пластиков.

Технологический процесс производства аминопластов включает синтез связующих, пропитку ими наполнителя, сушку готовой композиции, измельчение композиции и, если необходимо, гранулирование или таблетирование. Аминопласты перерабатывают в изделия методами прессования (135 – 170 °С, 25 — 50 МПа), литья под давлением (температура пластикации 90 — 115 °С, давление 100 — 200 МПа, температура формы 140 — 170 °С), литьевого прессования. Формование изделий сопровождается переходом смолы в твердое состояние с образованием полимера сетчатой структуры.

Отвержденные аминопласты — это прочные материалы, стойкие к действию огня, воды, органических растворителей, слабых кислот, масел, растворов щелочей. Аминопласты обладают дугостойкостью и хорошими электроизоляционными свойствами. Меламино-формальдегидные пластики от мочевино-формальдегидных отличаются более высокой теплостойкостью, меньшими усадкой и водопоглощением.

Выпускают аминопласты под торговыми названиями: изомил, пласкон, мелмекс, поллопас, ультрапас, сканопал и другими.

Используют аминопласты для изготовления изделий электротехники (выключателей, корпусов приборов, штепсельных розеток), декоративных элементов интерьера и отделки мебели, искусственного мрамора, звукоизоляционных и теплоизоляционных материалов и разнообразных изделий бытового назначения. Область применения аминопластов постоянно расширяется, что обусловлено доступностью сырья для их производства.

Фенопласты — это реактопласты на основе фенолоформальдегидной смолы. По типу смолы фенопласты подразделяют на резольные и новолачные. По виду наполнителя — на армированные и дисперсно-наполненные.

Эксплуатационные свойства фенопластов изменяются в широких пределах и зависят от типа наполнителя и связующего компонента. Ударная вязкость, например, изменяется от 2 — 6 кДж/м2 (для фенопластов дисперсно-наполненных) и до 50 — 100 кДж/м2 (для фенопластов армированных). Плотность материала 1,1 — 3 г/см3, его теплостойкость от 100 до 300 °C.

В качестве наполнителя дисперсно-наполненные фенопласты чаще всего содержат древесную, слюдяную или кварцевую муку, микроасбест, кокс, измельченный графит, каолин, стекловолокно, металлический порошок, металлические или стеклянные микросферы и другие. Фенопласты дисперсно-наполненные выпускают под торговыми названиями: кемопласт (США), фенопласт и антегмит (СНГ), тролитан, баскодур и пластодур (Германия), флуосит и бакелит (Италия), моудденсит и формолит (Великобритания).

Фенопласты обладают механической устойчивостью, прочностью, коррозионной устойчивостью, высокими электроизоляционными параметрами. Применяются фенопласты практически во всех отраслях промышленности, как материалы электротехнического, конструкционного, изоляционного, антифрикционного и фрикционного назначения.

Армированные фенопласты в роли наполнителя содержат растительные волокна, стеклоткань или стекловолокно, асбестовое волокно, углеродные или синтетические (как правило, полиамидные и полиэфирные) волокна, волокнистые полотна (тканые и нетканые), бумагу, древесный шпон. Производят армированные фенопласты, как правило, методом пропитки волокнистых наполнителей связующим. Изделия из полуфабрикатов формируют методами намотки, выкладки и протяжки с фиксированием формы посредством отверждения связующего компонента. Армированные фенопласты выпускаются под торговыми названиями: гетинакс, текстолит, волокнит, стеклотекстолит и асботекстолит (СНГ), текстолит, фэбрикон и хейвег (США), дуротон, тролитакс и пресскотон (Германия), пэксолин и фарболит (Великобритания), турнерон и геделит (Франция), ришелит и кобелит (Япония) и другими. Некоторые марки фенопластов, для примера: Сп1-342-02, Сп3-342-02, 02-010-02, Э9-342-73, Э10-342-63, Э2-330-02, У1-301-07, Вх5-010-73, У2-301-07, У4-080-02, Ж3-010-62, Ж7-010-8, Ж2-010-60.

Армированные фенопласты повышенной прочности со стекловолокном – неплавкий композиционный материал изготовленный из стеклянных комплексных нитей, пропитанных полимерным связующим, обладает хорошими диэлектрическими параметрами (электрическая прочность при частоте 50 Гц, — не менее 14 кВ/мм) и отличными механическими характеристиками (напряжение при разрушении до 500 МПа). Применяют для изготовления изоляционных элементов работающих при вибрациях, ударных нагрузках, нагрузках на разрыв или на изгиб в диапазоне температур от –190 °С до +200 °С. Могут служить, как замена более хрупких фарфоровых или стеклянных изоляторов, использоваться в производстве корпусов приборов, шестерен, втулок, вкладышей подшипников и других изделий.

Некоторые марки фенопластов со стекловолокном: АГ-4В, АГ-4В-10, АГ-4В-10-4,5; АГ-4С; АГ-4НС; ДСВ-2-О, ДСВ-2-Л, ДСВ-2-П, ДСВ-4-О, ДСВ-4-Л, ДСВ-4-П; ГСП-8, ГСП-32-П, ГСП-32-О, ГСП-400.

Материалы на основе пластмасс

Мебельные пластмассы

Пластик, который используют для производства мебели, получают путём пропитки бумаги термореактивными смолами. Производство бумаги является наиболее энерго- и капиталоемким этапом во всем процессе производства пластика. Используется 2 типа бумаг: основой пластика является крафт-бумага (плотная и небеленая) и декоративная (для придания пластику рисунка). Смолы подразделяются на фенолформальдегидные, которые используются для пропитки крафт-бумаги, и меламиноформальдегидные, которые используются для пропитки декоративной бумаги. Меламиноформальдегидные смолы производят из меламина, поэтому они стоят дороже.

Мебельный пластик состоит из нескольких слоёв. Защитный слой — оверлей — практический прозрачный. Изготавливается из бумаги высокого качества, пропитывается меламиноформальдегидной смолой. Следующий слой — декоративный. Затем несколько слоев крафт-бумаги, которая является основой пластика. И последний слой — компенсирующий (крафт-бумага, пропитанная меламиноформальдегидными смолами). Этот слой присутствует только у американского мебельного пластика.

Готовый мебельный пластик представляет собой прочные тонированные листы толщиной 1-3 мм. По свойствам он близок к гетинаксу. В частности, он не плавится от прикосновения жалом паяльника, и, строго говоря, не является пластической массой, так как не может быть отлит в горячем состоянии, хотя и поддается изменению формы листа при нагреве. Мебельный пластик широко использовался в XX веке для отделки салонов вагонов метро.

Что такое пластмасса?

В соответствии с отечественным государственным стандартом:

Пластмассами называются материалы, основной составной частью которых являются такие высокомолекулярные органические соединения, которые образуются в результате синтеза или же превращений природных продуктов. При переработке в определенных условиях они, как правило, проявляют пластичность и способность к формованию или деформации.

«Плас назвали так потому, что эти материалы способны при нагреве размягчаться, становиться пластичными, и тогда под давлением им можно придать определенную форму, которая при дальнейшем охлаждении и отверждении сохраняется.

Так, например, выглядит мономер полипропилена, наиболее применяемого в автомобилестроении типа пластика:

Молекулярные цепи полимера состоят из практически бесчисленного числа таких кусочков, соединенных в одно целое.

Цепочки молекул полипропилена

По происхождению все полимеры делят на синтетические и природные. Природные полимеры составляют основу всех животных и растительных организмов. К ним относят полисахариды (целлюлоза, крахмал), белки, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук и другие вещества.

Хотя модифицированные природные полимеры и находят промышленное применение, большинство пластмасс являются синтетическими.

Синтетические полимеры получают в процессе химического синтеза из соответствующих мономеров.

Так, например, из горючего газа пропилена получают пластик полипропилен, из которого делают бамперы:

Международные краткие обозначения пластмасс являются аббревиатурами их химических наименований. Например, поливинилхлорид обозначают как PVC (Polyvinyl chloride), полиэтилен — PE (Polyethylene), полипропилен — PP (Polypropylene).

Кроме полимера (его еще называют связующим) в состав пластмасс могут входить различные наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители и другие вещества, обеспечивающие пластмассе те или иные свойства, такие как текучесть, пластичность, плотность, прочность, долговечность и т.д.

Использование пластических масс во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства в качестве материалов конструкционного, защитного, электротехнического, декоративного, фрикционного и антифрикционного назначений. Технология изготовления термопластов.

Рубрика	Химия
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	13.11.2018
Размер файла	1,4 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Кафедра "Технологии основного органического и нефтехимического синтеза"

Тема: Термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты) полимеры. Свойства и применение

Выполнил: магистрант кафедры ТООНС

1. Общая характеристика

4. Свойства и применение

Пластические массы применяют во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства в качестве материалов конструкционного, защитного, электротехнического, декоративного, фрикционного и антифрикционного назначений.

1. Общая характеристика

Полимерные материалы в настоящее время используются практически во всех областях человеческой деятельности, начиная от медицины и заканчивая авиационно-космической отраслью. Широкое распространение данные материалы получили благодаря уникальным свойствам, многие полимеры имеют высокую степень устойчивости к различным видам механических и химических воздействий, а также являются диэлектриками. Полимером называется органическое вещество, длинные молекулы которого построены из одинаковых многократно повторяющихся звеньев -- мономеров. По происхождению полимеры делятся на три группы.

Природные образуются в результате жизнедеятельности растений и животных и содержатся в древесине, шерсти, коже. Это протеин, целлюлоза, крахмал, шеллак, лигнин, латекс.

Обычно природные полимеры подвергаются операциям выделения очистки, модификации, при которых структура основных цепей остается неизменной. Продуктом такой переработки являются искусственные полимеры. Примерами являются натуральный каучук, изготовляемый из латекса, целлулоид, представляющий собой нитроцеллюлозу, пластифицированную камфарой для повышения эластичности.

Природные и искусственные полимеры сыграли большую роль в современной технике, а в некоторых областях остаются незаменимыми и до сих пор, например в целлюлозно-бумажной промышленности. Однако резкий рост производства и потребления органических материалов произошел за счет синтетических полимеров - материалов, полученных синтезом из низкомолекулярных веществ и не имеющих аналогов в природе. Развитие химической технологии высокомолекулярных веществ -- неотъемлемая и существенная часть современной НТР. Без полимеров уже не может обойтись ни одна отрасль техники, тем более новой.

По химической структуре полимеры делятся на линейные, разветвленные, сетчатые и пространственные.

Молекулы линейных полимеров химически инертны по отношению друг к другу и связаны между собой лишь силами Ван-дер-Ваальса. При нагревании вязкость таких полимеров уменьшается и они способны обратимо переходить сначала в высокоэластическое, а затем и в вязкотекучее состояния (рисунок 1).

Рисунок 1 Схематическая диаграмма вязкости термопластичных полимеров в зависимости от температуры: Т1 - температура перехода из стеклообразного в высоко эластичное состояние, Т2 - температура перехода из высокоэластичного в вязкотекучее состояние.

Термопластичные полимеры можно не только плавить, но и растворять, так как связи Ван-дер-Ваальса легко рвутся под действием реагентов.

Разветвленные (привитые) полимеры более прочны, чем линейные. Контролируемое разветвление цепей служит одним из основных промышленных методов модификации свойств термопластичных полимеров.

Сетчатая структура характерна тем, что цепи связаны друг с другом, а это сильно ограничивает движение и приводит к изменению как механических, так и химических свойств. Обычная резина мягка, но при вулканизации серой образуются ковалентные связи типа S-0, и прочность растет. Полимер может приобрести сетчатую структуру и спонтанно, например, под действием света и кислорода произойдет старение с потерей эластичности и работоспособности. Наконец, если молекулы полимера содержат реакционноспособные группы, то при нагревании они соединяются множеством прочных поперечных связей, полимер оказывается сшитым, т. е. приобретает пространственную структуру. Таким образом, нагрев вызывает реакции, резко и необратимо изменяющие свойства материала, который приобретает прочность и высокую вязкость, становится нерастворимым и неплавким. Вследствие большой реакционной способности молекул, проявляющейся при повышении температуры, такие полимеры называют термореактивными.

Термопластичные полимеры получают по реакции полимеризации, протекающей по схеме пММп (рисунок 2), где М -- молекула мономера, Мп-- макромолекула, состоящая из мономерных звеньев, п -- степень полимеризации. пластический термопласт фрикционный

При цепной полимеризации молекулярная масса нарастает почти мгновенно, промежуточные продукты неустойчивы. Современная химия создала новый инструмент -- реакцию полимеризации, а благодаря ему большой класс термопластичных полимеров. Реакция полимеризации реализуется лишь в сложной аппаратуре специализированных производств, и термопластичные полимеры потребитель получает в готовом виде.

Термореактивные полимеры могут образоваться более простым и естественным путем- реакцией поликонденсации. Высокая технологичность термореактивных полимеров предоставляет широкие возможности изготовлять различные изделия на нехимических предприятиях, в том числе на радиозаводах.

Рисунок 2 Реакции образования полимеров:

Термопласты представляют собой полимерные материалы, которые размягчаются при нагревании, а при остывании вновь приобретают свои изначальные свойства. При этом свойства материала не изменяются. К этому типу пластмасс относятся полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид, полиметилметакрилат (органическое стекло) и др. Термопласты, в отличие от реактопластов, намного легче поддаются термопрессованию.

В настоящее время во всех странах развивается производство термопластичных материалов. В связи с ростом производства термопластов особенно широкое развитие получили такие методы переработки, как литье под давлением является одним из наиболее эффетивных методов.

Технология изготовления термопластов довольно проста: гранулы засыпаются в камеру термопластавтомата, где, при необходимой температуре, переходят в текучее состояние, затем расплавленная маас попадает в специальную форму, где происходит прессование и дальнейшее охлаждение. Как правило, большинство термопластов может быть использовано вторично.

Данный способ изготовления полимерных изделий применяется чаще всего при производстве различных видов серийных деталей, используемых, например, в радиотехнике. В некоторых случаях с помощью термопрессования изготавливаются мелкосерийный или уникальные изделия для различных областей человеческой деятельности. К наиболее известным термопластам в настоящее время относятся полиэтилен, полипропилен, лавсан, фторопласт и поливинилхлорид.

Реактопласты представляют собой полимерные материалы, которые разрушаются при достижении определенной температуры. Отвержденные термореактивные пластмассы нельзя повторным нагревом вновь перевести в вязкотекучее состояние, так как при этом они обугливаются и сгорают. Изделия из реактопластов изготавливают из технологических полуфабрикатов, представляющих собой однородные смеси, в основе которых находится не готовый полимер, а его полупродукт (мономер, олигомер и т. п.), превращающийся при нагреве в закопченное высокомолекулярное соединение с пространственной структурой макромолекул.

Изготовление реактопластов, в отличие от термопластов, происходит с помощью порошкового пресс-формование. Предварительно порошок, из которого изготовляется данный полимер, засыпается в пресс-форму, где происходит прессование при определенной температуре и давлении. Данный способ изготовления полимерных материалов позволяет получить необходимое вещество с заданными характеристиками.

По оценкам специалистов, в некоторых случаях получение реактопластов обходится дешевле, чем изготовление термопластов, но, с другой стороны, вторичная переработка реактопластов бывает очень сложной. В настоящее время отечественная и зарубежная промышленность выпускают различные виды реактопластов на основе фенолформальдегидных смол, а также различных видов эпоксидных материалов. Наибольшим спросом на рынке пользуются такие материалы, как бакелит и капролон.

В основе процесса формообразования изделий из пластмасс лежит свойство полимеров приобретать вязко текучее состояние при нагревании до сравнительно невысоких температур (90. 200 °С). Формообразование выполняется в закрытых рабочих формах -- пресс-формах при определенных параметрах процесса (температуре, давлении и времени выдержки).

Основные способы переработки пластмасс: прессование (прямое и литьевое); литье под давлением -- инжекционное прессование, экструзия; формование из листов (пневмоформование, формование штамповкой, вакуумное формование); формование крупногабаритных изделии из слоистых пластмасс (контактное, вакуумное, автоклавное, намоткой); сварка, механическая обработка.

К основным свойствам пластмасс относятся: механические, диэлектрические, теплофизические, фрикционные и др. Плотность пластмасс зависит от природы полимера, вида наполнителя, условий переработки изделий и других факторов. В среднем плотность пластмасс в 2 раза меньше, чем у алюминия, и в 5. 8раз меньше, чем у стали, меди и других металлов.

Прочность пластмасс колеблется в широких пределах и зависит от видов полимера и наполнителя, а также от их соотношения. Удельная прочность, т.е. прочность, отнесенная к плотности, для ряда пластмасс выше, чем у металлов, однако модуль упругости заметно ниже.

Основными недостатками пластмасс являются ограниченная теплостойкость (до 400 °С) и чувствительность к колебаниям влажности.

Все пластмассы являются диэлектриками. Теплопроводность пластмасс во много раз меньше, чем у металлов. Коэффициент линейного расширения у пластмасс гораздо выше чем у металлов, изменяется в широких пределах и зависит от структуры материалов и его наполнителя.

Пребывание пластмасс в воде или атмосфере с высокой влажностью во многих случаях приводит к снижению их физико-механических и диэлектрических характеристик. Большинство пластмасс стойки к действию нефтепродуктов, а некоторые из нескольких сильно агрессивным средам.

Фторопласты, полиамиды, текстолиты, древеспослоистые пластмассы имеют малый коэффициент трения, т. е. обладают антифрикционными свойствами и применяются в подшипниках скольжения.

Пластмассы на основе фенолформальдегидных смол с волокнистым наполнителем имеют высокий коэффициент трения (0,2. 0,6) и применяются как фрикционные материалы в тормозных системах и фрикционных передачах.

4. Свойства и применение

Физико-механические и другие эксплуатационные свойства ТП и РП различаются в очень широких пределах в зависимости от типа и содержания полимера, наполнителя и модифицирующих добавок. Так, для ненаполненных пластических масс кратковременный модуль упругости при обычных условиях изменяется от 4 ГПа для аморфных стеклообразных до 0,015 ГПа для кристаллических с низкой температурой стеклования, а прочность при растяжении - от 150-200 до 10 МПа соответственно. Плотность ненаполненных пластических масс лежит в пределах 0,85-1,50 г/см3 и только для фторопластов достигает 2,3 г/см3. В широких пределах различаются также диэлектрические и теплофизические свойства ненаполненных пластических масс. Очень резко изменяются свойства пластических масс при их наполнении - от легких и мягких пенопластов до жестких и прочных бороорганов и углепластиков, значительно превосходящих по прочностным показателям конструкционные металлы.

Основные достоинства пластических масс - возможность производства деталей сложной формы и полуфабрикатов (пленок, труб, профилей и т.п.) высокопроизводительными, малоэнергоемкими и безотходными методами формования, низкая плотность, устойчивость в агрессивных средах, к воздействиям вибрации и ударных нагрузок, радиационных излучений, атмосферостойкость, высокие оптические и диэлектрические свойства, легкость окрашивания. К недостаткам относятся горючесть, большое тепловое расширение, низкие термо- и теплостойкость, склонность к ползучести и релаксации напряжения, растрескивание под напряжением.

Пластмассы (пластики) представляют собой органические материалы на основе полимеров, способные при нагреве размягчаться и под давлением принимать определённую устойчивую форму.

Полимеры – это соединения, которые получаются путем многократного повторения (рис. 1), то есть химического связывания одинаковых звеньев – в самом простом случае, одинаковых, как в случае полиэтилена это звенья CH₂, связанные между собой в единую цепочку. Конечно, существуют более сложные молекулы, вплоть до молекул ДНК, структура которых не повторяется, очень сложным образом организована.

Рис. 1. Формы макромолекул полимеров

1. Компоненты, входящие в состав пластмасс

В большинстве своем пластмассы состоят из смолы, а также наполнителя, пластификатора, стабилизатора, красителя и других добавок, улучшающих технологические и эксплуатационные свойства пластмассы. Свойства полимеров могут быть в значительной степени улучшены и изменены, в зависимости от требований, предъявляемых различными отраслями техники, с помощью различных составляющих пластмассы.

Наполнители служат для улучшения физико-механических, диэлектрических, фрикционных или антифрикционных свойств, повышения теплостойкости, уменьшения усадки, а также для снижения стоимости пластмасс. По массе содержание наполнителей в пластмассах составляет от 40 до 70 %. Наполнителями могут быть ткани, а также порошкообразные и волокнистые вещества.

Пластификаторы увеличивают пластичность и текучесть пластмасс, улучшают морозостойкость. В качестве пластификаторов применяют дибутилфталат, трикрезилфосфат и др. Их содержание колеблется в пределах 10 – 20 %.

Стабилизаторы – вещества, предотвращающие разложение полимерных материалов во время их переработки и эксплуатации под воздействием света, влажности, повышенных температур и других факторов. Для стабилизации используют ароматические амины, фенолы, сернистые соединения, газовую сажу.

Красители добавляют для окрашивания пластических масс. Применяют как минеральные красители (мумия, охра, умбра, литопон, крон и т. д.), так и органические (нигрозин, родамин).

Смазочные вещества – стеарин, олеиновая кислота, трансформаторное масло – снижают вязкость композиции и предотвращают прилипание материала к стенкам пресс-формы.

2. Классификация пластмасс

В зависимости от поведения связующего вещества при нагреве пластмассы разделяют на термореактивные и термопластичные.

Термореактивные пластмассы при нагреве до определенной температуры размягчаются и частично плавятся, а затем в результате химической реакции переходят в твердое, неплавкое и нерастворимое состояние. Термореактивные пластмассы необратимы: отходы в виде грата и бракованные детали обычно используют после измельчения только в качестве наполнителя при производстве пресспорошков.

Термопластичные пластмассы при нагреве размягчаются или плавятся, а при охлаждении твердеют. Термопластичные пластмассы обратимы, но после повторной переработки пластмасс в детали физико-механические свойства их несколько ухудшаются.

К группе термореактивных пластмасс относятся пресспорошки, волокниты и слоистые пластики. Они выгодно отличаются от термопластичных пластмасс отсутствием хладотекучести под нагрузкой, более высокой теплостойкостью, малым изменением свойств в процессе эксплуатации. Термореактивные пластмассы перерабатывают в детали (изделия) преимущественно методом прессования или литьё под давлением (рис. 2).

Рис. 2. Схема и установка для получения деталей из термореактивных пластмасс

В таблице 1 приведены свойства, области применения и интервал рабочих температур некоторых термореактивных пластмасс. На рис. 3 показаны некоторые изделия из термореактивных пластмасс.

Рис. 3. Изделия, где применены термореактивные пластмассы

Технология изготовления термопластов довольно проста: гранулы засыпаются в камеру термопластавтомата, где, при необходимой температуре, переходят в текучее состояние, затем расплавленная масса попадает в специальную форму, где происходит прессование и дальнейшее охлаждение (рис. 4). Как правило, большинство термопластов может быть использовано вторично.

Рис. 4. Пресс-форма для литья пластмасс

В таблице 2 приведены свойства, области применения и интервал рабочих температур некоторых термопластичных пластмасс. На рис. 5 показаны некоторые изделия из термопластичных пластмасс.

Рис. 5. Изделия из термопластичных пластмасс

Выбор пластмассы для изготовления конкретного изделия определяется его эксплуатационными условиями. Критерии выбора разнообразны и зависят от назначения изделия. Основными критериальными характеристиками полимерных материалов являются механические (прочность, жесткость, твердость), температурные (изменения механических и деформационных характеристик при нагревании или охлаждении) и электрические. Последние отражают широкое применение пластмасс в радиоэлектронной и электротехнической отраслях. Кроме того, существенное значение приобрели триботехнические характеристики и ряд специальных свойств (огнестойкость, звукопоглощение, оптические особенности, химическая стойкость). Немаловажны также экономические условия (стоимость полимерного материала, тираж изделия, условия производства).

3. Механические свойства пластмасс

Механические свойства определяют поведение физического тела под действием приложенного к нему усилия. Численно это поведение оценивается прочностью и деформативностью. Прочность характеризует сопротивляемость разрушению, а деформативность — изменение размеров полимерного тела, вызванное приложенной к нему нагрузкой. Поскольку и прочность, и деформация являются функцией одной независимой переменной — внешнего усилия, то механические свойства еще называют деформационнопрочностными (рис. 6).

Рис. 6. Механические испытания пластмасс на деформацию прочность (слева), ударную вязкость (по центру), твёрдость (справа)

Модуль упругости является интегральной характеристикой, дающей представление прежде всего о жесткости конструкционного материала. Ударная вязкость характеризует способность материалов сопротивляться нагрузкам, приложенным с большой скоростью. В практике оценки свойств пластмасс наибольшее применение нашло испытание поперечным ударом, реализуемым на маятниковых копрах.

Твердость определяет механические свойства поверхности и является одной из дополнительных характеристик полимерных материалов. По твердости оценивают возможные пути эффективного применения пластиков. Пластмассы мягкие, эластичные, имеющие низкую твердость, используются в качестве герметизирующих, уплотнительных и прокладочных материалов. Твердые и прочные могут применяться в производстве деталей конструкционного назначения: зубчатых колес и венцов, тяжело нагруженных подшипников, деталей резьбовых соединений и пр. (рис. 7).

Рис. 7. Детали конструкционного применения из пластмасс

В таблице 3 указаны механические свойства термопластов общего назначения.

Несколько примеров по обозначению (см. табл. ниже).

4. Сварка пластмасс

Сварке подвергаются только так называемые термопластичные пластмассы (термопласты), которые при нагревании становятся пластичными, а после охлаждения принимают первоначальные вид и свойства. Кроме них, существуют термореактивные пластмассы, которые изменяют свои свойства при нагреве. Нагревать пластмассы при сварке следует не выше температуры их разложения, т. е. в пределах 140—240 °С.

Пластмассы можно сваривать различными способами:

нагретым газом;
контактной теплотой от нагревательных элементов;
трением;
ультразвуком (рис. 8).

Основные условия для получения качественного соединения пластмасс при сварке следующие:

Диаметр присадочного прутка не должен превышать 4 мм для достаточно быстрого его нагрева и обеспечения необходимой производительности сварки.
Сварку следует вести по возможности быстро во избежание термического разложения материала.
Необходимо точно выдерживать температуру сварки во избежание недостаточного нагрева или перегрева свариваемого материала.

На рис. 8 показано оборудование и методы сварки пластмасс.

Рис. 8. Сварочный экструдер для сварки пластмасс, полимеров

5. Другие свойства пластмасс

Химическая стойкость. Химическая стойкость пластмасс, как правило, выше, чем у металлов. Химическая стойкость пластмасс в основном определяется свойствами связующего (смолы) и наполнителя. Наиболее химически стойкими в отношении всех агрессивных сред являются фторсодержащие полимеры —фторопласты 4 и 3. К числу кислотостойких пластмасс в отношении концентрированной соляной кислоты могут быть отнесены винипласт и фенопласты с асбестовым наполнителем. Стойкими к действию щелочей являются винипласт и хлорвиниловый пластик.

Электроизоляционные свойства. Почти все пластмассы — хорошие диэлектрики. Этим объясняется их широкое применение в электро- и радиотехнике. Большинство пластмасс плохо переносит т. в. ч. и поэтому они применяются в качестве электроизоляционных материалов для деталей, которые предназначаются для работы при частоте тока 50 Гц. Однако такие ненаполненные высокополимеры, как фторопласт и полистирол, практически не меняют своих диэлектрических качеств в зависимости от частоты тока и могут работать при высоких и сверхвысоких частотах.

Повышение температуры, как правило, ухудшает электроизоляционные характеристики пластмасс. Исключение составляет полистирол, сохраняющий электроизоляционные свойства в интервале температур от —60 до +60° С, и фторопласт 4 — в интервале температур от —60 до +200°. С.

Фрикционные свойства. В зависимости от условий работы пластмассовые детали могут обладать различными по величине фрикционными характеристиками. Так, например, текстолит при малых нагрузках имеет малый коэффициент трения, что и позволяет широко использовать его вместо бронзы, антифрикционных чугунов и т. д. Коэффициент трения тормозных материалов типа КФ-3 высок, что и отвечает назначению этих материалов. Из этих двух примеров следует, что утверждение, высказанное выше, справедливо

Лекции

Лабораторные

Справочники

Эссе

Вопросы

Стандарты

Программы

Дипломные

Курсовые

Помогалки

Графические

Доступные файлы (1):

1.docx

листов, плит, труб и различных прессованных деталей. Он широко применяется как электроизоляционный материал.
Древесно-слоистые пластики (наполнитель —древесный шпон) представляют собой материал, состоящий из тонких листов лущенной древесины (шпона), пропитанных синтетической смолой и склеенных между собой при высокой температуре и давлении. В зависимости от толщины и назначения эти пластики выпускают в виде плит и листов.
Древесно-слоистые пластики обладают высокой прочностью, низким коэффициентом трения и хорошими диэлектрическими свойствами.
Древесно-слоистые пластики —дешевые и недефицитные материалы, с успехом применяющиеся в машиностроении как конструкционный материал вместо металлов. Из древесно-слоистых пластиков изготовляют зубчатые и червячные колеса, вкладыши подшипников и другие силовые детали.
Стеклотекстолиты (наполнитель - стеклянная ткань) представляют собой слоистую высокопрочную пластмассу, применяемую в общем и специальном машиностроении, электро- и радиотехнике для изготовления деталей, несущих значительные рабочие нагрузки. Эти пластмассы имеют высокую прочность, упругость, теплостойкость и высокие диэлектрические свойства.
^ Газонаполненные пластмассы.
Газонаполненные пластмассы относятся к сравнительно новому классу промышленных материалов, завоевавших признание в различных отраслях техники. Специфическая особенность этих материалов, получаемых на основе синтетических смол, заключается в их физической неоднородности, в своеобразии их структурного строения, напоминающего структуру застывшей пены. Эти материалы отличаются небольшим объемным весом и высокой тепло-, звуко- и электроизолирующей способностью.
Различают газонаполненные пластмассы с замкнуто-ячеистой и открыто-пористой структурой. Материалы с явно выраженной замкнуто-ячеистой структурой называют пенопластами с плотностью менее 300 кг/м3, а материалы с открыто-пористой структурой, в которых элементарные ячейки или поры сообщаются между собой и с окружающей средой, —поропластамн с плотностью более 300 кг/м3.
Газонаполненные пластмассы разделяются, кроме того, упругими характеристиками: на жесткие, полужесткие и эластичные. Газонаполненные пластмассы получают или интенсивным перемешиванием полимера, или введением в его состав газообразователей (порофоров) — веществ, способных при нагреве разлагаться с выделением большого количества газа.

При первом способе смола в термопластичном состоянии нагревается до вязко-текучего состояния и перемешивается специальными мешалками. Воздух образует со смолой густую пену, которая после отвердения представляет собой массу смолы, пронизанную множеством воздушных пузырьков.
Второй способ производства газонаполненных пластмасс основан на применении газообразователей. Чаще всего в качестве газообразователя применяется углекислый аммоний, разложение которого при нагреве сопровождается выделением аммиака, углекислого газа и водяных паров. Образующиеся газы растворяются в жидкой пли вязкой смоле, а при охлаждении выделяются в виде микроскопических пузырьков, которые, не успевая выйти, остаются в отвердевшей массе. При обязательном последующем нагреве отвердевшей массы до температуры ее разложения воздух в порах расширяется, что способствует увеличению объема газонаполненной пластмассы в 10—15 раз.
Прочность пенопластов невелика. Для ее увеличения производят армирование пенопластов листами фанеры, металла или стеклотекстолита. При этом несколько возрастает объемный вес материала, но одновременно возрастают его прочностные показатели.

Газонаполненные пластмассы обладают низким объемным весом, хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами и находят широкое применение в самолетостроении, судо- и вагоностроении, в холодильной технике, в строительстве и в других отраслях народного хозяйства.

Термореактивные пластмассы.
Пресспорошки.
Волокниты.
Волокнит (наполнитель — хлопковые очесы).
Древесно-слоистые пластики (наполнитель —древесный шпон).
Древесно-слоистые.
Древесно-слоистые пластики.
Асботекстолит (наполнитель —асбестовая ткань).
Гетинакс (наполнитель — бумага).
Текстолиты (наполнитель — хлопчатобумажная ткань).
Стекловолокнит (наполнитель — стеклянное волокно).
Газонаполненные пластмассы.
поропластам.
газонаполненные пластмассы с замкнуто-ячеистой и открыто-пористой структурой.
Газонаполненные пластмассы обладают.
Прочность пенопластов невелика.

Реферат - Жаростойкие и жаропрочные никелевые сплавы и их термическая обработка

формат doc
размер 15.35 КБ
добавлен 25 декабря 2008 г.

Введение, Сплавы обладают высокими механическими свойствами, Направленная кристаллизация сообщает сплавам повышение предела выносливости, длительной прочности и пластичности, Химический состав сплавов, Для получения оптимальной структуры и необходимых свойств диски подвергаются закалке и старению, Заключение.

Реферат - Математическое моделирование диффузионных процессов при химико-термической обработке

формат cdw, doc
размер 21.82 МБ
добавлен 05 февраля 2011 г.

Реферат - Основные принципы термической обработки сплавов. Отжиг. Закалка. Отпуск

формат doc
размер 83 КБ
добавлен 17 ноября 2008 г.

Вступление. Основные виды термической обработки. Отжиг I рода. Отжиг II рода. Закалка. Отпуск. Выводы. Литература. НТУУ "КПИ" - 2006, 18стр.

Реферат - Термическая обработка сталей

формат doc
размер 899.57 КБ
добавлен 20 марта 2011 г.

КнАГТУ, Комсомольск-на-Амуре, Материаловедние Основные виды термической обработки Превращения в стали при нагреве Превращения в стали при охлаждении Мартенситное превращение Промежуточное (бейнитное) превращение аустенита Изотермическое превращение аустенита в легированных сталях Пренвращекние аустенита при непрерывном охлаждении

Реферат - Термическая обработка сталей

формат doc
размер 1.76 МБ
добавлен 08 июля 2009 г.

Реферат - Термообработка, перлит, феррит, закалка, отпуск, нормализация, химический состав, легирующие элементы, цементация

формат doc
размер 130.5 КБ
добавлен 01 апреля 2009 г.

Анализ условий работы детали Обоснование применения используемой стали и предложения по её замене для конкретной детали Разработка режимов по термической обработке Поверхностное упрочнение, защитное покрытие Разработка технологии изготовления детали Возможные причины брака термической обработки Мероприятия по технике безопасности при термической обработке

Реферат по курсу - Методы спектрального анализа

формат doc
размер 461.1 КБ
добавлен 25 февраля 2011 г.

Характеристика волнового и спектрального состава тормозного и характеристического рентгеновских излучений и способы изменения их интенсивности и длины волны. Свойства лучей используемых в обычных и экспрессионных методах радиационного контроля. Устройство, принцип работы, области применения, маркировка бетатронов. Устройство и работа камеры для съемки прямым и обратным методом Лауле. Схема лауэграммы, эпиграммы, расчетные формулы. Правила выбора.

Реферат по курсу - Теория термической обработки

формат doc
размер 277 КБ
добавлен 25 февраля 2011 г.

Принцип и кинетика индукционного нагрева стали токами высокой частоты при термической обработке. Энергетические и термические параметры индукционного нагрева. Выбор частоты тока. Преобразователи частоты. Выбор мощности преобразователя частоты и питающей сети. Поверхностная закалка одновременным и непрерывнопоследовательным способом. ПГТУ, Кафедра металловедения, 2008, 15с.

Читайте также: