Страница 7 из 11
Радиационная стойкость – способность противостоять ионизации и возбуждению, из-за которых происходит разрыв связей и образование свободных радикалов. Основными вредными проявлениями являются сшивание цепей или деструкция. При сшивании увеличивается молекулярная масса, повышается теплостойкость и механические свойства.
При деструкции происходит снижение молекулярной массы и уменьшение прочности. Деструкция характерна для полипропилена, полиэтилена и полиамида. Наиболее устойчивы к радиации бензолы (полистирол). Устранение вредного влияния радиации достигается введением антирадов – ароматических аминов, устраняющих энергию возбуждения и обеспечивающих ее рассеяние.
Вакуумстойкость полимеров. При вакуумировании возможно ухудшение свойств из-за выделения добавок из материала (пластификаторов, стабилизаторов) и деструкция. К примеру, это может быть деполимеризация. К потере вакуумстойкости склонны полиэтилен, полипропилен, полиамиды. Оценка вакуумстойкости проводится по газопроницаемости, газовыделению и вакуумплотности.
Газопроницаемость – это способность пропускать газ через уплотнитель. На газопроницаемость влияют состав, структура, природа газа, температура. Газопроницаемость меньше у полярных и линейных полимеров, выше у гибких макромолекул, при введении пластификаторов, и в меньшей степени при введении минеральных наполнителей.
Абляция – разрушение материала, сопровождаемое уносом его массы газовым потоком.
Ее характеризуют через абляционную стойкость. Она определяется устойчивостью к механической, тепловой и термоокислительной деструкции. Для линейных полимеров характерна низкая стойкость к деструкции и деполимеризации, для лестничных и сетчатых характерно структурирование и обезуглероживание. Для повышения абляционной стойкости материала, его армируют более теплопроводящими материалами, например, железом.
Адгезия – это слипание разнородных тел из-за межмолекулярного взаимодействия. Это явление используется при нанесении пленок и покрытий. Для полимеров может встречаться и аутогезия – самослипаемость. Ее причинами являются адсорбция, электростатическое притяжение, диффузия макромолекул.
ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ
Пластмассы – массы, получаемые на основе органических полимерных связующих. Они способны при нагреве быть пластическими, а отверждаются при дальнейшем нагреве или охлаждении.
Состав, классификация и свойства пластмасс.
В состав пластических масс входят:
1. Связующие (синтетические смолы, эфиры, целлюлозы) и наполнители – порошкообразные или волокнисты. При пропитке наполнителя связующими и их опрессовывании получается монолитная масса.
2. Наполнители служат для повышения механических свойств, снижения усадки и придания специфических свойств.
3. Пластификаторы повышают эластичность и облегчают обработку.
4. Отвердители – амины
5. Катализаторы – перекисные соединения для ускорения отвержения термореактивных полимеров
6. Ингибиторы предохраняют массы от самопроизвольного отвержения
7. Красители.
Свойства пластмасс определяются составом компонентов, сочетанием компонентов и их количественным соотношением.
Классификация пластмасс.
Пластмассы классифицируют
1. по типу связующего
1.1. термопласты – удобны, усадка менее 1-3%, упруги, нехрупки, способны ориентироваться и иметь ориентационное упрочнение.
1.2. реактопласты – хрупки, усадка до 10-15%, для повышения их свойств вводят усиливающие или пластифицирующие наполнители.
2. По виду наполнителя
2.1. порошковые (карболиты) – наполнителем является древесная мука, графит, тальк
2.2. волокнистые – в качестве волокна используют очесы хлопка или льна, стекловолокно, асбест.
2.3. слоистые – используют листовые наполнители
2.4. газонаполненные – пено-поропласты, где наполнителем является воздух или нейтральные газы.
3. По применению
3.1. силовые – конструкционные, фрикционные и антифрикционные, электроизоляционные
3.2. несиловые – прозрачные, химически стойкие, электроизоляционные, декоративные, уплотнительные.
Особенности пластмасс
Их достоинствами являются:
1. малая плотность 1-2 т/м3
2. низкая теплопроводность 0.1 – 0,3Вт/мК
3. Электроизоляционные свойства
4. химическая стойкость
5. антифрикционность
6. прочность
7. технологичность.
Недостатками являются:
1. низкая теплостойкость
2. высокое тепловое расширение (в 10-30 раз больше, чем у стали)
3. низкая упругость и вязкость
4. склонность к старению
ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ
Термопласты – полимеры линейной или разветвленной структуры, иногда с пластификатором. Свойства – Траб – обычно не выше 60-700С, теплостойкие до 150-2500С, термостойкость с жесткими цепям и циклическими структурами – до 400 – 6000С.
Особенности эксплуатации – при эксплуатации происходит снижение прочности и вынужденная эластичность при длительном статическом нагружении. – повышение хрупкости с ростом скорости деформации. Прочность – 10-100МПа, модуль упругости 1,8-3,5х103 МПа. Хорошо сопротивляются усталости сигма 0,2-0,3 от предела прочности.
Виды термопластов – полярные и неполярные. Неполярные – полиэтилен, полипропилен, полистирол, фторопласт 4. Полярные термопласты – фторопласт 3, ПВХ, полиамиды, полиуретаны, полиэтилентерефталаты, поликарбонаты, полиакрилат, пентапласты, полиформальдегиды.
Термостойкие пластики
Термостойкость обеспечивается за счет введения фениленовых звеньев, что обеспечивает работоспособность при 4000С и при замене гибких звеньев на жесткие гетероциклические, что повышает Траб до 6000С. Виды термостойких пластиков: ароматические полиамиды, полифениленоксид, полисульфоны, гетероциклические полиимиды.
Термопласты с наполнителями
Связующим является полимерная основа. Наполнители – стекловолокно, асбест, органические волокно, углеродные волокна и пр. Волокнистые наполнители образуют каркас и упрочняют материал. Промышленное использование имеют полиамиды и поликарбонаты, наполненные рубленным стекловолокном. Это повышает прочность до 90-149 МПа, обеспечивает повышенное сопротивление усталости и износу при Тисп 60-1800С.
Перспективны термопласты с синтетическим наполнителем – пропиленом, капроном, лавсаном, винолом. При близкой химической природе и типе связей обеспечивается совместная работа на упрочнение и рост длительной прочности в десятки раз.
Слоистые термопласты – в них используются ткани из различных волокон. Пример: полиамид, армированный стеклотканью, имеет предел прочности 430 МПа, предел текучести 280 МПа, ударную вязкость а = 250 КДж/м2, Тисп = 2200С.
ТЕРМОРЕАКТИВНЫЕ ПЛАСТМАССЫ
Связующими являются термореактивные смолы с пластификаторами, отвердителями, катализаторами, замедлителями и пр. Смола склеивает слои наполнителя, что необходимо для прочности при расслаивании. Адгезивность обеспечивается полярностью.
Виды связующих – фенолформальдегидные, кремнийорганические, эпоксидные смолы, имеющие наибольшею адгезию. Это дает возможность использовать армированные пластики. Они обладают высокой прочностью.
Теплостойкость кремнийорганических смол 260-3700С, фенолформальдегидных до 2600С, эпоксидных до 2000С.
Для крупногабаритных деталей используют непредельные полиэфиры и эпоксидные смолы. Они твердеют не только при повышенной, но и нормальной температуре без усадки и выделения вредных веществ.
Используются наполнители – порошковые, волокнистые, слоистые. В качестве порошковых используют органические (древесная мука), минеральные (молотый кварц, асбест, слюда, графит). Порошковые пластмассы отличают изотропность, низкая прочность и вязкость. Их применяют в несиловых конструкциях. Пластмассы с минеральными наполнителями имеют хорошую водостойкость, химическую стойкость, электроизоляционность.