Строение, свойства и область применения пластмасс при производстве и ремонте автомобилей

В любую пластмассу входит полимер, представляющий собой сложную молекулу, состоящую из простых молекул-мономеров, от количества и расположения которых зависят свойства данной пластмассы. Помимо мономеров в пластмассы входят наполнители различного назначения, о которых будет сказано ниже, антистарители, например слюда, катализаторы, ускоряющие процесс полимеризации (известь, магнезия и пр.), красящие пигменты и др. компоненты.

К ранее указанным положительным свойствам пластмасс относятся также высокие диэлектрические и антикоррозионные свойства, низкая теплопроводность.

К отрицательным свойствам следует отнести сравнительно низкие, по сравнению с металлами, показатели прочности и низкий диапазон рабочих температур. Большинство пластмасс удовлетворительно работают при температурах, не превышающих +160°С. К отрицательным свойствам относится также склонность пластмасс к старению. Под старением полимерных материалов понимаются необратимые изменения важнейших технических характеристик, происходящие в результате сложных химических и физических процессов, развивающихся в материале при эксплуатации и хранении. Причинами старения являются: свет, теплота, влага и др. немеханические факторы. Для замедления процессов старения в полимерные материалы добавляют различные стабилизаторы, например фенолы.

Пластмассы квалифицируются по назначению (конструкционные, электротехнические, звукотеплоизоляционные и др.); по прочности (низко-, средне- и высокопрочные). К низкопрочным относится, например, полиэтилен, к среднепрочным - капрон (капролаетам), к высокопрочным - пластмассы с различного рода наполнителями (текстолит, асбо- и стекловолокниты и др.). Достаточно распространенной классификацией применительно к конструкционным пластмассам является их классификация по характеру связующего вещества, от которого зависит поведение материала при нагревании и последующем остывании. В зависимости от указанного фактора пластмассы подразделяются на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

Термопластичные пластмассы (обратимые полимеры) при повторном нагревании размягчаются и поддаются формированию, а при охлаждении снова застывают, сохраняя прежние свойства, поэтому их можно неоднократно перерабатывать.

Термореактивные пластмассы относятся к необратимым полимерам, которые при нагревании, вследствие протекания необратимых химических реакций, превращаются в твердые неплавкие вещества.

Наиболее часто применяемые при производстве и ремонте автомобилей пластмассы следующие.

Полиамиды - группа пластмасс с известными названиями: капрон, нейлон и др. В составе макромолекул полимера присутствует алкидная группа, а также метиленовые группы, повторяющиеся от 2 до 10 раз.

Полиамиды при обычных температурах представляют собой твердые и эластичные материалы, а при температуре 160... 240°С переходят в жидкое состояние; они обладают высокими прочностными и антифрикционными свойствами, химостойкими к нефтепродуктам; в нагретом состоянии легко заполняют форму и затвердевают без пор и трещин. Из полиамидов, например из капрона (поликапролактама), изготавливают большое число автомобильных деталей: втулки педалей и рессор, корпуса сальников, шестерни привода спидометра и др.

Эгролы - этилцеллюлозные полимеры, обладающие достаточно высокой прочностью в твердом и хорошо формирующиеся в нагретом состоянии. Растворяются в активных растворителях (ацетоне и спирте), не подвержены действию нефтепродуктов. Из этролов изготавливают рулевые колеса, рукоятки управления, щитки приборов и др. детали.

Фторопласты - аморфно-кристаллические полимеры. Аморфная фаза придает этим полимерам эластичность. Фторопласты обладают высокой химической стойкостью. Так, фторопласт-4 может длительно эксплуатироваться при температуре 250°С, стоек к действию растворителей, кислот и щелочей, является самым химически стойким из всех известных материалов пластмасс, металлов, стекол и т.п. Из фторопластов (4,4Д, 4М и др.) изготавливают уплотнительные прокладки, мембраны бензиновых насосов, различного рода втулки, вентили, а также антифрикционные детали.

Для изготовления отдельных деталей автомобиля применяются: акрилопласты -для изготовления плафонов и стекол габаритных фонарей; винипласты — для изготовления банок аккумуляторных батарей и др.

Среди пластмасс на основе термореактивных смол, именуемых реактопластами, наибольшее распространение получили фенопласты, основой которых являются фенолоформальдегидные смолы.

Фенопласты обладают высокими механическими и диэлектрическими свойствами, стойки к нефтепродуктам и классифицируются по наполнителю.

При изготовлении деталей автомобиля из фенопластов наиболее часто применяют так называемые слоистые пластики – асботекстолит, текстолит и стеклотекстолит.

Асботекстолит получают горячим прессованием асбестовой ткани, пропитанной фенолоформальдегидной смолой. Асботекстолит обладает высокой теплостойкостью и хорошими фрикционными качествами. Он используется для изготовления тормозных накладок и накладок дисков сцепления.

Текстолит имеет в качестве наполнителя хлопчатобумажную ткань. Среди слоистых пластиков текстолит обладает наибольшей способностью поглощать вибрационные нагрузки, имеет высокие диэлектрические и прочностные свойства. Поэтому из текстолита, помимо деталей приборов электрооборудования, изготавливают шестерни и упорные шайбы распределительного вала.

В стеклотекстолитах в качестве наполнителя применяют стеклоткани. Демпфирующая способность стеклопластиков выше, чем у текстолитов. Длительно стеклопластики могут работать при температуре 200... 400°С, а кратковременно, в течение нескольких десятков секунд, выдерживают температуру в несколько десятков тысяч градусов, что и определяет их применение в качестве теплоизоляционных материалов.

Помимо тканей, в качестве наполнителей используются и волокна этих тканей. Такие материалы относят к пластмассам с волокнистыми наполнителями, которые считаются более дешевыми по сравнению с тканевыми наполнителями. Наибольшее применение из пластмасс с волокнистыми наполнителями находят стекловолокниты, которые применяются в качестве тепло- и звукоизоляционных обивочных материалов, а также могут быть использованы для изготовления крупногабаритных изделий сравнительно простых форм, например кузовов автомобилей.

Особую группу пластмасс составляют пластмассы с порошковыми наполнителями, к которым относятся композиции на основе эпоксидных смол, широко применяемые при восстановлении повреждений крупногабаритных корпусов деталей автомобиля. Эпоксидная композиция включает эпоксидную смолу, в которую добавляют пластификатор (дибутилфталат) для облегчения нанесения композиции на восстанавливаемую деталь. В качестве наполнителей используют мелкодисперсные материалы (порошки). Применение того или иного наполнителя зависит от материала восстанавливаемой детали. Так, при восстановлении блоков цилиндров, изготовленных из серых чугунов или литейных алюминиевых сплавов, применяют порошки соответствующих материалов. Непосредственно перед восстановлением детали добавляют отвердитель (полиэтиленполиамин). Необратимое отвердение эпоксидной композиции происходит в течение 48 часов. Эпоксидные композиции, используемые, например, для заделки трещин водяной рубашки цилиндров взамен сварки, дают существенную экономию дорогостоящих сварочных материалов. Отремонтированные таким способом детали надежно работают при температуре, не превышающей 100... 120°С.

К пластмассам с газовым наполнителем относят пенопласты (поропласты). Эти материалы, состоящие на 95 % из воздуха или газа-азота, который выделяется в процессе полимеризации, применяются для изготовления подушек и сидений автомобиля [3].

Дата добавления: 2014-01-15