Термопластичные Термореактивные

(реактопласты)

-Полиэтилен Смолы:

-Полипропилен - феноло- формальдегидные

-Полистирол -эпоксидные

-Поливинилхлорид -полиэфирные

-Фторопласт -кремний- органические

-Полиметилметакрилат

(оргстекло)

Рис. 3 Типы структуры полимера:

а– линейная;

б– линейно-разветвленная;

в– лестничная;

г– сетчатая;

д– пространственная.

Полимеры делят на полярные и неполярные. В полярных центры тяжести разноименных электрических зарядов не совпадают (поливинилхлорид, оргстекло, капрон, фторопласт3)Они сравнительно более прочные, жесткие, теплостойкие, но менее морозостойки. В неполярных полимерах центры тяжести электрических зарядов совпадают (полиэтилен, полистирол, полипропилен, фторопласт4).

Полимеры являются основой синтетических материалов – пластмасс. Обычно пластмассы состоят из нескольких компонентов: связующее, наполнитель, пластификатор, стабилизатор, краситель и др. Связующее вещество является обязательным компонентом любых пластмасс, оно скрепляет все компоненты в единый материал. Простые пластмассы состоят только из связующего (полиэтилен). Наполнителями служат материалы, придающие пластмассе те или иные необходимые специальные свойства (твердость, прочность, теплостойкость, антифрикционность, фрикционные свойства и т.д.). Пластификаторы – это низкомолекулярные малолетучие жидкости с низкой температурой плавления. Они снижают жесткость, хрупкость пластмасс, повышают их способность деформироваться. Стабилизаторы – вещества, замедляющие старение пластмасс.

По геометрии наполнителя пластмассы делят на:

-Пластмассы с порошковым (нульмерным, дисперсным) наполнителем.

Связующее- смолы: эпоксидная, фенолформальдегидная, кремнийорганическая

Наполнитель- порошок: древесный, графитный, слюдяной, асбестовый ит.д.

Детали изготавливают методом прессовании композиции из перемешанных компонентов. Для этих пластмасс характерны невысокая прочность, изотропность. Жаростойкость обеспечивают сочетанием кремнийорганической смолы с порошком асбеста или слюды. Область применения- детали общего и электротехнического назначения.

-Пластмассы газонаполненные.

Пенопласты- полимерное связующее образует систему изолированных ячеек, заполненных газом. Обладают высокими плавучестью, тепло и звукоизолирующими свойствами.Чаще всего используют как теплоязолятор,
Поропласты-ячейки частично соединены между собой (губка).Это эластичные материалы, хорошо поглощающие звук.

-Пластмассы с волокнистым (одномерным) наполнителем (волокниты).

Связующее- смолы: эпоксидная, фенолформальдегидная, кремнийорганическая

Наполнитель- волокно: стекла, углерода, бора, если волокно органическое: хлопковые очесы, капрон, лавсан- органоволокниты (органиты). Высокая удельная прочность, химическая стойкость, но анизотропия. Примеры: стеклопластик, углепластик, боропластик.

-Пластмассы слоистые.

Связующее- смолы, наполнитель двумерный- ткань, бумага.

Текстолит- слои ткани (детали механизмов втулки, шестерни и т.п.)

Гетинакс- слои бумаги (электрические панели, платы)

В целом пластмассы имеют следующие свойства: высокие - удельная прочность, химическая стойкость, тепло-и электроизоляция; низкие – удельный вес, теплостойкость, сопротивление старению.

Резины – синтетический материал, состоящий из полимера каучука (связующее), наполнителя (сажа, оксид кремния, оксид титана, мел, тальк), пластификатора (канифоль, вазелин), стабилизатора (парафин, воск), вулканизатора (сера, оксид цинка).

В исходном состоянии каучуки представляют собой полимеры с линейной структурой. Это мягкий эластичный материал, ему принадлежит основная роль в формировании свойств резины.

Натуральный каучук (НК) – обладает наилучшим комплексом свойств: максимальные удлиннения при разрыве, морозоустойчивость (-75С), прочность.

Изопреновый каучук (СКИ) – наиболее близок по свойствам к натуральному.

Бутадиеновый (СКБ).

Фторсодержащий (СКФ) – обладает высокой бензомаслостойкостью, но является наименее моростойкими (становятся хрупкими при -25С).

Бутадиеннитрильный (СКН)- бензомаслостойкость

Бутадиенстирольный (СКС)- морозостойкий.

Наполнители резин подразделяют на активные (сажа, оксид кремния – повышают прочность, твердость, сопротивление истиранию) и инертные (мел, тальк – не влияет на твердость, износостойкость, просто удешевляет резину).

Стабилизаторы являются антиоксидантами- они препятствуют процессам окисления резины.

Вулканизаторы резины – это вещества, приводящие к образованию поперечных связей между линейными макромолекулами каучука и образованию сетчатой структуры. Чем больше вулканизатора, тем больше образуется поперечных связей, тем более твердая и менее эластичная резина. При максимуме серы (до 50 %) получают эбонит – твердый материал, хороший диэлектрик. Обычно серы в резине 5…8%. Для ускорения вулканизации вводят ускорители (оксид цинка). Некоторые СК, например, хлоропреновый, вулканизируются путем нагрева.

Процесс изготовления резиновых изделий состоит из ряда операций, выполняемых в строгой последовательности.

Подготовка компонентов.

На этой стадии каучук пластифицируют, пропуская через нагретые валки.

Смещение компонентов.

Здесь соблюдают не только пропорции, но и последовательность введения компонентов: первыми вводят стабилизаторы, последними вулканизаторы, завершается смешиванием.

Коландрование. На этом этапе смесь пропускают в разогретых валках и

получают сырую резину в виде листов, лент различных размеров.

Формирование изделий. Проводят методами прессования или листья под давлением.

Вулканизация. Завершающая операция, формирующая окончательные свойства резины. Чаще всего проводят воздействием температуры.

Резина имеет высокую эластичность, упругость, прочность, электросопротивление, стойкость к истиранию, химическую стойкость, малую плотность. Соответственно резины имеют очень широкую область применения. Их делят на резины общего и специального назначения. Особые свойства последних получают применением соответствующих каучуков: электроизоляционные резины- неполярные каучуки (НК, СКС, СКБ);теплостойкие- кремнийорганический каучук.

Композиционные материалы (КМ)

Это материалы, состоящие из двух или более компонентов, объединенных в монолит и сохраняющих индивидуальные свойства. Компонент, который обладает непрерывностью по всему объему, называется матрицей. Функции матрицы: объединять в монолит остальные компоненты, воспринимать и равномерно распределять внешнюю нагрузку.

Свойства КМ существенно зависят от природы и строения наполнителя (понятие имеет тот же смысл, что у пластмасс). Наполнитель по своей геометрии может быть (рис.4): а) нульмерным (порошок), б) одномерным (нить), в) двумерным (полотно).

Рис.4

По схеме расположения наполнители бывают одноосные – нити расположены в одном направлении, двухосные – нити расположены в двух осях (плоское расположение), трехосные (объемные) – нити образуют пространственную решетку (рис.5).

Рис.5

Одноосное расположение обеспечивает максимальную прочность композита (в направлении оси), но максимальную анизотропию свойств. По мере увеличения количества осей прочность уменьшается, но увеличивается изотропность. Наиболее изотропен материал с нульмерным наполнителем. КМ с металлической матрицей и нульмерным наполнителем обычно получают спеканием смеси порошков. Представителями таких КМ являются спеченные алюминиевые пудры (САП-1, САП-2, САП-3). Их получают спеканием частиц алюминия в виде чешуек S ~ 1мкм и диаметром 10-50 мкм. нульмерным наполнителем служат оксиды Al2O3 на поверхности Al частиц. Чем меньше размер Al частиц, тем больше их общая поверхность и, соответственно, количество упрочняющих частиц оксидов Al2O3 (САП-1 – 6% Al2O3, САП-3 – 13…17% Al2O3). Главным эксплуатационным свойством САП является жаропрочность, эффект упрочнения сохраняется до Т ~ 0,8 Тпл. При комнатной температуре прочность сплавов Д19, Д20 выше Сап, а при Т~500С прочность Д20~5МПа, САП-1~80МПа, САП-2~90МПа, САП-3~120МПа.

Сплавы на никелевой основе упрочняются дисперсными частицами диоксидов тория и гафния HfO2 и ToO2, они маркируются ВДУ-1, ВДУ-2, ВДУ-3. Главное их свойство – жаропрочность (работает при Т до 12000С).

Дата добавления: 2014-11-18