Термопластичные полимеры и пластмассы

Полиэтилен. Он обладает рядом ценных свойств: влаго- и газонепроницаем, не набухает в воде, эластичен в широком интервале темпера­тур, устойчив к действию кислот и щелочей, об­ладает очень хорошими диэлектрическими свой­ствами.

Полиэтилен выпускают высокого давления (ВД) и низкого давления (НД), различающиеся методом изготовления и физико-химическими свойствами. Полиэтилен ВД имеет температуру плавления 115°С, а полиэтилен НД — 120— 135°С. Полиэтилен низкого давления обладает большей механической прочностью и жесткостью, чем полиэтилен высокого давления, и использует­ся для изготовления труб, шлангов, листов, плен­ки, деталей высокочастотных установок и радио­аппаратуры, различных емкостей. Литьем изго­товляют вентили, краны, золотники, зубчатые ко­леса, работающие с малой нагрузкой. Полиэти­лен высокого давления применяют как упаковоч­ный материал в виде пленки или в виде небью­щейся химической посуды.

Однако ввиду недостаточной прочности для изготовления деталей машин его применяют ог­раниченно. Основной недостаток полиэтилена — его невысокая теплостойкость, изделия из него рекомендуется использовать при температуре не выше 80°С. Полиэтилен хорошо обрабатывается и перерабатывается всеми известными способа­ми: литьем под давлением, вакуумформованием, экструзией, механической обработкой, сваркой.

Поливинилхлорид. Пластифицированный поливинилхлорид называют пластиком, непла­стифицированный твердый листовой материал — винипластом. Пластмассы на основе поливинилхлорида обладают хорошими диэлектричес­кими и механическими свойствами. Однако они имеют невысокую термостойкость: до 60°С. Поливинилхлорид не стоек к действию ароматиче­ских и хлорированных углеводородов и концен­трированной азотной кислоты.

Рабочая температура винипласта для нагру­женных деталей от 0 до +40°С. Винипласт при пониженных температурах становится хрупким; при резких изменениях температуры коробится, а при нагреве до 40—60°С разупрочняется и те­ряет жесткость. Он не горит, но при температуре 120—140°С начинает размягчаться, что исполь­зуется для сварки отдельных листов между со­бой: В пламени обугливается; температура раз­ложения 160—200°С. Склонен к старению под влиянием атмосферных воздействий и химичес­ких реагентов, при этом приобретает повышен­ную хрупкость и пониженную прочность при раз­рыве.

Винипласт выпускают главным образом в ви­де листов, труб, стержней, уголка. Изделия из ви­нипласта изготовляют выдавливанием, штамповкой, гибкой, механической обработкой, сваркой, склейкой. Склеивание осуществляют перхлорвиниловым клеем. Гибку, штамповку, вытяжку можно проводить при нагреве (130°С).

Из винипласта изготовляют емкости в химиче­ском машиностроении, аккумуляторные баки и сепараторы для аккумуляторов, вентили, клапа­ны, фитинги для трубопроводов, крышки, проб­ки, плитки для футеровки электролизных и тра­вильных ванн, детали насосов и вентиляторов и другие изделия.

Изделия из винипласта не должны подвер­гаться толчкам и ударам при низких темпера­турах, их прочность зависит от величины и про­должительности действия деформирующих уси­лий. Во все композиции на основе поливинилхлорида вводят стабилизирующие вещества для защиты от теплоты и света.

Пластикаты применяют для изоляции и обо­лочек проводов и кабеля, для производства ме­дицинских изделий, в строительной промышлен­ности. Пасты из поливинилхлорида с пластифи­катором используют для защиты металлов от
коррозии.

Полиамиды. Они отличаются сравнительно высокой прочностью и низким коэффициентом трения.

Наибольшее распространение из полиамидов получил капрон как относительно дешевый и наименее дефицитный материал. Его износостой­кость в несколько раз выше, чем стали, чугуна и некоторых цветных металлов. Наилучшими ан­тифрикционными свойствами обладает капрон с добавлением 3—5% графита. Ввиду низкой теп­лопроводности капрона (в 250—300 раз меньше, чем у металлов) при конструировании подшип­ников необходимо принимать меры для обеспе­чения хорошего теплоотвода. Капрон отличается удовлетворительной химической стойкостью, а также стойкостью к щелочам и большинству растворителей (бензину, спирту и др.).

Для изготовления деталей из капрона и дру­гих полиамидов наиболее широко используют метод литья под давлением. Капрон хорошо обрабатывается резанием, склеивается и сваривает­ся. Из него выполняют детали антифрикционно­го назначения, подшипники, зубчатые колеса, кронштейны; рукоятки, крышки, корпуса, трубо­проводную арматуру, прокладки, шайбы и т. п.

Полистирол. Это бесцветный прозрачный ма­териал, обладающий абсолютной водостойко­стью, высокими электроизоляционными свойст­вами, светостойкостью и твердостью. Полистирол стоек к плесени, к щелочным и кислым средам и растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах. Его диэлектрические свойства мало изменяются при изменении температуры от —80 до +110°С. К недостаткам полистирола от­носят его малую теплостойкость, хрупкость и подверженность к старению и растрескиванию. Для предотвращения растрескивания в полистирольные материалы вводят пластификаторы или минеральные наполнители. Перерабатывается полистирол методом литья под давлением, экстру­зией и выдуванием. Изделия из полистирола можно подвергать любым видам механической обработки.

Из полистирола изготовляют антенны, пане­ли, катушки, лабораторную посуду. Из блочного полистирола экструзией — выдавливанием мож­но получать трубки, стержни и другие профиль­ные изделия, пленки, ленты и нити различной толщины. Полистирольные трубки применяют для изоляции высокочастотных проводов, изго­товления деталей радиолокационной аппарату­ры, изоляторов. Этот полимер широко использу­ют для изготовления бытовых изделий; в техни­ке широко применяются сополимеры стирола. Сополимеризация улучшает свойства чистого по­лимера (механическую прочность, теплостой­кость). Сополимеры стирола применяют с метил-метакрилатом (марки МСН, МС-2 и МС-3). При сополимеризации стирола с нитрильным каучу­ком получают материал ПКНД, обладающий большой гибкостью. Из него изготовляют ударо­стойкие корпуса для машин методом литья под давлением или глубокой вытяжки. Более проч­ный материал СНП (сополимер стирола с акрилоннтрилом, модифицированный нитрильным ка­учуком) выпускают в виде листов и крошки, пе­рерабатывают в изделия методом литья под дав­лением и штамповкой изделий из листов.

Фторопласты. Эти полимеры состоят преиму­щественно из углерода и фтора. Наибольшее при­менение в промышленности получили непрозрач­ные для света фторопласт-4 и фторопласт-3. Фторопласт-4 химически абсолютно стоек. На него оказывают действие только расплавы солей ще­лочных металлов и фтор при высоких темпера­турах. Коэффициент трения фторопласта-4 в семь раз ниже коэффициента трения хорошо по­лированной стали, что способствует использова­нию его в машиностроении для трущихся дета­лей без применения смазки, однако при незначительных нагрузках, так как фторопласт-4 облада­ет хладотекучестью, увеличивающейся с повыше­нием температуры. Фторопласт-4 работает в интервале температур от —250 до +260°С. Фторо­пласт-4 не перерабатывается обычными метода­ми для переработки термопластов, так как не переходит в вязко-текучее состояние, Изделия из фторопласта-4 получают спеканием при темпе­ратуре 350—370°С порошка, спрессованного по форме детали.

Фторопласт-3 при нагреве до температуры 210°С размягчается и плавится, что дает воз­можность перерабатывать его методом литья под давлением. Фторопласт-3 может работать в ин­тервале температур от —80 до +70°С, он хими­чески стоек, но набухает в органических раство­рителях; более тверд и механически прочен, чем фторопласт-4, не обладает холодной текучестью. Фторопласты широко применяются для изго­товления уплотнительных деталей — прокладок, набивок, работающих в агрессивных средах, де­талей клапанов кислородных приборов, мембран, химически стойких деталей (труб, гибких шлан­гов, кранов и т. д.), самосмазывающихся вкла­дышей подшипников, реакторов, насосов, тары пиидевых продуктов, используют в восстанови­тельной хирургии. Фторопласты также нашли применение для защиты металла от воздействия агрессивных сред. Покрытие производится из су­спензий или эмульсий с последующим спека­нием.

Полиметилметакрилат. Это термопластичес­кий материал (органическое стекло), обладаю­щий прозрачностью, твердостью, стойкостью к атмосферным воздействиям, водостойкостью, стойкостью ко многим минеральным и органиче­ским растворителям, высокими электроизоляци­онными и антикоррозионными свойствами. Он выпускается в виде прозрачных листов и блоков.

Органические стекла выгодно отличаются от минеральных стекол низкой плотностью, упру­гостью, отсутствием хрупкости вплоть до —50— 60°С, более высокой светопрозрачностью, легкой формуемостью в детали сложной формы, просто­той механической обработки, а также свариваемостью и склеиваемостью. Однако по сравнению с минеральными стеклами органические стекла обладают более низкой поверхностной твердо­стью. Поэтому поверхность органического стекла легко повреждается и его оптические свойства нарушаются. Теплостойкость органического стек­ла ниже, чем у минерального; кроме того, орга­ническое стекло легко загорается.

Крупные изделия сферической формы изго­товляют из разогретых листов методом формова­ния при помощи вакуума. Мелкие изделия полу­чают штамповкой заготовок из нагретого листа, вытяжкой и выдуванием горячим воздухом. Ор­ганическое стекло растворяется в дихлорэтане. Раствор органического стекла в дихлорэтане ис­пользуют в качестве клея для соединения орга­нического стекла. Листы из органического стек­ла сваривают методом контактной сварки при 140—150°С и давлении 0,5—1 МПа. Органическое стекло применяется для изготовления санитарно-технического оборудования, светильников, фо­нарей, деталей приборов управления.

Поликарбонаты. Это новые термопластичес­кие материалы, обладающие ценными свойства­ми: высокой поверхностной твердостью, ударной прочностью и теплостойкостью. Они водостойки, и стойки к окислительным средам при повышенных температурах. Поликарбонаты совершенно прозрачны и Могут быть использованы вместо силикатного стекла. Поликарбонаты применяют для изготовления зубчатых колес, втулок, клапа­нов, кулачков и других подобных деталей. По­ликарбонаты перерабатывают в изделия всеми способами, применяемыми для изготовления изделий из термопластов»

Пенопласт. Это полимер, отличающийся хи­мической стойкостью и атмосферостойкостью. По водостойкости пенопласт аналогичен фторопла­стам, полиэтилену и полистиролу. Из пенопласта изготовляют химически стойкие трубы, клапаны, вентили, сепараторные кольца, подшипники, де­тали часовых механизмов.

Полиимиды. Это новый вид термопластичных пластмасс, обладающих высокой нагревостойкостью (220—250°С), хорошими электрическими характеристиками и большими значениями ме­ханических характеристик. Полиимидные пласт­массы могут использоваться при температурах до — 155°С.

Полиимиды химически стойки. Они не раство­ряются в большинстве органических растворите­лей, на них не действуют разбавленные кислоты, минеральные масла и вода. Разрушение поли­имидов вызывают концентрированные кислоты, щелочи и перегретый водяной пар.

Из полиимидов получают электроизоляцион­ные пленки светло-желтой или коричневой окрас­ки. Полиимидные пленки выпускаются толщиной от 5 до 100 мкм и более.

На основе полиимидов изготовляют различ­ные пластмассовые изделия электроизоляцион­ного и конструкционного назначения. Для этого используют как чистые полиимиды, так и наполненные стекловолокном и другими нагревостойкими наполнителями. Изделия из полиимидов из­готовляют литьем и прессованием при темпера­турах 350—400°С.

Дата добавления: 2014-12-07