Стеклобразные материалы

Газонаполненные пластмассы.

Пенопласты — материалы с ячеистой структурой, в которых газообразные наполнители изолированы друг от друга и от окружающей среды тонкими слоями полимерного связующего. Объемная масса пенопластов колеблется от 20 до 300 кг/м³. Замкнутая ячеистая структура обеспечивает хорошую плавучесть и высокие теплоизоляционные свойства. Коэффициент теплопроводности низкий Прочность низкая и зависит от плотности материала. Наиболее распространенными термопластичными пенопластами являются пенополистирол (ПС), пено-поливинилхлорид (ПВХ), которые работают при температурах плюс 60 °С. Термореактивные — фенолокаучуковые (ФК) работают до 120.. 160 °С. Добавление алюминиевой пудры (ФК-20-А-20) повышает рабочую температуру пенопласта до 200...250 °С.

Поропласты – губчатые материалы с открытопористой структурой. Их плотность от 25 до 500 кг/м³. Выпускаются эластичными, например, ППУ-Э. На основе поливинилформалей выпускается поропласт ТПВФ, обладающий водопоглощением 400...700 % за 2 ч.

Сотопласты изготавливают из тоякях листовых материалов, которым придают вначале вид гофра, а затем листы гофра склеивают в виде пчелиных сот. Материалом для сотопластов служат различные ткани, которые пропитываются различными связующими (фенолоформальдегидные, полиамидные и др.)- Применяют для создания теплоизоляции зданий, сосудов, в криогенной технике и др.

Лекция 24 (продолжение)

Неметаллические материалы. Стеклобразные материалы. Керамические материалы. Углеграфитовые материалы. Волокнистые и гибкие материалы.  

Неорганическое стекло. Его следует рассматривать как особого вида затвердевший раствор — сложный расплав высокой вязкости кислотных и основных оксидов.

Стеклообразное состояние является разновидностью аморфного состояния вещества. При переходе стекла из расплавленного жидкого состояния в твердое аморфное, в процессе быстрого охлаждения, беспорядочная структура сохраняется. В связи с этим неорганические стекла характеризуются неупорядоченностью и неоднородностью внутреннего строения. В состав неорганических стекол входят стеклообразующие оксиды кремния, бора, фосфора, германия, мышьяка, образующие структурную сетку и модифицирующие оксиды натрия, калия, лития, кальция, магния, бария, изменяющие физико-химические свойства стекломассы. Кроме того, в состав стекла вводят оксиды алюминия, железа, свинца, титана, бериллия и др., которые самостоятельно не образуют структурный каркас, но придают необходимые технические характеристики. В зависимости от состава стекла подразделяют на силикатные (SiO₂), алюмосиликатные (А1₂О₃ — SiO₂), боросиликатные (В₂Оз — SiO₂), алюмоборосиликатные (А1₂О₃ -В₂О₃ - SiO₂), алюмофосфатные (AI₂O₃ –P₂O₅)

Технические стекла в большинстве относятся к алюмоборосиликатной группе и отличаются разнообразием входящих оксидов.

Таблица – Химический состав некоторых неорганических стекол выпускаемых промышленностью, %

Стекло значительно лучше работает на сжатие, чем на растяжение, и резкое охлаждение скорее вызывает разрушение (растрескивание), чем резкий нагрев. Термостойкость стекла прямо пропорциональна пределу прочности и обратно пропорциональна коэффициенту линейного термического расширения и модулю упругости при растяжении. Механическая прочность и термостойкость стекла могут быть повышены путем закалки, при нагреве выше температуры стеклования (425...600 °С) и быстром охлаждении в потоке воздуха или в масле.

Силикатные триплексы представляют собой два листа закаленного стекла (толщиной 2...3 мм), склеенные прозрачной эластичной полимерной пленкой. Термопан — трехслойное стекло, состоящее из двух стекол и воздушного промежутка между ними. Эта воздушная прослойка обеспечивает теплоизоляцию.

Теплозвукоизоляционные стекловолокнистые материалы. Эти материалы имеют рыхловолокнистую структуру с большим числом воздушных прослоек, волокна в них располагаются беспорядочно.

Разновидностями стекловолокнистых материалов являются стекловата, стекломаты – материалы АСИМ, АТИМС, АТМ-3, состоящие из стекловолокон, расположенных между двумя слоями стеклоткани или стеклосетки, простеганной стеклонитками. Они применяются в интервале температур от минус 60 до плюс 600 °С. Стекловату, маты, плиты применяют для теплозвукоизоляции кузовов автомобилей, вагонов, трубопроводов, автоклавов и т. д.

Ситаллы — кристаллические стекла получают путем сплавления стекольной шихты специального состава с добавкой нуклеа-торов (катализаторов). В качестве нуклеаторов применяют соли светочувствительных металлов Аи, Ag, Си, Pt и др., TiO₂. Они имеют кристаллическую решетку, подобную выделяющимся из стекла кристаллическим фазам, и образуют центры кристаллизации.

Плотность ситаллов находится в пределах 2,4...2,7 г/см³. Механические свойства их значительно выше, чем у стекла. Предел прочности при изгибе 250...300 МПа и не изменяется до 700 °С, однако они имеют хрупкое разрушение. Электрические свойства ситаллов примерно такие же, как у стекла. Причина ценных свойств ситаллов заключается в их исключительной мелкозернистости. Свойства ситаллов изотропны. В них совершенно отсутствует пористость, обладают высокой водо-, газонепроницаемостью, стойкостью в среде агрессивных газов при высоких температурах (хлор, хлористый водород и т. п.). Химическая стойкость как у стекла, но выше в щелочных средах.Из ситаллов изготавливают детали для двигателей внутреннего сгорания, трубы для химической промышленности, оболочки вакуумных электронных приборов.

Дата добавления: 2013-12-13