Физико-механические свойства пластмасс

⇐ ПредыдущаяСтр 32 из 34Следующая ⇒

Свойства пластмасс зависят от многих факторов: химического состава, структуры молекул, типа межмолекулярных связей, степени полимеризации, вида наполнителей и других добавок, количества и чистоты добавок и др.

Достоинствами пластмасс по сравнению с другими конструкционными материалами являются:

· малая плотность;

· высокая удельная прочность σ _в/γ;

· химическая стойкость;

· электроизоляционные свойства;

· теплоизоляционные свойства;

· хорошие клеящие свойства;

· меньшая трудоемкость переработки пластмасс по сравнению с переработкой металлов: изделие и материал создаются одновременно;

· меньшее количество отходов, чем при переработке металлов (коэффициент полезного использования материала не менее 0, 9);

· некоторые виды прозрачны, пропускают ультрафиолетовые лучи, обладают звукоизоляцией, поглощают и гасят вибрации и т.д.

· хороший товарный вид;

· как правило, не нужны отделочные операции.

При замене металлических деталей пластмассовыми масса снижается в 5 раз, трудоемкость уменьшается в 4-5 раз, число операций уменьшается в 5-6 раз. Себестоимость снижается в 2-3 раза.

Основные недостатки пластмасс:

· ограниченная теплостойкость: максимальная температура эксплуатации термопластов -250 °С (фторопласт-4), а термореактивных пластмасс - около 400 °С (стеклотекстолит);

· малая жесткость и вязкость;

· ползучесть (увеличение деформации при действии постоянной нагрузки даже при комнатной температуре)

· склонность к старению, т.е. к изменению свойств с течением времени.

Классификация полимеров

Полимеры классифицируют по различным признакам, основными из которых являются: состав и структура макромолекул, полярность, отношение к нагреву.

1. По форме макромолекул полимеров делятся на линейные (цеповидные, разветвленные), лестничные и пространственные (сетчатые или паркетные).

Макромолекулы линейных полимеров (рис.15.1, а) представляют собой цепи из элементарных звеньев, длина которых в сотни и тысячи раз превышает размеры поперечного сечения. Такую форму имеют молекулы термопластов. У полимеров с разветвленным строением (рис.15.1, 6) силы притяжения между макромолекулами слабее, полимеры менее прочны. Они более плавкие, рыхлые. В полимерах с лестничным строением (рис.15.1, в) имеются ковалентные связи между молекулами. Они прочные, неплавкие, нерастворимые (могут только размягчаться и набухать).

В полимерах с сетчатым строением (рис.15.1, г) все линейные участки связаны поперечными ковалентными связями. Все изделие представляет собой гигантскую пространственную молекулу. Такие полимеры хрупкие, стойкие к нагреву и растворителям (не размягчаются, не набухают, не плавятся). Это - термореактивные полимеры.

Рис. 15.1. Строение макромолекул: а – линейное;

Б – разветвленное; в – лестничное; г – сетчатое

2. По отношению к электрическому полю (по полярности) полимеры подразделяются на полярные и неполярные.

Полярность определяется наличием в составе полимера диполей - разобщенных центров положительных и отрицательных зарядов. Полярные полимеры обладают повышенной жесткостью и теплостойкостью, высокой адгезионной способностью, пониженной морозостойкостью. Неполярные - являются высококачественными и высокочастотными диэлектриками. Их свойства мало изменяются при понижении температуры. Они отличаются высокой морозостойкостью

3. По отношению к нагреву полимеры могут быть термопластичными (термопласты) и термореактивными (реактопласты).

Термопластичные материалы обладают линейной или разветвленной структурой макромолекул. При нагревании они размягчаются и затем при определенной температуре переходят в вязкотекучее состояние. Охлаждение вызывает затвердевание полимера. Никаких химических реакций при этом не происходит. Процесс «размягчение - затвердевание» полностью обратим и может протекать многократно. Повторный нагрев термореактивных пластмасс не изменяет их твёрдого состояния.

Термореактивные полимеры (термореактопласты) имеют пространственную сетчатую структуру, при нагреве практически не размягчаются и разрушаются. Не подвергаются вторичной переработке. Эти полимеры более прочны и их свойства практически не изменяются при нагревании вплоть до температуры деструкции. В зависимости от температуры повторного нагрева такие полимеры могут находиться в одном из трех состояний: стеклообразном (твердом), высокоэластичном или вязкотекучем.

Неполярные термопласты

К неполярным пластикам относятся: полиэтилен, полипропилен, полистирол и фторопласт - 4.

Полиэтилен - продукт полимеризации бесцветного газа этилена. Полиэтилен представляет собой воскообразную массу и относится к кристаллизующимся полимерам.

По плотности полиэтилен разделяют на полиэтилен низкой плотности, получаемый в процессе полимеризации при высоком давлении, содержащий от 55% до 65% кристаллической фазы, и высокой плотности, получаемый при низком давлении, имеющий степень кристалличности до 95 %.

Механическая прочность и теплостойкость увеличиваются с повышением плотности и степени кристалличности полиэтилена.

Высокая упругость и эластичность полиэтилена позволяет получать тонкие прозрачные пленки, способные пропускать ультрафиолетовые лучи. Полиэтилен химически стоек и при комнатной температуре нерастворим ни в одном из известных растворителей; устойчив к кислотам, щелочам и растворам солей до температуры 60 º С.

Недостатком полиэтилена является его подверженность старению. Для защиты от окисления в полиэтилен вводят стабилизаторы и ингибиторы. Часто в полиэтилен добавляют до 3 % сажи, поглощающей солнечные лучи и замедляющей процессы старения в 30 раз. Под действием радиоактивного облучения полиэтилена он твердеет, приобретает большую прочность и теплостойкость.

Из него изготавливают защитные оболочки кабелей проводов, детали высокочастотных установок и корозионностойкие детали - трубы, прокладки, шланги. Его выпускают в виде пленки, листов, труб, блоков

Полипропилен – это жесткий нетоксичный материал с высокими физико-механическими свойствами. По сравнению с полиэтиленом этот пластик более теплостоек: сохраняет форму до температуры 150 ˚ С. Полипропиленовые пленки прочны и более газонепроницаемы, чем полиэтиленовые, а волокна эластичны, прочны и химически стойки. Недостатками полипропилена является его невысокая морозостойкость (до минус 20 °С).

Полипропилен применяют для изготовления труб, конструкционных деталей автомобилей, холодильников, текстильных машин, корпусов насосов и различных емкостей.

Полистирол - это аморфный, твердый, жесткий, прозрачный полимер, имеющий преимущественно линейное строение. Полистиролу присущи высокие диэлектрические свойства, удовлетворительная механическая прочность, невысокая рабочая температура (до 100 º С), химическая стойкость в щелочах, минеральных и органических кислотах, маслах. Набухает в 65 %-ной азотной и ледяной уксусной кислотах, бензине и керосине. Недостатками полистирола является его хрупкость при пониженных температурах, склонность к постепенному образованию поверхностных трещин.

Выпускается полистирол в виде прозрачных листов, стержней (блочный полистирол) или порошка. Из полистирола изготавливают детали для радиотехнических и телевизионных приборов и машин, пленки стирофлекс для электроизоляции, как основа магнитофонных лент.

⇐ Предыдущая 25 26 27 28 29 30 313233 34 Следующая ⇒