Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника
Посмотреть оригинал

ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ ПЛАСТМАССЫ

В основе термопластичных пластмасс лежат полимеры линейной или разветвленной структуры, иногда в состав полимеров вводят пластификаторы. Термопласты имеют ограниченную рабочую температуру, свыше 60—70 °С начинается резкое снижение физико-механических свойств. Более теплостойкие структуры могут работать до 150—250 °С, а термостойкие с жесткими цепями и циклические структуры устойчивы до 400—600 °С.

При длительном статическом нагружении появляется вынужденно-эластическая деформация и прочность понижается. С увеличением скорости деформирования не успевает развиваться высокоэластическая деформация и появляется жесткость, иногда даже хрупкое разрушение. Более прочными и жесткими являются кристаллические полимеры. Предел прочности термопластов составляет 10—100 МПа. Модуль упругости (1,8—3,5)10* МПа. Они хорошо сопротивляются усталости, их долговечность выше, чем у металлов. Предел выносливости составляет 0,2—0,3 предела прочности. При частотах нагружения свыше 20 Гц происходят разогрев материала и уменьшение прочности.

Термопласты делят на неполярные и полярные.

Неполярные термопластичные пластмассы. К ним относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол и фторопласт-4.

Полиэтилен (—СН2—СНг—)д — продукт полимеризации бесцветного газа этилена, относящийся к кристаллизующимся полимерам. По плотности полиэтилен подразделяют на полиэтилен низкой плотности, получаемый в процессе полимеризации при высоком давлении (ПЭВД), содержащий 55—65 % кристаллической фазы, и полиэтилен высокой плотности, получаемый при низком давлении (ПЭНД), имеющий кристалличность до 74— 95 %.

Чем выше плотность и кристалличность полиэтилена, тем выше прочность и теплостойкость материала. Длительно полиэтилен можно применять при температуре до 60—100 °С. Морозостойкость достигает — 70 °С и ниже. Полиэтилен химически стоек и при нормальной температуре нерастворим ни в одном из известных растворителей.

Недостатком полиэтилена является его подверженность старению. Для защиты от старения в полиэтилен вводят стабилизаторы и ингибиторы (2—3 % сажи замедляют процессы старения в 30 раз).

Под действием ионизирующего излучения полиэтилен твердеет: приобретает большую прочность и теплостойкость.

Зависимость аи е для полиолефинов от температуры

Рис. 209. Зависимость ар и е для полиолефинов от температуры: а —* прочность: б — относительное удлинение при разрыве для ПЭНД (/), СЭП (2) и ПЭВД (3)

Полиэтилен применяют для изготовления труб, литых и прессованных несиловых деталей, пленок, он служит покрытием на металлах для защиты от коррозии, влаги, электрического тока.

Сополимеры этилена с пропиленом выпускаются под маркой СЭП, с винилацетатом — «сэвилен», «миравитен» (ГДР), с бутеном— 1-СЭБ. Эти материалы именрт меньшую степень кристалличности, повышенную гибкость, ударную прочность, прозрачность, стойкость к низким температурам и стойкость к растрескиванию; адгезию и способность к наполнению, свариваемость. Однако по сравнению с полиэтиленом их жесткость и температура плавления ниже. При введении 15—30 % сополимера материал приобретает свойства каучука.

На рис. 209 приведена температурная зависимость ар и е для полиэтилена и СЭП, а на рис. 210 — во до поглощение пленками термопластов. Применяют сополимеры для литых изделий, труб, гибких шлангов, фитингов, пленок и др.

Полипропилен (—СН2—СНСН3—)п является производной этилена. Применяя металлоорганические катализаторы, получают полипропилен, содержащий значительное количество стереорегу- лярной структуры. 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. Нестабилизированный полипропилен подвержен быстрому старению. Недостатком пропилена является его невысокая морозостойкость (от —10 до —20 °С). Полипропилен применяют для изготовления

Водопоглощение (Вп) пленками термопластов

Рис. 210. Водопоглощение (Вп) пленками термопластов:

1 — СЭП; 2 - ПЭНД:3 - ПЭВД; 4 - фторо-

пласт-4; 5 — полистирол; 6 — триацетат целлюлозы труб, конструкционных деталей автомобилей, мотоциклов, холодильников, корпусов насосов, различных емкостей и др. Пленки используют в тех же целях, что и полиэтиленовые.

Полистирол (—СН3—СНС„Н5—)п — твердый, жесткий, прозрачный, аморфный полимер. Удобен для механической обработки, хорошо окрашивается, растворим в бензоле. Полистирол наиболее стоек к воздействию ионизирующего излучения по сравнению с другими термопластами (присутствие в макромолекулах фениль- ного радикала С„Н6).

Недостатками полистирола являются его невысокая теплостойкость, склонность к старению, образованию трещин.

Ударопрочный полистирол представляет собой блоксополимер стирола с каучуком (УПС). Такой материал имеет в 3—5 раз более высокую ударную вязкость и в 10 раз более высокое относительное удлинение по сравнению с обычным полистиролом. Высокопрочные АБС-пластики (акрилонитрилбутадиенстирольные) отличаются повышенной химической стойкостью и светотермостабиль- ностью. Однако такие сополимеры имеют более низкие диэлектрические свойства по сравнению с чистым полистиролом. Из полистирола изготовляют детали для радиотехники, телевидения и приборов, детали машин, сосуды для воды и химикатов, пленки стирофлекс для электроизоляции, а АБС-пластики применяют для деталей автомобилей, телевизоров, лодок, труб и т. д.

Фторопласт-4 (фторлон-4) политетрафторэтилен (—CFa— CF2—)п является аморфно-кристаллическим полимером. До температуры 250 °С скорость кристаллизации мала и не влияет на его механические свойства, поэтому длительно эксплуатировать фторопласт-4 можно до температуры 250 °С. Разрушение материала происходит при температуре выше 4)5 °С. Аморфная фаза находится в высокоэластическом состоянии, что придает фторопласту-4 относительную мягкость. При весьма низких температурах (до —269 °С) пластик не охрупчивается. Фгоропласт-4 стоек к действию растворителей, кислот, щелочей, окислителей. Практически он разрушается только под действием расплавленных щелочных металлов и элементарного фтора, кроме того, пластик не смачивается водой. Политетрафторэтилен малоустойчив к облучению. Это наиболее высококачественный диэлектрик. Фторопласт-4 обладает очень низким коэффициентом трения (/ = 0,04), который не зависит от температуры (до 327 СС когда начинает плавиться кристаллическая фаза).

Недостатками фторопласта-4 являются хладотекучесть (результат рекристаллизации), выделение токсичного фтора при высокой температуре и трудность его переработки (вследствие отсутствия пластичности).

Фторопласт-4 применяют для изготовления труб, вентилей, кранов, насосов, мембран, уплотнительных прокладок, манжет, сильфонов, электрорадиотехнических деталей, антифрикционных покрытий на металлах (подшипники, втулки).

Таблица 45

Физико-механические свойства неполярных термопластов

Материал

Плотность,

кг/м*

рабочая

температура, °С

Предел прочности, МПа

максимальная

минимальная

при

растяжении

при

сжатии

при

изгибе

Полиэтилен:

ПЭВД

913—929

105—108

—40, —70

10-17

12

12—17

ПЭНД

949—953

120-125

и ниже —70

18—35

20-36

20—38

Полипропилен

900

150

и ниже -15

25—40

11

_

Полистирол

1050-1080

90

—20

37—48

90— 00

65—105

Фторопласт-4

1900—2200

250

—269

15—35

10-12

14-18

Материал

Относительное удлинение при разрыве, %

Ударная

вязкость

о *.

кДж/м*

Диэлектрическая

проницаемость

при

частоте тока 10* Гц

Удельное объемное сопротивление, Ом м

Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте тока 10* Гц, I0-4

Электрическая

прочность.

МВ/м

Полиэтилен:

ПЭВД

50—600

Не ло-

2,2—2,3

10”

2-3

45—60

ПЭН л

250—1000

мается То же

2.1—2,4

ю18

2-5

45-60

Полипропилен

200-800

33—80

2,2

10”— 10

2—5

28—40

Полистирол

1—4

10-22

2,5—2,7

10—ю18

3-4

20—25

Фторопласт-4

250—500

100

1.9—2,2

ю1®

2-2,5

35—40

* а — ударная вязкость по Шарли образца без надреза (ГОСТ 4647-80).

Разновидностью фторопласта является фторопласт-4Д, отличающийся формой и размером частиц, меньшей молекулярной массой. Это облегчает переработку материала в изделия. Физико- механические свойства его такие же, как и у фторопласта-4.

Волокно и пленку фторлон изготовляют из фторопласта-42. Фторлоновая ткань не горит, химически стойка, применяется для емкостей, рукавов, спецодежды, диафрагм и т. д. Фторо- пласт-40 обладает высокой твердостью, почти не склонен к ползучести, стоек к воздействию ионизирующего излучения и технологичен.

Физико-механические свойства неполярных термопластичных пластмасс приведены в табл. 45.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы