Учебные материалы
Для преподавателей
Работы студентов
Справочная и техническая литература
Статьи по темам

Пластмаси

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 3.50 (14 Голосов)

Пластичні маси

Особливості пластмас, їхні переваги і недоліки. Пластмасами називають матеріали, створені на основі природних або синтетичних високомолекулярних сполук, які здатні під впливом нагрівання і стискування перетворюватися на вироби.

Основою (зв'язувальною речовиною) пластмас є високомолекулярні сполуки — полімери. Більшість полімерів перебувають в аморфному стані і називаються смолами. У виробництві пластмас зазвичай застосовують синтетичні і рідше — природні смоли.

Головними цінними властивостями пластмас є: мала щільність — 940...1500 кг/м3 (0,94...1,50 г/см3), рідше до 2300 кг/м3; високі ді-електричні властивості і стійкість до корозії; низька теплопровідність; антифрикційні властивості одних і фрикційні властивості інших пластмас; високі декоративні властивості; значна механічна міцність у волокнистих та шаруватих пластмасах; добрі технологічні властивості, що дають змогу виготовляти вироби високопродуктивними методами (без зняття) стружки.

До недоліків пластмас належать такі: деякі пластмаси деформуються при нагріванні, а за низьких температур стають крихкими; пластмаси мають низьку теплостійкість (здебільшого не перевищує 100... 120 °С); деякі пластмаси поглинають вологу (набухають), а деякі змінюють свої властивості під впливом атмосферних, температурних і хімічних чинників (старіють); у високомолекулярних пластмас зменшується еластичність, виникає жорсткість і крихкість, знижується механічна міцність.

Залежно від реакції смол при нагріванні пластмаси, що виготовлені на їхній основі, поділяють на термопластичні і термореактивні.

Термопластичні пластмаси при багаторазовому нагріванні й охолодженні зберігають здатність пом'якшуватися (переходити в пластичний стан), плавитись і знову тверднути. Завдяки цим властивостям такі пластмаси можна багаторазово переробляти.

Термореактивні пластмаси, нагріваючись, плавляться і за певної температури тверднуть унаслідок утворення складних тривимірних молекул; повторне нагрівання не повертає їм здатності плавитись.

Крім смоли, пластмаси можуть містити 40...70% наповнювачів, пластифікатори та інші добавки.

Наповнювачами є порошкові, волокнисті і листові матеріали. Вони зміцнюють і здешевлюють пластмасу, а також надають їй певних фізико-механічних і технологічних властивостей. Прозорі полімери наповнювачів не мають.

Пластифікаторами називають низькомолекулярні речовини (гліцерин, парафінове масло та ін.), які додають до складу пластмас з метою підвищення їхніх пластичності та еластичності.

Крім зазначених компонентів, до складу пластмас можуть входити різні добавки: стабілізатори, каталізатори, мастильні речовини, барвники тощо.

Стабілізатори затримують руйнування — старіння полімеру під дією світла, підвищеної температури та інших чинників (сажа, сполуки олова і свинцю та ін.).

Каталізатори прискорюють процес тверднення пластмас (уротропін тощо).

Мастильні речовини полегшують пресування пластмас і не дають їм змоги прилипати до стінок прес-форми (стеарин, віск та ін.)

Фарбники надають пластмасам різних кольорів (вохра, крон, сурик та ін.)

Класифікація і застосування пластмас.

Нині застосовують кілька тисяч пластмас, які відрізняються одна від одної складом і властивостями.

Пластмаси, що використовуються як конструкційні матеріали, класифікують за видом наповнювачів. За цією ознакою розрізняють пластмаси без наповнювачів, з наповнювачами (порошкові, волокнисті і шаруваті), а також газонаповнені полімерні матеріали.

Пластмаси без наповнювачів — це здебільшого термопластичні полімери. Випускають їх у вигляді порошків та гранул і використовують для виготовлення різних деталей та напівфабрикатів. Іноді до складу цих пластмас вводять незначну кількість наповнювачів, щоб надати їм спеціальних фізичних або механічних властивостей.

Поліетилен має високі антикорозійні і діелектричні властивості, добру стійкість до лугів, розчинів солей та сильних кислот. Теплостійкість його становить 110... 120 °С, морозостійкість до мінус 70 41 Поліетилен застосовують для виготовлення труб, кранів, кабелів, деталей арматури, листів, плівок, пляшок, балонів, плащів та ін.

Поліпропілен має вищу міцність і теплостійкість (до 140 °С), ніж поліетилен, проте його морозостійкість нижча (-5...-15 °С). Він е добрим діелектриком. Поліпропілен водостійкий і хімічно стійкий. З нього виготовляють плівки, труби для гарячої води, корпуси насосів, деталі холодильників і автомобілів.

Вініпласти (поліхлорвініл) мають теплостійкість до 60...70 °С, високу механічну міцність, але низьку ударну в'язкість. Цей матеріал має властивість повзучості, набухає у воді. Його застосовують для виготовлення труб, ізоляції електрокабелів, шлангів, плівки, лінолеуму. Для хімічної промисловості з нього виготовляють фільтри, змійовики, крильчатки насосів.

Полістирол — пластик, який має високу водостійкість і діелектричні властивості. Він стійкий до дії мінеральних кислот, лугів, спиртів, але руйнується від азотної кислоти. До його недоліків належать горючість, невисока теплостійкість (до 95 °С), крихкість, здатність до розтріскування в експлуатації. З полістиролу виготовляють деталі технічного і побутового призначення, деталі приладів, холодильників, радіоапаратів, плівки, труби.

Органічне скло (плексиглас) — замінник звичайного силікатного скла. Воно легше за силікатне і до того ж еластичне, має високі діелектричні властивості, масло-, бензо - і водостійке, а також стійке до розведених лугів, кислот, солей, проте розчинне у вуглеводнях, набухає в спиртах і має недостатню термостійкість (до 80 °С), легко пошкоджується від механічної дії. Органічне скло використовують для скління вікон автомобілів і вагонів, в оптичній і годинниковій промисловості, у світлотехніці, для виготовлення прозорих трубок, посуду, підфарників, деталей приладів і апаратів та ін.

Капрон — стійкий матеріал до розведених мінеральних кислот, лугів, досить міцний на розрив, твердий та еластичний. Плавиться за температури 225 °С, проте за температур, вищих від 100 °С і нижчих ніж 0 °С, його механічна міцність знижується. Капрон застосовують для виготовлення деталей вузлів тертя. Інколи ним замінюють кольорові метали і сплави при виготовленні вкладишів підшипників, втулок, манжет, зубчастих передач та інших деталей. Капрон використовують також для виготовлення плівок, волокон, корду, тканин, сіток, канатів тощо.

Пластмаси з наповнювачами частіше виготовляють на основі фенолоформальдегідних смол, які залежно від хімічного складу можуть бути термопластичними і термореактивними.

Термопластичні смоли при нагріванні до 100... 120 °С плавляться, а при охолодженні — тверднуть. Вони розчиняються в спирті, ацетоні та інших органічних розчинниках.

Термореактивні смоли при нагріванні переходять у рідкий стан, маючи розчинні властивості в органічних розчинниках (ацетоні. спирті та ін.), а при переході у твердий стан стають неплавкими та нерозчинними. Зміна властивостей смоли пов'язана з переходом лінійної структури макромолекул у сітчасту.

Для виготовлення технічних виробів використовують складні композиційні пластичні маси, до складу яких крім фенолформальдегідної смоли входять різні наповнювачі, що поліпшують їхні фізико-механічні властивості і знижують вартість.

До порошкових наповнювачів належать деревне борошно, мелений азбест, кварцове борошно, тальк, мелений шлак, графіт; до волокнистих — подрібнена бавовняна целюлоза, азбестові і скляні волокна.

Застосовують багато пластмас з порошковими і волокнистими наповнювачами. Деякі з них наведено нижче.

Амінопласти одержують на основі карбаміду, меламіну і деяких інших сполук з формальдегідом. їх змішують із сульфітною целюлозою (наповнювач), мастильними речовинами, барвниками і отримують прес-порошки, пофарбовані в різні кольори. Методом гарячого пресування виготовляють різноманітні вироби. їх використовують при виготовленні кольорових телефонних апаратів, рукояток меблевої фурнітури, корпусів і абажурів ламп, світильників, ручок приладів.

Волокніт — волокниста пластмаса на фенолформальдегідній смолі з наповнювачем із бавовняної целюлози. Він удароміцний і застосовується для виготовлення маховиків, рукояток верстатів, інструменту, кришок, пробок, шківів, кулачків, шестерень, роликів конвеєрів та ін.

Скловолокнистий матеріал одержують із зв'язуючих (синтетичної смоли) і скляних волокон (наповнювачів). Застосовують для виготовлення хімічно стійких труб та резервуарів, баків, залізничних цистерн, електрощитів, деталей електро - і радіотехнічної апаратури, кузовів автомобілів тощо.

Скловолокнистий анізотропний матеріал (СВАМ) має міцність, яка досягає міцності маловуглецевої сталі і становить 480...560 МПа. і

Азбоволокніт складається з азбестового волокна, меленого кварцу і добавок, зв'язаних силіційорганічною смолою. Він має високу теплостійкість і застосовується для теплозахисного покриття. Ці матеріали характеризуються високими фрикційними властивостями і використовуються в гальмових пристроях (гальмові колодки, диски, накладки, деталі пристроїв запалювання, вмикачі та ін.).

Склотекстоліт одержують із склотканини з різним переплетенням, просоченої поліефірною, епоксидного та іншими смолами. Склотекстоліт випускають у вигляді плит і листів завтовшки до 30 мм. Це цінний конструкційний матеріал, який застосовують для виготовлення кузовів легкових і вантажних автомобілів, деталей машин. В електротехніці його використовують як електроізоляційний матеріал.

Текстоліт — це пластик у вигляді листів і товстих плит (до 70 мм), стрижнів діаметром 8...60 мм, труб і фасонних виробів. Із нього виготовляють важливі деталі машин: шестерні, вкладиші підшипників, панелі, прокладки, амортизаційні, антифрикційні та електроізоляційні деталі.

Гетинакс складається з листів спеціального паперу, просочених резольними смолами і спресованих за температури 150... 160 °С Гетинакс може працювати за температури —60...—70 °С. Його випускають у вигляді листів і плит завтовшки до 5 мм, стрижнів і трубок діаметром до 25 мм. Використовують його також для виготовлення електропанелей, деталей трансформаторів, радіо - і телефонів, для облицювання кабін.

Азботекстоліт одержують із азбестової тканини або азбокарто-ну, просоченої резольною фенолформальдегідною смолою. Азботекстоліт випускають у вигляді листів і плит завтовшки до 60 мм. З нього виготовляють деталі гальмових пристроїв, фрикційні диски, деталі механізмів зчеплення, прокладки, які працюють за температур до 250 °С, та ін.

Газонаповнені полімерні матеріали — пластмаси зі щільністю 30...300 кг/м3. Мала щільність пояснюється великою кількістю пор, заповнених газом (повітрям, азотом, вуглекислим газом). Ці матеріали поділяють на дві групи: матеріали з ізольованими порами — пінопласти і матеріали із сполученими порами — поропласти.

Як вихідні речовини для виготовлення легких пластмас застосовують полівінілхлорид, ефіри, целюлози, фенопласти, амінопласти, поліефіри та ін. До складу композиції, яка містить один з цих термопластичних полімерів, як газоутворювачі вводять вуглекислий амоній, бікарбонат натрію тощо.

Поро - і пінопласти використовують для звукоізоляції і як теплоізоляційний матеріал.

Способи виготовлення виробів Із пластмас. Найчастіше застосовують такі способи виготовлення виробів із пластмас: пресування, лиття під тиском, екструзію, каландрування, обробку різанням та ін.

Для пресування виробів із пластмаси використовують гідравлічні або механічні преси потужністю 25...200 τ і спеціально виготовлені прес-форми.

Прес-форма повинна мати порожнину у матриці 3, яка заповнюється прес-матеріалом. Прес-форми бувають відкриті (рис. а) і закриті (рис. б).

Схема пресування виробів із пластмасУ відкритих прес-формах залишок прес-матеріалу витискується, а в закритих — товщина виробу 2 залежить від кількості матеріалу, завантаженого в порожнину прес-форми.

Пресуванням одержують вироби з порошків або таблеток термореактивних полімерів: фенопластів, амінопластів та ін.

О — у відкритій прес-формі; б — у закритій прес-формі

Пресувальний матеріал під дією пуансона 1 (під тиском) надходить у нагріту прес-форму. У прес-формі закритого типу надлишок прес-матеріалу при пересуванні витискується виштовхувачем 4 і спрямовується вгору по канавках на пуансоні.

Прес-форми виготовляють з інструментальних вуглецевих або легованих сталей.

Лиття під тиском (рис. ) забезпечує високу продуктивність (15...20 тис. виробів за зміну).

Залежно від типу термопластичної маси і форми виробів значення тиску змінюється (40...80 МПа).

Лиття під тиском — найпродуктивніший спосіб виготовлення виробів із термопластов. Гранули полімеру з бункера 1 (рис. 2.49, а) надходять у циліндр 2 дозатора. Поршень З подає певну порцію пластмаси в приймальну камеру циліндра. Тут гранули нагріваються (160...200 °С) гарячою парою, що підводиться трубкою 7. Розплавлена пластмаса витискується крізь отвір 4 у порожнину 6 рознімної прес-форми 5, яка охолоджується по каналах водою.

Цим способом виготовляють вироби високого ступеня точності. Процес формування виробу з матеріалу відбувається дуже швидко: один цикл у звичайних ливарних машин триває 20...30 с, а в швидкісних — 3...5 с. Усі операції механізовано і керуються спеціальним реле часу.

Екструзія (видавлювання) — спосіб переробки нагрітих до пластичного стану термопластів безперервним видавлюванням крізь отвір у мундштуку. Цей спосіб застосовують для виготовлення фасонних стрижнів, труб, шлангів та ін.

Схема виготовлених пластмасових виробів:о — лиття під тиском у роз-німну форму з підігріванням парою; б — безперерв-ним видавлюванням через мундштукПрес-порошок з бункера 1 (рис., б) надходить у циліндр 2> який охолоджується водою 6, що не дає полімеру змоги прилипнути до стінок шнека З та циліндра. Шнек переміщує прес-порошок у вихідну зону 5 циліндра, яка має електрообігрів. Нагрітий полімер продавлюється крізь вихідні отвори і потрапляє до мундштука 4 з отвором потрібного профілю і розміру.

Каландрування застосовують для виготовлення плівок і тонких листів завтовшки до... 1,0 мм. Плівку виготовляють з твердого полівінілхлориду, який нагрівають і обтискують вальцями, внаслідок чого він перетворюється на пластичну масу. Цю масу пропускають (під високим тиском) через нагріті валки, і вона набуває вигляду плівки. Далі ця (ще пластична) плівка проходить через холодильні валки і твердне. її розрізують по ширині і змотують у рулон.

Обробку пластмас різанням застосовують для виготовлення деталей із пластмас, які поставляють у вигляді напівфабрикатів (профілів, труб, плит та ін.). Пластмаси зазнають усіх видів обробки різанням.


Пластмаси - 3.5 out of 5 based on 14 votes

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить