Термореактивные пластмассы

Термореактивные пластмассы делятся на порошковые, волокнистые (с наполнителями в форме волокон) и слоистые пластики (упрочняемые листовыми наполнителями).

К числу порошковых термореактивных пластмасс относится антегмит – смесь фенолформальдегидной смолы с графитовым порошком. Он обладает достаточно высокой прочностью (s_в до 180 – 200 МПа), высокой теплостойкостью (до 170 °С) и устойчивостью в средах повышенной агрессивности. Используется в качестве футеровочного материала (в форме плитки), а также как антифрикционный материал.

Из волокнистых термореактивных пластмасс следует отметить фаолиты (или кислостойкие пластмассы). Фаолиты делятся на Фаолит-А (наполнителем служат волокна асбеста) и Фаолит-Т (наполнителем является смесь волокон асбеста и графита). Прочность фаолитов колеблется от 125 до 380 МПа, область рабочих температур до 120 °С. Их кислотостойкость в HCl составляет 3 года, в H2SO4 –3-4 года, в лимонной кислоте –2 года. Устойчивы фаолиты также в уксусной, щавелевой и молочной кислотах. Нестойки - в азотной кислоте, ацетоне, спирте.

Используется как футеровочный материал для различных ёмкостей, в ректификационных колоннах, оросительных системах, холодильниках, насосах, для различных деталей в аппаратах, работающих под избыточным давлением, для различных изделий, контактирующих с атмосферами хлора, а также для теплоизоляции.

Текстолит (пластмасса с листовым наполнителем из текстильной ткани). Прочность меняется от 80 до 100 МПа, рабочие температуры – от –60 °С до +100 °С. Обладает хорошей водостойкостью, стойкостью к бензину и маслам, высокой износостойкостью, хорошо поглощает вибрацию. Используется для изготовления различных трущихся деталей (подшипники, шестерни, кулачки). Изделия их текстолита хорошо работают при температурах до 80 °С. Используются в экструдерах, установках для подогрева воды и др.

Гетинаксы (пластмасса с листовым наполнителем из бумаги). Прочность порядка 80-100 МПа, устойчивы против действия жиров, минеральных масел, уксусной и разбавленной соляной кислот. В сильных кислотах и щелочах неустойчивы. Он водостоек, хорошо моется, что важно для поддержания санитарно-гигиенических условий в производственных помещениях.

В радиотехнической и телевизионной промышленности гетинаксы широко используются при изготовлении печатных схем, в различных программных и счётно-решающих устройствах.

Пористые пластмассы. Среди различных изоляционных материалов (теплозащитных, вибро- и шумопоглощающих) широко используются так называемые газонаполненные пластики (пенопласты, в которых наполненные газом ячейки не сообщаются между собой, и поропласты – с сообщающимися между собой газонаполненными ячейками). К числу пористых пластмасс относятся пенополистирол, пенополиуретан, различные фенопласты. Эти материалы обладают низкой плотностью – от 20 до 300 кг/м³. Пенополистирол обладает высокой химической стойкостью, не гниёт, стоек к действию грибков и бактерий, не повреждается грызунами. Указанные свойства позволяют эффективно использовать его в зернохранилищах и на мельничных комбинатах. Но широкое использование пенопластов на элеваторах сдерживается пока их сравнительно высокой стоимостью. Пенополистирол используется как термоизоляционный материал в области температур до 60 – 70 °С. Его теплопроводность равна 0, 0326 Вт/м·К и близка к теплопроводности воздуха. Пенополистирол хорошо амортизирует ударные нагрузки, его широко используют в качестве упаковочного материала. Недостатком является присутствие горючего порообразователя (изопентана). Для снижения горючести к нему добавляют оксид сурьмы.

Среди эластичных пенополиуретанов наиболее часто используется поролон. Его плотность меняется от 25 до 50 кг/м³. Он является хорошим тепло- и звукоизолятором, а также амортизатором. В качестве тепловой изоляции работает как при низких температурах (до –196 °С), так и при повышенных температурах (до 120 °С).

Особо следует отметить пенопласт – мипору, которая обладает исключительно малой плотностью (20 кг/м³, что в 10 раз легче пробки). Обладает хорошей стойкостью против горения. Широко используется для теплоизоляции холодильных установок, шумопоглощения в различных теле- и радиостудиях. Целесообразно использовать в цехах по расфасовке сыпучих продуктов (круп, сахара и др.).

Помимо ранее упоминавшихся плёночных материалов из полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида и полистирола, выпускаются промышленностью специальные плёнки с высокой химической стойкостью (поливинилкарбазол, работает до 120 °С), полиарилатные плёнки (термостойкие до 150 – 200 °С). Наиболее высокой термостойкостью обладают полиимидные плёнки (работают в температурном интервале от –269 до +300 °С, а отдельные виды, например, плёнка марки ПМ кратковременно стойка до 500 °С). Эта пленка при комнатной температуре не меняет свои свойства в течение 10 лет, при 300 °С – 1 год, а при 350-400 °С – 1 месяц. Она негорюча и сохраняет гибкость при криогенных температурах.

РЕЗИНЫ

Резинотехнические изделия получают при специальной термической об­работке (вулканизации) прессованных деталей из сырой резины, являющейся смесью каучука с серой и другими добавками.

Главным исходным компонентом резины является каучук. Каучуки явля­ются полимерами с линейной структурой. При вулканизации они превращают­ся в высокоэластичные редкосетчатые материалы - резины, за счет образования поперечных химических связей между полимерными молекулами. С увеличе­нием содержания вулканизатора (серы) сетчатая структура резины становится более частой и менее эластичной. При максимальном насыщении серы (до 30­-50 %) получают твердую резину (эбонит), при насыщении серой до 10-15 % - по­лутвердую резину. Обычное содержание серы в резине - 5-8 %.

При вулканизации, помимо серы, добавляют ускорители (полисульфиды, оксиды свинца и др. добавки), а также пластификаторы (стеарин, вазелин, растительные масла), антиоксиданты, замедляющие процесс старения (воск, парафин) и наполнители (мел, тальк, старая измельчённая резина) для удешевления стоимости резины.

Маркируются резины начальными буквами каучуков, являющихся их основой: НК – натуральный каучук, СКБ – синтетический бутадиеновый каучук, СКС – бутадиен-стирольный каучук, СКН – бутадиен-нитрильный каучук, СКИ – изопреновый каучук.

Резина имеет высокие эластические свойства, высокую упругость и со­противляемость разрыву. Кроме того, резина обладает малой плотностью, вы­сокой стойкостью против истирания, химической стойкостью, хорошими элек­троизоляционными свойствами. Прочность различных марок резины колеблется от 5-8 МПа до 40-42 МПа, а эластичность от 700-800 % до 350-400 %, соответственно.

Резиновые изделия часто армируют тканью или металлической сеткой.

По назначению резины делятся на резины общего и специального назначения. Резины общего назначения работают в воде, на воздухе, в слабых растворах щелочей и кислот. Нижней границей рабочих температур резин специального назначения яв­ляется температура до -80 ^оС, резин общего назначения до -30-50 ^оС.

К резинам общего назначения относят НК, СКБ, СКС, СКИ. Из них изготавливают шины, ремни, транспортёрные ленты, изоляцию кабелей, различные резинотехнические изделия.

Резины специального назначения делят на маслобензостойкие, химически стойкие, теплостойкие и химически термостойкие. К маслобензостойким резинам относят: 1) наирит (название торговой марки хлоропреновых каучуков). Его s_в = 20-25 МПа, d = 750 %, рабочая температура от –35 °С; 2) СКН – бутадиен-нитрильный каучук, рабочие температуры от –45 °С до 130-170 °С, s_в = 26 МПа.

К химически стойким резинам относят тиокол (резина на основе полисульфидного каучука), рабочая температура от –40 °С до 60 °С, высокая стойкость по отношению к щелочам и кислотам. Теплостойкая резина СКТ – на основе кремнийорганических каучуков имеет прочность от 3 до 8 МПа, d = 350 %, но интервал её рабочих температур от –70 °С до 250 – 300 °С. В промышленности используется в качестве различных уплотнительных и компенсационных соединений в теплообменных аппаратах, работающих при повышенных температурах.

Химически термостойкая резина – СКФ (на основе фторсодержащих каучуков) – стойка в маслах и различных растворителях при температурах до 300 °С, допускает непосредственный контакт с пищевыми продуктами.

ТЕМА 4.2. КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ,