Теоретические сведения
Самыми распространенными средствами предохранения сельскохозяйственной техники от коррозии являются различного рода защитные покрытия. Многообразие условий эксплуатации и хранения сельскохозяйственной техники определяют возможность применения различных видов защитных покрытий, в первую очередь, лакокрасочных, металлических и полимерных.
Если позволяют производственные условия (наличие соответствующего оборудования, условия для выполнения всего технологического цикла и пр.), в ряде случаев эффективно применение полимерных покрытий. В отличие от лакокрасочных материалов, при использовании порошкообразных полимеров не применяются дорогие, дефицитные токсичные и пожароопасные органические растворители, покрытия получаются более качественными и долговечными.
Широкому применению полимерных покрытий способствует также сокращение производственного цикла их получения в 10...30 раз по сравнению с лакокрасочными, гальваническими, силикатными покрытиями, снижение трудозатрат в 2...3 раза по сравнению с лакокрасочными и в 3...6 раз – с гальваническими. Производственные площади необходимые для нанесения полимерных покрытий меньше в 1,5...2 раза, чем для лакокрасочных.
Основой всех полимерных покрытий являются термопластичные и термореактивные пластмассы.
Пластмассами называют искусственные материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные принимать заданную форму при нагревании под давлением и устойчиво сохранять ее после охлаждения.
Основным компонентом пластмасс, обеспечивающим работу всей композиции как единого целого, являются связующие вещества – полимерные материалы, или смолы, представляющие собой высокомолекулярные соединения, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа (нескольких тысяч) мономерных звеньев.
Полимеры получают в результате синтеза из низкомолекулярных соединений методами полимеризации или поликонденсации.
Наиболее многочисленную группу соединений составляют органические полимеры, например, полиолефины, фторопласты, полиамиды, полиимиды, фенолформальдегидные смолы, полисилоксаны, эпоксидные смолы.
Основу неорганических полимерных материалов составляют соединения SiO2, CaO, MgO, AI2O3 и др. Представителями таких полимеров являются силикатные стекла, керамика, асбест, слюда.
Свойства полимерных материалов определяются как их химическим составом, так и строением макромолекул.
Присутствие в основных молекулярных цепях атомов других, кроме углерода, элементов сообщает полимеру те или иные специфические свойства. Например, фосфор и хлор повышают огнестойкость, атомы серы увеличивают газонепроницаемость, кислород способствует повышению эластичности, фтор обеспечивает высокую химическую стойкость пластмасс.
Некоторые компоненты, входящие в состав пластмасс, представлены в коллекции (таблица 19).
По строению различают следующие основные типы макромолекул: линейные, разветвленные, ленточные, пространственные.
Полимерные материалы с ленточной или разветвленной структурой макромолекул высокоэластичны. Линейные полимеры представляют собой цепи, длина которых в сотни и тысячи раз превышает размеры поперечного сечения. Разветвленные полимеры имеют боковые ответвления. И линейные, и разветвленные полимеры обладают термопластичностью, то есть способностью обратимо размягчаться при нагреве и затвердевать при охлаждении без участия химических реакций. Такие материалы называют термопластами. Процесс размягчение – затвердевание может протекать многократно.
Полимеры с пространственными макромолекулами имеют повышенную тепловую и химическую стойкость. Пространственные полимеры имеют химические связи между линейными цепями макромолекул. Образование подобной структуры и связанное с ним необратимое затвердевание материала протекает при участии химических реакций. Такие полимеры, а также пластмассы на их основе называют термореактивными (реактопласты). Перевести однажды затвердевшую термореактивную смолу в вязкотекучее или высокоэластичное состояние нельзя. Пространственной (редкосетчатой) структурой обладают также резины – продукт вулканизации природного или синтетического полимера – каучука.
По составу пластмассы бывают простыми, если они состоят из чистых связующих смол, и сложными (композиционными), если в них, кроме связующего вещества, содержатся и другие компоненты: наполнители, пластификаторы, смазывающие вещества, стабилизаторы, красители, катализаторы.
Термопластичные пластмассы
Широко применяются термопластичные пластмассы на основе полиэтилена, полипропилена, фторопластов, полистирола, поливинилхлорида, полиамидов и других полимеров (таблицы 20, 21).
Полиэтилен имеет линейное строение макромолекул [-СНз-СН-]n и является продуктом полимеризации этилена. По структуре относится к кристаллическим полимерам. Свойства полиэтилена зависят от условий полимеризации. В процессе полимеризации при температуре 200…300 °С и давлении (1…3,5) 104 МПа получают полиэтилен высокого давления, имеющий низкую плотность – 0,918…0,930 г/см3. Его называют полиэтиленом высокого давления, или полиэтиленом низкой плотности. При полимеризации полиэтилена при температуре около 80 °С и давлении ниже 200 МПа получают полиэтилен низкого давления, или высокой плотности – 0,946…0,970 г/см3. Чем больше плотность и степень кристалличности полиэтилена, тем выше его прочность, модуль упругости и теплостойкость. Полиэтилен высокой плотности имеет степень кристалличности 75-95 %, а низкой плотности – 50-60 %. Температура плавления изменяется от 105 до 130 °С. Изделия из полиэтилена высокого давления могут использоваться до температуры 60 °С, а из полиэтилена низкого давления – до 100 °С. Полиэтилен обладает морозостойкостью до температуры –60 °С.
Полиэтилен имеет высокие диэлектрические свойства. Он химически стоек к действию водных растворов кислот и щелочей. Полиэтилен устойчив при воздействии концентрированных серной, соляной и плавиковой кислот. Концентрированная азотная и другие сильные кислоты разрушают его. Полиэтилен нетоксичен, легко сваривается и паяется, технологичен. Изделия из него получают литьем под давлением, экструзией с последующим выдуванием, штамповкой, центробежным литьем. Полиэтилен недорог, сочетает высокую прочность с пластичностью. Его недостаток – склонность к старению под действием ультрафиолетовых лучей.
Полипропилен является продуктом полимеризации пропилена. Имеет следующую химическую формулу: [-СН(СН3)-СН2-]n. Технологический процесс производства подобен получению полиэтилена низкого давления.
По сравнению с полиэтиленом имеет более высокие прочность, жесткость и ударную вязкость. Разрушающее напряжение полипропилена при растяжении составляет 25…40 МПа, максимальная температура эксплуатации без нагрузки 150 °С. Его недостатком является невысокая морозостойкость до -20 °С.
Полипропилен перерабатывается штамповкой, литьем под давлением, пневматическим и вакуумным прессованием. Его можно сваривать, напылять на металл, ткань, картон. Он легко подвергается механической обработке на токарных, фрезерных, сверлильных станках. Отходы при производстве полипропилена и отработавшие изделия из него используют для повторной переработки. Полипропилен применяется для антикоррозионного покрытия резервуаров, труб и арматуры трубопроводов, электроизоляционных деталей, а также для изготовления деталей, используемых при работе в агрессивных средах.
Фторопласты являются модифицированными полимерами этиленового ряда. Они имеют прочность при растяжении 15…35 МПа, при изгибе – 10…15 МПа, относительное удлинение при разрыве 250…350 %. Наиболее широкое распространение получили фторопласт-3 и фторопласт-4.
Фторопласт-3 или полифторхлорэтилен характеризуется высокими электроизоляционными свойствами, хорошей химической стойкостью и теплостойкостью, охрупчивается при температурах ниже -120 °С. Его применяют в качестве оптического материала, для изготовления электроизоляционных деталей, работающих при высоких температурах, коррозионностойких труб, мембран и других изделий.
Фторопласт-4 или политетрафторэтилен больше известен под названием тефлон. Характеризуется высокой плотностью 2,1-2,3 г/см3, низким коэффициентом трения, хорошими электроизоляционными и диэлектрическими свойствами, высокой коррозионной стойкостью, термо- и морозостойкостью. Рабочий интервал температур находится в интервале от -269 до 250 °С. Пленка из него не охрупчивается даже в среде жидкого гелия. По химической стойкости фторопласт-4 превосходит все известные материалы, включая золото и платину. Он стоек к воздействию всех минеральных и органических щелочей, кислот, органических растворителей, не набухает в воде, не смачивается жидкостями и вязкотекучими средами пищевых производств (тестом, патокой, вареньем и т. д.). При температуре до 260 °С невзрывоопасен, негорюч, при непосредственном контакте не оказывает влияния на организм человека. Разрушается только под действием расплавленных щелочных металлов и элементарного фтора. Имея низкий коэффициент трения, используется для изготовления подшипников скольжения без смазки. Для уменьшения износа подшипников во фторопласт вводят 15…30 % наполнителя (графита, дисульфита молибдена, стеклянного волокна и др. Недостатками фторопласта-4 являются низкая твердость, склонность к ползучести и отслоению его частиц при контактных напряжениях.
Фторопласты широко применяются для изготовления стойких покрытий, пленок, волокон, подшипников, кранов, мембран, насосов, коррозионностойких конструкций, тепло- и морозостойких деталей (втулки, пластины, диски, прокладки, сальники, клапаны), для облицовки внутренней поверхности различных низкотемпературных емкостей.
Полистирол относится к числу наиболее известных и широко применяемых пластмасс. Его макромолекула имеет следующею формулу: [-СН2-СН(С6Н5)-].
Это твердый, жесткий, бесцветный, прозрачный, аморфный полимер, легко окрашиваемый в различные цвета. Обладает высокой водостойкостью, хорошей химической стойкостью в растворах солей, кислот и щелочей. По сравнению с другими термопластами имеет более высокую стойкость к радиации. Недостатками полистирола являются повышенная хрупкость при ударных нагрузках, склонность к старению, невысокая тепло- и морозостойкость. Интервал рабочих температур от -40 до 65 °С.
Полистирол применяют для изготовления деталей радио- и электроаппаратуры, предметов домашнего обихода, детских игрушек, трубок для изоляции проводов, пленок для изоляции электрических кабелей и конденсаторов, открытых емкостей (лотки, тарелки и др.), прокладок, втулок. Из ударопрочного полистирола, который представляет собой механическую смесь полистирола с каучуком, изготавливают крупногабаритные детали холодильников.
Пластмассы на основе поливинилхлорида, имеющего формулу [-СН2-СНС1-]n, обладают хорошими электроизоляционными свойствами. Они устойчивы к воздействию химикатов, не поддерживают горения, атмосферо-, водо-, масло- и бензостойки.
Винипласты – непластифицированные поливинилхлориды. Винипласты имеют высокую механическую прочность и упругость, но сравнительно малую пластичность. Устойчивы к воздействию почти всех минеральных кислот, щелочей и растворов солей. Их недостатками являются склонность к ползучести, низкая ударная вязкость, малая теплостойкость, резкая зависимость от температуры.
Винипласт выпускается в виде листов, прутков, труб. Хорошо обрабатывается на металло- и деревообрабатывающих станках. Он формуется, гнется, выдавливается и выдувается, поддается сварке и склеиванию. Пленочный винипласт при нагреве склеивается с металлом и бетоном. Его применяют для упаковки лекарств и пищевых продуктов, для изготовления обложек книг и папок, деталей машин и аппаратов, непосредственно контактирующих с пищевыми средами. Из винипласта изготавливают: трубы для транспортировки воды, холодного молока, агрессивных жидкостей и газов, тару для молока и молочных продуктов, коррозионностойкие емкости, детали вентиляционных воздухопроводов, теплообменников, шланги вакуум-проводов, вибропоглощающие материалы в машиностроении, водо-, бензо- и антифрикционные трубки, прокладки, соединительные муфты, клапаны и т. д.
Пластикат – это поливинилхлорид, пластифицированный разными веществами. Введение пластификаторов не только улучшает пластичность, но и повышает морозостойкость. В промышленности выпускают пленочный пластикат, в виде гранул, лент или трубок. Пластикат получают экструзией и вальцеванием. Он обладает хорошей стойкостью к старению. Пленочный пластикат эластичен, влагонепроницаем, негорюч, имеет хорошие диэлектрические свойства, стоек к действию бензина и различных масел. При температурах ниже -50 °С становится хрупким. Широко используется для изоляции кабелей, изготовления труб и других изделий.
Полиамиды включают в себя группу известных термопластичных пластмасс – нейлон, капрон и др. Макромолекула полиамида состоит из амидной -NH-CO- и метиленовой -СН2- групп. Имеет общий вид \ [-NH-CO-(CH2)-]n, где число метиленовых групп повторяется от 2 до 100раз. Ориентированные полиамиды характеризуются высокой прочностью на растяжение, составляющей более 400 МПа, ударопрочностью, способностью к поглощению вибрационных нагрузок. Подшипники и трущиеся детали из полиамидов способны работать с самосмазыванием, поэтому их можно использовать в пищевой промышленности в тех случаях, когда применение смазок вредно и нежелательно. Полиамиды используют для изготовления конструкционных и электроизоляционных изделий, работающих при температурах от -60 до 100 °С. Это зубчатые передачи, уплотнительные устройства, втулки, муфты, подшипники скольжения, лопасти винтов, стойкие к действию щелочей, масел, жиров и углеводородов, технические изделия и товары культурно-бытового назначения, антифрикционные покрытия металлов.
Полиуретаны являются ценными термопластичными полимерами. Они содержат уретановую группу [-NH-COO-]n. Характеризуются высокиммодулем упругости, износостойкостью, низким коэффициентом трения, стойкостью к вибрациям, масло-, бензо- и атмосферостойкостью. Изделия из полиуретана можно использовать при понижении температуры до -70 °С. Волокна из полиуретана малогигроскопичны и имеют высокую химическую стойкость. Их используют для изготовления изоляции, фильтровальных и парашютных тканей.
Стекло органическое (плексиглас) обычно состоит из полиметакрилата, имеющего структурную формулу [-СН2-С(СН3)(СООСН3)‑]n. Оно обладает хорошими диэлектрическими свойствами и стойкостью к старению в естественных условиях. Органическое стекло оптически прозрачно. Его светопрозрачность составляет около 92 %. Оно пропускает до 92 % ультрафиолетовых лучей и большую часть инфракрасных лучей. Имеет низкую плотность, устойчиво к воздействию разбавленных кислот и щелочей, углеводородного топлива и смазок. Под действием внешних сил в органическом стекле образуются трещины. Для повышения его стойкости против растрескивания полимер подвергают растяжению в нагретом до 140…150 °С состоянии в двух взаимно перпендикулярных направлениях, в результате чего ударная вязкость увеличивается в 7-10 раз. Его недостаток – низкая поверхностная твердость.
Поликарбонат –полимер, выпускаемый под названием дифлон. Характеризуется низкой водопоглощаемостью и газопроницаемостью, хорошими диэлектрическими свойствами, высокой жесткостью, теплостойкостью и химической стойкостью, не имеет запаха и вкуса, физиологически безвреден, бесцветен, прозрачен, хорошо окрашивается. Устойчив к световому старению и действию окислителей даже при нагреве до 120 °С. Является одним из наиболее ударопрочных термопластов, что позволяет использовать его в качестве конструкционного материала, заменяющего металлы. Из поликарбоната изготавливают шестерни, подшипники, корпуса, крышки, клапаны и другие детали, сосуды и детали трубопроводов для транспортировки фруктовых соков, молока, вин; может использоваться в технике низких температур для работы в среде жидких газов.
Физико-механические свойства поликарбонатов улучшаются при введении в них армирующих волокон. Армированные поликарбонаты «Эстеран» применяются в производстве ответственных деталей машин, например подшипников качения, кулачков и т. д. Они сохраняют свои свойства и эксплуатационную надежность в интервале температур от -200 до 110 °С, а также в вакууме.
Термореактивные пластмассы
Термореактивные пластмассы отличаются от термопластов повышенной теплостойкостью, практически полным отсутствием ползучести под нагрузкой при обычных температурах, постоянством физико-механических свойств в интервале температур их эксплуатации. Основу любого реактопласта составляет химически затвердевающая термореактивная смола, являющаяся связующим веществом. Кроме того, в состав реактопластов входят наполнители, пластификаторы, отвердители, ускорители или замедлители и растворители. Наполнителями могут быть порошковые, волокнистые и гибкие листовые материалы.
В качестве порошковых наполнителей используют молотый кварц, тальк, графит, древесную муку, целлюлозу (таблица 2). К пластмассам с порошковым наполнителем относятся фенопласты и аминопласты.
Фенопласты (бакелиты, фенолоформальдегидные смолы) являются термоупрочняемыми пластмассами. Неупрочненные смолы – новолаки и резолы – получают при поликонденсации фенола с формальдегидом. Новолачные смолы получают в присутствии кислого катализатора, когда отношение фенола к формальдегиду меньше единицы. Эти смолы способны отверждаться при нагреве только в присутствии отвердителя. Технология производства таких смол более проста, чем резольных смол. Этим объясняется их наибольшее распространение.
Резольные смолы получают в присутствии щелочного катализатора при отношении фенола к формальдегиду, равном единице или большем ее. Эти смолы при нагревании отверждаются без введения в них отвердителя.
Упрочненные фенолоформальдегидные смолы чаще называются бакелитами. Эта пластмасса механически хорошо обрабатывается инструментами для обработки металла и может подвергаться полированию. Бакелит из новолака имеет большую термостойкость (100…150 °С), чем бакелит из резола, но худшие диэлектрические свойства.
Бакелит трудногорюч, а после извлечения из пламени сразу гаснет. Горящий бакелит дает желтый цвет пламени, коптящего в зависимости от вида наполнителя. Остаток, извлеченный из пламени, твердый, разбухший, потрескавшийся и обугленный. В процессе горения выделяются фенол и формальдегид с характерным запахом.
Бакелит стоек к воздействию разбавленных кислот и щелочей, а также большинства органических растворителей. Для склеивания треснутых бакелитовых изделий можно применять нитроцеллюлозные клеи или жидкие фенольные смолы.
Из бакелита изготавливают галантерейные изделия (пуговицы, пепельницы), электротехнические элементы (вилки, розетки), корпуса радио- и телефонных аппаратов, детали стиральных машин, защитные шлемы, корпуса аккумуляторов, плиты, лаки, клеи.
Аминопласты являются термоупрочняемыми пластмассами. При нагреве или в присутствии кислотных катализаторов они способны к упрочнению за счет образования пространственной сетчатой структуры.
Упрочненные аминопласты твердые и жесткие. Их можно полировать и механически обрабатывать металлорежущими инструментами. Они имеют хорошие электроизоляционные свойства, легко окрашиваются.
Теплостойкость упрочненных аминопластов около 100…120 °С. Образец, внесенный в огонь, начинает гореть не ранее, чем через минуту. Извлеченный из пламени, он не гаснет, но горит медленно. В действительности горят наполнители, сама смола негорюча.
Упрочненные аминопласты стойки к воздействию воды, кислот (в том числе серной и азотной), щелочей и органических растворителей.
Реактопласты с волокнистыми наполнителями представляют собой композиции, состоящие из связующего (смолы) и волокнистого наполнителя в виде очесов хлопка (волокниты), асбеста (асбоволокниты), стекловолокна (стекловолокниты).
Прочность волокнитов при сжатии равна не менее 1200 МПа, ударная вязкость 9 Дж/см2, причем механические свойства зависят от длины волокна.
Волокниты применяют для изготовления деталей с повышенной устойчивостью к ударным нагрузкам, работающих на изгиб и кручение (втулок, шкивов, маховиков и др.). Хорошие антифрикционные свойства позволяют использовать волокниты для изготовления фланцев, кулачков, шестерен, направляющих втулок.
Асбоволокниты обладают хорошими фрикционными (тормозными) свойствами и теплостойкостью, но по водостойкости и диэлектрической проницаемости уступают пластмассам с порошковыми наполнителями.
Стекловолокниты негорючи, устойчивы к действию ультрафиолетовых лучей, химически стойки, имеют стабильные размеры. Стекловолокниты имеют высокие физико-механические характеристики и применяются для изготовления деталей высокого класса точности и сложной конфигурации. Стекловолокниты могут работать при температурах 60...200 °С, имеют прочность при разрыве до 500 МПа, а при сжатии – около 1300 МПа.
Стекловолокниты некоторых марок применяются для изготовления силовых электротехнических деталей в машиностроении, а также крупногабаритных изделий простых форм (кузовов автомашин, лодок, корпусов приборов и т. п.).
В качестве связующих смол волокнитов и стекловолокнитов применяются полиэстровые и эпоксидные смолы.
Полиэстры являются полимерами, полученными из ряда кислот и высокогидроксильных спиртов путем поликонденсации. Перед отверждением смола имеет вид густого сиропа золотистого цвета. Отверждение проводят в форме при комнатной температуре после добавления небольших количеств модификаторов. Механические свойства отвержденного продукта зависят от строения исходной смолы и способа ее отверждения. Изделие может быть гибким, эластичным или твердым и хрупким. Твердые изделия можно подвергать механической обработке, а также полировать.
Термическая стойкость под напряжением отвержденных смол колеблется в пределах 55-60 °С, а без нагрузки превышает 150 °С. Образец из полиэстровой смолы со стеклотканью, помещенный в пламя, горит очень плохо. После извлечения из пламени чаще всего гаснет. После сгорания остается обугленный скелет стекловолокна.
Отвержденные полиэстры нерастворимы в органических кислотах, в ацетоне легко растрескиваются.
Из полиэстров, упрочненных стекловолокном, изготавливают спасательные лодки, части автомобилей, мебель, корпуса планеров и вертолетов, гофрированные плиты для крыш, плафоны для ламп, мачты для антенн, лыжи и палки, удочки, защитные каски и т. п.
Неотвержденные эпоксидные смолы получают реакцией поликонденсации эпоксида с гидроксидом фенола. Характерная черта эпоксидных смол – хорошая прилипаемость почти ко всем пластмассам, металлам. Они имеют высокие механические и электрические свойства.
Термостойкость под напряжением колеблется в зависимости от вида упрочнителя в пределах 55…120 °С, а без нагрузки превышает 150 °С. Упрочненная эпоксидная смола трудно загорается, после чего начинает коптить с сильным запахом во время горения.
Эпоксидные смолы служат для изготовления лаков, клеев, а также ламинатов.
Большую группу реактопластов составляют слоистые пластмассы, которые содержат листовые наполнители, уложенные слоями. В качестве наполнителей для слоистых пластиков используют материалы органического (бумага, хлопчатобумажные ткани, древесный шпон, ткани из синтетических волокон) и неорганического (асбестовая бумага, картон, ткань, стеклянная ткань, ткань из кварцевых или кремнеземных волокон) происхождения. В зависимости от вида наполнителя различают следующие слоистые пластики: гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, древесно-слоистые пластики. Связующими при производстве слоистых пластиков служат фенолоформальдегидные, эпоксидные, кремнийорганические и некоторые другие смолы.
Свойства слоистых пластиков зависят от соотношения компонентов (наполнителя и связующего), характера подготовки наполнителя, режимов прессования и термообработки и других технологических факторов. Благодаря слоистому расположению армирующего наполнителя слоистые пластики обладают анизотропией механических, физических и диэлектрических свойств.
Механические свойства слоистых пластиков определяются прежде всего видом используемого наполнителя. Механическая прочность и другие физико-химические свойства слоистых пластиков зависят от способа ориентации и толщины листов-наполнителей, от их удельной прочности в различных направлениях, от типа и метода пропитки.
Наибольшей механической прочностью обладают слоистые пластики на основе стеклянной ткани или стеклянных жгутов. Эти материалы, а также слоистые пластики на основе асбоволокнистых наполнителей имеют более высокую теплостойкость по сравнению с теплостойкостью пластиков на основе органических наполнителей.
Физические и диэлектрические свойства слоистых пластиков зависят в основном от типа используемого полимерного связующего.
Пластик на основе бумаги – гетинакс. Гетинакс устойчив к воздействию жиров и минеральных масел, слабо реагирует с уксусной, соляной, фосфорной кислотами, но против действия сильных кислот и горячих щелочей – нестоек. Он имеет плотность 1,3-1,4 г/см3; разрушающее напряжение при растяжении – 80 МПа, при сжатии – 130…250 МПа; ударную вязкость (перпендикулярно слоям) 8…15 Дж/см2.
Гетинакс используют в качестве электроизоляционного материала, длительно работающего при температурах -65...105 °С, а также как конструкционный и декоративный материал. Из него изготавливают панели, щитки, прокладки, крышки, шайбы, малонагруженные изделия и т. д.
Пластики на основе хлопчатобумажных тканей – текстолиты. Прочность текстолитов тем выше, чем тоньше ткань (при одном и том же содержании связующего). Для листов шифона прочность будет больше, чем для саржи или бязи. Водостойкость и химическая стойкость возрастают при повышении доли связующего полимера.
Текстолиты используют для изготовления различных конструкционных деталей, электроизоляционного материала, вкладышей подшипников, прокладок, герметизирующих фланцевые соединения, шестерен, прокладочных колец. Подшипники из текстолита не требуют специальной смазки. Для смазки можно использовать воду или водную эмульсию. Для снижения коэффициента истираемости подшипников и повышения теплопроводности в текстолит добавляют графит. Температура эксплуатации изделий из текстолита от -60 до 60 °С.
Текстолитовые детали могут работать не только в воздушной среде, но и в масле, керосине или бензине и т. д. Текстолит производят в виде листов, плит, стержней и трубок.
Стеклотекстолитами называют слоистые пластики на основе тканых стекловолокнистых материалов. Они характеризуются высокой тепло- и хладостойкостью, стойкостью к действию окислителей и других химически активных реагентов, высокими механическими свойствами.
Свойства стеклотекстолитов в значительной степени зависят от типа вязки стеклянной ткани (применяют три типа переплетения: гарнитуровое, сатиновое и саржевое). Более высокими свойствами обладают стеклотекстолиты на основе сатиновой стеклоткани. Такие стеклотекстолиты могут длительное время работать при температуре 200 °С и кратковременно при 300 °С. Плотность стеклотекстолитов 1,6-1,7 г/см3, разрушающее напряжение при растяжении не менее 130 МПа. Стеклотекстолиты хорошо обрабатываются на станках, а также склеиваются.
Стеклотекстолиты применяют для изготовления крупногабаритных изделий, электроизоляционных деталей, длительное время работающих при температуре 200 °С и кратковременно – при 250 °С. Стеклопластики являются конструкционными материалами, применяемыми для изготовления ситовых изделий в различных отраслях техники.
В числе различных синтетических материалов широкое распространение получили так называемые газонаполненные пластики. Эти материалы разделяются на пенопласты и поропласты. У пенопластов микроскопические ячейки, наполненные газом, не сообщаются между собой и плотность таких материалов, как правило, менее 300 кг/м3. Ячейки у поропластов сообщаются между собой и их плотность более 300 кг/м3. Пенопласта и поропласты выпускают на основе полистиролов, поливинилхлорида и различных эфирных полимеров.
Сведения о некоторых свойствах и области применения пластмасс, представленных в коллекции, содержатся в таблице 18.
Полимеры в соответствии с международным стандартом (ISO) обозначают условными символами, которые облегчают маркировку торговых изделий. Ниже в алфавитном порядке представлен ряд международных обозначений важнейших полимеров, применяемых в технике.
ABS – сополимер акрилонитрил-бутадиен-стирол;
АР – аминопласты;
СА – ацетат целлюлозы;
CAB – ацетатобутират целлюлозы;
ЕР – эпоксидная смола;
FP – фенопласты (фенольные материалы);
РА – полиамиды;
PC – поликарбонаты;
РЕ – полиэтилен;
PTFE – политетрафторэтилен;
PI – полимиды;
РММ – полиметилметакрилат;
РОМ – полиформальдегид, полиоксиметилен;
РР – полипропилен;
РРО – полиоксифенилен;
PS – полистирол;
PSO полисульфон;
PUR – полиуретан;
PVAC – полиацетат винила;
PCV – поливинилхлорид;
SAN – сополимер стирол – акрилонитрил;
SB – сополимер стирол – бутадиен;
SI – силиконы;
Таблица 18
Характеристика и область применения пластмасс
| Наименование пластмассы | Наполнитель | Характеристика материала | Метод переработки | Область применения |
| Полиэтилен | Без наполнителя | Бесцветный роговидный материал, жирный наощупь. Имеет высокие диэлектрические свойства. Стоек к воде, аммиаку, азотной, серной, соляной кислотам, этиловому спирту. Ограниченно устойчив к бензину. Неустойчив к бензолу, уксусной кислоте, нефти, эфирным маслам. Свойства: плотность ρ = 920…960 кг/м3; σв = 11…13 МПа (полиэтилен высокого давления), 25 МПа (полиэтилен низкого давления); относительное удлинение δ = 450 % (полиэтилен высокого давления), 1000 % (полиэтилен низкого давления); теплостойкость 50…60 °С; морозостойкость -65 °С. | Литье под давлением при 150…180 °С, вальцевание | Арматура трубопроводов, футеровочный и прокладочный материал, пленки, крышки аккумуляторов, крыльчатки вентиляторов и др. |
| Поливинил- хлорид (винипласт) | Без наполнителя | Обычно окрашен в светло-коричневые или темно-коричневые цвета. Получен бесцветный и прозрачный винипласт. Стоек против воздействия минеральных кислот, щелочей, растворов солей любой концентрации, бензина. Неустойчив к ацетону, азотной кислоте. Свойства: ρ = 1380…1400 кг/м3; σв = 50…70 МПа; δ = 10…25 %; теплостойкость до 80 °С; морозостойкость до -50 °С | Прессование при 160…170 °С, вальцевание | Трубы, прокладки уплотнительные, вентили, краны, фитинги, электроизоляционный материал, баки аккумуляторов и др. |
| Винипласт -10 | Пластифици- рованный, без наполнителя | Пластифицированный поливинилхлорид, набухает в бензине и маслах | Вальцевание | Антикоррозионный материал, заменитель кожи, приводные ремни, транспортерные ленты (армированные тканью), пленка, линолеум и др. |
| Полистирол | Без наполнителя | Бесцветный материал. Хорошо окрашивается в любые цвета, устойчив к действию минеральных кислот, щелочей, спиртов. Неустойчив к ацетону, азотной кислоте, хлорированным углеводородам. Свойства: ρ = 1100 кг/м3; σв = 30…60 Мпа; δ = 1…5 %; теплостойкость до 80 °; морозостойкость до -40 °С | Литье под давлением при 140 °С, прессование, вальцевание | Плиты, пленки, рукоятки, диски, фланцы, изоляция кабелей, корпуса приемников, детали в радиотехнике, товары потребления и др. |
| Фторопласт 3, фторопласт 4 | Без наполнителя | Рыхлый порошок, при прессовании превращается в плотные таблетки. При нагревании не плавится, а размягчается. При 360…380 °С спекается в плотную белую массу. Не растворяется ни в одном растворителе. Диэлектрик. Свойства: ρ = 2100…2300 кг/м3; σв = 14…31 МПа; δ = 250…500 %; теплоустойчив до130 °С при низкой нагрузке (до 60 °С при высокой); морозостойкость до -80 . °С | Горячее прессование при 220 °С, литье под давлением | Уплотнительные детали для высоких давлений, диафрагмы, седла клапанов мембраны, подшипники, втулки, детали молочного оборудования, радиотехнические детали |
| Акриловые пластики: органическое стекло | Без наполнителя | Прозрачный и бесцветный материал, пропускает ультрафиолетовые лучи. Торговое название - органическое стекло, плексиглас, акрилот. Хороший диэлектрик. Устойчив к воде, маслам, бензину, разбавленным кислотам, щелочам, растворам различных солей. Неустойчив к ароматическим и хлорированным углеводородам. Набухает в спиртах. Хорошо склеивается уксусной кислотой. Свойства: ρ = 1100 кг/м3; σв = 78 Мпа; теплостойкость до 80 °С; морозостойкость до -50 °С | Прессование при 120…150 °С | Детали приборов, молокопроводы, листы органического стекла (авиационное светотехническое, товарное), стекла стоп-сигналов, подфарники и др. |
| Полиамидные смолы: капрон | Без наполнителя | Смола белого или светло-желтого цвета. Капрон исключительно стоек к маслам, щелочам, бензину, бензолу, спиртам. Ограниченно устойчив к ацетону, неустойчив к серной, соляной, уксусной кислотам. Вода придает капрону эластичность. Свойства: ρ = 1130 кг/м3; σв = 65 Мпа; δ = 150…200 %; теплостойкость до 65 °С; морозостойкость до - 50°С | Литье под давлением при 270 °С | Ответственные детали машин: подшипники скольжения, шестерни, вкладыши подшипников, шкивы. Из волокон изготовляют ткани, веревки, фильтровальные ткани. Электроизоляционный материал и др. |
| Эпоксидная смола: ЭД-5, ЭД-6 | Отвердители: гексаметилен, диамид, пиридин, малеиновый ангидрид. Пластифика-торы: дибу-тилфталат, трикрезил-фталат. | Смола затвердевает при комнатной температуре. Процесс затвердевания сопровождается изменением свойств. Отвердевшая смола без наполнителя и пластификатора представляет собой хрупкий материал с высоким линейным расширением. Смолу применяют с наполнителем и пластификатором (компаунды). Эпоксидные компаунды в отвержденном состоянии обладают высокой механической прочностью, бензо- и водостойкостью. Ограниченно устойчивы к аммиаку. Неустойчивы к ацетону, бензолу. Свойства: ρ = 1200 кг/м3; σв = 80 Мпа; теплостойкость 120 ; °С температура разложения 340 °С | Отвердение с помощью отвердителя | Связующее для различных наполнителей, для ремонта деталей с.-х. машин, клей, элементы облицовки и др. |
| Фенопласты а)пресс-порошки б) волокнит в) слоистые пластмассы: - гетинакс - текстолит -асботекстолит | Древесная мука, каолин и др. Микроасбест Асбестово-локно Бумага Хлопчатобу-мажная ткань Асбестовая ткань | Фенопласты представляют собой композицию, состоящую из фенолформальдегидной смолы и наполнителя. Отличаются стабильностью свойств. Устойчивы к органическим растворителям, слабым растворам кислот, бензину, бензолу, этиловому спирту. Ограниченно устойчивы к ацетону, аммиаку, уксусной кислоте, метиловому спирту. Высокие диэлектрические свойства. В зависимости от наполнителя р |
