ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ

ПЛАСТМАССЫ

По сравнению с металлами применение пластмасс экономически более выгодно благодаря простоте изготовления изделий из них и малому количеству отходов, небольшой стоимости пластмасс, меньшим расходам на перевозку, монтаж и эксплуатацию изделий.

Однако под действием окружающей среды полимеры стареют. При старении происходит как разрыв макромолекул на части, так и соединение частей самих молекул друг с другом поперечными связями. Интенсивность старения определяется условиями эксплуатации и структурой. Материалы, стойкие в одних условиях, быстро разрушаются в других. Термопласты и резины стареют быстрее, чем реактопласты.

Теплостойкость. Все полимеры разрушаются при нагреве, и большинство разлагается при температуре 150—300 °С. Стойкость композитов на основе пластмасс зависит от свойств наполнителей, пластификаторов и других составляющих. Пластмассы с неорганическими наполнителями (стеклянное волокно, асбест и др.) более стойки, чем пластмассы с органическими наполнителями (бумага, дерево, хлопчатобумажное волокно). Некоторые полимеры (полистирол, органическое стекло, а также пористые пластмассы на их основе) огнеопасны. Горючесть их устраняется специальными добавками или модифицированием полимеров.

Теплофизические свойства. Полимеры плохо проводят тепло, сильно расширяются при нагреве и имеют значительную теплоемкость.

Теплопроводность полимеров в десятки и сотни раз меньше, чем металлов. Пластмассы, наполненные графитом или металлическим порошком, значительно более теплопроводны.

Наименьшую теплопроводность имеют пористые пластмассы.

Коэффициенты теплового расширения полимеров в 10—30 раз больше, чем металлов. Из-за различия коэффициентов теплового расширения полимеров и металлов возникают термические напряжения при плотном соединении материалов друг с другом.

Электрические свойства. Полимеры характеризуются небольшими значениями диэлектрической проницаемости (е' = 2—3), высоким удельным объемным электросопротивлением ру = Ю10 Ом/см и электрической прочностью Епр = 10—500 кВ/мм.

Пластмассы легко электризуются при трении и долго сохраняют статические заряды на поверхности. Не электризуются пластмассы, наполненные графитом или порошками металлов, а также пластмассы со специальными добавками против электризации.

Большинство пластмасс не используют при частотах электрического поля свыше 20 000 Гц, так как они недопустимо разогреваются и теряют электрическую прочность. Высокочастотными пластмассами являются неполярные полиэтилен, фторопласт-4, полистирол.

Механические свойства. Пластмассы характеризуются вязко- упругим поведением полимеров под нагрузкой. Деформация полимера — это сумма упругой, высокопластичной и вязкотекучей деформаций.

Соотношения между тремя составляющими общей деформации непостоянны и зависят от структуры материала, температуры и условий деформирования. Полная характеристика поведения пластмассы под нагрузкой представляет сложную задачу. При необходимости механические свойства оценивают по результатам испытаний на растяжение, сжатие, удар, хотя эта оценка неполна.

Особенности механических свойств пластмасс таковы.

Малая жесткость. Практически все полимеры и пластмассы имеют низкие модули, которые в 100—1000 раз меньше, чем у металлов. Наполнители незначительно увеличивают жесткость. Жесткость реактопластов больше жесткости термопластов.

Зависимость свойств от температуры. При повышении температуры прочность и жесткость уменьшаются и пластмассы становятся более вязкими; ускоряется ползучесть под нагрузкой и теряется несущая способность. При понижении температуры возрастают прочность и жесткость, но уменьшается сопротивление удару.

Зависимость от скорости деформирования. При увеличении скорости деформирования повышается жесткость пластмасс, так как не успевает развиваться высокоэластичная деформация и возрастает склонность к хрупкому разрушению.

Зависимость от длительности нагружения. При длительном действии нагрузки уменьшается прочность и появляется ползучесть. С ростом напряжений и температуры ползучесть увеличивается.

Зависимость свойств от структуры. Пластмассы с неоднородной структурой имеют различные значения механических свойств. Слоистые пластики имеют максимальную прочность вдоль листов наполнителя.

Вдоль ориентированных вытянутых молекул прочность термопластов максимальна, а в поперечном направлении уменьшена.

При повышенных температурах допустимые напряжения снижаются.

Сопротивление усталости. При переменных нагрузках пластмассы отличаются долговечностью и большей, чем у многих сталей и сплавов, деформирующей способностью.

Плотность. Полимеры имеют плотность от 0,9 до 2,2 г/см3, самые легкие — полиэтилен и полистирол, а самый тяжелый — фторо- пласт-4 плотностью 2,2 г/см3. Плотность пластмасс обычно равна 1,1 — 1,6 г/см3, а пористых пластмасс — всего 0,01 —0,2 г/см3.

Стойкость в агрессивных средах. Полимеры стойки против долговременного действия промышленных агрессивных сред, включая щелочи и концентрированные кислоты, и применяются для изготовления защитных покрытий на металлы.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >