Характеристика и структурные методы исследования металлов

Текстолит -- это материал, полученный прессованием пакета кусков хлопчатобумажной ткани, пропитанной смолой. Обладает хорошей способностью поглощать вибрационные нагрузки, электроизоляционными свойствами. Теплостоек до 80°С.

Стеклотекстолит отличается от текстолита тем, что в качестве наполнителя используется стеклоткань. Более прочен и теплостоек, чем текстолит, имеет лучшие электроизоляционные свойства.

Гетинакс представляет собой материал, полученный прессованием нескольких слоев бумаги, пропитанной смолой. Он обладает электроизоляционными свойствами, устойчив к действию химикатов, может применяться при температуре до 120-140°С.

Стекловолокнистый анизотропный материал (СВАМ) получают прессованием листов стеклошпона, пропитанных смолой. Стеклошпон изготовляется из стеклянных нитей, которые склеиваются между собой сразу после изготовления.

Волокнистые пластмассы представляют собой композиции из волокнистого наполнителя, пропитанного смолой. Они делятся на волокниты, асбоволокниты и стекловолокниты.

В волокнитах в качестве наполнителя применяется хлопковое волокно. Они используются для относительно крупных деталей общетехнического назначения с повышенной стойкостью к ударным нагрузкам.

Асбоволокниты имеют наполнителем асбест -- волокнистый минерал, расщепляющийся на тонкое волокно диаметром 0,5 мкм. Обладают теплостойкостью до 200°С, устойчивостью к ударным воздействиям, химической стойкостью, электроизоляционными и фрикционными свойствами.

Стекловолокниты имеют в качестве наполнителя короткое стекловолокно или стеклонити. Прочность, электроизоляционные свойства и водостойкость стекловолокнитов выше, чем у волокнитов. Применяются для изготовления деталей, обладающих повышенной прочностью.

Порошковые пластмассы в качестве наполнителя используют органические порошки (древесная мука, порошкообразная целлюлоза) и минеральные порошки (молотый кварц, тальк, цемент, графит). Эти пластмассы обладают невысокой прочностью, низкой ударной вязкостью, электроизоляционными свойствами.

Пластмассы без наполнителя чаше всего являются термопластичными материалами.

Полиэтилен -- продукт полимеризации бесцветного газа -- этилена. Один из самых легких материалов (плотность 0,92 г/см3), имеет высокую эластичность, химически стоек, морозостоек. Недостатки -- склонность к старению и невысокая теплостойкость (до 60°С). Используется для изготовления пленки, изоляции проводов, изготовления коррозионно-стойких труб, уплотнительных деталей. Занимает первое место в общем объеме производства пластмасс.

Полипропилен -- продукт полимеризации газа пропилена. По свойствам и применению аналогичен полиэтилену, но более теплостоек (до 150°С) и менее морозостоек (до -10°С).

Поливинилхлорид используется для производства винипласта и пластиката.

Винипласт представляет собой твердый листовой материал, полученный из поливинилхлорида без добавки пластификаторов. Обладает высокой прочностью, химической стойкостью, электроизоляционными свойствами.

Полистирол -- твердый, жесткий, прозрачный полимер. Имеет очень хорошие электроизоляционные свойства. Его недостатки -- низкая теплостойкость, склонность к старению и растрескиванию. Используется в электротехнической промышленности.

Органическое стекло -- прозрачный термопластичный материал на основе полиакриловой смолы. Отличается высокой оптической прозрачностью, в 2 раза легче минеральных стекол, обладает химической стойкостью. Недостатки -- низкая твердость и низкая теплостойкость. Используется для остекления в автомобиле- и самолетостроении, для прозрачных деталей в приборостроении.

Фторопласты имеют наибольшую термическую и химическую стойкость из всех термопластичных полимеров. Фторопласт-4 водостоек, не горит, не растворяется в обычных растворителях, обладает электроизоляционными и антифрикционными свойствами. Применяется для изготовления изделий, работающих в агрессивных средах при высокой температуре, электроизоляции и др. Фторопласт-3 по свойствам и применению аналогичен фторопласту-4, уступая ему по термо- и химической стойкости и превосходя по прочности и твердости.

Газонаполненные пластмассы представляют собой материалы на основе синтетических смол, содержащие газовые включения. В пенопластах поры, заполненные газом, не соединяются друг с другом и образуют замкнутые объемы.

Они отличаются малой плотностью (0,02-0,2 г/см3), высокими тепло-, звуко- и электроизоляционными свойствами, водостойкостью. Недостатки пенопластов -- низкая прочность и низкая теплостойкость (до 60°С). Используются для теплоизоляции и звукоизоляции, изготовления непотопляемых плавучих средств, в качестве легкого заполнителя различных конструкций. Мягкие виды пенопластов используются для изготовления мебели, амортизаторов и т.п.

Поропласты -- это газонаполненные пластмассы, поры которых сообщаются между собой. Их плотность составляет 0,02-0,5 г/см3. Они представляют собой мягкие эластичные материалы, обладающие водопоглощением.

49. Термопластичные пластмассы

К термопластичным пластмассам на основе полимеризационных смол относятся: полиэтилен, поливинилхлорид, политетрафторэтилен, полистирол, полиакриловые смолы (акрилаты), полиамидные смолы и др. Обычно они выпускаются как простые пластмассы (без наполнителя).

Полиэтилен -- бесцветный роговидный продукт, жирный на ощупь, морозостоек (--60 --65°С), горюч, хорошо сохраняет форму даже при температуре +60°C, механически прочен, обладает высокими диэлектрическими свойствами, является самой легкой и наиболее водостойкой пластмассой. Применяется полиэтилен для изоляции различных кабелей и проводов.

Поливинилхлорид имеет высокую прочность, химически стоек и обладает диэлектрическими свойствами. Поливинилхлорид выпускается как пластифицированный (пластикаты), так и не пластифицированный (винипласты) в виде листов, труб, плиток, стержней и прутков.

Полистирол -- бесцветная смола с хорошими антикоррозионными свойствами, является типичным высокочастотным диэлектриком. Полистирол применяется для изоляции кабелей, как прессматериал для изготовления различных электроизоляционных деталей.

Политетрафторэтилен или фторопласт является наиболее морозостойким пластиком, физико-механические свойства которого почти не изменяются при температуре до --195°С. Применяется он как диэлектрик и антифрикционный материал. Выпускают два вида фторопластов: фторопласт-3 и фторопласт-4.

Полиакриловые смолы. К этой группе относятся полимеры акриловой, -- метакриловой кислот, сложных эфиров. Ценным техническим свойством полиакрилатов является их прозрачность и бесцветность, а также способность пропускать ультрафиолетовые лучи. Полиакриловые материалы выпускаются в виде листов органического стекла (авиационное, светотехническое, товарное, поделочное).

Полиамидные смолы выпускаются шести типов: капрон, анид, смолы № 54, № 68, АК-7 и П-6. Наибольшее применение из них в машиностроении находит капрон, который начинает вытеснять цветные сплавы, чугун и сталь.

Капрон (поликапролактам) представляет собой твердую высокоплавкую смолу белого или светло-желтого цвета, без запаха, с малым удельным весом (1,13-- 1,15), температурой плавления 212--215°С. Капрон отличается исключительной стойкостью к щелочам, устойчив к бензину, спирту, бензолу, гигроскопичен, но в то же время вода для него является пластификатором и придает ему эластичность. Капрон применяется для изготовления искусственного волокна и технических изделий (подшипников скольжения, шайб, втулок, зубчатых колес, пленок, лент). Диэлектрические свойства капрона находятся в зависимости от влагосодержания, поэтому в электротехнике рекомендуется применять капрон, когда требуется высокая стойкость к маслам, высоким температурам и ударным нагрузкам. К пластическим массам на основе природных смол относятся изделия, изготовленные на основе эфиров целлюлозы. Наиболее распространенным видом таких пластиков является целлулоид, широко используемый для производства изделий народного потребления.

На основе асфальтов, битумов и пеков вырабатываются пластмассы черного цвета, применяемые для изготовления аккумуляторных баков, электро- и термоизоляционных изделий.

50. Термореактивные пластмассы

К важнейшим представителям термореактивных пластмасс относятся фенопласты и аминопласты.

Фенопласты. Фенопласты представляют собой композицию, состоящую из фенолальдегидной смолы и наполнителя. Изделия из фенопластов отличаются высокой стабильностью свойств; они хорошо противостоят воздействию повышенной температуры, воды, органических растворителей, слабых растворов щелочей и кислот, обладают диэлектрическими свойствами. Недостаток фенопластов -- малая дугостойкость. В зависимости от наполнителя различают пресспорошки, волокнит и слоистые пластики.

Пресспорошки в качестве наполнителя имеют древесную муку, микроасбест, каолин и др.

Волокнит -- прессматериал, наполненный хлопковыми очесами, имеет светло-коричневый или черный цвет, применяется для низковольтных электроизоляционных деталей; прессматериал К-6 (наполнитель асбест) и стекловолокнит (наполнитель стекловолокно) применяются для изделий с повышенной механической прочностью и нагревостойкостью, в частности для корпусной изоляции коллекторов электрических машин.

Слоистые пластмассы. Слоистые пластики на основе фенол альдегидных смол обладают высокой прочностью. К слоистым пластикам относятся гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, асботекстолит.

Гетинакс -- слоистый прессованный материал, состоящий из двух или более слоев бумаги, пропитанных смолами. Используется гетинакс как электроизоляционный материал.

Текстолит -- слоистый прессованный материал из хлопчатобумажной ткани, пропитанной смолой; применяется для изготовления деталей, работающих под нагрузкой (шестерни, втулки, кольца), в качестве антифрикционного материала для изготовления подшипников скольжения, работающих в различных, часто в очень тяжелых условиях, а также для деталей электрооборудования (электрощитки, панели, клеммы).

Стеклотекстолит -- слоистый прессованный материал, состоит из стеклянной ткани, уложенной правильными слоями, и смолы; обладает высокой прочностью на растяжение в пределах 250--300 МН/м2 (2500--ЗООО кгс/см2), высокими диэлектрическими свойствами, термо- и водостойкостью. Стеклотекстолит выпускается в виде листов и плит толщиной от 0,6 до 30 мм. Применяется для изготовления упругих мембран, работающих в керосине, и как электроизоляционный материал.

Асботекстолит -- прессованный слоистый пластический материал-- из специальной асбестовой ткани, уложенной правильными слоями и пропитанной спиртовым раствором фенол-формальдегидной смолы. Применяется как прокладочный материал, работающий в условиях повышенной температуры, и для изготовления тормозных устройств й деталей механизмов сцепления.

Аминопласты -- прессовочные порошки, изготовляемые из мочевино-формальдегидных смол и сульфатной целлюлозы (наполнитель), красителей и смазки. Они способны окрашиваться в любой цвет, свето- и цветостойки, не имеют запаха, обладают высокой дугостойкостью, поэтому применяются для изготовления различных выключателей.

51. Газонаполненные пластмассы

Газонаполненные пластмассы представляют собой гете¬рогенные дисперсные системы, состоящие из твердой и газообраз¬ной фаз. Структура таких пластмасс образована твердым, реже эластичным полимером -- связующим, которое образует стенки элементарных ячеек или пор с распределенной в них газовой фа¬зой -- наполнителем. Такая структура пластмасс обусловливает некоторую общность их свойств, а именно -- чревычайно малую массу и высокие теплозвукоизоляционные характеристики. В зави¬симости от физической структуры газонаполненные пластмассы делят на пенопласты, поропласты и сотопласты.

Полимерные связующие могут быть как термореактивными, так и термопластичными. Для термопластичных пенопластов наиболее опасны температуры, близкие к температуре текучести, когда значительно снижается прочность материала и избыточное давле¬ние газа внутри ячеек может разрушить пенопласт. Для получе¬ния эластичных материалов вводят пластификаторы.

Пенопласты --материалы с ячеистой структурой, в которых газообразные наполнители изолированы друг от друга и от окружающей среды тонкими слоями полимерного связующего. Объемная масса пенопластов колеблется от 20 до 300 кг/м3. Замкнуто-ячеистая структура обеспечивает хорошую плавучесть и высокие теплоизоляционные свойства. Коэффициент теплопроводности низкий -- от 0,003 до 0,007 Вт/(м-К). Прочность пенопластов невысока и зависит от плотности материала.

Наиболее распространенными термопластичными пенопластами являются пенополистирол (ПС) и пенополивинилхл орид(ПВХ), которые могут использоваться при температурах ±60 °С; пенополистирол радиопрозрачен. Термореактивные на основе фенолоформальдегидной смолы (ФФ) и фенолокаучуковые (ФК) пенопласты работают до температуры 120--160 °С. Введением в их состав алюминиевой пудры (ФК-20-А-20) удается повысить рабочую температуру пенопласта до 200--250 °С. Термостоек и термостабилен пенопласт К-40 на кремнийорганическом связующем, который кратковременно выдерживает температуру 300 °С. Самовспенивающимися материалами являются пенополиуретан (ППУ) и пенополиэпоксиды (ПЭ), отличающиеся химической стойкостью, высокими электроизоляционными свойствами, низким водопоглощением.

Пенопласты применяют для теплоизоляции кабин, контейнеров, приборов, холодильников, рефрижераторов, труб и т. п. Пенополиуретаны и пенополиэпоксиды используют для заливки деталей электронной аппаратуры. Широкое применение пенопласты получили в строительстве и при производстве труднозатопляемых изделий. Пенопласт, являясь легким заполнителем, повышает удельную прочность, жесткость и вибростойкость силовых элементов конструкций. Он используется в авиастроении, судостроении, на железнодорожном транспорте и т. д. Мягкие и эластичные пенопласты (типа поролона) применяют для амортизаторов, мягких сидений, губок.

Поропласты (губчатые материалы) с открытопористой структурой, вследствие чего присутствующие в них газообразные включения свободно сообщаются друг с другом и с окружающей атмосферой. Их кажущаяся плотность изменяется от 25--60 до 130--500 кг/м3. Поропласты выпускаются эластичными, например ППУ-Э (на основе сложного полиэфира). На основе поливинилформалей выпускается поропласт ТПВФ, обладающий водопоглощением 400--700 % за 2 ч.

Сотопласты изготовляют из тонких листовых материалов, которым придается вначале вид гофра, а затем листы гофра склеивают в виде пчелиных сот. Материалом для сотопластов служат различные ткани, которые пропитываются различным связующим (фенолоформальдегидным, полиимидным и др.). Сотопласты используют как легкие заполнители в трехслойных панелях, состоящих из слоев сотопласта и приклееной к ним несущей обшивки. Такая конструкция обеспечивает высокую жесткость и предохраняет от потери устойчивости. Для сотопластов характерны достаточно высокие теплоизоляционные, электроизоляционные свойства и радиопрозрачность.

Сотопласты применяют в виде заполнителей многослойных панелей в авиа- и судостроении для несущих конструкций; при создании наружной теплозащиты и теплоизоляции космических кораблей; в антенных обтекателях самолетов и др. Сотопласты из полиэтилгнтерефталатной пленки находят применение для теплоизоляции сосудов в криогенной технике.

52. Резины общего назначения

К группе резин общего назначения относят вулканизаты неполярных каучуков -- НК, СКВ, СКС, СКИ.

Н К -- натуральный каучук является полимером изопрена (СбН8)п- Он растворяется в жирных и ароматических растворителях (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и др.), образуя вязкие растворы, применяемые в качестве клеев. При нагреве выше 80--100 °С каучук становится пластичным и при 200 °С начинает разлагаться. При температуре --70 °С НК становится хрупким. Обычно НК аморфен. Однако при длительном хранении возможна его кристаллизация. Кристаллическая фаза возникает также при растяжении каучука, что значительно увеличивает его прочность. Для получения резины НК вулканизуют серой. Резины на основе НК отличаются высокой эластичностью, прочностью, водо- и газонепроницаемостью, высокими электроизоляционными свойствами:

СКВ -- синтетический каучук бутадиеновый (дивинильный) получают по методу С. В. Лебедева. Формула полибутадиена (С4Нв)п. Он является некристаллизующимся каучуком и имеет низкий предел прочности при растяжении, поэтому в резину на его основе необходимо вводить усиливающие наполнители. Морозостойкость бутадиенового каучука невысокая (от--40 до --45 °С). Он набухает в тех же растворителях, что и НК. Стереорегулярный дивинильный каучук СКД по основным техническим свойствам приближается к НК. Дивинильные каучуки вулканизуются серой аналогично натуральному каучуку.

СКС -- бутадиенстирольный каучук получается при совместной полимеризацией бутадиена (С4Н6) и стирола (СН2=СН--СвНб). Это самый распространенный каучук общего назначения.

В зависимости от процентного содержания стирола каучук выпускают нескольких марок: СКС-10, СКС-30, СКС-50. Свойства каучука зависят от содержания стирольных звеньев. Так, например, чем больше стирола, тем выше прочность, но ниже морозостойкость. Из наиболее распространенного каучука СКС-30 получают резины с хорошим сопротивлением старению и хорошо работающие при многократных деформациях. По газонепроницаемости и диэлектрическим свойствам они равноценны резинам на основе НК. Каучук СКС-10 можно применять при низких температурах (от --74 до --77 °С). При подборе соответствующих наполнителей можно получить резины с высокой механической прочностью.

СКИ -- синтетический каучук изопреновый -- продукт полимеризации изопрена (СбН8). Получение СКИ стало возможным в связи с применением новых видов катализаторов. По строению, химическим и физико-механическим свойствам СКИ близок к натуральному каучуку. Промышленностью выпускаются каучуки СКИ-3 и СКИ-ЗП, наиболее близкие по свойствам к НК; каучук СКИ-ЗД, предназначенный для получения электроизоляционных резин, СКИ-ЗВ -- для вакуумной техники.

Резины общего назначения могут работать в среде воды, воздуха, слабых растворов кислот и щелочей. Интервал рабочих температур составляет от --35 до 130 °С. Из этих резин изготовляют шины, ремни, рукава, конвейерные ленты, изоляцию кабелей, различные резинотехнические изделия.

53. Резины специального назначения

Маслобензостойкие резины получают на основе каучуков хлоропренового (наирит), СКН и тиокола.

Резины на основе наирита обладают высокой эластичностью, вибростойкостью, озоностойкостью, устойчивы к действию топлива и масел, хорошо сопротивляются тепловому старению.

Резины на основе СКН применяют для производства ремней, конвейерных лент, рукавов, маслобензостойких резиновых деталей (уплотнительные прокладки, манжеты и т. п.).

Акрилатные каучуки -- сополимеры эфиров акриловой (или метакриловой) кислоты с акрилонитрилом и другими полярными мономерами -- можно отнести к маслобензостойким каучукам. Достоинством акрилатных резин является стойкость к действию серосодержащих масел при высоких температурах; их широко применяют в автомобилестроении. Они стойки к действию кислорода, достаточно теплостойки, обладают адгезией к полимерам и металлам. Недостатками БАК являются малая эластичность, низкая морозостойкость, невысокая стойкость к воздействию ; горячей воды и пара.

Теплостойкие резины получают на основе каучука СКТ.

СКТ -- синтетический каучук теплостойкий, представляет собой кремнийорганическое (

Присутствие в основной молекулярной цепи прочной силоксановой связи придает каучуку высокую теплостойкость.

Морозостойкими являются резины на основе каучуков, имеющих низкие температуры стеклования. Например, резины на основе СКС-10 и СКД могут работать при температуре до --60 °С; НК, СКБ, СКС-30, СКН -- до --50 °С, СКТ -- ниже --75 °С.

Светоозоностойкие резины вырабатывают на основе насыщенных каучуков -- фторсодержащих (СКФ), этиленпропиленовых (СКЭП), бутилкаучука.

Каучуки устойчивы к тепловому старению, воздействию масел, топлива, различных растворителей (даже при повышенных температурах), негорючи. Вулканизованные резины обладают высоким сопротивлением истиранию. Резины из фторкаучуков широко применяют в авто- и авиапромышленности.

СКЭП -- сополимер этилена с пропиленом -- представляет собой белую каучукообразную массу, которая обладает высокой прочностью и эластичностью, очень устойчива к тепловому старению, имеет хорошие диэлектрические свойства.

Хлорсульфополиэтилен (ХСПЭ) является насыщенным полимером. Его вулканизация основана на взаимодействии с группами SО2Сl и Сl. Применяют эти резины как конструкционный и защитный материал (противокоррозионные, не обрастающие в морской воде водорослями и микроорганизмами покрытия, для защиты от воздействия -излучения).

Бутилкаучук (Б К) получают совместной полимеризацией изо-бутилена с небольшим количеством изопрена (2--3 %).

Бутилкаучук -- химически стойкий материал. В связи с этим он в основном предназначен для работы в контакте с концентрированными кислотами и другими химикатами; кроме того, его применяют в шинном производстве (срок службы покрышек в 2 раза выше, чем покрышек из НК).

Износостойкие резины получают на основе полиуретановых каучуков СКУ.

Полиуретановыв каучуки обладают высокой прочностью, эластичностью, сопротивлением истиранию, маслобензостойкостью.. Уретановые резины стойки к воздействию радиации. Зарубежные названия уретановых каучуков -- , вулколлан, адипрен, джентан, урепан. Резины на основе СКУ применяют для автомобильных шин, конвейерных лент, обкладки труб и желобов для транспортирования абразивных материалов, обуви и др.

Резину, стойкую к воздействию гидравлических жидкостей, используют для уплотнения подвижных и неподвижных соединений гидросистем, рукавов, диафрагм, насосов; для работы в масле применяют резину на основе каучука СКН, набухание которой в жидкости не превышает 1--4 %. Для кремнийорганических жидкостей применимы неполярные резины на основе каучуков НК, СКМС-10 и др.

Размещено на Allbest.ru