Лекция 8. Неметаллы - пластмассы

Неметаллические материалы

Пластмассы

Понятие неметаллические материалы включает большой ассортимент материалов таких, как пластические массы, композиционные материалы, резиновые материалы, клеи, лакокрасочные покрытия, древесина, а также силикатные стекла, керамика и др.

Неметаллические материалы обладают высокой механической прочностью, низкой плотностью, термической и химической стойкостью, высокими электроизоляционными характеристиками, оптической прозрачностью и т. п.

Применение неметаллических

материалов обеспечивает

значительную экономическую

эффективность.

Полимеры

Основой неметаллических материалов являются полимеры.

Полимерами называют вещества, макромолекулы которых состоят из многочисленных элементарных звеньев (мономеров) одинаковой структуры.

Природные полимеры – натуральный каучук, целлюлоза, слюда, асбест.

Все полимеры по отношению к нагреву подразделяют на  термопластичные  и  термореактивные .

• Термопластичные

полимеры при нагревании размягчаются, даже плавятся, при охлаждении затвердевают.

Этот процесс обратим,

т. е. никаких дальнейших химических превращений материал не претерпевает.

Представителями термопластов являются полиэтилен, полистирол, полиамиды и др.

Термореактивные полимеры при нагревании размягчаются, затем вследствие протекания химических реакций затвердевают и в дальнейшем остаются твердыми.

Примером термореактивных полимеров могут служить фенолоформальдегидная, глифталевая и другие смолы.

пластмассы

Пластмассами называют искусственные материалы, получаемые на основе органических полимерных связующих веществ. В состав пластмасс входят связующее, наполнители, красители и пластификаторы. В зависимости от природы связующего переход отформованной массы в твердое состояние совершается или при дальнейшем ее нагревании, или при последующем охлаждении.

В качестве связующих для большинства пластмасс используются синтетические смолы, реже применяются эфиры целлюлозы.

Многие пластмассы, главным образом термопластичные, состоят из одного связующего вещества, например, полиэтилен, органическое стекло и др.

В качестве наполнителей используются порошкообразные, волокнистые и другие вещества как органического, так и неорганического происхождения. После пропитки наполнителя связующим получают полуфабрикат, который спрессовывается в монолитную массу. Наполнители повышают механическую прочность, снижают усадку при прессовании и придают материалу те или иные специфические свойства (фрикционные, антифрикционные и т. д.).

Для повышения пластичности в полуфабрикат добавляют пластификаторы (органические вещества с высокой температурой кипения и низкой температурой замерзания, например олеиновую кислоту, стеарин и др.). Пластификатор сообщает пластмассе эластичность, облегчает ее обработку. Наконец, исходная композиция может содержать отвердители (различные амины) или катализаторы (перекисные соединения) процесса отверждения термореактивных связующих, ингибиторы, предохраняющие полуфабрикаты от их самопроизвольного отверждения, а также красители (минеральные пигменты и спиртовые растворы органических красок, служащие для декоративных целей).

Термопласты  удобны для переработки в изделия, дают незначительную усадку при формовании ( 1…3% ). Материал отличается большой упругостью, малой хрупкостью и способностью к ориентации. Обычно термопласты изготовляют без наполнителя. В последние годы стали применять термопласты с наполнителями в виде минеральных и синтетических волокон.

Термореактивные полимеры после отверждения и перехода связующего в термостабильное состояние хрупки, часто дают большую усадку (до  10…15% ) при их переработке, поэтому в их состав вводят усиливающие наполнители.

По виду наполнителя пластмассы делят на следующие виды:

• порошковые  (пресс-порошки с наполнителями в виде древесной муки, сульфитной целлюлозы, графита, талька, измельченных стекла, мрамора, асбеста, слюды);

По виду наполнителя пластмассы делят на следующие виды:

волокнистые  (с наполнителями в виде очесов хлопка и льна, стеклянного волокна, асбеста);

По виду наполнителя пластмассы делят на следующие виды:

слоистые  (содержащие листовые наполнители (листы бумаги, хлопчатобумажные, стеклянные, асбестовые ткани, древесный шпон);

По виду наполнителя пластмассы делят на следующие виды:

крошкообразные  (наполнитель в виде кусочков ткани или древесного шпона, пропитанных связующим);

По виду наполнителя пластмассы делят на следующие виды:

газонаполненные  (наполнитель – воздух или нейтральные газы). В зависимости от структуры последние подразделяют на пенопласты и поропласты.

Пластмассы по своим физико-механическим и технологическим свойствам являются наиболее прогрессивными и часто незаменимыми материалами для машиностроения.

Недостатками пластмасс являются невысокая теплостойкость, низкие модуль упругости и ударная вязкость по сравнению с металлами и сплавами, а для некоторых пластмасс – склонность к старению.