Заняття №6. Тема: Пластичні маси та гумові матеріали.

Тема: Пластичні маси та гумові матеріали.

Мета:Ознайомитися з пластичними та гумовими матеріалами.

Пояснити: які існують види пластмасових а гумових матеріалів та їх застосування в технології ТНСМіВ.

Тип заняття:лекція.

Література:Нікіфоров В.М. «Технология металлов и конструкционные материалы.» Л., Машинобудування, 1987р. Глава 11, 12 §78-83.

Кнорозов Б.У., Усова Л.Ф. «Технология металлов и материаловедение» М., Металлургия, 1987. 800с. Глава 2.

План лекції

1. Уявлення про пластмаси. Їх основні властивості.

2. Класифікація пластмас за складом і поводженням при нагріві.

3. Прості термопластичні пластмаси: поліетилен, полістирол, полівінілхлорид, фторопласт та інші. Їх властивості та галузь застосування.

4. Складні пластмаси: гетинакс, текстоліт та склотекстоліт. Властивості та галузі застосування. Газонаповнені та пористі пластмаси.

5. Гумові матеріали. Натуральні та синтетичні каучуки. Марки гуми. Галузь застосування.

1. Пластичними масами (пластмасами, пластиками) називають штучні матеріали на основі природних або синтетичних високомолекулярних органічних речовин. В більшості випадків пластмаси представляють собою складні багатокомпонентні композиції. В них крім високомолекулярної основи входять наповнювачі, пластифікатори, стабілізатори, барвники, затвердювачі і інші спеціальні добавки (інгредієнти). Пластмаси є досить важливим конструкційним матеріалом, який застосовується в народному господарстві, в усіх галузях машино- та приладобудування, в будівництві. Створені різноманітні за своїми властивостями пластмаси, в тому числі високоміцні, напівпровідні, струмопровідні, магнітні, фрикційні, антифрикційні і інші; ці матеріали замінюють в ряді випадків метали.

2. Якщо в високомолекулярну речовину вводять невелику кількість домішок (1-2% по масі) пластифікаторів, стабілізаторів, барвників, то матеріал, що отримують називають простими пластмасами. До них відносяться полівінілхлорид, поліетилен, поліпропілен, які складаються в основному із чистого полімеру тієї ж назви.

При введенні в високомолекулярну речовину крім вказаних добавок наповнювачів (кварцове борошно, азбестове волокно, графіт, скляні волокна, тканини), кількість яких складає 40-70% (по масі), отримують складні або композиційні пластмаси. До них відносяться наприклад, преспорошки, фаоліт, текстоліт, склопластики.

Високомолекулярні речовини, які являються основою пластмас, складаються із гігантських молекул лінійної, розвітвленої або просторової (сітчастої) структури. Такі макромолекули в більшості випадків містять багаторазово структурні елементарні ланцюги, що повторюються (групи атомів), які з’єднані силами хімічного зв’язку. Ці речовини називають полімерами, а вихідні низькомолекулярні структури - мономірами.

По відношенню до нагріву полімери діляться на три групи:

Термореактивні полімери при нагріві переходять в в’язкий текучий стан, а потім при цій же температурі в результаті хімічної взаємодії твердіють і стають нерозчинними.

Термопластичні полімери при нагріві набувають пластичність, а при охолодженні знову переходять в пружний твердий стан.

Термостабільні полімери при нагріві зберігають свої фізико-механічні властивості навіть до температури їх термічного розкладення.

3. До полімерів ненасичених вуглеводнів відносяться:

Поліетилен – продукт полімеризації етилену. Етилен СН₂=СН₂ отримують при крекінгі нафтопродуктів, а також із коксового газу. Крім того етилен отримують дегідратацією етилового спирту. Він володіє високими діелектричними властивостями, його використовують при виготовленні кабельної ізоляції, а також деталей радіо-, телевізійних і телеграфних установок. Також володіє водонепроникненісті і хімічною стійкістю, що дає можливість використовувати при виготовленні деталей хімічної апаратури, трубопроводів, цистерн, плівки для зберігання харчових продуктів.

Полістирол – продукт полімеризації стіролу С₆Н₅-СН=СН₂. Він водостійкий, володіє прекрасними діелектричними властивостями, хімічно інертний. Він перероблюється в вироби (деталі радіо- і електроапаратури, хімапаратури, лабораторного посуду) литтям під тиском екструзією.

До полімерів галогеновихідних етилену відносяться:

Фторопласт – вихідні етилену, де всі атоми водню замінені галогенами. При заміні водню фтором утворюється з’єднання СF₂= СF₂. Він не змочується водою, має високі діелектричні властивості, а по хімічній стійкості переважає над всіма відомими матеріалами.

Полівінілхлорид (поліхлорвініл) – отримують при полімеризації хлорвінілу СН₂=СНCl. Після полімеризації поліхлорвініл (ПВХ) представляє собою тонкий білий порошок; він стійкий проти кислот, лугів, не розчиняється в воді, бензині, має високі ізоляційні властивості.

4. До високо наповнюваних конструкційним пластмасам відносяться матеріали, у яких доля наповнювача доходе до 70-75% від маси.

Гетінакс – це пошаровий пластик. Основу якого складають паралельно вкладені шари паперу, які пропитані феноло-формальдегідними і іншими смолами. Він володіє гарними діелектричними властивостями і механічно міцністю. Застосовують для виготовлення корпусів приладів, радіоелектронній і електротехнічній промисловості.

Текстоліти - це пошарові пластики, наповнювачем (основою), яких являються високоякісні хлопчатопаперова або шовкові тканини, в якості звязуючого використовують фенол-формальдегідні смоли. Із нього виготовляють вкладиші підшипників прокатних станків, центр обіжних насосів і інші деталі, які працюють в умовах тертя.

Склотекстоліти - це пошарові матеріали, основу яких складають тканини, які отримують із скляних волокон (склотканини), а в якості звязуючого застосовуються синтетичні смоли: фенол-формальдегідні, епоксидні, фуранові і інші.

Газонаповнені пластмаси – легкі і найлегші матеріали, які отримують вспінюванням емульсії і розчину мономіру (полімеру) повітрям або газом; або вспінюванням газоподібними продуктами, які утворюються в процесі від торгання полімеру, або газами, які виділяються при розкладенні піноутворювача; або вспінюванням розм’якшеним полімеру газом, під тиском 10-25МПа при 140-160⁰С. Широке застосування отримали матеріали на основі полістиролу, полівінілхлориду, поліуретану, фенольних смол. Розрізняють пінопласти і поропласти. У пінопластів мікроскопічні комірки заповнені газом, не з’єднуються між собою (щільність до 0,3мг/м³), у поропластів комірки з’єднуються між собою (щільність більше 0,3мг/м³).

Основне застосування – тепло- і звукоізоляція в різних галузях техніки (літако- і суду будування, холодильна і хімічна техніка, будівництво і т.д.).

5. Гума є важливим конструкційним матеріалом для виробництва технічних виробів.

В машинобудуванні гумові вироби застосовуються для пристроїв, що рухаються (шин, привідних ременів, транспортерних стрічок), в магістралях для транспортування рідин, газів, (напірні і всмоктуючи рукава, з’єднувальні шланги, трубки), в якості опор, буферів, ізоляції, ущільнювачів (сальники, манжети, прокладочні пластини, кільця) і інші.

Властивості гуми – висока еластичність, гарна вібростійкість, підвищена хімічна стійкість проти кислот і їх розчинів, достатня механічна міцність.

Гумові суміші роблять на основу каучуку, вміст якого в різних виробах коливається від 5 до 95%.

Розрізняють натуральний і синтетичний каучук. Натуральний каучук отримують із млічного соку каучукогенних рослин. Синтетичний каучук – речовина за властивостями близька до натурального, його отримують шляхом синтезу із органічних речовин.

Контрольні запитання:

1. Що називають пластмасами?

2. Які основні властивості пластмас?

3. Охарактеризуйте класифікацію пластмас за складом і поводженням при нагріві.

4. Дайте пояснення простим термопластичним пластмасам.

5. Які пластмаси називаються складними?

6. Властивості та галузі застосування складних пластмас.

7. Газонаповнені та пористі пластмаси.

8. Які матеріали називаються гумовими