Основні полімерні матеріали

Пластмаси

Пластмаси – це штучні матеріали , які виготовлять на основі органічних полімерних речовин. Ці матеріали здатні при нагріванні розм`якшуватися , ставати пластичними. Тоді під тиском їм можна надати форму , яка потім зберігається. Залежно від природи зв`язуючої речовини перехід відформованої маси в твердий стан здійснюється при подальшому її нагріванні або охолодженні. Зв`язуюча речовина є обов`язковим компонентом пластмас. Для більшості пластмас як зв`язуюче використовують синтетичні смоли , рідше – ефір целюлози. Більшість пластмас , головним чином термопластичності , складаються з однієї зв`язуючої речовини ( наприклад, поліетилен , органічне скло тощо).

Важливим компонентом пластмас є наповнювач – порошкоподібні, волокнисті та речовини органічного і неорганічного походження. Наповнювачі підвищують механічні властивості, знижують усадку при пересуванні й додають матеріалу відповідних специфічних властивостей ( наприклад, фрикційні, антифрикційні).

Для підвищення пластичності в напівфабрикат додають пластифікатори (органічні речовини з високою температурою кипіння і низькою температурою замерзання), наприклад олеїнову кислоту, стеарин, дибутилфталат тощо. Пластифікатори надають пластмасам еластичність, що полегшує їх обробку.

Властивості пластмас залежать від складу окремих компонентів, їх поєднання і кількісного співвідношення, що дає можливість змінювати характеристики пластмас в широких межах.

Залежно від природи зв`язуючої речовини пластмаси поділять на термопластичні(термопласти) – на основі термопластичних полімерів, і термореактивні(реактопласти) – основі термоактивних смол. Термопласти phexys для переробки у вироби, дають незначну усадку при формуванні (1..3%). Матеріал відрізняється великою пружністю і незначною крихкістю. Термоактивні полімери після твердіння і переходу зв`язуючого в термостабільний стан крихкі, часто дають значну усадку(до 10..15%) при переробці, тому до їх складу вводять зміцнюючи наповнювачі.

Термопластичні пластмаси.Основу цих пластмас складають полімери лінійної або розгалуженої структури, такі як поліетилен. Термопластичні пластмаси застосовують як прозоре органічне скло, високо- і низькочастотні діелектрики , хімічно стійкі матеріали.

Деталі, виготовлені з таких матеріалів, експлуатують в обмеженому інтервалі температур. При нагріванні до температур вище 60..70°С починається різке зниження фізико-механічних властивостей пластмаси, хоча більш термостійкі пластмаси можуть використовуватися при 150..250°С. Термостійкі полімери з жорсткими ланцюгами і циклічною структурою стійкі до 400..600°С.

Поліетилен (етиленопласт) при кімнатній температурі не розчиняється в жодному розчиннику. Зовні схожий на парафін, але значно твердіший. Поліетилен легкий, не набрякає у воді і порівняно з іншими пластмасами добрий діелектрик та високоеластичний. Застосовують його для виготовлення плівки для парників, теплиць та різних галантерейних виробів - сумок, корзинок, скатертей тощо.

Полівінілхлорид (вініпласт) без наповнювача - це білий порошок, який погано формується. З вініпласту вальцюванням і пресуванням виготовляють листовий пластик, з якого роблять канцелярські прилади, галантерейні вироби. Пластифікований полівінілхлорид еластичний і буває різного кольору. З нього виготовляють жіночі сумочки, обкладинки для блокнотів, візерунчасті серветки тощо. Вініпласт горить у полум'ї, виділяючи різкий запах соляної кислоти; винесений з полум'я, він зразу ж гасне.

Поліакрилати, або акрилопласти (органічне скло, плексиглас) - дуже поширена прозора пластмаса, з якої виготовляють найрізноманітніші вироби - посуд, чорнильниці, ручки, скло для годинників, шибки для ілюмінаторів літаків тощо. Вона не б'ється і пропускає 73 % ультрафіолетового проміння, якого звичайне скло зовсім не пропускає. Недоліком є те, що ця пластмаса недостатньо тверда; на ній швидко утворюються подряпини. Органічне скло добре обробляти різальним інструментом, шліфувати і полірувати. Його можна фарбувати в різні кольори органічними барвниками. Плексиглас при нагріванні розм'якає, а в полум'ї загоряється.

Полістирол (етилопласт) - безбарвна, досить тверда пластична пластмаса, яка деформується вже при температурі 70..90 °С. Вона досить стійка проти дії вологи і мінеральних кислот, проте від їдких лугів руйнується, а в бензолі розчиняється. її добре обробляти інструментом, можна фарбувати. Це одна з найпоширеніших пластмас, з якої виробляють найрізноманітніші вироби - галантерейні товари, посуд, що імітує кришталь, деталі радіоапаратури тощо. При внесенні в полум'я пальника полістирол горить, виділяючи ефірний запах, а коли його погасити і доторкнутись до нього, то тягнутимуться нитки.

Поліамід (амідопласт) у чистому вигляді безбарвний, але добре фарбується в різні кольори. З нього виготовляють волокно (капрон, нейлон для панчіх і тканини, а останнім часом також виготовляють водяні крани, шестірні, втулки тощо). При горінні капрон виділяє запах горілих овочів. Тканини з капрону не можна прасувати гарячою праскою, бо при температурі 215 °С він плавиться.

Целулоїд, ацетилцелюлоза - матеріал для виготовлення галантерейних виробів, іграшок та інших. Целулоїд - легкозаймистий. Ацетилцелюлоза, на відміну від нього малозаймиста, а пластмаса целон, яку виготовляють з неї, у полум'ї не займається, через що її часто називають негорючим целулоїдом. Целулоїдні пластмаси при терті об шерсть виділяють запах камфори.

Фторопласт - зовні схожий на парафін. Має високу хімічну стійкість, що перевищує стійкість золота і платини. Фторопласт не горить, а лише плавиться. З нього виготовляють деталі, які працюють в агресивному середовищі, а також підшипники ковзання для харчових машин, бо ці підшипники не потребують мащення.

Термореактивні пластмаси.В цих пластмасах як зв`язуючі речовини застосовують термореактивні смоли, до яких належать іноді вводять пластифікатори, прискорювачі або уповільнювачі та розчинники.

Основними вимогами до зв`язуючих речовин є висока здатність до склеювання(адгезія), висока термостійкість, хімічна стійкість і електроізоляційні властивості, простота технологічної обробки, незначна усадка і відсутність токсичності.

Для виробника пластмас широко використовують фенол формальдегідні, кремнійорганічні, епоксидні смоли та різні їх модифікації. Більш високою адгезією до наповнювача володіють епоксидні зв`язуючі речовини, які дозволяють отримувати армовані пластики при тривалому нагріванні становить: на кремнійорганічному зв`язуючому від 270..370°С, на фенолформальдегідному – до 260°С, на епоксидному – до 200°С і на поліамідному зв`язуючому 280..350°С.

Важливою властивістю епоксидних смол є здатність їх до твердіння не тільки при підвищеній, але й при кімнатній температурах при без виділення побічних продуктів з мінімальною усадкою. Це дає змогу виготовляти з них великогабаритні вироби.

Скловолокніт – це матеріали, що складаються зі зв`язуючого – синтетичної смоли і скловолокнистого наповнювача. Скловолокно отримують продавлюванням розплавленої скломаси крізь фільєри (отвори у днищі електропечі). Як наповнювач застосовують суцільне або коротке волокно. Механічні властивості скловолокні дозволяють пресувати з нього деталі складної форми з металевою арматурою. Матеріал має ізотропні характеристики міцності, набагато вищі, ніж у преспорошків і волокнітів. Застосовують їх для виготовлення силових електротехнічних деталей, деталей в машинобудуванні, для великогабаритних виробів простої форми(кузови автомобілів, човнів, корпуси приладів тощо).

Гетинакс отримують на основі модифікованих фенольних, аніліноформальдегідних, карбамідних смол і різних сортів паперу. Пластик можна застосовувати при температурі 120..140°С. Він стійкий до дії хімікатів, розчинників, харчових продуктів;використовується для внутрішнього облицьовування пасажирських салонів літаків, залізничних вагонів , кают суден, у виготовленні меблів.

Азбетекстоліт містить 38..43% зв`язуючої речовини, решта – азбестова тканина. Азбетекстоліт є конструкційним, фрикційним і термоізоляційним матеріалом. Азбетекстоліт короткочасно витримує високі температури та застосовується як теплозахисний та теплоізоляційний матеріал. З азбетекстоліту виготовляють лопатки ротаційних бензонасосів, фрикційні диски, гальмівні колодки.

Гумові матеріали

Гумою називається продукт спеціальної обробки (вулканізації) суміші каучуку та сірки. Крім того, до гуми вдходять різні домішки (наповнювачі, пластифікатори, прискорювачі та активізатори процесу вулканізації тощо).
Як технічний матеріал гума характеризується дуже високими еластичними показниками, тобто здатністю до великих зворотних деформацій (до 1000%). Крім того, гума має високу стійкість до стирання, водо- та газонепроникність, високі хімічну стійкість та ізоляційні властивості, невелику густину.

Основою всякої гуми є каучук натуральний або синтетичний, який входить до гуми в кількості від 10% до 98% і визначає майже всі її основні властивості. Для цілеспрямованої зміни властивостей гуми (з метою їх покращення) до неї вводять різні домішки (інгредієнти). До них належать:

вулканізуючі речовини (сірка, селен та ін.) – забезпечують утворення просторово-сітчастої структури вулканізату;
прискорювачі процесу вулканізації – речовини, що активізують вулканізаційні процеси (полісульфіди, окисли свинцю, магнію та ін);

пластифікатори – речовини, що полегшують переробку гумової суміші, підвищують її морозостійкість та еластичні властивості (парафін, вазелін, рослинні олії, дибутілфтилат та ін);

наповнювачі: активні (сажа, окис цинку та ін) – покращують механічні властивості гуми (міцність, твердість, опірність стиранню тощо) і неактивні (крейда, тальк, баріт) – зменшують коштовність гуми.

протистарювачі (антиоксиданти) – гальмують процес старіння гуми, бувають хімічної (альфоль, неозон-D та ін.) і фізичної (воск, парафін та ін.) дії;

фарбники – речовини мінерального або органічного походження, які забезпечують відповідний колір гуми.

Усі гуми за призначенням поділяються на гуми загального і спеціального призначення.
Гуми загального призначення виготовляють на основі неполярних каучуків – натуральних і синтетичних: бутадієнового , стирольного та ізопренового . Ці гуми характеризуються високою водо- та газостійкістю і добре працюють у воді, слабких розчинах кислот і луг, на повітрі в межах температури від – 50°С до 130°С (шини, паси транспортерних стрічок, ізоляція кабелів тощо).

Гуми спеціального призначення поділяються на декілька видів: мастилобензостійкі – виготовляються на основі таких полярних каучуків як бутадієнстирольний, полісульфідний і хлоропреновий. Працюють у середовищі бензину та інших видів технічного палива, у контакті з різними технічними мастилами тощо. Їх застосування відбувається в межах температур: від –30 °С до 130 °С (паси, рукава, ущільнюючі прокладки, манжети тощо); теплостійкі – основа теплостійкі синтетичні каучуки, забезпечують роботу в межах температур від –60°С до 250°С; морозостійкі – працюють при температурі до –75 °С, виготовляються на основі морозостійких каучуків; світлоозоностійкі – виготовляються на основі синтетичних фторотримуючих , єтіленпропіленових та іншіх каучуків.

Стійкі до дії сильних окислювачів, протягом декількох років не руйнуються при роботі в атмосферних умовах (ущільнюючі вироби, діафрагми, гнучкі шланги тощо); кордові (армовані) гуми – з металевими нитками, сітками тощо. Працюють в умовах підвищенної міцності та гнучкості (шини, привідні паси, стрічки транспортерів тощо); газонаповнені гуми (пористі, ячеїсті) – дістають шляхом обробки газами. застосовують для виготовлення амортизаторів, протекторних шарів покришок і т. ін.; електроізоляційні – виготовляють тільки на основі неполярних каучуків, застосовують для ізоляції проводів та кабелів, виготовлення спеціального взуття, рукавиць та інших складових спецодягу.

Елементи технології виготовлення гумових виробів
Процес виготовлення гумових виробів, напівфабрикатів або заготівок складається з наступних етапів:
1) Приготування гумової суміші (це робиться в спеціальних перемішу вальних машинах або шляхом вальцювання каучуку, нарізаного шматочками з додатком пластифікатора).
2) Виготовлення виробів, заготовок шляхом пресування або іншими методами.
3) Вулканізація готових виробів – здійснюється холодною, коли вироби при температурі навколишнього середовища обробляються бензиновим розчином напівхлористої сірки; гарячим – відбувається при температурі до 150 °С, в хлористій сірці і газами – коли через коли по черзі гумові вироби обробляються газами SO2 або H2S в спеціальних котлах з паровим підігрівом або в пресах з електро- чи паровим обігрівом, можлива обробка литтям.

Клеї

Клеями називають колоїдні розчини плівко твірних полімерів, що здатні при твердінні утворювати міцні плівки, що добре прилипають до поверхонь різних матеріалів.Клейові з`єднання порівняно з іншими видами нероз`ємних з`єднань ( клепаними, зварними) мають ряд переваг : можливість з`єднання різних матеріалів (металів і сплавів, пластмас, скла, кераміки та інші); атмосферо стійкість і стійкість проти крозії клейового шва; герметичність з`єднання; можливість з`єднання тонких матеріалів; зниження вартості виробництва; зменшення маси і значне спрощення технології виготовлення виробів.

Недоліками клейових з`єднань є відносно низька тривала теплостійкість( до 350 °С) , зумовлена органічною природою плівко утворювача; часта необхідність проведення склеювання з нагріванням; схильність до старіння.

Міцність склеювання забезпечується адгезією та когезією.

Адгезія - це здатність плівки клею міцно утримуватися на поверхні матеріалів, що склеюються. Адгезія – результат дії електростатичних сил, які завжди виникають при контакті різнорідних тіл.

Когезія – це власна міцність плівки. Робота когезії-це робота, що затрачується на подолання сил зчеплення між частинками всередині однорідного тіла. М міцність склеювання можна підвищити шляхом механічного зчеплення плівки клею з шорсткою поверхнею матеріалу.

До складу клеючих матеріалів входять такі компоненти:

- плівкотвірна речовина – основа клею, яка визначає адгезійні, когезійні властивості клею і основні фізико-механічні характеристики клейового з`єднання;

- розчинники, що створюють певну в`язкість клею;

- пластифікатори – для усунення усадочних явищ в плівці і підвищення її еластичності;

- твердники і каталізатори – для переводу плівко утворюючої речовини в термостабільний стан;

- наповнювачі – для зменшення усадки клейової плівки, підвищення міцності склеювання.

Залежно від речовини, яка утворює плівку , клеї поділяються на :

- смолярні;

- гумові.

Смолярні клеї можуть бути термореактивними і термопластичними.

Термореактивні смоли(фенолоформальдегідні та епоксидні) дають міцні, теплостійкі плівки. Такі клеї використовують для склеювання силових конструкцій з металів і неметалевих матеріалів. Клеї на основі термопластичних смол(полівінілацетат, акрилат та інші) мають невисоку міцність, особливо при нагріванні, і використовуються для несилових з`єднань неметалевих матеріалів.

Фенолокаучукові клеї є еластичні теплостійкими плівками з високою адгезією до металів. До них відносять клеї ВК-3, ВК-4, ВК-13 та інші. Такі з`єднання теплостійкі, добре витримують циклічні навантаження, завдяки еластичності плівки забезпечуються міцність з`єднання при нерівномірному відриві. Ці клеї водостійкі і можуть використовуватися за різних кліматичних умов для склеювання конструкцій зі склопластиків.

Фенолополівінілацеталеві композиції найбільш широко використовується в клеях БФ. Клеї БФ-2 і БФ-4 – спиртові розчини фенолоформальдегідної смоли з полівінілбутиралем. Теплостійкість клейових з`єднань невисока, водостійкість задовільна.

Фенолокремнійорганічні клеї містять як наповнювач азбест та алюмінієвий порошок. Ці клеї термотривкі, вони стійкі до води і тропічного клімату, мають високу вібростійкість і міцність. Клеї ВК-18 і ВК-18М можуть працювати при температурах 500..600 °С.

Клеї на основі епоксидних смол. Тверднення таких клеїв відбувається за допомогою тверднеків без виділення побічних продуктів , що майже не дає усадки у клейовій плівці. Тверднення смоли здійснюється як холодним, так і гарячим способом. До клеїв холодного тверднення відносять Л-4, КЛН-1, ВК-16, ЕПО.Епоксидні клеї гарячого тверднення К-153, ФЛ-4С, ВК-1 є конструкційними силовими клеями. Для всіх епоксидніх клеїв характерна висока механічна міцність, стійкість до впливу атмосфери, стійкість до палива і мінеральних мастил, високі діелектричні властивості. Однак ці матеріали з часом «старіють».В умовах експлуатації і при зберіганні слеєних виробів настає окрихчування клею, яке відбувається тим швидше, чим вища температура.

Поліуретанові клеї. Композиції можуть бути холодного і гарячого тверднення. До складу клею входять поліефіри, поліізоціаніти і наповнювач(цемент). При змішування компонентів відбувається хімічна реакція, внаслідок якої клей твердне. Такі клеї токсичні. Вони характеризуються високою вібростійкістю та міцністю при нерівномірному відриві, стійкістю до нафтових палив і мастил. Прикладом поліуретанових клеїв є ПУ-2, ВК-5, ВК-11, ВК-20, які тривалий час можуть працювати при температурі 350..400°С і короткочасно - при 800 °С.

Гумові клеї, в яких основним плівко утворювачем є каучук, відрізняються високою еластичністю і використовуються для склеювання гуми з гумою або гуми з металом та склом. Гумові клеї – це розчини каучуку або гумових сумішей в органічних розчинниках. До складу клеїв гарячої вулканізації входить вулканізуючий агент. Склеювання проводять при температурі вулканізації 140..150°С. З`єднання стає міцним, не поступається міцністю основному матеріалу.

При введені до складу клейової композиції активаторів і прискорювачів отримують самовулканізіючий клей(процес вулканізації проходить при нормальній температурі). Для збільшення адгезії в клей вводять синтетичні смоли(наприклад, клей 88Н). З`єднання виходить досить міцним. Недоліком клею 88Н є нестійкість плівки до гасу, бензину і мінеральних мастил.

При з`єднанні теплостійких гум на основі кремнійорганічного каучуку з металом застосовують клеї, до складу яких входять кремнійорганічні смоли(КТ-15, КТ-30). Такі сполуки здатні працювати при температурах від -60 до 200..300°С.

Порівняльні характеристики смоляних та гумових клеїв наведено в таблиці 1.

Таблиця 1.

Використання

Полімери в сільському господарстві

Сьогодні можна говоритити щонайменше про чотири основні напрямки використання полімерних матеріалів у сільському господарстві. І у вітчизняній і у світовій практиці перше місце належить плівкам. Завдяки застосуванню мульчируючої перфорованої плівки на полях врожайність деяких культур підвищується до 30%, а терміни дозрівання прискорюються на 10-14 днів. Використання поліетиленової плівки для гідроізоляції створюваних водоймищ забезпечує істотне зниження утрат вологи, що запасається. Укриття плівкою сінажу, силосу, грубих кормів забезпечує їхню кращу схоронність навіть у несприятливих погодних умовах. Але головна область використання плівкових полімерних матеріалів у сільському господарстві - будівництво й експлуатація плівкових теплиць. В даний час стало технічно можливим випускати полотнища плівки шириною до 16 м, а це дозволяє будувати плівкові теплиці шириною в підставі до 7,5 і довжиною до 200 м. У таких теплицях можна всі сільськогосподарські роботи проводити механізовано; більш того, ці теплиці дозволяють вирощувати продукцію круглорічно. У холодний час теплиці обігріваються знов-таки за допомогою полімерних труб, закладених у ґрунт .

З погляду хімічної структури полімерів, використовуваних у тепличних господарствах такого роду, можна відзначити переважне використання полиетилена, непластифицированного полівінілхлориду й у меншій мері поліамідів. Поліетиленові плівки відрізняються кращою світлопроникністю, кращими властивостями міцності, але гіршої погодостійкості і порівняно високими тепловтратами. Вони можуть справно служити лише 1-2 сезону. Поліамідні й інші плівки поки застосовуються порівняно рідко.

Інша область широкого застосування полімерних матеріалів у сільському господарстві - меліорація. Отут і різноманітні форми труб і шлангів для поливу, особливо для самого прогресивних у даний час краплинного зрошення; отут і перфоровані пластмасові труби для дренажу. Цікаво відзначити, що термін служби пластмасових труб у системах дренажу в 3-4 рази довше, ніж відповідних керамічних труб. Вдобавок використання пластмасових труб, особливо з гофрованого полівінілхлориду, дозволяє майже цілком виключити ручна праця при прокладці дренажних систем.

Два інших головних напрямки використання полімерних матеріалів у сільському господарстві - будівництво, особливо тваринницьких приміщень, і машинобудування.

Полімери в машинобудуванні

Нічого дивного в тім, що ця галузь - головний споживач чи ледве не всіх матеріалів, вироблених у нашій країні, у тому числі і полімерів. Використання полімерних матеріалів у машинобудуванні росте такими темпами, які не знають прецеденту у всій людській історії. Приміром, у 1976 1. машинобудування нашої країни спожило 800000 т пласт мас, а в 1960 р. - всього 116 000 т. При цьому цікаво відзначити, що ще десять років тому в машинобудування направлялося 37—38% усіх пластмас, що випускаються в нашій країні, а 1980 р. частка машинобудування у використанні пластмас знизилася до 28%. І справа отут не в тім, що могла б знизиться потреба, а в тім, що інші галузі народного господарства стали застосовувати полімерні матеріали в сільському господарстві, у будівництві, у легкій і харчовій промисловості ще більш інтенсивно.

При цьому доречно відзначити, що в останні роки трохи змінилася і функція полімерних матеріалів у будь-якій галузі. Полімерам стали довіряти усе більш і більш відповідальні задачі. З полімерів стали виготовляти усе більше щодо дрібних, але конструктивно складних і відповідальних деталей машин і механізмів, і в той же час усі частіше полімери стали застосовуватися у виготовленні великогабаритних корпусних деталей машин і механізмів, що несуть значні навантаження. Нижче буде докладніше розказано про застосування полімерів в автомобільній і авіаційній промисловості, тут же згадаємо лише один примітний факт: кілька років назад по Москві ходив цельнопластмассовий трамвай. А от інший факт: чверть усіх дрібних судів - катерів, шлюпок, човнів - тепер будується з пластичних мас.

До недавніх пір широкому використанню полімерних матеріалів у машинобудуванні перешкоджали два, здавалося б, загальновизнаних недоліку полімерів: їх низька (у порівнянні з марочними сталями) міцність і низька теплостійкість. Рубіж міцносних властивостей полімерних матеріалів удалося перебороти переходом до композиційних матеріалів, головним чином стекло й вуглепластиками. Так що тепер вираження "пластмаса міцніша стали” звучить цілком обґрунтовано. У той же час полімери зберегли свої позиції при масовому виготовленні величезного числа тих деталей, від яких не потрібно особливо висока міцність: заглушок, штуцерів, ковпачків, рукояток, шкал і корпусів вимірювальних приладів. Ще одна область, специфічна саме для полімерів, де чіткіше всього виявляються їхня переваги перед будь-якими іншими матеріалами, - це область внутрішньої і зовнішньої обробки.

Те ж саме можна сказати і про машинобудування. Майже три чверті внутрішньої обробки салонів легкових автомобілів, автобусів, літаків, річкових і морських судів і пасажирських вагонів виконується нині з декоративних пластиків, синтетичних плівок, тканин, штучної шкіри. Більш того, для багатьох машин і апаратів тільки використання антикорозійної обробки синтетичними матеріалами забезпечило їх надійну, довгострокову експлуатацію. Приміром, багаторазове використання виробу в екстремальних фізико-технічних умовах (космосі) забезпечується, зокрема, тим, що вся його зовнішня поверхня покрита синтетичними плитками, до того ж приклеєними синтетичним поліуретанової чи поліепоксидним клеєм. А апарати для хімічного виробництва? У них усередині бувають такі агресивні середовища, що ніяка марочна сталь не витримала б. Єдиний вихід - зробити внутрішнє облицювання з чи платини з плівки фторопласта. Гальванічні ванни можуть працювати тільки за умови, що вони самі і конструкції підвіски покриті синтетичними смолами і пластиками.

Широко застосовуються полімерні матеріали й у такій галузі народного господарства, як приладобудування. Тут отриманий найвищий економічний ефект у середньому в 1,5-2,0 рази вище, ніж в інших галузях машинобудування. Порозумівається це, зокрема тим що велика частина полімерів переробляється в приладобудуванні самими прогресивними способами що підвищує рівень корисного використання (і безвідходність отходность) термопластов, збільшує коефіцієнт заміни дорогих матеріалів. Поряд з цим значно знижуються витрати живої праці. Найпростішим і дуже переконливим прикладом може служити виготовлення друкованих схем: процес, не мислимий без полімерних матеріалів, а з ними і цілком автоматизований.

Є й інші подотрасли, де використання полімерних матеріалів забезпечує й економію матеріальних і енергетичних ресурсів, і ріст продуктивності праці. Майже повну автоматизацію забезпечило застосування полімерів у виробництві гальмових систем для транспорту. Неспроста практично усі функціональні деталі гальмових систем для автомобілів і близько 45% для залізничного рухливого складу робляться із синтетичних прес-матеріалів. Близько 50% деталей обертання і зубчастих коліс виготовляється з міцних конструкційних полімерів. В останньому випадку можна відзначити двох різних тенденцій. З одного боку, усі частіше з'являються повідомлення про виготовлення зубчастих коліс для тракторів з капрону. Обривки відслуживших своє рибальських мереж, старі панчохи і путанку капронових волокон переплавляють і формують у шестірні. Ці шестірні можуть працювати майже без зносу в контакті зі сталевими, вдобавок така система не має потребу в змащенні і майже безшумна. Інша тенденція - повна заміна металевих деталей у редукторах на деталі з вуглепластиків. У них теж відзначається різке зниження механічних утрат, тривалість терміну служби.

Ще одна область застосування полімерних матеріалів у машинобудуванні, гідна окремого згадування, - виготовлення металорізального інструмента. В міру розширення використання міцних сталей н сплавів усе більш тверді вимоги пред'являються до обробного інструменту. І тут теж на виторг інструментальнику і верстатнику приходять пластмаси. Але не зовсім звичайні пластмаси надвисокої твердості, такі, котрі сміють посперечатися навіть з алмазом. Король твердості, алмаз, ще не скинуть зі свого трону, але справа йде до тому. Деякі окисли (наприклад з роду фианитов), нітриди, карбіди, уже сьогодні демонструють не меншу твердість, так до того ж і велику термостійкість. Усе лихо в тім, що вони поки ще більш дороги, чим природні і синтетичні алмази, так до того ж їм свойствен "королівський порок” - вони здебільшого тендітні. От і приходиться, щоб удержати їх від розтріскування, кожне зернятко такого абразиву оточувати полімерним упакуванням найчастіше з фенолформальдегидних смол. Тому сьогодні три чверті абразивного інструмента випускається з застосуванням синтетичних смол.

Такі лише деякі приклади н основні тенденції впровадження полімерних матеріалів у подотрасли машинобудування. Саме ж перше місце по темпах росту застосування пластичних мас серед інших подотраслей займає зараз автомобільна промисловість. Десять років тому в автомашинах використовували від 7 до 12 видів різних пластиков, до кінця 70-х років це число переступило за 30. З погляду хімічної структури, як і випливало очікувати, перші місця по обсязі займають стирольні пластики, полівінілхлорид і полиолефини. Поки ще небагато уступають їм, але активно доганяють поліуретани, поліефіри, акрилати й інші полімери. Перелік деталей автомобіля, що у тих чи інших моделях у наші дні з готовляют з полімерів, зайняв би не одну сторінку. Кузови і кабіни, інструменти й електроізоляція, обробка салону і бампери, радіатори і підлокітники, шланги, сидіння, дверцята, капот. Більш того, кілька різних фірм за рубежем вже оголосили про початок виробництва цельнопластмассових автомобілів. Найбільш характерні тенденції в застосуванні пластмас для автомобілебудування, загалом, ті ж, що й в інших підгалузях. По-перше, це економія матеріалів: безвідхідне чи малоотходное формование великих блоків і вузлів. По-друге, завдяки використанню легких і полегшених полімерних матеріалів знижується загальна вага автомобіля, а виходить, буде заощаджуватися пальне при його експлуатації. По-третє, виконані як єдине ціле, блоки пластмасових деталей істотно спрощують зборку і дозволяють заощаджувати живу працю.

До речі, ті ж переваги стимулюють і широке застосування полімерних матеріалів в авіаційній промисловості. Наприклад, заміна алюмінієвого сплаву графітопластиком при виготовленні предкрилка крила літака дозволяє скоротити кількість деталей з 47 до 14, кріплення - з 1464 до 8 болтів, знизити вага на 22%, вартість - на 25%. При цьому запас міцності виробу складає 178%. Лопати вертольота, лопатки вентиляторів реактивних двигунів рекомендують виготовляти з поліконденсаційних смол, наповнених алюмосилікатними волокнами, що дозволяє знизити вагу літака при збереженні міцності і надійності. По англійському патенті № 2047188 покриття несущих поверхонь чи літаків лопат роторів вертольотів шаром поліуретану товщиною всього 0,65 мм у 1,5-2 рази підвищує їхня стійкість до дощової ерозії. Тверді вимоги були поставлені перед конструкторами першого англо-французького надзвукового пасажирського літака "Конкорд”. Було розраховано, що від тертя об атмосферу зовнішня поверхня літака буде розігріватися до 120-150° С, і в той же час було потрібно, щоб вона не піддавалася ерозії протягом щонайменше 20000 годин. Рішення проблеми було знайдено за допомогою поверхневого покриття захисту літака найтоншою плівкою фторопласта.

Висновок

Завдяки механічній міцності, еластичності, електроізоляційності та іншим цінним властивостям, вироби з полімерів застосовують у різних галузях промисловості та в побуті. Швидкий розвиток вироблення та використання полімерних матеріалів сприяє до нових досліджень, які спрямовані на покращення властивостей та збільшення сфери їх застосування.

Список літератури:

1)В.В. Хільчевский; С.Є. Кондратюк ; В.О. Степанетко;

Поиск по сайту: