Неметалеві матеріали

Неметалеві материалы.

1 СПІЛЬНІ ДАНІ Про НЕМЕТАЛІЧНИХ МАТЕРІАЛАХ Поняття неметалеві матеріали включає великий асортимент матеріалів як-от пластичні маси, композиційні матеріали, гумові матеріали, клеї, лакофарбові покриття, деревина, і навіть силікатні скла, кераміка та інших. Неметалеві матеріали не є лише замінників металів, а й застосовуються як самостійні, іноді навіть незамінні матеріали. Окремі матеріали мають високої механічної міцністю, легкістю, термічної та хімічної стійкістю, високими электроизоляционными характеристиками, оптичної прозорістю тощо. п. Особливо слід відзначити технологічність неметалевих матеріалів. Застосування неметалічних матеріалів забезпечує значну економічну ефективність. Основою неметалічних матеріалів є полімери, переважно синтетичні. Творцем структурної теорії хімічної будови органічних сполук є великого русского хімік А. М. Бутлеров. Промислового виробництва перших синтетичних пластмас (фенопластов) результат глибокі дослідження, проведених Р. З. Петровим (1907— «1914 рр.). Блискучі дослідження дозволили З. У. Лебедєву вперше у світі здійснити промисловий синтез каучуку (1932 р.). М. М. Семеновим розроблена теорія цепних реакцій (1930—1940 рр.) і поширена механізм ланцюгової полімеризації. Успішне розвиток хімії і фізики полімерів пов’язані з іменами відомих учених: П. П. Кобеко, У. А. Каргина, А. П. Александрова, З. З. Медведєва, З. М. Ушакова, У. У. Коршака та інших. Важливий внесок внесений До. А. Андриановым у розвиток хімії кремнійорганічних полімерів, широко застосовуваних ролі термостойких материалов.

1.1 ПОНЯТТЯ Про НЕМЕТАЛІЧНИХ МАТЕРІАЛАХ І КЛАСИФІКАЦІЯ ПОЛИМЕРОВ.

Полімерами називають речовини, макромолекули яких складаються з численних елементарних ланок (мономерів) однаковою структури. Молекулярна маса яких становить від 5000 до 1000 000. При таких великих розмірах макромолекул властивості речовин визначаються як хімічними складами цих молекул, а й їхні взаємним розташуванням і будовою. Макромолекули полімеру є ланцюжка, які з окремих ланок. Поперечне перетин ланцюга кілька ангстрем, а довжина кілька тисяч ангстрем, тому макромолекулам полімеру властива гнучкість (обмеженою розміром сегментів — жорстких ділянок, які з кількох ланок). Гнучкість макромолекул є одним із відмітних особливостей полімерів. Атоми, що входять до основну ланцюг, пов’язані міцної хімічної (ковалентної) зв’язком. Енергія хімічних зв’язків (в ккал/моль) становить вздовж ланцюга 80 для З — З, 79 для З — Про, 66 для З — N. Сили межмолекулярного взаємодії, мають зазвичай фізичну природу, значно (удесятеро — 50 раз) менше. Наприклад, міцність межмолекулярных зв’язків електростатичного характеру вбирається у 9 ккал/моль. Однак у реальних полимерах такі сумарні сили мають значення внаслідок великої протяжності цепевидных макромолекул. Найсильніші межмолекулярные взаємодії здійснюються у вигляді водневих зв’язків (лише у 4—10 разів слабкіша за ковалентних). Отже, молекули полімерів характеризуються міцними зв’язками лише у макромолекулах і щодо слабкими з-поміж них. У деяких полимерах між ланками, входять до складу сусідніх макромолекул, діють сили хімічного зв’язку. Такі речовини характеризуються високими властивостями переважають у всіх направлениях.

Макромолекули полімерів, маючи однаковий хімічний склад, зазвичай відрізняються за величиною. Це, що викликає розсіювання физикомеханічних характеристик матеріалу, називається полидисперсностью. Макромолекули може бути побудовано з однакових з хімічної будовою мономерів чи різнорідних ланок. У першому випадку сполуки називаються гомоиолимерами (чи полімерами), у другому — сополимерами. Іноді макромолекула речовини складається з які чергуються великих хімічно однорідних відрізків (блоків) різного складу (блок-сополимеры). Можна у процесі синтезу до головною молекулярної ланцюга, що з одних мономерів, «прищепити» відтинки з деяких інших мономерів, тоді отримують так звані щеплені сополимеры. Коли основна ланцюг побудована з однакових атомів, полімер називають гомоцепным, із різних гетероцепным. Важливе значення має стереорегулярность полімеру, коли всі ланки та їх заступники перебувають у просторі у порядку. Це вселяє матеріалу підвищені физико-Механические властивості (проти нерегулярними полімерами). Полімери зустрічаються у природі — натуральний каучук, целюлоза, слюда, азбест, природний графіт. Проте провідною групою є синтетичні полімери, одержувані у процесі хімічного синтезу з низькомолекулярних сполук. Можливості створення, нових полімерів та властивостей вже які дуже великі. Синтезом можна одержувати полімери з різноманітними властивостями і навіть створювати матеріали із наперед заданими характеристиками.

Класифікація полімерів. Для зручності вивчення зв’язку складу, структури зі властивостями полімерів їх можна класифікувати різноманітні ознаками (складу, формі макромолекул, фазовому стану, полярності, відношення до нагріванню). По складу все полімери поділяють на органічні, элементоорганические, неорганічні. Органічні полімери становлять найбільш велику групу сполук. Якщо основна молекулярна ланцюг таких сполук освічена лише вуглецевими атомами, всі вони називаються карбоцепными полімерами. Вуглецеві атоми з'єднані з атомамиводню чи органічними радикалами.

У гетероцепных полимерах атоми інші елементи, наявні у основний ланцюга, крім вуглецю, істотно змінюють властивості полімеру. Так, в макромолекулах атоми кисню сприяють поліпшенню гнучкості ланцюга, що призводить до збільшення еластичності полімерів (наприклад, для волокон, плівок), атоми фосфору і, хлору підвищують огнестойкость, атоми сірки надають газонепроникність (для герметиков, гум), атоми фтору, навіть у формі радикалів, повідомляють полимеру високу хімічну стійкість тощо. буд. Деякі карбоцепные і гетероцепные полімери може мати сполучену систему зв’язків, наприклад: … сп = сп — сп = сп — сп = сп …

Енергія пов’язаною зв’язку 100 — 110 ккал/моль вище одинарної, .тому такі полімери стійкіші при нагреве.

Органічними полімерами є смоли і каучуки. Элементоорганические сполуки перебувають у складі, основний ланцюга неорганічні атоми кремнію, титану, алюмінію та інших елементів, які поєднуються з органічними радикалами (метальный, фенильный, этильный). Органічні радикали надають матеріалу міцність і еластичність, а неорганічні атоми повідомляють підвищену теплостойкость. У природі таких сполук не зустрічається. Представниками цієї групи є кремнийорганические сполуки, розроблені радянським ученим До. А. Андриановым. Будова цих сполук переважно має вид.

R R.

I I • Si—О — Si— •.

I I.

R R.

Між атомами кремнію і кисню існує міцна хімічна зв’язок; енергія силоксановой зв’язку Si — Про дорівнює 89,3 ккал/моль. Звідси й більш висока теплостойкость кремнійорганічних смол, каучуков, хоча раніше їх пружність і еластичність менше, ніж в органічних. Полімери, містять в основний ланцюга титан і кисень, називаються полититаноксанами. До неорганічним полимерам ставляться силікатні скла, кераміка, слюда, азбест. У складіцих сполук вуглецевого скелета немає. Основу неорганічних матеріалів становлять окисли кремнію, алюмінію, магнію, кальцію та інших. У силикатах існують два типу зв’язків: атоми у ланцюги з'єднані ковалентными зв’язками (Si — Про), а ланцюга між собою — ионными зв’язками. Властивості цих речовин можна змінювати в межах, одержуючи, наприклад, з мінерального скла волокна і еластичні плівки. Неорганічні полімери відрізняються вищої щільністю, високої тривалої теплостойкостью. Проте скла і кераміка тендітні, погано переносять динамічні навантаження. До неорганічним полимерам належить і графіт, являє собою карбоцепной полімер. У конкретних технічних матеріалах використовують як окремі види полімерів, і поєднання різних груп полімерів; такі матеріали називають композиційними (наприклад, стеклопластики). Своєрідність властивостей полімерів зумовлено структурою їх макромолекул. По формі макромолекул полімери діляться на лінійні (цеповидные), розгалужені, плоскі, стрічкові (сходові), просторові чи сітчасті. Лінійні макромолекули полімеру є довгі зигзагоподібні чи закручені в спіраль ланцюжка (рис. 1 а). Гнучкі макромолекули із високим міцністю вздовж кайдани й посадили слабкими межмолекулярными зв’язками забезпечують еластичність матеріалу, здатність його розм’якшуватися при нагріванні, а при охолодженні знову укріпляти. Багато такі полімери розчиняються в розчинниках. На фізико-механічні і хімічні властивості лінійного полімеру впливає щільність упаковки молекул в одиниці обсягу. При щільною упаковці виникає сильніше межмолекулярное тяжіння, що зумовлює підвищенню щільності, міцності, температури розм’якання і поступового зменшення растворимости.

Рис.1а [pic] [pic] рис1 г. д.

Лінійні полімери є підходящими щоб одержати волокон і плівок (наприклад, поліетилен, полиамиды і др.).

Розгалужені макромолекули полімеру, будучи також линейными отличаются наявністю бічних відгалужень. Ці відгалуження перешкоджають зближенню макромолекул, їх щільною упаковці. Така форма макромолекул визначає знижений межмолекулярноё взаємодія суспільства та, отже, меншу міцність і підвищену плавкость и розчинність (полиизобутилен). До розгалуженою належить і при витые полімери, у яких склад основний кайдани й посадили рідко расположенных боковых відгалужень неодинаков.

Просторові чи сітчасті полімери утворюються при поєднанні («зшивці») макромолекул між собою у поперечному напрямі міцними хімічними зв’язками безпосередньо чи через хімічні елементи чи радикали. Таке сполуки макромолекул утворюється сітчаста структура з різноманітною густотою сітки (рис. 1 р). Редкосетчатые (сітчасті) полімери втрачають здатність розчинятися і плавитися, вони мають пружністю (наприклад, м’які гуми). Густосетчатые (просторові) полімери відрізняються твердістю, підвищеної теплостойкостью, нерастворимостью. Іноді освіту просторової структури супроводжується навіть виникненням тендітності (смола на стадії резит). Просторові полімери лежать у основі конструкційних неметалічних матеріалів. До сітчастим полимерам ставляться також пластинчасті полімери, які мають площинне двомірне будова. Прикладом такого полімеру є графіт. Пластинчатая (паркетна) структура показано на рис. 1, д.

По фазовому стану полімери поділяють на аморфні і кристаллические.

Через війну рентгенографического і електронно-мікроскопічних досліджень, проведених У. А. Каргиным, А. І. Китайгородским і Р. Л. Слонимськ, макромолекули в полимерах, зазвичай, розташовані не хаотично, а мають упорядкований взаємне розташування. Структури, що у результаті різної укладання молекул, називають надмолекулярными. Упорядкованість в структурообразовании визначається гнучкістю лінійних і розгалужених (з короткими відгалуженнями) макромолекул, здатністю їх змінювати форму, переміщатися частинами; велике вплив надають жорсткість кайдани й посадили сили межмолекулярного притяжения.

Аморфні полімери однофазны і побудовано з цепних молекул, зібраних у пачки. Пачку складається з багатьох рядів макромолекул, розташованих послідовно друг за іншому. Пачки здатні переміщатися щодо сусідніх елементів, оскільки є структурнимиэлементами.

Аморфні полімери можуть, статися побудовано з згорнутих в клубки ланцюгів, про глобул. Глобулярная структура полімерів дає невисокі механічні властивості (крихке руйнація по грани-дам глобул). При підвищених температурах кулька розгортається лінійні освіти, що сприяло підвищенню механічних властивостей полимеров.

Питання надмолекулярных структурах некристаллизующихся полімерів мало розроблений. Структури у тих полимерах є флуктуационными, термодинамічний нестабільними і характеризуються відносно невеликим часом жизни.

Кристалічні полімери утворюються у тому випадку, якщо їх макромолекули досить гнучкі і мають регулярну структуру. Тоді при відповідних умовах можливі фазовий перехід всередині пачки й освіту просторових решіток кристаллов.

Гнучкі пачки укладаються у стрічки шляхом багаторазового повороту пачок на 180 °C. Потім стрічки, з'єднуючись друг з одним своїми пласкими сторонами, утворюють пластини (рис. 186, а). Ці пластини нашаровуються, внаслідок чого виходять правильні кристаллы.

У разі, коли освіту з дрібніших структурних елементів правильних об'ємних кристалів утруднено, виникають сферолиты. «Сферолиты складаються з сонячних променів, освічених чергуванням кристалічних і аморфних ділянок. У процесі орієнтації гибкоцепных полімерів виходять фибриллярные структури, які з микрофибрилл (рис. 186, е). Між кристаллитами перебувають аморфні ділянки [1]. Кристалічні структури є дискретними, організованими, термодинамічний стабільними. За відсутності зовнішніх силових полів їх тривалість життя т->со. Кристаллизующимися полімерами є поліетилен, поліпропілен, полиамиды і др.

Кристалізація ввозяться певному інтервалі температур. У умовах повної кристалізації немає. У зв’язку з цим у реальних полимерах структура зазвичай двухфазная: поруч із кристалічною фазою є і аморфна. Кристалличность надає полимеру підвищену. теплостойкость, велику жорсткість і міцність. Через надмолекулярную структуру передаються механічні і навіть фізичні властивості полімерів. При переробці, соціальній та умовах тривалого збереження і експлуатації надмолекулярные структури можуть спонтанно чи вимушено у змінах. По полярності полімери поділяють на полярні і неполярные. У неполярной молекули електронне хмару, скрепляющее атоми, розподілено з-поміж них однаковою мірою; таким молекул центри тяжкості різнойменних зарядів збігаються. У полярною молекули загальне електронне хмару зрушено в бік більш электроотрицательного атома; центри тяжкості різнойменних зарядів не збігаються. Полярність речовини оцінюється дипольным моментом і., рівним твору елементарного заряду (заряд електрона) q на відстань / між центрами тяжкості всіх позитивних і лідери всіх негативних зарядів. Отже, (.і = q-l. Заряд електрона q = 4,8−10 -10 эл.-ст. одиниць; відстань l порядку 10 -18 див (1 А). Значення дипольного моменту мають порядок 10 -18 эл.-ст. единиц-см. Цю величину іноді називають одиницею Дебая (Д). Наприклад, для зв’язків З — М, З — N, З — Про, З — F, З — С1 m одно відповідно 0,2; 0,4 "; 0,9; 1,83; 2,05Д. Першим умовою полярності полімерів є присутність у них полярних зв’язків (угруповань — С1, — F, — ВІН), другим — несимметрия у структурі. Неполярные полімери мають симетричний розташування функціональних груп, і тому дипольные моменти зв’язків атомів взаємно компенсуються, наприклад: 1) неполярные: поліетилен [ - СН2 — СН2 — ]" - молекула симетрична; поліпропілен [ — СН2 — СНСН3 — ]" — дипольные моменти З — М і З — — СН3 рівні; фторопласт-4 [ - CF2 — CF2 — ]" - дипольный момент зв’язку З — F значний, сума моментів дорівнює нулю, оскільки вони компенсують друг.друга. 2) полярні: полівінілхлорид [ - СН2 — СНС1 — ]" - молекула несиметрична, дипольные моменти З —Н (0,2Д) і З — Про (2,05 Д) взаємно не компенсируются.

Полярність тяжко впливає властивості полімерів. Так; неполярные полімери (здебільшого основі вуглеводнів) є високоякісними високочастотними диэлектриками. Фізико-механічні властивості, а й у неполярных полімерів при низьких температурах погіршуються незначно, такі матеріали мають хорошою морозостойкостью (наприклад, поліетилен не охрупчивается до температури — 70 °С). Полярність, збільшуючи сили межмолекулярного тяжіння, надає полимеру жорсткість, теплостойкость. Проте діелектрики з урахуванням полярних полімерів можуть працювати без втрат лише у обмеженою області частот (є низкочастотными). Крім того, полярні полімери характеризуються низькою морозостойкостью (наприклад, поліхлорвініл до температури -10- -20°С).

Усі полімери стосовно нагріванню поділяють на термопластичные і .термореактивные.

Термопластичные полімери при нагріванні розм’якшуються, навіть плавляться, при охолодженні затвердевают; той процес звернімо, т. е. ніяких подальших хімічних перетворень матеріал не зазнає. Структура макромолекул таких полімерів лінійна чи розгалужена. Представниками термопластов є поліетилен, полістирол, полиамиды і др.

Термореактивные полімери на першої стадії освіти мають лінійну структуру і за нагріванні розм’якшуються, потім внаслідок перебігу хімічних реакцій затвердевают (утворюється просторова структура) й у подальшому залишаються твердими. Отвержденное стан полімеру називається термостабильным. Прикладом термореактивных смол можуть бути фенолоформальдегидная, глифталевая та інші смолы.

1.2 ОСОБЛИВОСТІ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПОЛІМЕРНИХ МАТЕРИАЛОВ.

Особливості будівлі полімерів мають вплив з їхньої физикомеханічні і хімічні властивості. У результаті високої молекулярної маси вони здатні переходити в газоподібне стан, при нагріванні утворювати низковязкие рідини, і деякі, які мають термостабильной просторової структурою, навіть розм’якшуватися. З підвищенням молекулярної маси зменшується розчинність. При молекулярної масі (300 —400)*103 і низькою полярності полімери розчиняються у розчинниках, процес протікає повільно: через стадію набрякання із заснуванням дуже в’язких розчинів. Якщо молекулярна маса дуже великий чи присутні высокополярные групи, то полімер стає нерастворимым в жодному із органічних растворителей.

Полидисперсность, притаманна полимерам, призводить до значному розкиду показників щодо фізико-механічних властивостей полімерних матеріалів. Механічні властивості полімерів (пружні, прочностные) залежать від своїх структури, фізичного стану, температури тощо. буд. Полімери можуть перебувати у трьох фізичних станах: в стеклообразном, высокоэластическом і вязкотекучем.

Стеклообразное стан — тверде, аморфне (атоми, що входять до склад молекулярної ланцюга, роблять коливальне рух близько становища рівноваги; руху ланок і переміщення макромолекул не происходит).

Высокоэластическое стан властиво лише высокополимерам, характеризується здатністю матеріалу до великим оборотним змін форми при невеликих навантаженнях (коливаються ланки, і макромолекула набуває здатність згинатися). Вязкотекучее стан нагадує ліквідність, але відрізняється від цього дуже великі в’язкістю (рухається вся макромолекула). Зі зміною температури лінійний чи розгалужений полімер може переходити вже з фізичного стану до іншого. Полімери з просторової структурою знаходяться тільки в стеклообразном стані. Редкосетчатая структура дає змогу отримувати полімери в стеклообразном і высокоэластическом станах. Різні фізичні стану полімеру виявляються за зміни його деформації з температурою. Графічна залежність деформації, що розвивається за певний час при заданому напрузі від температури, називається термомеханической кривою. Середні температури перехідних областей називаються температурами переходу. Так, температура переходу із стеклообразного в высокоэластическое стан (і навпаки) називається температурою стеклования (tc); температура переходу із высокоэластического стану в вязкотекучем (і навпаки) — температурою плинності (tт);

Крапка txp, що нижче точки tc, є температурою тендітності. При температурі нижчій за txp полімер стає тендітним, т. е. руйнується при дуже малій величині деформації. Руйнування відбувається внаслідок розриву хімічних зв’язків в макромолекуле (наприклад, для полиметилметакрилата tc=100°C, txp=+10 «З; для полістиролу tс=100сС і txp= 9O°C; для полівінілхлориду tc = 81 °C, txp = -90°С; для гуми з урахуванням натурального каучуку tс = — 62 °C, txp = — 80°С). З підвищенням температури збільшується енергія теплового руху молекул, і температура стає достатньої для прояви гнучкості молекул. Невеликі напруги викликають переміщення окремих сегментів макромолекул та його орієнтацію у бік діючої сили. Після зняття навантаження молекули у дії межмолекулярных сил приймають початкову рівноважну форму. Высокоэластическое стан характеризується значними оборотними деформаціями (сотні відсотків). У сфері, відповідної цього стану, розвиваються пружна і высокоэластическая деформації. Близько точки tT крім пружною і высокоэластической деформації і його пластическая.

Кристалічні полімери нижче від температури плавлення — кристалізації tк — є твердими, але мають різну жорсткість внаслідок наявності аморфною частини, яка може у різних станах. При tK кристалічна частина плавиться, і термомеханическая крива майже стрибкоподібно, й відповідає высокоэластической деформації, як в некристаллического полимера.

Вузли сітки редкосетчатого полімеру перешкоджають відносного переміщенню полімерних ланцюгів. .У зв’язку з цим у разі підвищення температури грузького течії не настає, розширюється высокоэластическая область і його верхньої кордоном стає tx (хімічне розкладання полимера).

Розглянуті температурні переходи (tc і tт) є одним із основних характеристик полімерів і яких багато важать. Наприклад, при використанні волокон, плівок, лаків у промисловості, де необхідна висока міцність, які у основі полімери має перебувати в стеклообразном стані. Гумової промисловості необхідні высокоэластические полімери, зберігають свої властивості широтою діапазону температур. Процес технологічної переробки полімерів відбувається у області вязкотекучего состояния.

Залежність напруги від деформації для лінійних і сітчастих полімерів різна. Лінійні полімери в стеклообразном стані мають деякою рухливістю сегментів, тому полімери негаразд тендітні, як неорганічні вещества.

При дії великих напруг у стеклообразных полимерах розвиваються значні деформації, які через свої природі близькі до высокоэластическим. Ці деформації було названо А. П. Александровим вынужденно-эластическими, а саме явище — вимушеної еластичність. Вынужденно-эластические деформації виявляється у інтервалі температур txp—tc, а при нагріванні вище tc оборотні, т. е. зразок повністю відновлюється до початкового розміру. Діаграма розтяги стеклообразного полімеру показано па рис. 2.1. Область / є областю освіти пружною деформації, а області II відбувається процес высокоэластической деформації. Максимум на кривою відповідає умові dQ/dE = 0 і називається межею вимушеної еластичності Qвын. Ел.- Нижче tхр полімер набуває щільну структуру з міцними межмолекулярными зв’язками, втрачає всі переваги, зумовлені гнучкістю ланцюгів, і руйнується хрупко.

У інтервалі температур tc — tT, коли полімер перебуває у высокоэластическом стані, діаграма напруга — деформація має вигляд плавної S-образной кривою. Залежність напруги від деформації для аморфного термопласта (полиметилметакрилат, полістирол, полівінілхлорид і ін.) в різних температурах і голову постійної швидкості розтяги дана на рис. 2.2.

2.1.

2.2.

[pic] [pic] [pic].

Рис. 2.1. Діаграма розтяги стеклообразного полимера.

(Qвын.элмежа вимушеної эластичности):

/ — область пружних деформацій; Деформація Деформация.

//—область высокоэластической деформации.

Рис. 2.2. Вплив температури на характер кривих напряжение.

— деформація аморфного термопласта t1 < t2 < t3.

Орієнтаційне зміцнення. Полімери як і кристалічному, і у стеклообразном стані може бути орієнтовані. Процес здійснюється при повільному розтягненні полімерів, що у высокоэластическом чи вязкотекучем стані. Макромолекули і елементи надмолекулярных структур орієнтуються в силовому полі, набувають впорядковану структуру по порівнянню з неориентированными. Коли досягнуто бажана ступінь орієнтації, температура знижується нижче tс, й отримана структура фиксируется.

У процесі орієнтації зростає межмолекулярное взаємодія, що приводить до підвищення tc, зниження tхр і особливо до підвищення механічної міцності. Властивості матеріалу виходять анизотропными. Розрізняють одноосную орієнтацію, застосовується щоб одержати волокон, плівок, труб, і многоосную, вироблену одночасно у декількох напрямах (наприклад, у процесі отримання пленок).

Міцність при розрив у напрямі орієнтації збільшується в 2−5 разів у перпендикулярному напрямі міцність зменшується і як 30−50% міцності вихідний матеріал. Модуль пружності у бік одноосной орієнтації збільшується приблизно 2 разу. Висока міцність узгоджується з достатньої пружністю, типові лише высокополимеров (ланки макромолекул можуть можна зупинити переміщатися без руйнації материала).

Деякі властивості орієнтованих аморфних і кристалічних полімерів однакові, але вони різняться фазовим станом, тому із поліциклічним перебігом у кристалічних полімерів поліпшується їх структура, а аморфні орієнтовані полімери переважно у подальшому дезориентируются (особливо при нагреваний).

Релаксационные властивості полімерів. Механічні властивості полімерів залежить від часу дії і швидкості докладання навантажень. Це пов’язано з особливостями будівлі макромолекул. Під впливом прикладених напруг відбувається як розпрямлення і розкручування ланцюгів (змінюється їхній конформація), і переміщення макромолекул, пачок та інших надмолекулярных структур. Усе це потребує певного часу, і встановлення рівноваги (релаксація) досягається не відразу. Наприклад, для полімеру в высокоэластическом стані час релаксації при конформационных змінах одно 10−4 — 10−6 з, а час релаксації при переміщенні самих макромолекул і надмолекулярных структур дуже велика і становить добу і місяці. Прикладом може бути волокно, що є орієнтованим полімером. У умовах молекули його дуже так важко переходить до рівноважний неориентированное стан; тому такі процеси релаксації звичайно враховуються. Але це волокно досить пружно, так як із розтягненні та скорочення виявляються швидкі релаксационные процеси зміни конформаций. Кінетика релаксационного процесу виражається формулою :

?X=(?X)0e-(? / ?p).

де ?x і (?х)0 — відхилення вимірюваною величини від рівноважного значення в момент часу т й у початковий момент т = 0; т" — час релаксації (простих релаксирующих систем незмінною). При? = ?р величина? x = (?х)0/е (т. е. під час релаксації ?x зменшується в 2,72 разу). По величині? р зазвичай судять про швидкості релаксаційних процесів. [pic].

Для еластичних полімерів характерно явище гистерезиса. У цих матеріалів криві залежності деформації від напруги при нагружении і розвантаженні зразка не збігаються (відбуваються релаксационные процеси). Релаксація деформації - це й зміна відносного подовження (чи стискування) зразка при постійному напрузі у часі. При додатку сили зразок перебуває у нерівноважному стані, і з часом починається релаксація; згодом деформація сягає рівноважного значення (рівновагу між, а = const і тепловим рухом). Після зняття навантаження зразок починає відновлювати початкову форму (пружне післядія). Подовження відбувається внаслідок розпрямлення, розкручування ланцюгів (высокоэластической деформації) і переміщення макромолекул друг щодо друга (грузького течії). Чим більший час випробування, тим більше в’язке протягом. .Деформація у разі складається з оборотного і необоротною. Ці повільно які відбуваються процеси зміни форми зразка називають ползучестью.

Рис. 3. Вплив швидкості (W) докладання навантаження на характер кривих розтяги (W1 > W2 > W3) Деформация.

Релаксацією напруги називається зменшення напруги до рівноважного значення за умови незмінності деформації. З часом величина докладеної початкового напруги буде поступово зменшуватися, позаяк у зразку під впливом теплового руху розпочнеться спонтанна конформационная перебудова, а в лінійному полімері відбуватиметься переміщення макромолекул. Для сітчастих полімерів співвідношення зазначених процесів залежатиме від частоти сетки.

Всім полімерів характерно підвищення краю міцності зі збільшенням швидкості навантаження (рис. 3). У цьому зменшується вплив неупругих деформацій. З зменшенням швидкості навантаження вплив неупругих деформацій возрастает.

З. М. Журковым розроблена флуктуационная теорія міцності полімерів, за якою розрив полімерної матеріалу під впливом зовнішніх сил є процесом, протекающим залежно від часу. Швидкість його визначається співвідношенням енергії межмолекулярных зв’язків і теплових флуктуації. Розрив відбувається внаслідок теплових флуктуації, а растягивающее напруга сприяє флуктуационному процесу. Розрив завжди іде за рахунок хімічним зв’язкам. Будь-яке зміцнення структури полімеру призводить до більш узгодженим опору лінійних молекул їх розриву, тому, наприклад, при орієнтації міцність матеріалу підвищується. При деформації полімерні матеріали як і, як і метали, мають статичної і динамічної выносливостью.

Отже, що стоїть напруга чи температура, тим менше Долговечность.

Температурно-временная залежність міцності для полімерних матеріалів виражена сильніше, ніж для металів, і має значення в оцінці їх свойств.

Старіння полімерів. Під старінням полімерних матеріалів розуміється мимовільна необоротне зміна найважливіших технічних характеристик, що у результаті складних хімічних і фізичних процесів, та розвитку у вихідному матеріалі при експлуатації та збереженні. Причинами старіння є світло, теплота, кисень, озон та інші немеханічні чинники. Старіння пришвидшується при багатократних деформації; менш істотно на старіння впливає, волога. Розрізняють старіння теплове, світлове, озонное і атмосферное.

Випробування на старіння проводиться як і природних умовах, і штучними прискореними методами. Атмосферне старіння проводиться в різних кліматичні умови протягом кілька років. Теплове старіння відбувається за температурі на 50 °C нижче від температури плавлення (розкладання) полімеру. Тривалість випробування визначається часом, необхідним зниження основних показників на 50% від исходных.

Сутність старіння залежить від складної ланцюгову реакцію, плинною з освітою вільних радикалів (рідше іонів), що супроводжується деструкцією і структуруванням полімеру. Зазвичай старіння є результатом окислення полімеру атмосферним киснем. Якщо переважає деструкція, то полімер розм’якшується, виділяються леткі речовини (наприклад, натуральний каучук); при структуруванні підвищуються твердість, крихкість, спостерігається втрата еластичності (бутадиеновый каучук, полістирол). При високих температур (200 — 500 °C і від) відбувається термічне розкладання органічних полімерів, причому піроліз полімерів, супроводжуваний випаром летючих речовин, перестав бути поверховим явищем (як із простому випаровуванні неполимерных речовин); всього обсягу зразка утворюються молекули, здатні испаряться.

ПЛАСТИЧНІ МАССЫ_______.

Пластмасами (пластиками) називають штучні матеріали, одержувані на основі органічних полімерних сполучних речовин. Вони здатні при нагріванні розм’якшуватися, ставати пластичними, і тоді під тиском вони можуть надати задану форму, які потім зберігається. Залежно від природи зв’язувальної перехід отформованной маси тверде стан відбувається або за подальшому її нагріванні, або за наступному охлаждении.

I. СКЛАД, КЛАСИФІКАЦІЯ І ВЛАСТИВОСТІ ПЛАСТМАСС.

Обов’язковою компонентом пластмаси є сполучне речовина. У ролі сполучних більшість пластмас використовуються синтетичні смоли, рідше застосовуються ефіри целюлози. Багато пластмаси, переважно термопластичные, складаються вже з зв’язувальної речовини, наприклад поліетилен, органічні скла і др.

Іншою важливою компонентом пластмас є заповнювач (порошкообразные, волокнисті та інші речовини як органічного, і неорганічної походження). Після просочення наповнювача сполучною отримують напівфабрикат, який спресовується в монолітну масу. Наповнювачі підвищують механічну міцність, знижують усадку при. пресуванні і. надають матеріалу ті чи інші специфічні властивості (фрикційні, антифрикционные тощо. буд.). На підвищення пластичності в напівфабрикат додають пластифікатори (органічні речовини із високим температурою кипіння і низької температурою замерзання, наприклад олеиновую кислоту, стеарин, дибутилфталат та інших.). Пластифікатор повідомляє пластмасі еластичність, полегшує її обробку. Нарешті, вихідна композиція може утримувати отвердители (різні аміни) чи каталізатори (перекисные сполуки) процесу отверждения термореактивных сполучних, інгібітори, предохраняющие напівфабрикати від своїх самовільного отверждения, і навіть барвники (мінеральні пігменти і спиртові розчини органічних фарб, службовці для декоративних целей).

Властивості пластмас залежить від складу окремих компонентів, їх поєднання і кількісного співвідношення, що дозволяє змінювати характеристики пластиків у досить широких пределах.

За характером зв’язувальної речовини пластмаси поділяють на термопластичные (термопласты), одержувані з урахуванням термопластичных полімерів, і термореактивные (реактопласты) — з урахуванням термореактивных смол. Термопласты зручні на переробку в вироби, дають незначну усадку при формовании (1−3%). Матеріал відрізняється великий пружністю, малої крихкістю та здібністю до орієнтації. Зазвичай термопласты виготовляють без наповнювача. Останніми роками почали застосовувати термопласты з наповнювачами в вигляді мінеральних і синтетичних волокон (органопласты).

Термореактивные полімери після отверждения і переходу зв’язувальної в термостабильное стан (просторова структура) тендітні, часто дають велику усадку (до 10—15%) за її переробці, у до їхнього складу вводять які посилюють наполнители.

По виду наповнювача пластмаси ділять на порошкові (пресс-порошки) з наповнювачами як деревної борошна, сульфітної целюлози, графіту, тальку, подрібнених скла, мармуру, азбесту, слюди, просякнутих єднальними (часто їх називають карболитами); волокнисті з наповнювачами як очесов бавовни і льону (волокниты), скляного волокна (стекловолокниты), азбесту (асбоволокниты); шаруваті, містять листові наповнювачі (аркуші цигаркового паперу в гетинаксе, бавовняні, скляні, азбестові тканини в текстоліті, стеклотекстолите і асботекстолите, деревне шпон в древеснослоистых пластиках); крошкообразные (заповнювач як шматочків рядна або деревного шпони, просякнутих сполучною); газонаполненные (заповнювач — повітря чи нейтральні гази). Залежно від структури останні поділяють на пенопласты і поропласты.

Сучасні композиційні матеріали перебувають у ролі наповнювачів вугільні і графітові волокна (карбоволокниты); волокна бору (бороволокниты).

По застосуванню пластмаси можна підрозділити на силові (конструкційні, фрикційні і антифрикционные, електроізоляційні) і несидовые (оптично прозорі, хімічно стійкі, електроізоляційні, теплоізоляційні, декоративні, ущільнювальні, допоміжні). Але це розподіл умовно, оскільки сама й той самий пластмаса може мати різними властивостями: наприклад, полиамиды застосовують у ролі антифрикційних і электроизоляционных матеріалів тощо. д.

Пластмаси за своїми физико-механическим і технологічним властивостями є прогресивними і найчастіше незамінними матеріалами для машиностроения.

Недоліками пластмас є невисока теплостойкость, низькі модуль пружності і ударна в’язкість проти металами і сплавами, а деяких пластмас схильність до старению.

2. ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ ПЛАСТМАССЫ.

У основі термопластичных пластмас лежать полімери лінійної чи розгалуженої структури, іноді у склад полімерів вводять пластифікатори. Термопластичные пластмаси застосовують у ролі прозорих органічних шибок, високоі низькочастотних діелектриків, хімічно стійких матеріалів; з цих пластмас виготовляють тонкі плівки і волокна. Деталі, виконані з цих матеріалів, мають обмежену робочу температуру. Зазвичай при нагріванні вище 60−70°С починається різке зниження їх физикомеханічних характеристик, хоча минуло більше теплостойкие пластмаси можуть працювати у температурі 15О-25О°С. Термостійкі полімери з жорсткими ланцюгами і циклічні структури стійкі до 400−600°С.

Неполярные термопластичные пластмаси. До неполярным пластикам ставляться поліетилен, поліпропілен, полістирол і фторопласт-4.

Поліетилен (- СН2 — СН2 —)" — продукт полімеризації безбарвного газу етилену, належить до кристаллизующимся полимерам.

За щільністю поліетилен поділяють на поліетилен низької густини, отримуваний у процесі полімеризації за високого тиску (ПЭВД), у якому 55−65% кристалічною фази, й поліетилен високої густини, отримуваний при низькому тиску (ПЭНД), має кристалличность до 74 — 95%.

Що щільність і кристалличность поліетилену, тим більша механічна міцність і теплостойкость матеріалу. Теплостойкость поліетилену невисока, тому довго може бути застосовувати за температур до 60−100°С. Морозостійкість поліетилену сягає — 70 °C і від. Поліетилен хімічно стійкий, і за кімнатної температурі нерозчинимо в жодному з відомих розчинників. При нагріванні стійкий до води, до ацетону, до спирту.

Недоліком поліетилену є його схильність старіння. Для захисту від старіння в поліетилен вводять стабілізатори і інгібітори (2−3% сажі уповільнюють процеси старіння за 30 я раз).

Під впливом радіоактивного опромінення поліетилен твердіє, набуває велику міцність і теплостойкость.

Поліетилен застосовують виготовлення труб, литих і пресованих несилових деталей (вентилі, контейнери та інших.), поліетиленових плівок для ізоляції дротів і кабелів, чохлів, засклення парників, обличкування водойм; ще, поліетилен служить покриттям на металах захисту від корозії, вологи, електричного струму і др.

Поліпропілен (— СН2 — СНСН3 —), — є похідною етилену. Застосовуючи металлоорганические каталізатори, отримують поліпропілен, у якому значну кількість стереорегулярной структури. Це жорсткий нетоксичный матеріал з високими фізико-механічними властивостями. По порівнянню з поліетиленом цей пластик більш теплостоек: зберігає форму до температури 150 °C. Поліпропіленові плівки міцні і більше газонепроницаемы, ніж поліетиленові, а волокна еластичні, міцні і хімічно стійки. Нестабилизированный поліпропілен піддається швидкому старіння. Недоліком пропилену є його невисока морозостійкість (— 10 — 20°С).

Поліпропілен застосовують виготовлення труб, конструкційних деталей автомобілів, мотоциклів, холодильників, корпусів насосів, різних ємностей і др. Пленки використав тієї ж цілях, як і полиэтиленовые.

Полістирол (- СН2 — СНС6Н5 —)" — твердий, жорсткий, прозорий, аморфний полімер. По диэлектрическим характеристикам близький до полиэтилену, зручний механічного оброблення, добре окрашивается.

Будучи неполярным, полістирол розчиняється у багатьох неполярных розчинниках (бензол), до того ж час Він хімічно стійкий до кислотам і щелочам; нерозчинимо в спиртах, бензині, мастила, воді. Полістирол найбільш стійкий до радіоактивного опроміненню проти іншими термопластами (присутність у макромолекулах фенильного радикала С6Н5).

Недоліками полістиролу є її невисока теплостойкость, схильність до старіння, освіту трещин.

Ударопрочный полістирол є блоксополимер стиролу з синтетичним каучуком. Такий матеріал має у 3 — 5 раз вищу міцність на удару й удесятеро вищу відносне подовження по порівнянню зі звичайним полистиролом (рис. 199). Высокопрочные АБС-пластики (акрилонитрилбутадиенстирольные) відрізняються підвищеною хімічної стійкістю та ударної міцністю, мають? в = 3,5 — 6,5 кгс/мм2, Єв = 100 — 250 кгс/мм2 і теплостойкость по Віку 100—125°С). Проте діелектричні властивості таких сополимеров нижче проти чистим полистиролом. З полістиролу виготовляють деталі для радіотехніки, телебачення та приладів, деталі машин (корпусу, ручки та інших.), судини для води та хімікатів, плівки стирофлекс для электроизоляции, а АБС-пластики застосовуються для деталей автомобілів, телевізорів, човнів, труб тощо. д.

Физико-механические властивості неполярных термопластов.

Таблиця 1.

| | |Робоча |Межа міцності, | |Матеріал |Плотност|температура, °З |кгс/мм2 | | |т, г/см3| | | |Тип волокна |ность,|прочно-|упругост|тельное|стабильности.| | | | |і, | | | | |г/см3 |сті, |103 | |СС | | | | | |подовжений| | | | | | |не, % | | | | |кгс/мм2|кгс/мм2 | | | |Скляні: | | | | | | |алюмоборосиликатные |2,5−2,|140−220|6 |2−3 |700* | | |6 | | | | | |высокомодульные |2,5−2,|390−470|9,5−11 |4,4−5. |До 870 | | |6 | | | | | |Вуглецеві |1,75−1|230−290|28−31 |0,7−1 |2200 | |высокомодульные |, 95 | | | | | |Борні |2,5 |280−320|39−40 |0,7−0,8| | | | | | | |TТразм = | | | | | | |3650) 980 | | | | | | |(Тпл = 2200) | |Окис алюмінію |3,97 |210 |17 |— |1000 — 1500 | |Карбід кремнію |3,18 |350 |42 |_ |(Tпл = 2050) | | | | | | |1200 — 1700 | |Синтетичні: | | | | |(Tпл = 2090) | |полиамидное (капрон) |1,14 |77−85 |0,32−0,3|13−17 |196−216** | | | | |5 | | | |полиэфирное (лавсан) |1,38 |48−62 |1,02−1,1|14−15 |235−255** | | |1,17 |46−56 |0,46−0,5|16−17 |— | |полиакрилонитрильное | | |8 | | | |(нитрон) | | | | | | | | | | | | | |поливинилспиртовое | | | | | | |(винол) | | | | | | |Поливинилспиртовое |1,26 |60−100 |2,5 |7−12 |- | |(винол) | | | | | | |З ароматичного |1,4 |200−280|11−12 |2−5 | | |поліаміду | | | | | | |Дроту: | | | | | | |вольфрамова |19,3 |220−430|35−42 |— |— | |молибденовая |10.2 |215 |36 |_ |__ | |титанова |4,72 |190−200|12 | |_ | |сталева |7,9 |420 |20 |— |- |.

*Температура плавлення. **Температура деструкции.

Перевагою композиційних матеріалів є високі міцність і жорсткість (для карбоволокнитов? в = 65 — 170 кгс/мм2, Є= 12 000 — 18 000 кгс/мм2; для бороволокнитов? в = 90 — 175 кгс/мм2, Є = 21 400 — 27 000 кгс/мм2), хороше опір тендітному руйнації, жаропрочность і термічна стабільність. Щільність композиційних матеріалів становить від 1,35 до 4,8 г/см3. Композиційні матеріали є перспективними конструкційними матеріалами щодо різноманітних галузей машиностроения.

1. КАРБОВОЛОКНИТЫ.

Карбоволокниты (углепласты) є композиції, які з полімерної зв’язувальної (матриці) і упрочнителей (наповнювачів) як вуглецевих волокон (карбоволокон). Вуглецеві волокна отримують термообработкой органічних волокон. У залежність від температури термообробки і що міститься вуглецю волокна поділяють на частково карбонизованные (900°С, 85−90%), карбонизованные (900−1500°С, 95−99%) і графитированные, (1500 — 3000 °C, >99.%). Два останніх типу мають найбільше значення. Залежно від форми вихідного сировини вуглецеві волокна можна вигляді ниток, джгутів, повсті, тканин; волокна можна переробляти на звичайному текстильному устаткуванні. Практичне застосування знайшли вискозные кордные волокна (ВК) і полиакрилонитрильные (П АН-вол вікна). Властивості волокон залежить від термообробки, зі збільшенням температури відбувається освіту гексагональных вуглецевих верств, їх зростання і впорядкування. Структура волокон фибриллярная. Кожна волокнина складається з лентообразных микрофибрилл, розділених вузькими та довгими поздовжніми порами. Через війну витяжки досягається орієнтація кристаллитов, що дозволяє отримувати высокопрочные і высокомодульные вуглецеві волокна. Звичайні вуглецеві волокна мають? в = 50 — 100 кгс/мм2 та О = = 2000—7000 кгс/мм2; для високоміцних і высокомодульных волокон? в >150 кгс/мм2 та О> 15 000 кгс/мм2. По питомим міцності (?/р) і жорсткості (Е/р) останні перевершують все жаростойкие волокнисті матеріали. Висока енергія зв’язку З — З вуглецевих волокон дозволяє йому зберігати міцність за дуже високих температур (в нейтральній і відновної середовищах до 2200°С), і навіть при низьких температурах. Від окислення поверхні волокна захищають захисними, покриттями (пиролитическими). На відміну від скляних волокон карбоволокна погано змочуються сполучною (низька поверхнева енергія), тому їх піддають травленню, аппретированию, вискеризации. Єднальними служать синтетичні полімери (полімерні карбоволокниты); синтетичні полімери, піддані пиролизу (коксованные карбоволокниты); пиролитический вуглець (пироуглеродные карбоволокниты). Як полімерних сполучних застосовують эпоксидные, фенолоформальдегидные. смоли, полиимиды та інших. Эпоксифенольные карбоволокниты КМУ-1л, упрочненный вуглецевої стрічкою, і КМУ-lл на джгуті, вискеризованном ниткоподібними кристалами, можуть довго працювати у температурі до 200 °C. Карбоволокниты КМУ-3 і КМУ-Зл отримують на эпоксианилиноформальдегидном связущем, їх можна експлуатувати за нормальної температури до 100 °C, вони найбільш технологічні. Карбоволокниты КМУ-2 і КМУ-2л з урахуванням полиимидного связущего можна використовувати за нормальної температури до 300 °C [43]. Карбоволокниты вирізняються високою статичної і динамічної витривалістю (рис. 215), зберігають це властивість при нормальної комерційної та дуже низької температури (висока теплопровідність волокна запобігає саморозігрів матеріалу з допомогою внутрішнього тертя). Вони водоі хімічно стійки. Після на повітрі рентгенівського випромінювання ?й ?і майже не змінюються. Теплопровідність углепластиков в 1,5−2 разу вищу, ніж в склопластиків. Вона має такі електричні властивості: р" = 0,0024 4- 0,0034 Ом-см (вздовж волокон); Е=10 і tg? = 0,01 (за частоти 1010 Гц).

Карбостекловолокниты містять поруч із вугільними скляні, волокна, що здешевлює матеріал. Карбоволокниты з вуглецевої матрицею. Коксованные матеріали виходять з звичайних полімерних карбоволокнитов, підданих пиролизу в інертної чи відновлювальної атмосфері. При температурі 800—1500°С утворюються карбонизованные, при 2500−3000°С графитированные карбоволокниты. Для отримання пироуглеродных матеріалів упрочнитель викладається формоювироби і міститься у піч, у якому пропускається газоподібний вуглеводень (метан). За певного режимі (1100°С і остаточном тиску 20 мм-рт. ст.) метан розкладається, і утворений пиролитический вуглець осаджується на волокнах упрочнителя, пов’язуючи їх. Утворений при піролізі зв’язувальної кокс має високий міцність зчеплення з вуглецевим волокном. У зв’язку з цим композиційний матеріал має високими механічними і абляционными властивостями, стійкістю до термическому удару. Карбоволокнит на вуглецевої матриці типу КУП-ВМ: по значенням міці й ударної в’язкості в розмірі 5 —10 разів перевищує спеціальні графиты; при нагріванні в інертної атмосфери і вакуумі він зберігає міцність до 2200 °C, надворі окислюється при 450 °C і вимагає захисного покриття. Коефіцієнт тертя одного карбоволокнита з вуглецевої матрицею з іншого високий (0,35−0,45), а знос малий (0,7−1 мкм на гальмування). Полімерні карбоволокниты використав судноі автомобілебудуванні (кузова гоночних машин, шасі, гребні гвинти); їх виготовляють підшипники, панелі опалення, спортивний інвентар, частини ЕОМ. Высокомодульные карбоволокниты застосовують виготовлення деталей авіаційної техніки, апаратури для хімічної промисловості, в рентгенівському обладнанні й др.

Карбоволокниты з вуглецевої матрицею застосовують для теплової захисту, дисків авіаційних гальм, хімічно стійкою апаратури, замінюючи різні типи графитов.

2. БОРОВОЛОКНИТЫ.

Бороволокниты є композиції з полімерної зв’язувальної і упрочнителя — борных волокон.

Бороволокниты вирізняються високою міцністю при стисканні, зсуві і зрізі, низькою ползучестью, високими твердістю і модулем пружності, теплоі электропроводностью.

Борное волокно виходить осадженням бору з газової фази на поверхню розігрітій вольфрамової дроту. У результаті дифузії і взаємодії між бором і вольфрам останній перетворюється на бориды вольфраму. Таким чином, зовнішня оболонка волокна складається з металевого бору, сердечник — з кристалічних боридов змінного складу. Борні волокна мають d = 90 — 150 мкм, ?" = 280 — 320 кгс/мм2, р = 0,7 — 0,8%, Є = 39 000 — 40 000 кгс/мм2, випускаються під марками БН і борофил (США). При температурі > 400 °C волокна окисляються і вимагають нанесення захисних покриттів (карбиды). Комірчана мікроструктура борных волокон забезпечує високу міцність при зсуві за українсько-словацьким кордоном розділу з матрицей.

Крім безперервного борного волокна застосовують комплексні боростеклонити, у яких кілька паралельних борных волокон оплетаются стеклонитью, придающей формоустойчивость. Застосування боростеклонитей. полегшує технологічний процес виготовлення бороволокнитов.

Як матриць щоб одержати бороволокнитов використовують модифіковані эпоксидные і полиимидные сполучні. Бороволокниты КМБ-1 і КМБ-1к призначені для тривалої роботи за температурі 200 °C; КМБ-3 і КМБ-Зк не вимагають високого тиску при переробки й можуть працювати у температурі не понад 100 °C; КМБ-2к працездатний при 300 °C .

Бороволокниты мають високої усталостной міцністю (до 35 — 40 кгс/мм2), їх властивості можна змінювати з допомогою різної укладання упрочнителя. Бороволокниты стійки до впливу проникаючої радіації, до води, органічним растворителям і горюче-смазочным матеріалам. 3.Органоволокниты.

Представляють собою композиційні матеріали, які з полімерної зв’язувальної і упрочнителей як синтетичних волокон. Вони стійкі в агресивних середовищах й у вологому тропічному кліматі; діелектричні властивості високі, а теплопровідність низкая.

Органоволокниты застосовують у ролі ізоляційного і конструкційного матеріалу в электрорадиопромышленности, авіаційної техніці, автостроении; їх виготовляють труби, емкости.

ГУМОВІ МАТЕРИАЛЫ______________.

1. СПІЛЬНІ ДАНІ, СКЛАД І КЛАСИФІКАЦІЯ РЕЗИН.

Гумою називається продукт спеціальної обробки (вулканізації) суміші каучуку і сірки з різними добавками.

Гума як технічний матеріал відрізняється з інших матеріалів високими эластическими властивостями, властивих каучуку — головному вихідному компоненту гуми. Вона здатна до дуже великих деформаціям (відносне подовження сягає 1000%), що майже повністю оборотні. При кімнатної температурі гума перебуває у высокоэластическом безпечному стані і її эластические властивості зберігаються широтою діапазону температур.

Модуль пружності лежать у межах 0,1 — 1 кгс/мм2, т. е. він у тисячі й десятки тисяч разів .менше, ніж й інших матеріалів. Особливістю гуми є його мала стисливість (для інженерних розрахунків гуму вважають несжимаемой); коефіцієнт Пуассона дорівнює 0,4 — 0,5, тоді як металу їх кількість становить 0,25 — 0,30. Інший особливістю гуми як технічного матеріалу є релаксационный характер деформації. При кімнатної температурі час релаксації може составлять-10 ~ 4 з і більш. Працюючи гуми за умов багатократних механічних напруг частина енергії, сприймають виробом, втрачається на внутрішнє тертя (у самому каучуку та між молекулами каучуку і частинками добавок); це тертя перетворюється на тепло й причина гистерезисных втрат. При експлуатації товстостінних деталей (наприклад, шин) внаслідок низькою теплопровідності матеріалу наростання температури у своїй гуми знижує її работоспособность.

Крім відзначених особливостей для гумових матеріалів характерні висока стійкість до истиранию, газоі водонепроникність, хімічна стійкість, электроизолирующие властивості та невелика плотность.

Через війну сукупності технічних властивостей гумових матеріалів їх застосовують для амортизації і демпфирования, ущільнення і герметизації в умовах повітряних і рідинних середовищ, хімічного захисту деталей машин виробництві тари для зберігання олій і пального, різних трубопроводів (шлангів), для покришок і камер коліс літаків, автотранспорту тощо. буд. Номенклатура гумових виробів налічує понад 40 000 наименований.

Склад і класифікація гум. Основою будь-якої гуми служить каучук натуральний (НК) чи синтетичний (СК), який визначає основні властивості гумового матеріалу. Заради покращання фізико-механічних властивостей каучуков вводяться різні добавки (інгредієнти). Отже, гума складається з каучуку і інгредієнтів, розглянутих нижче. 1. Вулканизующие речовини (агенти) беруть участь у освіті пространственно-сеточной структури вулканизата. Зазвичай, у ролі таких речовин застосовують сірку і селем, декому каучуков перекису. Для гуми електротехнічного призначення замість елементарної сірки (яка взаємодіє зі міддю) застосовують органічні сірчисті сполуки — тиурам (тиурамовые резины).

Прискорювачі процесу вулканізації: полисульфиды, окисли свинцю, магнію і ін. впливають як у режим вулканізації, і на фізико-механічні властивості вулканизатов. Прискорювачі виявляють свою найбільшу активність в присутності окислів деяких металів (цинку та інших.), званих у складі гумової суміші активаторами. Противостарители (антиоксиданти) уповільнюють процес старіння гуми, який веде погіршення її експлуатаційних властивостей. Існують противостарители хімічного й фізичного дії. Дія перших у тому, що вони затримують окислювання каучуку внаслідок окислення вони самі чи рахунок руйнування які виникають перекисів каучуку (застосовуються альдольнеозон Д та інших.). Фізичні противостарители (парафін, віск) утворюють поверхневі захисні плівки, они применяются рідше. Мягчители (пластифікатори) полегшують переробку гумової суміші, збільшують эластические властивості каучуку, підвищують морозостійкість гуми. Як мягчителей вводять парафін, вазелін, стеаринову кислоту, бітуми, дибутилфталат, олії. Количество мягчителей 8 — 30% від безлічі каучуку. Наповнювачі за впливом на каучук поділяють на активные.

(усиливающие) і неактивні (інертні). Які Посилюють наповнювачі (углеродистая сажа і біла сажа — кремнекислота, окис цинку та інших.) підвищують механічні властивості гум: міцність, опір истиранию, твердість. Неактивні наповнювачі (крейда, тальк, барит) вводяться для здешевити вартість резины.

Часто у складі гумової суміші вводять регенерат — продукт переробки старих гумових виробів і відходів гумового виробництва. Крім зниження вартості регенерат підвищує якість гуми, знижуючи її схильність до старению.

5.Красители мінеральні чи органічні вводять для забарвлення резин.

Некоторые барвні речовини (білі, жовті, зелені) поглинають короткохвильову частина сонячного спектра і вже цим захищають гуму від світлового старения.

Будь-який каучук є непредельным высокополимерным з'єднанням з подвійним хімічної зв’язком між вуглецевими атомами в елементарних ланках макромолекули. Молекулярна маса каучуков обчислюється у 400 000 — 450 000. Структура макромолекул лінійна чи слаборазветвленная і складається з окремих ланок, які мають тенденцію згорнутися в клубок, зайняти мінімальний обсяг, але цьому перешкоджають сили межмолекулярного взаємодії, тому молекули каучуку звивисті (зигзагоподібні). Така форма молекул і причина винятково високої еластичності каучуку (під невеличкий навантаженням відбувається випрямлення молекул, змінюється їх конформація). По властивостями каучуки нагадують термопластичные полімери. Наявність у молекулах каучуку непредельных зв’язків дозволяє, за певних умовах, перекладати її в термостабильное стан. І тому за місцем подвійний зв’язку приєднується двухвалентная сірка (чи інший речовина), яка утворює в поперечному напрямі хіба що «містки» між ниткоподібними молекулами каучуку, у результаті виходить пространственно-сетчатая структура, притаманна гумі (вулканизату). Процес хімічного взаємодії каучуку зі сріблясто-сірою у техніці називається вулканизацией.

Залежно кількості введеної сірки виходить різна частота сітки полімеру. При запровадження 1−5% сірки утворюється рідкісна сітка, і гума виходить высокоэластичной, м’якої. Зі збільшенням відсоткового змісту сірки сітчаста структура стає дедалі частої, гума більш твердої, і за максимально можливий (приблизно 30%) насиченні каучуку сірої утворюється твердий матеріал, званий эбонитом].

При вулканізації змінюється молекулярна структура полімеру (утворюється просторова сітка), наслідком чого стане зміна фізико-механічних властивостей: різко зросте міцність при розтягненні і еластичність каучуку, а пластичність майже зовсім зникає (наприклад, натуральний каучук має ?в = 0,10 — 0,15 кгс/мм2, після вулканізації ?в = 3,5 кгс/мм2); збільшується твердість, опір зносу. Багато каучуки розчиняються у розчинниках, гуми лише набухають у яких і більше стійки до химикатам. Гуми мають вищу теплостойкость (НК розм’якшується за нормальної температури 90 °C, гума працює за нормальної температури понад 100эС).

На зміна властивостей гуми впливає взаємодія каучуку з киснем, тому при вулканізації одночасно відбуваються процеси: структурування під впливом вулканизующего агента і деструкція під впливом окислення і температури. Особливо це притаманно гум з НК. Для синтетичних каучуков (СК) процес вулканізації доповнюється полимеризацией: під впливом кисню і температури утворюються межмолекулярные углеродистые зв’язку, упрочняющие термостабильную структуру, що дозволяє підвищення прочности.

Термічна стійкість вулканизата залежить від характеру які виникають в процесі вулканізації зв’язків. Найбільш міцні, отже, термоустойчивые зв’язку — З — З — (62,7 ккал/моль), найменша міцність у полисульфидной зв’язку — З — P. S — З — (27,5 ккал/моль).

Сучасна фізична теорія зміцнення каучуку пояснює підвищення його міцності наявністю сил зв’язку (адсорбції і адгезії), виникаючих між каучуком і наповнювачем, і навіть освітою безупинної цепочно-сетчатой структури наповнювача внаслідок взаємодії між частинками наповнювача. Можливо, і хімічне взаємодія каучуку з наполнителем.

За призначенням гуми поділяють на гуми загального призначення і гуми спеціального призначення (специальные).

2. ГУМИ СПІЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

До групи гум загального призначення відносять вулканизаты неполярных каучуков — НК, СКБ, СКС, СКИ.

НК — натуральний каучук є полімером изопрена (С5Н8)". Він розчиняється в жирних і ароматичних розчинниках (бензині, бензолі, хлороформі, сероуглероде та інших.), створюючи грузлі розчини, застосовувані в ролі клеїв. При нагріванні вище 80—100°С каучук стає пластичним і при 200 °C починає розкладатися. При температурі — 70 °C НК стає тендітним. Зазвичай НК аморфний. Проте за тривалому зберіганні можлива його кристалізація. Кристалічна фаза виникає також за розтягненні каучуку, значно збільшує її міцність. Для отримання гуми НК вулканизуют сірої. Гуми з урахуванням НК вирізняються високою еластичність, міцністю, водоі газонепроницаемостью, високими электроизоляционными властивостями: р" = 3−1014 -23?1018 Ом див; е = 2,5.

СКБ — синтетичний каучук бутадиеновый (дивинильный) здійснюють за методу З. У, Лебедєва. Формула полибутадиена (С4Н6)". Він є некристаллизующимся каучуком і має низький межа міцності при розтягненні, у гуму його основі необхідно вводити які посилюють наповнювачі (сажу, окис цинку та інших.). Морозостійкість СКБ невисока (— 40 — 45°С). Він набухає у тих-таки розчинниках, як і НК. Крім СКБ випускають дивинильные каучуки ВКВ і СКБМ, відмінні підвищеної морозостойкостью, а також стереорегулярный каучук СКД, котрий за основним технічним властивостями наближається до НК. Дивинильные каучуки вулканизуются сірої аналогічно натуральному каучуку.

СКС — бутадиенстирольный каучук виходить при спільної полімеризації бутадієну (С4Н6) і стиролу (СН2 = СП — С6Н5).

Залежно від відсоткового змісту стиролу каучук випускають кількох марок: СКС-10, СКС-30, СКС-50. Властивості каучуку залежать від змісту стирольных ланок. Приміром, що більше стиролу, тим вище міцність, але нижче морозостійкість. З найбільш поширеного каучуку СКС-30 отримують гуми із гарним опором старіння і добре працюючі при багатократних деформації. По газонепроницаемости і диэлектрическим властивостями вони рівноцінні резинам з урахуванням НК. Каучук СКС- 10 можна використовувати при низьких температурах (-74; -77°С). При доборі відповідних наповнювачів можна було одержати гуми із високим механічної прочностью.

СКИ — синтетичний каучук изопреновый — продукт полімеризації изопрена (С5Н8). .Одержання СКИ можна було у зв’язку з застосуванням нових видів каталізаторів (наприклад, літію). По будовою, хімічним і физикомеханічним властивостями СКИ близький до натуральному каучуку. У промисловості випускають, каучук СКИ-3, СКИ-З-П, найближчий як до НК; каучук СКИ-3Д призначений для электроизоляционных гум, СКИ-ЗВ — для вакуумної техники.

Гуми загального призначення можуть працювати у середовищі води, повітря, слабких розчинів кислот і лугів. Інтервал робочих температур становить від — 35 —- -50 до 80−130°С. З положень цих гум виготовляють шини, ремені, рукави, транспортерные стрічки, ізоляцію кабелів, різні гумотехнічні изделия.

3. ГУМИ СПЕЦІАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

Спеціальні гуми поділяються сталася на кілька видів: маслобензостойкие, теплостойкие, светоозоностойкие, износостойкие, електротехнічні, стійкі до гідравлічною жидкостям.

Маслобензостойкие гуми отримують з урахуванням каучуков хлоропренового (наїрит), СКН і тиокола.

Наїрит є вітчизняним хлоропреновым каучуком. Хлоропрену відповідає формула СН2 = СС1 — СП = СН2.

Вулканізація може здійснюватися термообработкой, навіть без сірки, оскільки під впливом температури каучук перетворюється на термостабильное стан. Гуми з урахуванням наирита мають високої еластичність, вибростойкостью, озоностойкостыо, стійкі до дії палива й масел, добре пручаються тепловому старіння. (Окислювання каучуку сповільнюється экранирующим дією хлору на подвійні зв’язку). По температуроустойчивости і морозостойкости (— 35ч— 40 °С) вони поступаються як НК, і іншим СК. Електроізоляційні властивості гуми з урахуванням полярного наирита нижче, ніж в гуми на неполярных каучуках. (У світі полихлорпреновый каучук випускається під назвою неопрен, пербунан-С і др.).

СКН — бутадиеннитрильный каучук — продукт спільної полімеризації бутадієну з нитрилом акрилової кислоты:

— СН2 — СП = СП — СН2 — СН2 — CHCN ;

Залежно від складу каучук випускають наступних марок: СКН-18, СКН- 26,. СКН-40. (Зарубіжні марки хайкар, пербунан, буна-N та інших.). Присутність в молекулах каучуку групи CN надає полярні властивості. Що полярність каучуку, тим вищі її механічні і хімічні властивості і тих нижче морозостійкість (наприклад СКН-18 від -50 до -60 градусів, СКН-40 від -26 до -28°С). Вулканизируют СКН з допомогою сірки. Гуми з урахуванням СКН мають міцні (?в = 3,5 кгс/мм2), добре пручаються истиранию, але з еластичності поступаються резинам з урахуванням НК, перевершують їх по стійкості до старіння і дії розбавлених кислот і лугів. Маслобензостойкие гуми можуть працювати у середовищі бензину, палива, олій у интервале температур від — 30 -= 50 до 100−130°С. Гуми з урахуванням СКН застосовують для виробництва ременів, транспортерних стрічок, рукавів, маслобензостойких гумових деталей (ущільнювальні прокладки, манжети тощо. п.).

Полисулъфидный каучук, чи тиокол, утворюється під час взаємодії галоидопроизводных вуглеводнів з многосернистыми сполуками лужних металлов:

… — СН2 — СН2 — S2 — S2 — …

Тиокол вулканизуется перекисями. Присутність у основний ланцюга макромолекули сірки надає каучуку полярність, внаслідок чого воно стає стійким до палива і маслам, до дії кисню, озону, сонячного світла. Сірка також повідомляє тиоколу високу газонепроникність (вище, ніж в НК), тому тиокол — хороший герметизирующий матеріал. Механічні властивості гуми з урахуванням тиокола невисокі. Еластичність гум зберігається за нормальної температури — 40 -.— 60 °C. Теплостойкость не перевищує 60 —70 °С. Тиоколы нових марок працюють за нормальної температури до 130 °C.

Теплостойкие гуми отримують з урахуванням каучуку СКТ.

СКТсинтетичний каучук теплостійкий, є кремнийорганическое (полисилоксановое) з'єднання із хімічною формулой:

… -Si (CH3)2-O-Si (CH3)2- …

Каучук вулканизуется перекисями і вимагає введення посилюючих наповнювачів (біла сажа). Присутність у основний молекулярної ланцюга міцної силоксановой зв’язку надає каучуку високу теплостойкость. Оскільки СКТ слабко полярен, він має хорошими діелектричними властивостями. Діапазон робочих температур СКТ становить від —60 до + 250 °C. Низька адгезія, притаманна кремнийорганическим сполукам (внаслідок їх слабкої полярності), робить СКТ водостойким і гидрофобным (наприклад, застосовується захисту від зледеніння). У розчинниках і мастила він набухає, має низьку механічну міцність, високу газопроникність, погано пручається истиранию. При заміні метильных груп (СН3) інші радикали отримують решта видів силоксановых каучуков. Каучук з винильной групою (СКТВ) стійкий до тепловому старіння й володіє меншою плинністю при стисканні, температура експлуатації від — 55 до. + 300 °C. Вводячи фенильную групу (С6Н5), отримують каучук (СКТФВ), у якого підвищеної морозостойкостью (- -80 — 100°С) і опірністю дії радіації. Можна поєднувати різні радикали, обрамляющие силоксановую зв’язок. Так, фенилвинилсилоксановый каучук має підвищені механічні властивості. Якщо вводити на бічні групи макромолекули СКТ атоми F чи — CN, купується опірність палива і маслам. Введення у основну ланцюг атомів бору, фосфору та інших. дає можливість підняти теплостойкость гум до 350 -4000С і збільшити їх клеящую здатність. Морозостійкими є гуми з урахуванням каучуков, мають низькі температури стеклования. Наприклад, гуми з урахуванням СКС-10 і СКД можуть працювати у температурі до — 600С; НК, СКБ, СКС-30, СКН до — 50 °C, СКТ нижче — 75 °C. Светоозоностойкие гуми виробляють з урахуванням насичених каучуков — фторсодержащих (СКФ), этиленпропиленовых (СКЭП), бутилкаучука. Фторсодержащие каучуки отримують сополимеризацией ненасичених фторированных вуглеводнів (наприклад, CF2 = CFC1, СН2 = CF2 і др.).Отечественные фторкаучуки випускають під марками СКФ-32, СКФ- 26;зарубежные — Кель-эф і Вайтон. Каучуки стійкі до тепловому старіння, маслам, палива, різним растворителям, навіть за повышенных:

температурах, негорючи. Вулканизованные гуми мають високим опором истиранию. Теплостойкость тривала (до 300°С). СКЭП — сополимер етилену з пропиленом — є білу каучукоподобную масу, яка має міцні і еластичність, дуже стійка до тепловому старіння, має хороші діелектричні властивості. Крім СКЭП випускають потрійні сополимеры СКЭПТ (там близькі як каучуки — висталом и. дутрал). Гуми з урахуванням фторкаучуков і этиленпропилена стійки до действию".

сильных окислювачів (HNO3, H2O2 та інших.), застосовуються для уплотнительных виробів, діафрагм, гнучких шлангів тощо. буд., не руйнуються під час роботи в атмосферних умовах перетворюється на протягом кілька років. Бутилкаучук виходить спільної полимеризацией изобутилена з гаком кількістю изопрена (2 — 3%).; У бутилкаучуке мало ненасичених зв’язків, внаслідок чого воно має стійкістю до кисню, озону та інших хімічним реагентам. Каучук кристаллизующийся, що дає змогу отримувати матеріал із високим механічної міцністю (хоча эластические властивості низькі). Каучук має високий опором истиранию і високими діелектричними характеристиками. По температуростойкости поступається іншим резинам. Бутилкаучук — хімічно стійкий матеріал. У зв’язку з цим він у. основному призначений до роботи на контакту з концентрованими кислотами та інші хімікатами; ще, його застосовують у шинному: виробництві. Износостойкие гуми отримують з урахуванням поліуретанових каучуков-СКУ.

Полиуретановые каучуки мають міцні, еластичність, опором истиранию, маслобензостойкостью. У структурі каучуку немає ненасичених зв’язків, й тому він стійкий до кисню і озону, його газонепроникність удесятеро — 20 разів більше, ніж в НК. Робітники температури гум його основі сягають від — 30 до + 130 °C. За підсумками складних полиэфиров виробляють СКУ-7, СКУ-8, СКУ-50; з урахуванням простих полиэфиров — СКУ-ПФ, СКУ-ПФЛ. Останні вирізняються високою морозостойкостью (для СКУ-ПФ. tхр = - 75 °C, для СКУ-50 txp = = — 35СС) і гидролитической стійкістю. Уретановые гуми стійки до впливу радіації. Зарубіжні назви уретановых каучуков — адипрен, джентан P. S, эластотан. Гуми з урахуванням СКУ застосовують для автомобільних шин, транспортуванню абразивних матеріалів, обуви.

Морозостійкими є гуми з урахуванням каучуков, мають низ- «киє температури стеклования. Наприклад, гуми з урахуванням СКС-10 і СКД; можуть працювати у температурі до — 60сС; НК, СКБ, СКС-30, СКН до — 50° С, СКТ нижче — 75 °C.

Светоозоностойкие гуми виробляють з урахуванням насичених каучуков — фторсодержащих (СКФ), этиленпропиленовых (СКЭП), /бутилкаучука.

Фторсодержащие каучуки отримують сополимеризацией ненасичених.;: фторированных вуглеводнів (наприклад, CF2 = CFC1, СН2 = CF2 і др.).г Вітчизняні фторкаучуки випускають під марками СКФ-32, СКФ-26;; зарубіжні — Кель-эф і Вайтон. Каучуки стійкі до тепловому старіння, маслам, палива, різним растворителям, навіть за підвищених: температурах, негорючи. Вулканизованные гуми мають високим опором истиранию. Теплостойкость тривала (до 300°С).

СКЭП — сополимер етилену з пропиленом — є білу" каучукоподобную масу, яка має міцні і еластичність, дуже стійка до тепловому старіння, має хороші діелектричні властивості. Крім СКЭП випускають потрійні сополимеры СКЭПТ «(там близькі як каучуки — висталом и. дутрал).

Гуми з урахуванням фторкаучуков і этиленпропилена стійки до дії сильних окислювачів (HNO3, H2O2 та інших.), застосовуються для уплотнительных виробів, діафрагм, гнучких шлангів тощо. буд., не руйнуються під час роботи в атмосферних умовах перетворюється на протягом кількох лет.

Бутилкаучук виходить спільної полимеризацией изобутилена з гаком кількістю изопрена (2 — 3%).

У бутилкаучуке мало ненасичених зв’язків, внаслідок чого воно має стійкістю до кисню, озону та інших хімічним реагентам. Каучук кристаллизующийся, що дає змогу отримувати матеріал із високим механічної міцністю (хоча эластические властивості низькі). Каучук має високий опором истиранию і високими діелектричними характеристиками. По температуростойкости поступається іншим резинам.

Бутилкаучук — хімічно стійкий матеріал. У зв’язку з цим він у. основному призначений до роботи на контакту з концентрованими кислотами та інші хімікатами; ще, його застосовують у шинному производстве.

Износостойкие гуми отримують з урахуванням поліуретанових каучуков-СКУ.

Полиуретановые каучуки мають міцні, еластичність, опором истиранию, маслобензостойкостыо. У структурі каучуку немає ненасичених зв’язків, й тому він стійкий до кисню і озону, його газонепроникність удесятеро — 20 разів більше, ніж в НК. Робітники температури гум його основі сягають від — 30 до + 130 °C. За підсумками складних полиэфиров виробляють СКУ-7, СКУ-8, СКУ-50; з урахуванням простих полиэфиров — СКУ-ПФ, СКУ-ПФЛ. Останні вирізняються високою морозостойкостью (для СКУ-ПФ «txp = - 75С, для СКУ-50 txp 4 = — 35СС) і гидролитической стійкістю. Уретановые гуми стійки до впливу радіації. Зарубіжні назви уретановых каучуков — адипрен, джентан P. S, эластотан. Гуми з урахуванням СКУ застосовують для автомобільних шин, транспортерних стрічок, обкладки труб і жолобів для транспортування абразивних матеріалів, взуття та др.

Електротехнічні гуми включають електроізоляційні і электропроводящие гуми. Електроізоляційні гуми, застосовувані для ізоляції токопроводящей жили дротів і кабелів, для спеціальних рукавичок і взуття, виготовляють тільки із неполярных каучуков НК, СКБ; СКС, СКТ і бутилкаучука. Їх pv. == 1011 ~ 1015 Ом-см, p. s =• = 2,5−4, tg? = 0,005 ч-0,01.

Электропроводящие гуми для экранированных кабелів отримують з НК, СКН, наирита, особливо з полярного каучуку СКН-26 з введенням у склад вуглецевої сажі і графіту (65 — 70%). Їх pv — 102 н-104 Ом-см.

Гуму, стійку до гідравлічною рідинам, використовують із ущільнення рухливих і нерухомих сполук гідросистем, рукавів, діафрагм, насосів; до роботи на олії застосовують гуму з урахуванням СКН, набухання якої у рідини вбирається у 1−4%. Для кремнійорганічних рідин застосовні неполярные гуми з урахуванням НК, СКМС-10 і др.

4. ФІЗИКО-МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГУМ ТА ЇХНІ ПРИМЕНЕНИЕ.

При розтягненні гуми стався розрив ланцюгів вулканизационной сітки, при цьому більше слабкі й легко перегруппировывающиеся зв’язку сприяють релаксації перенапряжений і полегшують орієнтацію головних ланцюгів. Більше міцні зв’язки зберігають цілісність сітки на великих деформациях.

Для каучуков і гуми характерні великі деформації при порівняно низьких напругах. Напруги залежить від часу дії сили та від швидкості деформування, т. е. є релаксационными. Механічні властивості залежить від співвідношення енергії межмолекулярного взаємодії і енергії теплового руху ланок. «Релаксація убыстряется при нагріванні (енергійніше теплове рух), для гум характерна різко виражена залежність механічних властивостей від температури. Напруга в процесі релаксації сягає рівноважного значення. У зв’язку з цим механічне поведінка гуми визначається її пружними (высокоэластическими) властивостями при рівновазі і релаксационными властивостями. Вплинув на довговічність матеріалу надає старение.

Резинам притаманні дуже високі оборотні деформації порядку 1000% і больше.

(для стали < 1%), у яких може статися перегрупування структурних елементів на полі межмолекулярного взаємодії — фізична релаксація і розпад і перегрупування хімічних зв’язків — хімічна релаксація. Гуми з урахуванням полярних каучуков мають сповільнену релаксацію. Мягчители її убыстряют (зменшуючи зв’язок між молекулами). Уповільнюють релаксацію активні наповнювачі внаслідок сорбції молекулярних ланцюгів каучуку на частинках наповнювача, й нинішній стан рівноваги не настає (обмежена рухливість молекул, її жесткость).

Відновлення є зміна величини деформації у часу після зняття навантаження з зразка; внутрішні сили у гумі приходять в рівновагу повільно, тому пружне наслідок в статичних умовах проявляється довго. У гумі спостерігається залишкова деформація. Восстанавливаемость гуми характеризує її експлуатаційні качества.

Міцність гуми залежить від регулярності будівлі полімеру і взаємодії між ланками його молекул. Перехід в кристалічний стан полегшується орієнтацією молекулярних ланцюгів при деформації гуми. Швидко кристалізуються у процесі деформації НК, бутилкаучук, хлоропрен і СКИ, їм ?в == 2 — 3 кгс/мм2, навіть без наповнювачів. Крім міцності при розриві, для гум визначається опір раздиру — Важлива характеристика чутливості гуми до концентрації напряжения1.

По гистерезисной діаграмі обчислюється корисна пружність гуми як ставлення роботи, повернутої деформованим зразком, до спільної роботі, витраченої з цього деформацію (рис. 4).

Рис. 4. Діаграма напруга — подовження гуми, отримувана в циклі розтягнення — відновлення із швидкістю деформации:

АБВЕА — робота растяжения;

АБВГДА — робота необоротно рассеянная;

ДГВЕД—- повернута работа.

А Д.

У разі динамічного навантаження (перемінні циклічні навантаження) властивості гуми визначаються упругогистерезисными і усталостно-прочностными характеристиками. Ці властивості необхідно враховувати в застосуванні гуми в шинах, муфтах, ресорах, амортизаторах тощо. п., де їх є вирішальними для доброї працездатності, надійності, довговічності. Гуми з НК (по порівнянню з ВКВ) відрізняються малим внутрішнім тертям, яка визначає дуже гистерезисные свойства.

Усталостно-прочностные властивості гум визначаються їх стомленням, коли під впливом механічних напруг відбувається руйнація. Стомленню сприяє також вплив світла, теплоти, агресивних середовищ тощо. п. Останні чинники викликають старіння. Кількість циклів навантаження, яке витримує, не руйнуючи, зразок, називається усталостной витривалістю. Усталостному руйнації дуже сприяє дію озону, що викликає розтріскування поверхневого шару, особливо гум з урахуванням НК, СКИ, ВКВ, СКС та інших. Майже не піддаються озонному растрескиванию гуми з урахуванням бутилкаучука і хлоропренового каучуку. По працездатності при нагріванні гуми з НК внаслідок зниженою хімічної стійкості навіть перевершують гум з ВКВ. Задля більшої високої усталостной міцності необхідні висока міцність, мале внутрішнє тертя та висока хімічна стійкість гуми. При підвищених температурах (150°С) органічні гуми втрачають міцність після 1 -10 год нагрівання, гуми на СКТ можуть за цієї температурі працювати довго. Міцність силоксановой гуми при кімнатної температурі менше, ніж в органічних гум, однак за 200 °C міцності однакові, а за нормальної температури 250 — 300 °C міцність вищий. Особливо цінні гуми на СКТ якщо нагревании.

Вплив на гуму негативних температур викликає зниження доходів і навіть повну втрату высокоэластических властивостей, перехід у стеклообразное стан та зростання її жорсткості в тисячі й десятки тисяч раз.

Старіння гуми спостерігається при зберіганні і експлуатації гумових виробів під впливом немеханических чинників. Світло, теплота, кисень повітря, озон викликає хімічні реакції окислення й каучуку. Механічні напруги можуть активізувати ці процеси. Випробування на старіння проводять як і природних, і у штучних умовах. Процес старіння по-різному б'є по резинах. Найгірші показники при тепловому старінні мають гуми на хлоропреновом каучуку, у гум з СКТ відбувається деяке зміцнення, не змінюється міцність гум з СКЭП; по відносного подовженню краще показники у гум з урахуванням ненасичених каучуков. Слід зазначити низьку стійкість до тепловому старіння гум з НК.

Фізико-механічні властивості каучуков і гум дано у табл. 3.

Таблиця 3 Фізико-механічні властивості каучуков і саженаполненных резин.

Граб |0,81 |5,3 |13.4 |12,1 |1,41 |1.77 |0,48 |7.01 |7.17 |8,25~ |_ |_ |_ | |Дуб |0,76 |5,1 |- |8,91 |1.10 |1,25 |0,46. |5.36 |5.68 |6,53 |1,40 |1,40 |1.51 | |Клен |0,70 |5,2 |_ |10,5 |1.13 |1.29 |0.37 |5,06 |5.37 |6,90 |— |— |— | |Ясен |0,69 |4,9 |13.9 |10,8 |1,2 |1.22 |0.43 |5,34 |6.09 |7,32 |1,50 |1,40 |1.28 | |Бук |0,68 |4,7 |11,7 |9.53 |1,06 |1,32 |0,39 |3,94 |4,03 |5,56 |— |— |— | |Береза |0,64 |4,6 |16,1 |9,67 |0.8 |1,02 |0,45.

|3,36 |3,00 |4,23 |1,58 |1,81 |1.51 | |Липа |0,50 |3,9 |11.5 |7,75 |0,7.

|0.74 |0,28 |1,56 |1.63 |2 34 |_ |— |— | |Осипа |0.50 |3,7 |12.0 |6,86 |0.5 |0,78 |0.41 |1,75 |1,83 |2,41 |1,26 |1,54 |1,10 | | більше, ніж ас. Модулі пружності при розтягненні і стискуванні приблизно рівні, в подовжньому напрямі їх значення удесятеро — 30 разів більше, ніж у поперечному. Уздовж волокон Ј = = (1,17 ~ 1,58) 103 кгс/мм2.

При ударних навантаженнях опір ударному вигину в’язких порід (ясена, дуба) в 1,5 — 3 разу вищу, ніж тендітних хвойних порід (сосни, їли, ялиця). Міцність деревини залежить від швидкості навантаження: ніж повільніше прикладається навантаження, тим менше величина краю міцності. Згодом опір деревини поступово зменшується і становить деякого краю довгострокового опору, у якому дерев’яна деталь може працювати невизначено довгий час (рис. 234). Всім видів напруженого стану деревини величина тривалий опір приймається рівної 2/3 краю прочности.

При вібраційних навантаженнях необхідно враховувати втома (чи витривалість) деревини. Межа витривалості сте завжди менше статичного краю міцності аст. Ставлення ств/стСт на вигині становить до різних порід 0,24 — 0,38:

Захист деревини від зволоження, загнивання і запалення. У разі експлуатації або збереження деревини на свіжому повітрі її вологість може значно зростатиме і викликати загнивання дерев’яних елементів. Для боротьби з цим недоліком застосовують гидроизоляционные прокладки, лакофарбові покриття і антисептирование.

Антисептики є водні розчини мінеральних солей (фтористого натрію, хлористого цинку, мідного купоросу та інших.) і спиртові розчини оксидифенила і ртутноорганических сполук. Антисептирование виробляють шляхом промазки, обприскування, просочення під давлением.

Деревина; легко воспламеняется від вогню (точка запалення 330−470°С). На підвищення її вогнестійкості (хоча зробити деревину зовсім неспаленої не можна) дотримуються низки способів. Перший, і найефективніший спосіб захисту — просочування хімічними речовинами — антипиренами, другий — забарвлення огнезащитными фарбами. Як антипиренов використовують амонієві солі і солі фосфорної кислоти чи борної кислоти. Огнезащитные фарби би мало бути негорючими і нетеплопроводными. До них належать силікатні фарби з урахуванням рідкого скла і перхлорвиниловые лакофарбові покрытия.

3. РІЗНОВИДУ ДЕРЕВНИХ МАТЕРИАЛОВ.

Матеріали з натуральної деревини застосовують у вигляді пиломатеріалів і заготовок. Залежно від розмірів поперечного перерізу розрізняють бруси, завширшки товщина яких понад 100 мм; бруски шириною трохи більше подвійний товщини; дошки при ширині більш подвійний товщини (тонкі планки називаються планками).

Пиломатеріали хвойних порід застосовують ширше, оскільки вони мають міцні, менш схильні до загниванню, особливо сосна; з листяних порід дуб і ясен добре піддаються гнутью; бук і береза служать їх замінників. Хвойні і тверді листяні породи застосовують для силових навантажених деталей. М’які породи (липа) є несиловыми матеріалами. Хвойні пиломатеріали використав суднобудуванні, в автотранспорті (деталі вантажних автомобілів), в конструкціях вантажних залізничних вагонів, сільськогосподарських машин тощо. буд. Заготівлі з деревини йдуть на тієї ж цілей і моделей.

Шпон — широка рівна стружка деревини, отримувана шляхом лущения чи стругання. Товщина аркушів шпони від 0,55 до $ 1,5 мм. Шпон є напівфабрикатом виготовлення фанери, деревних шаруватих пластиків і выклейки гнутих деталей. Шпон із гарним текстурою (дуб, бук та інших.) використовують у ролі облицювальної матеріалу для виробів із древесины.

Фанера — листовий матеріал, отримуваний шляхом склейками верств шпони. Товщина фанери від 1 до 12 мм, більш товсті матеріали називають плитами. У залежність від склеивающего шпон клею і рівня водостійкість фанера випускається наступних марок: ФСФ на фенолоформальдегидном клеї із підвищеною водостойкостью, ФК — на карбамидном і ФБА на альбуминоказеиновом клеях зі середньої водостойкостью і ФБ на білкових клеях обмеженою водостійкість. Березова фанера має вздовж волокон сорочок? в = 6,5 -р 8 кгс/мм2.

Пресована деревина виходить при гарячому пресуванні брусків, дощок, заготовок, цьому вона піддається спеціальної термообработке в ущільненому состоянии.

Пресована деревина має такі властивості: об'ємну масу 1,1−1,42 г/см3, межа міцності вздовж волокон при розтягненні 14−23 кгс/мм2, при стискуванні 9−13 кгс/мм2, на вигині 15−20 кгс/мм2, ударну в’язкість 60−80 кмбсм/см2.

Пресована деревина є замінником чорних і кольорових металів і пластмас. Вона широко застосовується виготовлення деталей машин, працюючих при ударних навантаженнях (кулачки, сегменти зубчастих передач, підшипники, чопи тощо. буд.). Вкладки з деревини проти бронзовими мають удвічі менший знос, знижується витрата мастильного масла.

Деревостружкові плити виготовляють гарячим пресуванням деревної стружки зі сполучною. Плити випускають однослойными (ПС-1, ПТ-1), трехслойными (ПС-3, ПТ-3) і облицьованими шпоною, фанерою, папером (ЕС, ЭМ).

. Деревостружкові плити легкі, мають об'ємну масу 0,35−0,45 г/см3, ?і = 0,5 кгс/мм2, мають теплоізоляційними властивостями [? = = 0,045 ккал/(м? ч°С)]. Для важкі крейсери та надважких плит об'ємна маса сягає 0,75—1,1 г/см3 і ?" = 2,1 — 5,3 кгс/мм2. Деревостружкові плити застосовують для статі та бортів вантажівок і причепів, в вагоностроении, в будівництві, для меблів, і т. д.

Деревоволокнисті плити виготовляють з деревних волокон (размельченной деревини), ми інколи з добавками сполучних складів. Під впливом високої температури і його великого тиску деревні волокна спрессовываются в равнопрочный матеріал. Плити поділяють на м’які пористі (М-4, М-12, М- 20), полутвердые (ПТ-100), тверді (Т-350 Т-400) і надтверді (СТ-500). У позначення марки плит цифри означають ?" в кгс/см2. У промисловості випускають також акустичні плити, мають коефіцієнт звукопоглощения 0,2- 0,3 за частоти коливань 300 гц та 0,4−0,5 при 1000 гц. Деревоволокнисті плити застосовують для обличкування пасажирських вагонів, внутрішнього оздоблення автобусів в радіотехнічної промисловості, у будівництві т.д.

_______НЕОРГАНІЧНІ МАТЕРИАЛЫ_______.

Неорганічним матеріалам притаманні негорючесть, висока стійкість до нагріванню, хімічна стійкість, неподверженность старіння, велика твердість, хороша опірність стискаючим навантажень. Але вони мають підвищену крихкістю, погано переносять різку зміну температур, слабко пручаються растягивающим і изгибающим зусиллям і мають велику щільність У порівняні з органічними полімерними материалами.

Основою неорганічних матеріалів є переважно окисли і бескислородные сполуки металів. Оскільки більшість неорганічних матеріалівмістить різні сполуки кремнію коїться з іншими елементами, ці матеріали об'єднують загальним назвою силікатні. Нині застосовують як сполуки кремнію, а й чисті окисли алюмінію, магнію, цирконію та інших., які мають ціннішими технічними властивостями, ніж звичайні силікатні материалы.

Неорганічні матеріали поділяють на неорганічне скло, стеклокристаллические матеріали — ситаллы і керамику.

1. НЕОРГАНІЧНЕ СТЕКЛО.

Неорганічне скло слід розглядати, як особливого виду затверділий розчин — складний розплав високої в’язкості кислотних і основних окислов.

Стеклообразное стан є різновидом аморфного стану речовини. При переході скла з розплавленого стану в тверде аморфне у процесі швидкого охолодження і наростання в’язкості безладна структура, властива рідкому стану, хіба що «заморожується;). У цьому сенсі неорганічні скла характеризуються неупорядоченностью і неоднорідністю внутрішнього строения.

Стеклообразующий каркас скла є неправильне просторову сітку, освічену кремнекислородными тетраедрами [SiO4]4-. На рис. 8 (а) показано така сітка кварцевого скла. При частковому изоморфном заміщення кремнію в тетраэдрах, наприклад, на алюміній чи бір, утворюється структурна сітка алюмосиликатного [SixAlO4]z- ~ чи боросиликатного [SixBO4]zшибок. Іони лужних (Na, До) і щелочноземельных (Са, Mg, Ва) металів називаються модификаторами; структурній сітці скла вони вміщено у проміжках тетраэдрических угруповань (рис. 8(б)). Запровадження Na2O чи інших модифікаторів розриває міцні зв’язки Si — Про — Si знижує міцність, термоі хімічну стійкість скла, одночасно полегшуючи технологію його виробництва. Більшість шибок має пухку структуру з м’якою внутрішньою неоднорідністю і поверховими дефектами.

[pic].

Рис. 8. Структура неорганічної скла: а — кварцевого;

6 — натрийсиликатного.

До складу неорганічних шибок входять стеклообразующие окисли кремнію, бору, фосфору, германію, миш’яку, що утворюють структурну сітку і модифікують окисли натрію, калію, літію, кальцію, магнію, барію, які змінюють фізико-хімічні властивості стекломассы. З іншого боку, у складі скла вводять окисли алюмінію, заліза, свинцю, титану, берилію та інших., які самостійно не утворюють структурний каркас, але можуть частково заміщати стеклообразующие і вже цим повідомляти склу потрібні технічні характеристики. У зв’язку з цим промислові скла є складними многокомпонентными системами.

Скла класифікують за низкою ознак: по скло утворюючому речовини, за змістом модифікаторів і з назначению.

Залежно від хімічної природи скло утворить речовини скла поділяють на силікатні (SiO2), алюмосиликатные (А12О3 —SiO2), боросиликатные (В2О3 — SiO2), алюмоборосиликатные (А12ОЭ — В2О3 — SiO2), алюмофосфатные (А12О3—РгО5) і др.

За вмістом модифікаторів скла бувають лужними (що містять окисли Na2O, К2О), бесщелочными і кварцовими. За призначенням все скла поділяють на технічні (оптичні, светотехнические, електротехнічні, химико-лабораторные, приладові, трубні); будівельні (віконні, вітринні, армовані, склоблоки) і побутові (склотара, посудные, бытовые дзеркала тощо. п.).

Технічні скла переважно ставляться до алюмоборосиликатной групі і відрізняються розмаїттям вхідних окислів. Скла випускаються промисловістю як готових виробів, заготовок чи окремих деталей!

Загальні властивості скла. При нагріванні скло плавиться у певному температурному інтервалі, який залежить від складу. Для промислових силікатних шибок температура стеклования te = 425 — 600 «З, температура розм’якання tp лежать у.пределах.

600 — 800сС. У інтервалі температур між t0 і tр скла перебувають у высоко вязком пластичному стані. При температурах вище tp (1000—1100°С) проводяться все технологічні процеси переробки стекломассы в изделия.

Властивості скла, як та знищення всіх аморфних тіл, изотропны. Щільність коливається від 2,2 до 6,5 г/см3 (з окислами свинцю, барію —до 8 г/см3).

Механічні властивості склахарактеризуються високим опором стиску (50 — 200 кгс/мм-2), низьким межею міцності при розтягненні (3 — 9 кгс/мм2) і вигині (5 —15 кгс/мм2). Модуль пружності високий (4500 до 104 кгс/мм2), коефіцієнт Пуассона ?. = 0,184 -0,26. Твердість скла, як і інших неорганічних матеріалів, часто визначається наближеним методом царапания по мінералогічній шкалою Мооса і дорівнює 5—7 одиницям (за 10 одиниць прийнята твердості діаманта, за одиницю — тальку). Ударне в’язкість скла низька, воно крихке {а = 1,54−2,5 кгс-см/см2). Вищі механічні характеристики мають скла бесщелочного складу і кварцевые.

Найважливішими специфічними властивостями шибок є їхньою оптичні властивості: светопрозрачность, відбиток, розсіювання, поглинання і переломлення світла. Звичне неокрашенное листове скло пропускає до 90%, відбиває приблизно 8% і поглинає близько 1% видимого і лише частково інфрачервоного світла; ультрафіолетові промені поглинає майже зовсім. Кварцове скло є прозорим для ультрафіолетового проміння. Коефіцієнт заломлення шибок становить 1,47 — 1,96, коефіцієнт розсіювання (дисперсії) перебуває в інтервалі від 20 до 71. Скло з великим змістом РЬО поглинає рентгенівські лучи.

Термостойкость скла характеризує його довговічність за умов різних змін температури. Вона визначається різницею температур, яку скло може витримати без руйнації за його різкому охолодженні у питній воді (0°С). Коефіцієнт лінійного розширення, а скла становить від 5,6−10 «7 1/°С (кварцове) до 90−10~7 1/°С (будівельне), коефіцієнт теплопроводности—от 0.57 до 1,3 ккал/(м-ч°С). Більшість видів шибок термостойкость коштує від 90 до 170 °C, а кварцевого скла вона становить 800 — 1000 °C. Хімічна стійкість шибок залежить від їхнім виокремленням «їх компонентів: окисли SiO2, ZrO2, TiO2, B2O3, AI2O3, CaO, MgO, ZnO забезпечують високу хімічну стійкість, а окисли Li2O, Na2O, K2O, BaO u РЬО, навпаки, сприяють хімічної корозії скла. Механічна міцність і термостойкость скла можуть «підвищені шляхом гарту й термохімічного упрочнения.

Гарт, залежить від нагріванні скла до температури вище tc і наступному баскому коні й рівномірному охолодженні серед повітря, або в. олії. У цьому опір статичним навантажень збільшується в 3 — 6 раз, ударна в’язкість в розмірі 5 —7 раз. При загартуванню підвищується також термостойкость стекла.

Термохимическое зміцнення грунтується на глибокому зміні структури скла і якостей її поверхні. Скло піддається загартуванню в підігрітих кремнійорганічних рідинах, у результаті лежить на поверхні матеріалу утворюються полімерні плівки; цим створюється додаткове, порівняно результат звичайній гарту, зміцнення. Підвищення міці й термостойкости можна було одержати травлением за* каленного скла плавикової кислотою, у результаті видаляються поверхневі дефекти, які знижуватимуть його качество.

Силікатні триплекси є два аркуша загартованого скла (завтовшки 2 — 3 мм), склеєні прозорою, еластичною полімерної плівкою. При руйнуванні триплекса які утворилися негострі осколки утримуються на полімерної плівці. Триплекси бувають пласкими «і гнутыми.

Термопан — тришарове скло, що складається з двох шибок і повітряного проміжку з-поміж них. Ця повітряна прошарок забезпечує теплоизоляцию.

Застосування технічних шибок. Для засклення транспортних засобів використовують переважно триплекси, термопан і загартовані стекла.

Оптичні скла, застосовувані в оптичних приладах і інструментах, поділяють на крони, відмінні малим переломленням, і флінти— з містило велику кількість окису свинцю великими значеннями коефіцієнта заломлення. Важкі флінти не пропускають рентгенівські і промені. Светорассеивающие скла перебувають у собі фтор.

Засклення кабін и. помещений, де є пульти управління мартенівських і електричних дугових печей, прокатних станів і підйомних кранів в ливарних цехах, виконується скельцями, що містять окисли заліза і ванадію, які поглинають близько 70% інфрачервоних променів в інтервалі довжин хвиль 0,7 — 3 мкм.

Кварцове скло внаслідок високої термічної та хімічної стійкості застосовують для тиглів, чаш, труб, наконечників, лабораторного посуду. Близьке як до кварцовому склу, а більш технологічне кварцоидное скло використовують із электроколб, форм для точного лиття і т.д.

Электропроводящие (напівпровідникові) скла: халькогенидные і оксидные ванадиевые, знаходять широке використання у ролі термисторов, фотосопротивлений.

Теплозвукоизоляционные стекловолокнистые матеріали. Вони мають рыхловолокнистую структуру з велику кількість повітряних прошарків, волокна у яких розташовуються безладно. Така структура повідомляє цим матеріалам малу об'ємну масу (від 20 до 130 кг/м3) і низька теплопровідність [?= 0,030−0,0488 ккал/(м-ч-0С)].

Різновидами стекловолокнистых матеріалів є скловата, застосовуючи яку обмежена її крихкістю; матеріали АСИМ, АТИМС, АТМ-3, які з стекловолокон, розташованих між двома верствами стеклоткани чи стеклосетки, простьобаної стеклонитками. Вони застосовують у інтервалі температур від — 60 до 450 —600°С. Іноді скловолокна поєднують з термореактивной смолою, придающей матам більш стійку пухку структуру (матеріал АТИМСС), робочі температури — до 150 °C. Матеріали, вироблювані з короткого волокна і синтетичних смол, називаються плитами. Коефіцієнт звукопоглощения плит за частоти 200−800 гц дорівнює 0,5; за частоти 8000 гц — 0,65.

Скловату, мати, плити застосовують для теплозвукоизоляции кабін літаків, кузовів автомашин, залізничних вагонів, тепловозів, електровозів, корпусів судів, в холодильної техніці, ними ізолюють різні трубопроводи, автоклави тощо. д.

2. СИТАЛЛЫ (СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ).

Ситаллы отримують з урахуванням неорганічних шибок шляхом їхній повній чи часткової керованої кристалізації. Термін «ситаллы» освічений від слів: скло і кристали. У світі їх називають стеклокерамикой, пирокерамами. За структурою і технології отримання ситаллы займають проміжне становище між звичайним склом і керамікою. Від неорганічних шибок вони відрізняються кристалічним будовою, як від керамічних матеріалів — більш мелкозернистой і однорідної микрокристаллической структурой.

Ситаллы отримують шляхом плавлення скляної шихти спеціального складу з добавкою нуклеаторов (каталізаторів), охолодження розплаву до пластичного гніву й формування потім із нього виробів методами скляної технологій і наступної ситаллизации (кристалізації). Ситалловые вироби отримують також порошкове методом спекания.

До складу скла, застосовуваного щоб одержати ситаллов, входять окисли LiO2, A12O3, SiO2, MgO, CaO та інших.; каталізатори кристалізації (нуклеаторы). До останніх ставляться солі світлочутливих металів Аі, Ag, Сі, що є коллоидными барвниками і в склі як дрібних коллоидно-дисперсных частинок, і навіть фтористі і фосфатні сполуки, ТiO2 та інших., які становлять глушники, распределяющиеся в склі як погано розчинних частичек.

3.Керамические материалы.

Кераміка неорганічний матеріал, отримуваний відформованих мас в процесі високотемпературного обжига.

Кераміка з урахуванням чистих оксидів. Оксидная кераміка має високої міцністю при стискуванні проти міцністю при розтягненні чи вигині; більш міцними є мелкокристаллические структури. З підвищенням температури міцність кераміки знижується. Кераміка з чистих оксидів, як правило, не схильна до процесу окисления.

Бескислородная кераміка. Матеріали мають високої крихкістю. Опір окислювання при високих температур карбідів і боридов становить 900−1000(С, трохи нижче вона в нитридов. Силициды можуть витримувати температуру 1300−1700(С (лежить на поверхні утворюється плівка кремнезема).

4.Графит.

Графіт є одним із аллотропических різновидів вуглецю. Це полімерний матеріал кристалічного пластинчастого строения.

Графіт не плавиться при атмосферному тиску. Графіт є у природі, і навіть виходить штучним путем.

Пиролитический графіт виходить з газового сировини. Його завдають в вигляді покриття різні матеріали з метою захисту їхню відмінність від впливу високих температур.

Пирографит — об'ємна маса 1950;2200кг/м3, пористість 1.5%, модуль пружності 112/70ГПа.

1. Ю. М. Лахтин, В.П. Леонтьєва. Матеріалознавство. М.:(Машиностроение (, 1990 2. Під редакцією С.І. Богодухова, В. А Бондаренко. Технологічні процеси машинобудівного виробництва. Оренбург, ОДУ, 1996.