кристаллическую. При медленном охлаждении кристаллизующихся

полимеров совместная укладка отрезков макромолекул образует

структуру макромолекул. Это затрудняет переход их из одной

конформации в другую, из-за чего отсутствует гибкость макромолекул

и нет высокоэластичного состояния (рис. 4, кривая 2). При быстром

охлаждении кристаллические структуры не успевают полностью

сформировываться и поэтому имеется между ними в переохлажденном

полимере “зомороженная” - аморфная структура. Эта аморфная

структура при повторном нагреве до температуры выше температуры

плавления (Тпл) создает вязкотекучее состояние. Кривая 2 на рис. 4

показывает для кристаллической структуры полимера два состояния:

кристаллическое (до температуры плавления) и вязкотекучее (выше

температуры плавления).

Вязкотекучее состояние, характерное для аморфного и

кристаллического состояния полимера, в основном, обеспечивает при

течении полимера необходимые деформации путем последовательного

движения сегментов. Вязкость полимера увеличивается с увеличением

молекулярной массы полимера, увеличивается также при этом и

давление формования изделий.

На рис. 4 представлены термомеханические кривые термопластов, а

термомеханическая кривая реактопластов - на рис. 5. Отличие прежде

всего заключается в полном прекращении при температуре

полимеризации деформации термореактивных полимеров, у термопластов

при температуре выше температуры ТТ деформация увеличивается. В

заключении отметим, что с увеличением температуры до некоторой

величины у полимерного материала начинается процесс термодеструкции

- разложения материала.

Свойства полимеров, определяющие качество в процессе

переработки:

1) реологические: а) вязкостные, определяющие процесс вязкого

течения с развитием пластической деформации; б) высокоэластичные,

определяющие процесс развития и накопления обратимой

высокоэластичной деформации при формовании; в) релаксационные,

определяющие релаксацию (уменьшение) касательных и нормальных

напряжений, высокоэластичной деформации и ориентированных

макромолекулярных цепей;

2) стойкость полимеров к термоокислительной, гидролитической и

механической деструкции в процессе формования под действием

температуры, кислорода, влаги, механических напряжений;

3) теплофизические, определяющие изменение объема, нагрев и

охлаждение изделия в процессе формования и фиксирования формы и

размеров;

4) влажность, определяющая текучесть материала при формовании и

качество изделия (вызывает гидролитическую деструкцию при

формовании);

5) объемные характеристики сыпучих материалов в твердом

состоянии (насыпная масса, сыпучесть, гранулометрический состав).

Вязкостные свойства расплава полимеров. Формование изделий из

полимеров осуществляют в процессе их вязкого течения,

сопровождающегося пластической деформацией. При этом тонкий слой

материала, соприкасающийся с неподвижной стенкой инструмента, из-за

прилипания к ней имеет нулевую скорость смещения (неподвижен),

средний слой - наибольшую скорость смещения V; в режиме

установившегося течения связь между напряжением сдвига ( и

скоростью сдвига ( линейная (закон Ньютона для вязких жидкостей):

(=(((, где ( - коэффициент вязкости или вязкость. Характер

зависимости скорости сдвига от напряжения сдвига представляют

кривой течения (рис.6), на которой выделяют участки: 1 - участок

линейной зависимости, характерный только для низких напряжений

сдвига; 2 - участок с нелинейной зависимостью, для которого

характерно уменьшение вязкости при повышении напряжения сдвига; 3 -

участок с высоким напряжением сдвига.

Улучшению течения материала способствуют увеличение температуры,

увеличение напряжения сдвига, повышение количества влаги, снижение

давления и уменьшение молекулярной массы расплава.

Многие свойства полимерных материалов в изделиях зависят от

структуры, которую формирует процесс переработки. В зависимости от

полимера и условий переработки в изделиях возникает аморфная или

кристаллическая структура.

Структура изделия с аморфным полимером характеризуется

определенной степенью ориентации участков цепных макромолекул и

расположением ориентированных областей по сечению изделия вдоль

направления сдвига (течения) материала. Это приводит к анизотропии

свойств.

Структуру изделия с кристаллическим полимером характеризует

определенная степень кристалличности (от 60 до 95%) и

неравномерность кристаллических областей по сечению. Свойства таких

изделий, полученных в разных условиях переработки, несмотря на

морфологическую схожесть структуры, различны.

Показатели качества изделий из полимерных материалов зависят от

свойств, условий подготовки, переработки и физической модификации

материала. Внешний вид изделий зависит от условий переработки,

чистоты материала, влажности.

Диэлектрические показатели и химическая стойкость зависят от

химической структуры и модификации полимера.

Механические свойства - прочность, ударная стойкость,

деформация, жесткость, теплостойкость - зависят от надмолекулярной

структуры, а коэффициент трения и износостойкость, стойкость к

горению зависят от химической структуры и модификации.

Эксплуатационные свойства - размерная точность и размерная

стабильность - зависят, как от химической структуры, молекулярных

характеристик, технологических свойств, так и от технологии

переработки и технологичности конструкции.

Термостабильность полимеров. Основным показателем в этом случае

является деструкция.

Деструкция полимеров - это изменение строения макромолекул.

Деструкция может протекать под действием тепла, кислорода,

химических агентов (в том числе воды), света, излучений высокой

энергии, механических напряжений и т.п., как от отдельного, так и

от совокупности параметров. Она сопровождается уменьшением

молекулярной массы, выделением газообразных и низкомолекулярных

продуктов, изменеием окраски и появлением запаха.

Деструкция может сопровождаться не только разрушением

макромолекул, но и сшиванием их (структурированием), что вызывает

увеличение массы и вязкости расплава. Следствием этого является

нарушение всех свойств материала, снижение стабильности свойств

изделий.

При переработке полимеров может происходить как

термоокислительная, так и механическая деструкция, а у

гигроскопических материалов еще и гидролиз.

2.3. Пластические массы

2.3.1. Классификация пластмасс

Признаками классификации пластмасс являются: назначение, вид

наполнителя, эксплуатационные свойства и другие признаки.

Классификация пластмасс по эксплуатационному назначению: 1 - по

применению, 2 - по совокупности параметров эксплуатационных

свойств, 3 - по значению отдельных параметров эксплуатационных

свойств.

По применеию различают: 1 - пластмассы для работы при действии

кратковременной или длительной механической нагрузки:

стеклонаполненные композиции полипропилена ПП, этролы, пентапласт,

полисульфон ПСФ, полиимид ПИ, материалы на основе

кремнийорганических соединений и др.; 2 - пластмассы для работы при

низких температурах (до минус 40-60 С): полиэтилены ПЭ, сополимеры

этилена СЭП, СЭБ, СЭВ, полипропилен морозостойкий, фторопласт ФТ,

полисульфон ПСФ, полиимиды ПИ и др.; 3 - пластмассы

антифрикционного назначения: фторопласты ФТ, полиимиды ПИ,

текстолиты, полиамиды, фенопласты, полиформальдегид ПФ и др; 4 -

пластмассы электро- и радиотехнического назначения: полиэтилены ПЭ,

полистиролы ПС, фторопласты ФТ, полисульфон ПСФ, полиимиды,

отдельные марки эпоксидных и кремнийорганических материалов и др.;

5 - пластмассы для получения прозрачных изделий: полистирол ПС,

прозрачные марки фторпласта ФТ, полиамидов 6,12, ПЭТФ, полисульфон

ПСФ, эпоксидные смолы и др.; 6 - пластмассы тепло- и

звукоизоляционного назначения: газонаполненные материалы на основе

полиэтилена ПЭ, полистирола ПС, поливинилхлорида, полиуретана ПУР,

полиимида ПИ, фенопласта, аминопласта и др.; 7 - пластмассы для

работы в агрессивных средах: полиэтилены ПЭ, фторопласты ФТ,

полипропилен ПП, поливинилхлорид ПВХ, полиимиды ПИ, полусольфон ПСФ

и другие.

По совокупности параметров эксплуатационных свойств пластмассы

делятся на две

большие группы: 1 - общетехнического назначения, 2 - инженерно-

технического назначения.

Пластмассы общетехнического назначения имеют более низкие

характеристики параметров эксплуатационных свойств, чем пластмассы

инженерно-технического назначения. Пластмассы инженерно-

технического назначения сохраняют высокие значения механических

свойств не только при нормальной и повышенной температурах, но

могут работать и при кратковременных нагрузках при повышенных

температурах. Этого не обеспечивают пластмассы общетехнического

назначения; они работают в ненагруженном или слабонагруженном

состоянии при обычной и средних температурах (до 55 С). Пластмассы

инженерно-технического назначения делят на группы, обеспечивающие

определенные свойства в некотором интервале; различают пять групп

пластмасс по этому классификационному признаку.

По значению отдельных параметров эксплуатационных свойств

составляют ряды пластмасс для различных параметров эксплуатационных

свойств. Порядок расположения пластмасс в рядах соответствует

снижению параметра эксплуатационных свойств. Параметры

классификации: электро- и радиотехнические свойства - объемное и

поверхностноеэлектросопротивление, электрическая прочность,

диэлектрическая проницаемость, механические свойства - коэффициент

трения, износа, Пуассона, линейного теплового расширения и другие.

В зависимости от применяемости наполнителя и степени его

измельчения все материалы подразделяют на четыре группы: порошковые

(пресспорошки), волокнистые, крошкообразные и слоистые.

В таблице № 1 приведены параметры некоторых свойств пластмасс.

Таблица 1.

Значения параметров свойств некоторых типов пластмасс.

|№ |Свойства |Пресспоро-ш|Волокнистые |Слоистые |

| | |ок |пластики |пластики |

| 1 |Плотность, кг/м3 |1390-1850 |1350-1950 |1300-1880 |

| 2 |Предел прочности, МПа |25-130 |15-500 |60-500 |

| 3 |Твердость по Бринелю, |180-500 |200-450 |- |

| |НВ | | | |

| 4 |Водопоглаще-ние, % |0.07-0.8 |0.2-1.8 |- |

| 5 |Теплостойкость | | | |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10