materialovedenie_kurs_lektsiy_ (Ответы по материаловедению (курс лекций)), страница 12

Применяется для изготовления изделий,работающих в агрессивных средах при высокой температуре, электроизоляции идр. Фторопласт-3 (-CF2-CFCl-)n по свойствам и применению аналогиченфторопласту-4, уступая ему по термо- и химической стойкости и превосходя попрочности и твердости.Газонаполненные пластмассы представляют собой материалы на основесинтетических смол, содержащие газовые включения. В пенопластах поры,заполненные газом, не соединяются друг с другом и образуют замкнутые объемы.Они отличаются малой плотностью (0,02-0,2 г/см3), высокими тепло-, звуко- иэлектроизоляционными свойствами, водостойкостью. Недостатки пенопластов —низкая прочность и низкая теплостойкость (до 60°С).

Используются длятеплоизоляции и звукоизоляции, изготовления непотопляемых плавучих средств, вкачестве легкого заполнителя различных конструкций. Мягкие виды пенопластовиспользуются для изготовления мебели, амортизаторов и т.п.Поропласты — это газонаполненные пластмассы, поры которыхсообщаются между собой. Их плотность составляет 0,02-0,5 г/см3. Онипредставляютсобоймягкиеэластичныематериалы,обладающиеводопоглощением.7.2. Резиновые материалыРезина представляет собой искусственный материал, получаемый в результатеспециальной обработки резиновой смеси, основным компонентом которой являетсякаучук.

Каучук — это полимер, отличительной особенностью которого являетсяспособность к очень большим обратимым деформациям при небольших нагрузках.Это свойство объясняется строением каучука. Его макромолекулы имеютвытянутую извилистую форму. При нагрузке происходит выпрямлениемакромолекул, что и объясняет большие деформации. При разгрузкемакромолекулы принимают исходную форму. Различают натуральный исинтетический каучук. Натуральный каучук добывают из некоторых видовтропических растений в незначительных количествах.

Поэтому производстворезины основано на применении синтетических каучуков. Сырьем дляпроизводства синтетического каучука служит спирт, на смену которому приходитнефтехимическое сырье.Резину получают из каучука путем вулканизации, т.е. в процессехимического взаимодействия каучука с вулканизатором при высокой температуре.Вулканизатором чаще всего является сера.

В процессе вулканизации серасоединяет нитевидные молекулы каучука и образуется пространственная сетчатаяструктура. В зависимости от количества серы получается различная частота сетки.При введении 1-5% серы образуется редкая сетка и резина получается мягкой. Сувеличением содержания серы сетка становится все более частой, а резина болеетвердой и приблизительно при 30% серы получается твердый материал,называемый эбонитом.Кроме каучука и вулканизатора в состав резины входит ряд других веществ.Наполнители вводят в состав резины от 15 до 50% к массе каучука.

Активныенаполнители (сажа, оксид цинка и др.) служат для повышения механическихсвойств резин. Неактивные наполнители (мел, тальк и др.) снижают стоимостьрезиновых изделий. Пластификаторы (парафин, вазелин, стеариновая кислота,мазут, канифоль и др.) предназначены для облегчения переработки резиновойсмеси, повышения эластичности и морозостойкости резины. Противостарителислужат для замедления процесса старения резины, приводящего к ухудшению ееэксплуатационных свойств. Красители служат для придания резине нужного цвета.В резину также добавляются регенераты — продукты переработки старыхрезиновых изделий и отходы резинового производства. Они снижают стоимостьрезин.Основное свойство резины — очень высокая эластичность.

Резина способнак большим деформациям, которые почти полностью обратимы. Кроме того, резинахарактеризуется высоким сопротивлением разрыву и истиранию, газо- иводонепроницаемостью,химическойстойкостью,хорошимиэлектроизоляционными свойствами, небольшой плотностью, малой сжимаемостью,низкой теплопроводностью.По назначению резины подразделяются на резины общего и специальногоназначения. Из резин общего назначения изготовляются автомобильные шины,транспортерные ленты, ремни ременных передач, изоляция кабелей, рукава ишланги, уплотнительные и амортизационные детали, обувь и др. Резины общегоназначения могут использоваться в горячей воде, слабых растворах щелочей икислот, а также на воздухе при температуре от -10 до +150°С.Резины специального назначения подразделяются на теплостойкие, которыемогут работать при температуре до 250-350°С; морозостойкие, выдерживающиетемпературу до -70°С; маслобензостойкие, работающие в среде бензина, другихтоплив, масел и нефтепродуктов; светоозоностойкие, не разрушающиеся приработе в атмосферных условиях в течении нескольких лет, стойкие к действиюсильных окислителей; электроизоляционные, применяемые для изоляции проводови кабелей; электропроводящие, способные проводить электрический ток.7.3.

Древесные материалыДревесина — это органический материап растительного происхождения,представляющий собой сложную ткань древесных растений. Она составляетосновную массу ствола деревьев. Древесина является волокнистым материалом,причем волокна в ней расположены вдоль ствола. Поэтому для нее характернаанизотропия, т.е. ее свойства вдоль и поперек волокон различны.Достоинствами древесины являются относительно высокая прочность; малаяобъемная масса и, следовательно, высокая удельная прочность; хорошеесопротивление ударным и вибрационным нагрузкам; малая теплопроводность и,следовательно, хорошие теплоизоляционные свойства; химическая стойкость;хорошая технологичность (легкость обработки и изготовления изделий).

Кнедостаткам древесины следует отнести гигроскопичность, т.е. способность впитывать влагу, и возникающую из-за изменения влажности нестабильность свойстви размеров (усушка и набухание), а также отсутствие огнестойкости,неоднородность строения, склонность к гниению. Для защиты древесины отувлажнения, загнивания и воспламенения производят окраску лаками и красками,опрыскивание и пропитку специальными химическими веществами.Материалы из древесины можно разделить на лесоматериалы, сохраняющиеприродную физическую структуру и химический состав древесины и древесныематериапы, полученные путем специальной обработки исходной древесины.

Всвою очередь лесоматериалы подразделяются на необработанные (круглые),пиломатериалы, лущеные (древесный шпон) и колотые.Круглые лесоматериалы получают из спиленных деревьев после очистки ответвей, разделения поперек ствола на части требуемой длины и окорки. Ониприменяются в строительстве, в качестве опор и столбов линий электропередач, вкачестве сырья.Пиломатериалы получают лесопилением. Пиломатериалы с опиленнымикромками называют обрезными, неопиленными — необрезными. Подвергающиесяпосле пиления дальнейшей обработки называют стругаными. Пиломатериалыделятся в зависимости от поперечного сечения на следующие виды: брусья(толщина или ширина больше 100 мм), бруски (ширина не более двойнойтолщины), доски (ширина более двойной толщины), планки (узкие и тонкие доски).Древесный шпон — это широкая ровная стружка древесины, получаемаяпутем лущения.

Толщина листов шпона 0,5-1,5 мм. Используется шпон в качествеполуфабрикатов для изготовления фанеры, облицовочного материала для изделийиз древесины.К материалам, полученным путем специальной обработки древесины можноотнестифанеру,прессованнуюимодифицированнуюдревесину,древесностружечные и древесноволокнистые плиты и др. Фанера — это листовойматериал, полученный путем склейки листов шпона. При этом волокна соседнихлистов находятся под прямым углом друг к другу. Толщина фанеры от 1 до 12 мм,более толстые материалы называют плитами.

Столярные плиты представляютсобой трехслойные щиты, состоящие из реечного заполнителя, оклеенного с обеихсторон древесным шпоном. Прессованная древесина — это материал, получаемыйпри горячем прессовании брусков, досок и других заготовок поперек волокон поддавлением до 30 МПа.

В результате прочность возрастает по сравнению с исходнойболее чем в два раза. Модифицированная древесина представляет собой материал,полученный при обработке древесины каким-либо химическим веществам (смолой,аммиаком и др.) с целью повышения механических свойств и приданияводостойкости. Древесностружечные плиты изготовляют прессованием древеснойстружки со связующим. Плиты могут быть облицованными шпоном, фанерой илибумагой. Древесноволокнистые плиты изготовляют путем прессования древесныхволокон при высокой температуре, иногда с добавлением связующих веществ.7.4.

Неорганические материалыСтеклом называется твердый аморфный термопластичный материалполучаемый переохлаждением расплава различных оксидов. В состав стеклавходит стеклообразующие кислотные оксиды (SiO,, А12O3, В2O3 и др.), а такжеосновные оксиды (Κ,Ο, CaO, Na2O и др.), придающие ему специальные свойства иокраску. Оксид кремния Si02 является основой практически всех стекол и входит вих состав в количестве 50 — 100%. По назначению стекла подразделяются настроительные (оконные, витринные и др.), бытовые (стеклотара, посуда, зеркалаи др.) и технические (оптические, свето- и электротехнические, химиколабораторные, приборные и др.).Важными свойствами стекла являются оптические. Обычное стеклопропускает около 90%, отражает — 8% и поглощает — 1 % видимого света.Механические свойства стекла характеризуются высоким' сопротивлением сжатиюи низким — растяжению.

Термостойкость стекла определяется разностьютемператур которую оно может выдержать без разрушения при резком охлаждениив воде. Для большинства стекол термостойкость колеблется от 90 до 170°С, а длякварцевого стекла, состоящего из чистого SiO2 — 1000°С.

Основной недостатокстекла — высокая хрупкость.Керамика — это неорганический минеральный материал, получаемый изотформованного минерального сырья путем спекания при высоких температурах(1200-2500°С). Структура керамики состоит из кристаллической, стекловидной(аморфной) и газовой фазы. Кристаллическая фаза является основой керамики, ееколичество составляет до 100%. Она представляет собой различные химическиесоединения и твердые растворы. Стекловидная фаза находится в керамике в видепрослоек стекла. Ее количество составляет до 40%.