Никоноров П. (сост.) Материалы в Приборостроении и автоматике (1021457), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Все технологические и эксплуатационные свойства органических и неорганических полимеров зависят от физического и фазового сос­тояний, которые обнаруживаются с помощью термомеханических кривых (ТМК), которые получают, измеряя деформацию материала под невысо­кой постоянной нагрузкой при нагревании с постоянной скоростью. Аморфные линейные полимеры имеют кривую, показанную на рис. §. Эта кривая состоит из трех участков, соответствующих трем физиче­ским состояниям полимера. Участок I ниже температуры стеклования t q соответствует аморфному твердому стеклообразному состоянию полимера; тепловое движение совершают только атомы внутри звеньев. Ниже температу­ры стеклования находится область эксп­луатации деталей из твердых полимеров и пластмасс. При температуре выше t_c в полимерах возникает второй тип теп­лового движения - самопроизвольная подвижность звеньев, макромолекул при неизменности взаимного положения их центров тяжести. В этом случае материал переходит в высокоэластическое состояние (резиноподобное). Это область эксплуатации резин и переработки листовых термопластов, она характерна только для высокополимерных матери­алов. Неорганические низкомолекулярные кристаллические тела и низкомолекулярные аморфные органические и неорганические вещест­ва ее не имеют. При дальнейшем нагреве, нагреве выше температуры

текучести t_T в полимере возникает третий механизм теплового движения: интенсивные колебания и повороты групп звеньев способ­ствуют подвижности целых макромолекул (рис.5), область Ш). Смещения проходят постепенно, по частям, а полимер переходит не в жидкое а лишь в вязкотекучее состояние.Это основная область переработки полимеров и пластмасс в изделия.

Рис. 5. Термомехани­ческая кривая полиме­ров.

Густосетчатые поли­меры не имеют ни участка П, ни участка Ш (рис.5), редкосетчатые иногда могут проявлять вязкоэластичность; все сетчатые поли­меры, не переходя в вязкотекучее состояние, при критической тем­пературе t_д начинают подвергаться тепловому разложению - дест­рукции.

2.4.1. Пластические массы. Пластические массы изготовляют на осно­ве синтетических смол. Основной составной частью пластических масс являются синтетические смолы. Иногда пластмасса полностью состоит из синтетической смолы, однако чаще она представляет со­бой сложную композицию из синтетической смолы, пластификатора, наполнителя, красителя и др. В некоторых случаях добавляются ка­тализаторы и стабилизаторы.

В зависимости от основного назначения пластмассы подразделя­ют на следующие группы:

1. Конструкционные, применяемые для силовых и несиловых конст­рукций - высокопрочные (σ_В> 20 МПа), средней прочности (σ_В =8-20 МПа), низкой прочности (<σ_В<8 МПа), теплостойкие ( 1 группа - стойкие до 150-200°С, 2 группа - 150-200°С, 3 группа - более 200°С), декоративно-отделочные и облицовочные.

1. Электро- и радиотехнические, электроизоляционные, электропроводные , радиопрозрачные.

2. Антикоррозионные и стойкие к агрессивным средам, к атмосферным осадкам, кислотам, щелочам, ароматическим углеводородам,бензину, спиртам и другим растворителям, воде, ультрафиолетовому облучению, стойкие к грибковой плесени, минеральный маслам.

3. Звуко- и теплоизоляционные.

4. Фрикционные и антифрикционные.

Большинство пластмасс обладают комплексом свойств, позво­ляющих применять их в нескольких областях.

В зависимости от применяемого наполнителя и степени его из­мельчения все материалы подразделяют на четыре группы: порошко­вые (пресспорошки), волокнистые, крошкообразные и слоистые.

Пресспорошки, получаемые на основе резольных или новолачных смол, делят на пресспорошки и литьевые порошки общетехнического назначения, электроизоляционные, высокочастотные, химически-жаро-, и влагостойкие, ударопрочные. При наличии в составе пресспорошка или другого вида пластмасс наполнителя такой материал называют композиционным (или композитом), поэтому значительная часть по­рошков содержит в обозначении букву "К", обозначающую композит, например, марка К 18-26 означает: порошок изготовлен из новолачной смолы №18 и наполнителей-древеоной муки №2 и асбес­та № 6. Пресспорошки общетехнического назначения (основа - новолачные смолы), выпускаемые красного, черного и коричневого цвета, используют для ненагружаемых армированных и неармированных деталей и изделий широкого потребления для эксплуатации в атмосферных усусловиях, деталей электро-и радиоаппаратуры (рукоятки, штепсели, розетки, вилки, патроны, выключатели и пр.) изготовляемых прессованием. Литьевые порошки могут длительное время находиться в вязкотекучем состоянии при 90-130° и быстро отверждаться при 160-170°С и перерабатываются в изделия литьем под давлением. Электроизоляционные пресспорошки изготовляют черного или коричне­вого цвета на основе резольной смолы, применяют для изготовления армированных и неармированных деталей электротехнического назна­чения, эксплуатируемых в бензине, трансформаторном масле и цоко­лей радиоламп. Различные пресспорошки тлеют следующие свойства: плотность 1390-1850 кг/м³, предел прочности в МПа σ_В = 25-130, σ_ИЗГ = 45-230, σ_СЖ = 50 - 230, относительное удлинение 0,3-20%, ударная вязкость 5-120 Дж/м² , твердость по Бринелю 180-500 НВ, водопоглощение 0,07-0,8%, маслостойкость 0,02-0,03%, бензостойкость 0,05%, теплостойкость по Мартенсу 125-300°С, диэлектричес­кая проницаемость 3,2-10, тангенс угла диэлектрических потерь tgδ = 0,004-0,01 при частоте 10⁶Гц и 0,12-0,1 при частоте 50 Гц, удельное электросопротивление 10¹¹ -2101⁶ 0м, электрическая проч­ность 11-29 МВ/м. Высокочастотные порошки, получаемые на основе новолачных и резольных смол, молотой слюды, кварцевой муки, пла­викового шпата и др., применяют изготовления слабонагружаемых или ненагружаемых радиотехнических изделий и изделий электроавтома­тики, работающих в условиях повышенной влажности и для деталей повышенной точности. Жаростойкие пресспорошки, получаемые из новолачной смолы, минерального наполнителя (слюды, асбеста) и др., используют для изготовления радиодеталей, установочных изделий, выключателей, работающих при более высокой температуре и в тро­пическом климате. Ударопрочные пресспорошки - композиции черного цвета на основе новолачной смолы, модифицированной акрилоннтрия-бутадиено-вым каучуком, с наполнителями, их используют для изго­товления деталей с повышенной стойкостью к ударным нагрузкам и высокоармированных изделий сложной конструкции.

Волокнистые пластики. Прессматериалы с волокнистым наполни­телем имеют более высокие физико-механические свойства, чем по­рошковые, имеют специфические свойства, определяемые типом на­полнителя. Для приборных конструкций используют следующие волок­нистые материалы: волокниты, асболокниты, фаолиты, стекловолок-ниты. Эти материалы имеют свойства, изменяющиеся в пределах: плотность 1350-1950 кг/м³, предел прочности в МПа σ_В = 15-500, σ_ИЗ = 26-250, σ_СЖ = 58-145 ударная вязкость 2-150 Дж/м², твердость

по Бринелю 200-450 НВ, коэффициент трения 0,38-0,40, водопоглощение 0,2-1,8%, теплостойкость по Мартенсу 100-180°С, диэлектри­ческая проницаемость при частоте 50 Гц 6-10, тангенс угла диэлек­трических потерь при частоте 50 Гц 0,04-0,12 удельное электро­сопротивление ρ_s= 10¹⁰-210¹² 0м, ρ_y = 10⁸-10¹¹ 0м, электри­ческая прочность I,7-I6 MB/M.

Волокнистым наполнителем волокнитов являются пучки хлопкового волокна, асбестовое волокно, стеклянное волокно и другие. Волокнит используют для изготовления конструкционных деталей (махови­ки, панели, направляющие втулки), электротехнических деталей (коллекторы, контактные панели) и других деталей. Асбоволокниты отличаются от волокнитов более высокой теплостойкостью (до 300°С) и фрикционными свойствами, применяют для изготовления электро­изоляционных деталей и тормозных изделий. Фаолит - кислостойкий материал, стойкий к соляной кислоте всех концентраций, серной кислоте средней и низкой концентрации, органическим кислотам, растворителям. Фаолит малочувствителен к резким колебаниям тем­пературы, существенным недостатком фаолита является хрупкость и слабая стойкость к действию щелочей, азотной и хромовой кислот, брома, спирта, ацетона и пиридина. Фаолит используют для изготов­ления кислотостойких аппаратуры и оборудования (электролитичес­ких ванн, теплообменников). Стекловолокнит обладает лучшими, чем волокнит и асбволокнит электроизоляционными и механическими свойствами. Стеклянное волокно повышает физико-механические свой­ства, зависящие от длины волокон (рубленное и непрерывное), тол­щины, предварительной обработки и технологии изготовления пресс-материала. Связующего (фенолоформальдегидной модифицированной или эпоксифенолоформальдегидной смолой) в стекловолокните содер­жится от 25 до 45%. Стекловолокнит используют для изготовления конструкционных и электротехнических изделий повышенной прочно­сти работающих при температурах от - 196 до + 200°С, при повы­шенной влажности в тропических условиях, кислых и щелочных средах, при ионизирующем облучении. Стекловолокниты с кремний-органичес­ким связующим используют для электроизоляционных изделий, работа­ющих при 250-300°С длительное время и кратковременно при 600-800°С.

Слоистые пластики. Современные слоистые пластики подразделя­ют на три группы: I - традиционные слоистые пластики, 2 - компози­ционные материалы на полимерных матрицах, 3 - углерод - углерод­ные (С-С) композиты.

Традиционные слоистые пластики содержат параллельно располо­женные слои листового наполнителя, а синтетические смолы являют­ся в них связующим. В наиболее известных слоистых пластиках: гетинаксе армирующим элементом является сульфатная бумага из целлю­лозных волокон, органогетинаксе бумага синтетических волокон, текстолите - хлопчатобумажные ткани, органотекстолите - синтети­ческие ткани, стеклотекстолите - стеклянные ткани, асботекстолите - асбестовые и углeтекстолите - углеродные ткани и т.д. В ка­честве наиболее распространенного связующего используют феноло-форшдьдегидную смолу, составляющую в пластике 40-50%. У слоис­тых пластиков ярко выражена анизотропия свойств; наибольшая проч­ность вдоль листа, несколько меньшая поперек листа, наихудшие свойства перпендикулярно поверхности листа - по толщине.

Ваинейшие свойства указанных слоистых пластиков: плотность I300-I880 кг/м³, модуль упругости 5-20 МПа, ударная вязкость 12-200 Дж/м² предел прочности 60-600 МПа, рабочая температура 125-280°С, удельное сопротивление 10⁷ - 10¹² 0мм, днэлектрическая проницаемость 5-8, тангенс угла диэлектрических потерь 0,002-0,5, электрическая прочность перпендикулярно слоям 2-50 МВ/м.

2.4.2. Керамика. Керамику получают при высокотемпературном обжи­ге (спекании) изделий, отформованных из смеси различных неорганических веществ в тонкоизмельченном состоянии. Детали и сборочные единицы широко применяют в электронике, автоматике, телемеханике, вычислительной технике, квантовой электронике и других отраслях приборостроения благодаря рядц замечательных свойств; морозо-и нагревостойкости, высокой механической прочности, твердости, малым диэлектрическим потерям, инертности к раду агрессивных сред, стабильности и надежности работы в течение длительного вре­мени при термоударах, изменении влажности, давления, благодаря радиационной стойкости, высоким электроизоляционным свойствам.

По строению керамике представляет собой сложную систему сос­тоящую из трех основных фаз; кристаллической, стекловидной я га­зовой. Кристаллическая фазе (основная) представляет собой хими­ческие соединения иди твердые растворы, она определяет характер­ные свойство керамического материала; стекловидная фаза находит­ся в керамическом материале в виде прослоек между кристалличес­кой составляющей или обособленных микрочастиц и выполняет роль связующего вещества; газовая фаза представляет собой газы, содержащиеся в порах керамики. Поры ухудшают свойства керамики, особенно при повышенной влажности.

Свойства керамики зависят от состава смеси (химического и процентного соотношения веществ), режима обработки.

По применению керамику подразделяют на традиционную (кирпич, плитки и др.), новую техническую и электротехническую. Традици­онную керамику здесь не рассматриваем.

Новая техническая керамика по сос­таву подразделяется на окисную и бескислородную. По степени огне­упорности - допустимой предельной рабочей температуре до начала деформации керамические материалы подразделяют на три группы: огнеупорные (I580...I770°C), высокоогнеупорные (1770...2000°С), высшей огнеупорности (> 2000°С).

Характеристики

Список файлов книги