Физические и механические свойства пластмасс - Проектирование и реализация демонстрационных моделей пластиковых окон
Для технологического процесса изготовления пластмасс наиболее важны физические и механические свойства пластических масс.
В связи с этим рассмотрим основные физические и механические свойства выделенных материалов органической химии.
Пластмассы обладают ценными физико-механическими свойствами, которые способствуют их широкому распространению в строительстве.
Малая плотность (15...2200 кг/м3) пластмасс позволяет значительно снизить массу строительных конструкций, сократить транспортные расходы, упростить подъемно-транспортное оборудование при монтаже, улучшить теплозвукоизолирующие свойства конструкций. В среднем пластмассы, за исключением пенопластов, в два-три раза легче алюминия и в пять-восемь раз легче стали, меди, свинца. Прочность пластмасс различна. Например, предел прочности при сжатии пластмасс с порошкообразным наполнителем составляет 100...150 МПа, а стекловолокнистых пластмасс - 400 МПа, в то время как предел прочности при сжатии бетона, пропитанного полимерами (бетонополимеры), достигает 200...250 МПа. Предел прочности при растяжении стекловолокнистых пластмасс составляет 400...950 МПа, что немногим меньше прочности стали марки Ст5. Высокая прочность некоторых пластмасс позволяет применять их в несущих конструкциях. Низкая истираемость пластмасс обусловливает их широкое применение в качестве покрытия при устройстве полов; например, истираемость линолеума 45...90 мкм, гранита - 40 мкм.
Химическая стойкость пластмасс высокая: они стойки по отношению к воде, растворам кислот, солей и щелочей. Срок службы деталей из пластмасс в коррозионных средах значительно выше, чем деталей из металла. [39, 74]
Теплопроводность пластмасс довольно низкая и зависит от их пористости. У пористых пластмасс теплопроводность 0,03 Вт/(м °С), у плотных 0,22...0,68 Вт/(м°С). Низкая теплопроводность позволяет изготовлять ограждающие конструкции зданий и сооружений тонкими и легкими.
Прозрачность и светопроницаемость многих пластмасс дает возможность успешно применять их для остекления специальных помещений, создавать новые конструкции оконных проемов и кровель большепролетных и промышленных зданий. Так, прозрачность органических стекол 83...94, а прозрачность алмаза принята за 100.
Высокие декоративные качества пластмасс значительно расширяют область их применения как отделочного материала, создают художественные возможности при разработке и создании интерьеров. [26, 100]
Пластмассы обладают ценными технологическими свойствами: сравнительно легко формуются (литье, штампование, прессование) и обрабатываются (распиливание, строгание, сверление), что позволяет из пластмасс получать разнообразные по форме и сложные по очертанию изделия. Пластмассы можно сваривать и склеивать между собой.
Отрицательные свойства пластмасс - горючесть, способность изменять свои размеры в процессе эксплуатации, большое удельное электрическое сопротивление, невысокая теплостойкость, повышенная ползучесть, старение. Горючестью обладают многие виды линолеумов и отделочные пленки. При горении они выделяют ядовитые газы, легко воспламеняются. Некоторые виды пластмасс в процессе эксплуатации способны изменять свои размеры. При применении пластмасс в качестве конструкционного или отделочного материала стабильность размеров - основной фактор выбора типа полимера. Изменение линейных размеров - усадка поливинилхлоридных материалов для покрытия полов и стен составляет 0,1...0,5%. Большим удельным сопротивлением электрическому току характеризуются многие полимеры: фторопласты, поливинилхлорид, полистирол. Такие материалы плохо проводят электрический ток, а это приводит к тому, что в процессе эксплуатации они статически электризуются и неблагоприятно воздействуют на организм человека. Поэтому многие из этих материалов нельзя применять в культурно-бытовом строительстве. Чтобы понизить образование статической электризации, в состав полимера вводят специальные вещества - антистатики.
Теплостойкость пластмасс довольно низкая, она не превышает 200° С. При более высоких температурах многие пластмассы размягчаются и теряют свои свойства, что ограничивает их область применения в различных условиях эксплуатации (температура, механические напряжения). [17, 81]
Старение пластмасс - необратимое изменение свойств полимеров вследствие химических превращений под действием света, кислорода, воздуха, переменных температур, влажности и т. п., при этом ухудшаются декоративные свойства (цвет, прозрачность), резко снижаются показатели физико-механических свойств (прочность на растяжение, относительное удлинение), материал становится хрупким и может даже разрушаться. Поэтому в состав полимерных строительных материалов входят специальные добавки - стабилизаторы, антиоксиданты.
Физические свойства полимера, напротив, зависят не только от характера мономера, но в большей степени от среднего количества мономерных звеньев в цепи и от того, как цепи расположены в конечной макромолекуле. Все синтетические и используемые в промышленности природные полимеры содержат цепи с различным числом мономерных единиц. Это число называют степенью полимеризации (СП) и обычно пользуются его средним значением, поскольку цепи не одинаковы по длине. Средняя длина цепи и СП может быть определена экспериментально несколькими методами (например, осмометрией - измерением осмотического давления различных растворов; вискозиметрией - измерением вязкости; оптическими методами - измерением светорассеяния различными растворами; ультрацентрифугированием, при котором вещества разделяются по их плотности). СП особенно важна при определении механических свойств полимера, поскольку при прочих равных условиях более длинные цепи налагаются друг на друга более эффективно и порождают большие силы сцепления. Можно сказать, что заметная механическая прочность наблюдается уже при СП 50-100, достигая максимума при СП выше 1000. [30, 67]
В последние годы в конструкциях получают все большее применение новые материалы на основе природных и синтетических полимеров, так называемые пластмассы или пластики.
Пластмассы Представляют собой или чистые смолы, или композицию из смолы и ряда компонентов - наполнителя, пластификатора, стабилизатора, красителя и др.
В зависимости от применяемого наполнителя пластмассы разделяют на Композиционные И Слоистые. Композиционные в свою очередь разделяют на Порошкообразные, волокнистые И с Наполнителем в виде крошки.
Наполнители Применяют органические и неорганические; они служат для модификации свойств материала, улучшения физико-механических, фрикционных и других свойств материала, а также для снижения его стоимости. [20, 45]
Органическими наполнителями являются древесная мука, целлюлоза, бумага, хлопчатобумажная ткань. В качестве неорганических наполнителей используют асбест, графит, стеклоткань, слюду, кварц и другие материалы.
Наполнители в виде полотнищ (тканых или нетканых) позволяют получать слоистые пластики высокой прочности.
При использовании в качестве наполнителя хлопчатобумажной ткани получают Текстолит, Стеклоткани - Стеклотекстолит, Бумаги - Гетинакс, Асбестовой ткани - Асботекстолит, Древесного шпона - Древеснослоистые пластики (ДСП), песка и щебня - Пластобетон.
Особую группу наполнителей составляют армирующие материалы на основе стекловолокна, стекложгута, стекломата, которые могут обеспечить изготовление деталей, по прочности не уступающих стали.
Стеклопластики, полученные на основе полиамидов, поликарбонатов, используют для изготовления брони, не пробиваемой пулями.
Из стеклопластиков изготовляют направляющие лопатки компрессоров, авиационных и ракетных двигателей, что дает возможность снизить вес этих аппаратов. [34, 72]
Стеклопластики сравнительно хорошо сопротивляются действию динамических нагрузок и способны гасить колебания элементов конструкций.
Пластмассы как конструкционные материалы имеют следующие особенности:
1) малый удельный вес (1,2-1,9 Г/см3), Что в сочетании с высокой прочностью дает возможность выполнять очень легкие конструкции; у многих пластмасс отношение предела прочности к удельному весу (удельная прочность) значительно выше, чем у сталей.
В этой таблице приведены данные о стекловолокнистом анизотропном материале СВАМ с различным соотношением продольных и поперечных стеклянных волокон;
2) диаграммы деформирования пластмасс весьма разнообразны; У стеклопластиков с направленным расположением стеклянных нитей, как например, у СВАМ это прямые почти до разрушения.
Однако у большинства пластмасс диаграммы ? - ? имеют вид плавной кривой, которую на некотором протяжении от начала координат можно принимать за прямую. [14, 33]
У большинства конструкционных пластмасс удлинение при разрыве не превосходит 3 - 4%, т. е. значительно ниже, чем у сталей;
- 3) пластмассы имеют обычно неодинаковые механические характеристики при растяжении и сжатии; 4) пластмассы значительно хуже, чем металлы, сопротивляются переменным и длительным нагрузкам; 5) для характеристик упругих и прочностных свойств пластиков характерен больший разброс, чем у металлов. Это объясняется старением материалов, гигроскопичностью, влиянием температуры, анизотропией свойств, неоднородностью структуры, влиянием технологии изготовления; 6) для пластмасс характерно более значительное по сравнению с металлами проявление масштабного эффекта. Предел прочности деталей из пластмасс существенно уменьшается с увеличением размеров поперечного сечения. 7) свойства пластмасс существенно зависят от температуры. Основные группы пластмасс могут работать в интервале температур от -200?С до +250?С; с появлением пластмасс на основе кремнийорганических полимеров и фторопластов верхний предел температуры поднялся до +500?С.
Стеклопласты на основе кремнийорганической смолы не теряют прочности при 250 °С, выдерживают нагрев до 2750?С в течение 2 Мин;
Пластики обладают большой склонностью к ползучести и релаксации даже при нормальных температурах;
Для пластиков характерна малая жесткость; модуль упругости самых жестких пластиков (стеклопластиков) примерно в 10 раз меньше, чем у сталей. В результате этого детали из пластмасс получают более значительные деформации и перемещения, чем стальные детали;
Многие пластмассы анизотропны, т. е. имеют в разных направлениях различные свойства. Анизотропия ярко выражена у слоистых пластиков.
Рассмотренный выше материал по физико-механическим свойствам пластических масс служит основой для формулирования вывода о том, что данные материалы органического происхождения выделяются уникальными особенностями, важными для проектирования и реализации технологии промышленного производства.
Похожие статьи
-
С точки зрения химического поведения полимер похож на мономер (или мономеры), из которого (или которых) он получен. Углеводороды этилен H2C = CH2 ,...
-
Согласно рисунку 2 выделим основные элементы пластикового окна и охарактеризуем их конструктивные особенности. Профиль - несущая основа окна. От профиля...
-
Известно, что основной формой организации обучения школьников естественно-математическим, общетехническим и социально-гуманитарным дисциплинам является...
-
Введение - Проектирование и реализация демонстрационных моделей пластиковых окон
Окно - световой проем в стене здания, который является также смотровым и вентиляционным отверстием. Окно, его пропорции, конструкция должны удовлетворять...
-
Литература - Проектирование и реализация демонстрационных моделей пластиковых окон
1. Амалицкий В. В. Оборудование и инструменты применяемые при установке пластиковых окон / В. В. Амалицкий, В. В. Амалицкий. - М.: Издательский центр...
-
Технологические особенности получения и применения пластмасс
1. Общие сведения о пластмассе Пластмассами называют обширную группу органических материалов, основу которых составляют искусственные или природные...
-
Фурнитура пластикового окна - Проектирование и реализация демонстрационных моделей пластиковых окон
Фурнитура - это все подвижные механизмы окна: петли, ручки, замки, защелки, а также другие детали, скрытые от глаз внутри профиля. В современных окнах...
-
Конструкционные материалы - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Конструкционные материалы, материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими...
-
При написании данной обзорной главы выпускной квалификационной работы использовались такие источники информации, как "Хронология важнейших событий в...
-
Заключение - Проектирование и реализация демонстрационных моделей пластиковых окон
Пластиковые окна - это современные и очень удобные светопрозрачные системы, которые сохраняют тепло помещения в холодное время года или позволяют выбрать...
-
Пластмассы. Основные характеристики пластмасс - Пластмассы. Их свойства и области применения
Пластические массы (пластмассы, пластики) -- материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагревания и давления...
-
Полиэтилентерефталат обладает высокой механической прочностью и ударостойкостью, устойчивостью к истиранию и многократным деформациям при растяжении и...
-
Пластические массы, Классификация пластмасс - Изготовление деталей из пластмасс
Классификация пластмасс Признаками классификации пластмасс являются: назначение, вид наполнителя, эксплуатационные свойства и другие признаки....
-
Анализ конструкции (объекта дипломного проектирования) на предмет снижения ее массы, применения новых материалов, совершенствования конструктивных...
-
Серый чугун. Свойства, марки и области применения - Технологии машиностроения
Наиболее широкое распространение в литейном производстве получил сплав железа с углеродом и кремнием, известный под названием серого чугуна. Этот чугун...
-
Стальной аппарат с мешалкой. Он состоит из корпуса и перемешивающего устройства с приводом. Корпус! включает в себя: цилиндрическую обечайку с приварным...
-
Свойства титана Титан - металл серого цвета. Он имеет две полиморфные модификации. Отличительными особенностями являются хорошие механические свойства,...
-
Свойства полимеров - Изготовление деталей из пластмасс
Все свойства полимеров зависят от их химического состава и молекулярной массы. Прочность, твердость, температура перехода, диэлектрическая проницаемость,...
-
Пластмассовые уплотнители и амортизаторы. - Пластмассы. Их свойства и области применения
Детали уплотнений из пластмасс находят очень широкое применение. Это объясняется тем, что пластмассы обеспечивают не только высокую герметичность...
-
Наполненные и супернаполненные пластики - Общие аспекты и технология производства пластических масс
Наполнитель в П. м. может быть в газовой или конденсированной фазах. В последнем случае его модуль упругости может быть ниже (низкомодульные наполнители)...
-
Подготовка полимеров к переработке - Изготовление деталей из пластмасс
Технологические свойства, процессы переработки и качество готовой продукции существенно зависят отвлажности и температуры полимера. Придание материалу...
-
К технологическим свойствам пластмасс относят: текучесть, влажность, время отверждения, дисперсность, усадку, таблетируемость, объемные характеристики....
-
По химической стойкости пластмассы не имеют себе равных среди металлов. Они устойчивы не только к действию влаги воздуха, но и таких сильнодействующих...
-
Физические свойства металлов - Металлы и их свойства
С внешней стороны металлы, как известно, характеризуются прежде всего особым "металлическим" блеском, который обусловливается их способностью сильно...
-
Свойства меди Медь - металл красновато-розового цвета, медь менее тугоплавка, чем железо, но имеет большую плотность. Медь обладает хорошей...
-
Резервуар предназначен для работы в условиях Крайнего Севера, Западной Сибири и Дальнего Востока. Для этих районов характерны длительные периоды с...
-
Оптимальное количество камер. - Технология изготовления пластиковых окон
Чем больше камер в стеклопакете, тем меньше тепла будет теряться, тем меньше звуков и шума будет проникать в ваше жилище, но тем выше стоимость...
-
Магний - металл серебристо-белого цвета с плотностью 1,74 Мг/м3 и температурой плавления 651 С; имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую...
-
Исследование радиофизических свойств ненаполненных полимерных пленок В настоящее время существует потребность в создании радиопоглощающих материалов для...
-
Способы механической обработки - Изготовление деталей из пластмасс
Общие сведения. Механическую обработку деталей из пластмасс применяют с целью: 1 - изготовления более точных, чем при прессовании или литье деталей; 2 -...
-
Композиционные материалы - Неметаллические материалы
Композиционные или композитные материалы - материалы будущего. После того как современная физика металлов подробно разъяснила нам причины их...
-
Характеристика способов горячего формования - Изготовление деталей из пластмасс
Литье под давлением применяют для изготовления деталей из термо - и реактопластов. При литье под давлением (рис.16) материал в гранулированном или...
-
Так как к пластмассам как материалу для конструкционных деталей инженеры зачастую относятся с недоверием, то ниже приводятся основные сведения, в каких...
-
В связи с развитием нефтегазовой отрасли потребность в эффективных материалах для изготовления труб нефтяного и газового сортаментов резко возрастает....
-
Физические свойства - Технология переработки нефти
Нефть - это Вязкая маслянистая жидкость, темно-коричневого или почти черного цвета с характерным запахом, обладающая слабой флюоресценцией, более легкая...
-
Особенности механической обработки - Изготовление деталей из пластмасс
При разделительной штамповке, наряду с известными особенностями для штамповки металлов, имеют место особенности, связанные с резкой анизотропией...
-
В данной курсовой работе будут рассмотрены технологические процессы производства изделий из поливинилхлорида. Поливинилхлорид -- один из наиболее...
-
Наименование детали - фланец. Назначение детали - деталь служит для образования разъемных соединений труб. Обозначение материала детали - сталь 45 ГОСТ...
-
ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ СВОЙСТВА ДЕТСКОЙ ОБУВИ - Технология производства детской обуви
Обувь является составной частью комплекта одежды. Для детей выпускаются различные виды обуви: круглосезонная, летняя, зимняя, весенне-осенняя. А также -...
-
В настоящее время абразивный инструмент применяется в любой области машиностроения. С появлением точного литья, снижением припусков на обработку, в общем...
Физические и механические свойства пластмасс - Проектирование и реализация демонстрационных моделей пластиковых окон