Технические свойстваПОЛИМЕРНЫХ
МАТЕРИАЛОВпрочность и долговечность
тепло- и огнестойкость
химическая стойкость
армированные пластики
перерабатываемость
УДК 678.01:53
ББК 35.71 я2
К 85{К 85 Технические свойства полимерных материалов: Уч.-справ, пос. /В К Крыжановский, В. В. Бурлов, А. Д. Паниматчеико, Ю. В Крыжановская. —
СПб., Изд-во «Профессия», 2003, — 240 с.В книге рассмотрены основные разновидности современных промышленных
полимерных материалов, включая армированные «ластики, а также их деформа¬
ционно-прочностные и релаксационные свойства. Приведены современные дан¬
ные по химической и теплостойкости пластмасс, а также по другим свойствам
полимерных материалов.Учебно-снравочное пособие отличается большой практической направлен¬
ностью и поможет специалистам правильно выбирать полимерные материалы для
производства и эксплуатации пластмассовых изделий широкого назначения. Кни¬
га может быть использована также студентами высших и средних специальных
учебных заведений в качестве учебного пособия,18ВЫ 5-93913-051-8УДК 678.01:53
ББК 35.71 я2
К 85© Крыжановский В. К. © Бурлов В. В.© Паниматченко А. Д. © Крыжановская Ю. В,
15 ВЫ 5-93913-051-8	© Издательство «Профессия*, 2003Справочное изданиеКрыжановский В. К., Бурлов В. В., Паниматченко А. Д., Крыжановская Ю. В.
Технические свойства полимерных материалов
15ВЫ 5-93913-051-8Ответственный редактор Е. Чай куп
Дизайн обложки Р. Бабкина
Корректор О. КамнепаИздательство (.Профессия»Санкт-Петербург, 191002, а/и 600
Факс: (812) 272-72-37, тел.: 273-66-32,
е-таИ: рго[е551]а@уа1юо.согп; 1Ж1_: ^«гч'.рго[е55ца.ги
Лицензия ИД №00469 от 25.11.99 г.Подписано в печать 16.12.02. Формат 60 х 88 1 /,л. Объем 15 п. л.Бумага офсетная. Печать офсетная. Тираж 3000 экз. Зак. № 10ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯр — плотность, кг/м3
N - усилие, Н (кге)Р - давление. МПа (кгс/см2)5	— площадь, м2
Г — температура, К (°С)Гр — температура размягчения
Гс — температура стеклования
Тиэ — температура высокоэластичности
Гпл — температура плавления
Гтмд — температура терм о механической деструкции
Тд — температура деструкции
Г5(Ш5.то> ~ температура потери массы 5 % (10 %; 15 %; 30 %)<тпч — предел прочности, МПа
а,, - предел прочности при растяжении, МПа
<т„ — предел прочности при изгибе, МПао-сж - предел прочности при сжатии, МПа
<гт - предел текучести, МПа
с_! — предел усталости. МПа
тсдв - напряжение сдвига, МПа
тс — предел прочности при срезе (сдвиге), МПа
е — относительное удлинение, %Е — модуль упругости нормальный, МПа
С — модуль упругости при сдвиге, МПа
V — коэффициент Пуассона
а — ударная вязкость. кДж/м2
ИВ — твердость по Бринеллю, МПа
НКС — твердость по Роквеллу
НУ - микротпердость, МПа
У. — теплопроводность, Вт/(м‘К)
с — удельная теплоемкость. Дж/(кг-К)
а, — коэффициент температуропроводности, м-/с
а -- коэффициент объемного расширения, 1/К
(3 — коэффициент линейного расширения, 1/К
ру — удельное объемное электрическое сопротивление, Ом-м
Рг — удельное поверхностное электрическое сопротивление, Ом
е — диэлектрическая проницаемость
Щ <р — тангенс угла диэлектрических потерь
(8 8 — тангенс угла механических потерь
дт„ — коэффициент трения скольжения
) — интенсивность износа
]), — интенсивность линейного износа
Г| - вязкость. Пас
ПТР — показатель текучести расплава, г/10 мин
ПЭВД - полиэтилен высокого давления (низкой плотности)ПЭНД — полиэтилен низкого давления (высокой плотности)
ЛПЭИП — линейный полиэтилен низкой плотности
СВМПЭ — сверхвысокомолекулярный полиэтилен
СЭВА — сополимер этилена с винилацегагом
ПП — полипропилен
ПММА — полиметилметакрилат
ПС — полистирол
УПС — 1гляппплпчный пописгипотт
АБС - акрило-бутадиенстирольный полимер
МСН - сополимер стирола с метилметокрилатом и нитролом
акриловой кислоты
ПВХ - поливинилхлорид
ПВБ - поливинилбутираль
ПЭТФ — полиэтилентерефталат
ПБТФ — полибутилентерефталат
ПА - полиамид
ПУ - полиуретан
ПК — поликарбонат
ПИ - полиимид
ПАР — полиарилат
ПСФ — полисульфон
ФН — фенилом
ПФ — полиформальдегид
СТД - сополимер трио к сана с диоксоланом
СФД - сополимер формальдегида с диоксоланом
ФТ - фторопласт
ПТФЭ - политетрафторэтилен
НЦЭ - нитроцеллюлозный этролФФП - фенолоформальдегидный пластик (фенопласт)МФП - мочевиноформальдегидный пластик (аминопласт)
ЭС — эпоксидная смола
НГ1Э - ненасыщенный полиэфир
У В углеродное волокно
СВ - стеклянное волокноКомпании и организации разместившие рекламу в1.ОО «Компамид» (КотратЫ)	162.ООО «ЛРС РУС» (ЬК5 Р1апип§ ТесЬпо1о§1е СшЬЬ) . . .16,3.ЗАО «Тикона Конструкционные Полимеры»	, 964.ЗАО «Фирма «Универсал-Контракт*-	165., 326.ЗАО ПИК «Максима» (Международные выставки) .. 327.488.Журнал «Международные новости мира пластмасс». 489.4810.. У6ПРЕДИСЛОВИЕВ 2001 г. вышло в свет небольшим тиражом учебное пособие
Крыжановского В. К. и Бурлова В. В. «Прикладная физика поли¬
мерных материалов», которое встретило одобрение не только пре¬
подавателей и студентов полимерных специальностей вузов, но и
специалистов, работающих в производстве изделий из пластмасс.
Идя навстречу именно их пожеланиям и предложениям, авторы на
базе упомянутой выше книги разработали предлагаемое читателю
учебно-справочное пособие, отличающееся большей практической
направленностью и содержащее новые главы: по свойствам армиро¬
ванных пластиков и их разновидностям, химической и тепловой
стойкости полимерных материалов, по основным параметрам пере¬
рабатываемое™ промышленных термопластов.Книга состоит из двух основных разделов, каждый из которых
содержит справочные данные, необходимые для выбора и оценки
технических возможностей конкретного пластика.В первом разделе (главы 1, 2, 3) приводятся типология полиме¬
ров и полимерных материалов и краткое описание основных разно¬
видностей промышленных пластиков, в том числе армированных
реакто- и термопластов, с расшифровкой стандартных обозначений
их марок.Во втором разделе, основном, подробно освещены деформацион¬
но-прочностные и релаксационные свойства, их зависимость от
температуры, термомеханическое поведение пластмасс, их тепло¬
физические, акустические и трибометрические особенности, в том
числе в изменяющихся внешних условиях. Необходимые пояснения
позволят читателю увереннее давать оценку и выбирать полимер¬
ные материалы, наиболее полно отвечающие техническим услови¬
ям эксплуатации разнообразных по назначению проектируемых к
производству пластмассовых изделий.Авторы выражают глубокую признательность проф. Кулезне-
ву В. Н. за положительную оценку, замечания и предложения по со¬
держанию базовой книги.
ВВЕДЕНИЕПолимерные материалы обладают комплексом характеристик, ко¬
торые при умелом их использовании обеспечивают эффективные
эксплуатационные свойства изделий и рентабельность их производ¬
ства. К основным достоинствам пластмасс относятся:а)	высокая технологичность, позволяющая практически полностью
исключить из производственного цикла трудоемкие и дорогосто¬
ящие операции механической обработки изделий;б)	минимальная энергоемкость, определяемая тем, что температу¬
ры переработки этих материалов составляют, как правило,
150-250°С, что существенно ниже, чем у металлов, не говоря о
керамике;в)	возможность получения за один цикл штучного формования сра¬
зу нескольких изделий, в том числе сложной конфигурации, а
при производстве погонажных продуктов вести процесс на высо¬
ких скоростях;г)	в технологии переработки полимерных материалов широко
используется автоматизация, позволяющая существенно сокра¬
тить затраты на заработную плату и резко повысить качество из¬
делий, в том числе в результате исключения неоправданного вме¬
шательства рядового персонала в инженерно обоснованные
процессы.Вследствие перечисленных особенностей полимерные материалы
получили исключительно широкое распространение и эффективно
используются практически во всех отраслях мирового хозяйства.
Не удивительно, что мировой объем производства пластмасс в 2000
году достиг 124 млн тонн.Основными производителями пластмасс являются страны Евро¬
пейского экономического сообщества (Италия, Германия, Англия,
Франция), Америки (США, Канада, Бразилия), Япония, Китай, Ко¬
рея и. естественно, государства СНГ.Ассортиментное распределение выпускаемых пластмасс таково,
что на десять разновидностей крупнотоннажных пластиков прихо¬
дится около 90 % всего производства полимерных материалов. Так, в
зависимости от страны-производителя выпуск полиолефинов, поли¬
этилена низкой и высокой плотности и полипропилена, составляет6от 35 до 45 % общего объема производства, от 11 до 20 % — доля
поливинилхлорида, 9-13 % приходится на полистирольные пласти¬
ки, от 2 до 7 % - на производство полиамидов. Интервалом 1-4 %
характеризуется выпуск эпоксидных смол, ненасыщенных полиэфи¬
ров, полиэтилентерефталата, поликарбоната, полиацеталей.В настоящее время в России отмечается интенсивный рост как
производств пластмасс, так и выпуска изделий из них. В этом про¬
цессе весьма активное участие принимают специалисты, которым
нередко остро необходима справочно-методическая литература, по¬
зволяющая и оценить свойства пластиков, и выбрать наиболее под¬
ходящий из них. Обнаружить такую литературу, на полках книж¬
ных магазинов практически невозможно, поскольку она не издава¬
лась более десяти лет.Предлагаемая книга ставит целью восполнить пробел в обозна¬
ченной области. Она содержит не только справочные данные, стан¬
дартизованные табличные свойства полимерных материалов, но и
методические сведения, позволяющие специалистам более обосно¬
ванно выбрать пластик, отвечающий конкретным техническим
требованиям.
1. ПОЛИМЕРЫ И ПЛАСТМАССЫТермин «полимерные материалы» является обобщающим. Он объе¬
диняет три обширных группы синтетических пластиков, а именно: по¬
лимеры, пластмассы и их морфологическую разновидность — поли¬
мерные композиционные материалы (ПКМ) или как их еще называют
армированные пластики. Общее для перечисленных групп то, что их
обязательной частью является полимерная составляющая, которая и
определяет основные термодеформационные и технологические свой¬
ства материала. Полимерная составляющая представляет собой орга¬
ническое высокомолекулярное вещество, полученное в результате хи¬
мической реакции между молекулами исходных низкомолекулярных
веществ — мономеров.Полимерами принято называть высокомолекулярные веще¬
ства (гомополимеры) с введенными в них добавками, а именно ста¬
билизаторами, ингибиторами, пластификаторами, смазками, анти¬
радами и т. д. Физически полимеры являются гомофазными
материалами, они сохраняют все присущие гомополимерам физи¬
ко-химические особенности.Пластмассами называются композиционные материалы на
основе полимеров, содержащие дисперсные или коротковолокни¬
стые наполнители, пигменты и иные сыпучие компоненты. Напол¬
нители не образуют непрерывной фазы. Они (дисперсная среда)
располагаются в полимерной матрице (дисперсионная среда). Фи¬
зически пластмассы представляют собой гетерофазные материалы с
изотропными (одинаковыми во всех направлениях) физическими
макросвойствами.Полимерные армированные материалы являются
разновидностью пластмасс. Они отличаются тем, что в них исполь¬
зуются не дисперсные, а армирующие, то есть усиливающие напол¬
нители (волокна, ткани, ленты, войлок, монокристаллы), образую¬
щие в ПКМ самостоятельную непрерывную фазу. Отдельные разно¬
видности таких ПКМ называют слоистыми пластиками. Такая
морфология позволяет получить пластики с весьма высокими де-
формационно-прочностными, усталостными, электрофизическими,
акустическими и иными целевыми характеристиками, соответству'
ющими самым высоким современным требованиям.81.1.	Полимеры (основные понятия)Главная особенность полимеров [1] заключается в специфиче¬
ском — цепном строении молекул, состоящих из многократно
повторяющихся структурных группировок — звеньев.Звенья представляют собой низкомолекулярные вещества, мо¬
номеры, молекулы которых способны в определенных условиях к
последовательному соединению друг с другом в результате химиче¬
ской реакции синтеза. Таким образом, между собой звенья соедине¬
ны в цепи химическими связями.Макромолекулой принято называть молекулу полимера,
молекулярная масса (ММ) которой определяется степенью полиме¬
ризации мономеров, то есть числом (п) мономерных звеньев с мо¬
лекулярной массой М в единичной цепии-М = ММ.В зависимости от значений Мил молекулярная масса полимеров
может изменяться в весьма широких пределах от 3-102 до 2-106
единиц.Принято следующее, в определенной мере условное, разделение
полимеров по величине молекулярной массы:Олигомеры — это полимеры с ММ < 5 -103.3	5Полимеры имеют молекулярную массу 5-10 < ММ < 5-10 .
К этой группе принадлежит абсолютное большинство разновидно¬
стей полимеров.Сверхвысокомолекулярные полимеры имеют ММ > 5-105.Свойства олигомеров существенно зависят от молекулярной
массы и, следовательно, от степени полимеризации. Свойства по¬
лимеров от числа мономерных звеньев в цепи зависят значительно
меньше. Основные физические параметры полимеров (прочность,
теплопроводность, дилатометрические характеристики, характе¬
ристические температуры) остаются практически постоянными.
Молекулярная масса полимеров влияет на реологические показа¬
тели их расплавов, на термодеформационные и ряд эксплуатаци¬
онных свойств. Кроме того, она существенно зависит от способа
получения полимеров, то есть от оборудования и технологии их
синтеза. В связи с этим при описании физико-химических свойств
полимеров значение их молекулярной массы дается в сравнитель¬
но широких пределах. Так, например, для полиэтилена низкой
плотности даются значения (1,9—4,8)-104 [2].9
Молекулярно-массовое распределение (ММР) отражает неодно¬
родность полимера по размерам цепей и, следовательно, по молеку¬
лярной массе составляющих его макромолекул.Значение ММР зависит от технологии производства полимера,
характеризующейся энергетическими различиями условий химиче¬
ской реакции соединения мономерных звеньев (не одинаковая на
разных участках аппарата синтеза температура, длительность реак¬
ции, давление). Любой промышленный полимер представлен набо¬
ром отдельных фракций, состоящих из макромолекул, отличаю¬
щихся молекулярной массой. Так, в полиэтилене низкой плотности
со средней ММ = 50 ООО присутствуют фракции макромолекул с
ММ = 20 ООО, 30 ООО, 70 ООО и даже 100 000.Процентное соотношение фракций в объеме полимера оказывает
существенное влияние на комплекс его свойств. Чем уже ММР, то
есть чем меньше полидисперсность полимера, тем уже дисперсия
значений его свойств и тем определеннее его технологические и экс¬
плуатационные характеристикиПо физической организации макромолекулы подразделяются на
линейные, схематически обозначаемые -А-А-А-А-А-, и разветв¬
ленные, имеющие боковые ответвления|-А-А—А—А—А-А—А—А—А—I I
А-А-А А-А-А.Если соседние макромолекулы соединены химическими связями,
или цепями по схемеГ V V
-Л- А-А- А-А-А-Ато такая структура называется сетчатой или сшитой.Соответственно полимеры с той или иной физической организа¬
цией макромолекул называются линейными, разветвленными или
сетчатыми.Физическая организация макромолекул полимеров формирует
важнейшие понятия, определяющие доминантные особенности по¬
лимеров, а именно термопластигность и термореактивность.Термопластичные полимеры состоят из макромолекул,
соединенных между собой только физическими связями. Энергия
разрыва физических связей невелика и составляет от 12 до
1030 кДж/моль. При нагревании физические связи исчезают, при ох¬
лаждении — восстанавливаются. Энергия разрыва химических
связей, соединяющих мономерные звенья в цепную макромолеку¬
лу, многократно превышает указанные значения, составляя
200-460 кДж/моль. Поэтому при нагревании термопластичных
полимеров (термопластов) до температуры плавления физические
связи исчезают, а химические — ковалентные — сохраняются и,
следовательно, сохраняется неизменным химическое строение по¬
лимера. При охлаждении и затвердевании такого расплава физи¬
ческие связи и основные физические свойства термопластичного
полимерного вещества восстанавливаются. Таким образом, термо¬
пласты, во-первых, допускают формование изделий из расплава с
его последующим охлаждением и затвердеванием и, во-вторых,
могут перерабатываться многократно. Это, в свою очередь, позво¬
ляет возвращать в производственный цикл отходы производства,
брак, изделия, утратившие потребительскую ценность.Термореактивные полимеры состоят из макромолекул,
соединенных поперечными ковалентными, то есть химическими
связями. Такая сетчатая химическая структура необратима. Нагре¬
вание сетчатых полимеров приводит не к расплавлению, а к разру¬
шению пространственной сетки, сопровождающемуся деструкцией.
С точки зрения практической физики это означает, что реактопла-
сты допускают лишь однократную переработку в изделия, которые
формируются в результате химической реакции отверждения. Тех¬
нологические и иные отходы производства практически не рецик-
лируются. Вместе с тем сетчатая молекулярная структура придает
полимерам ряд особых свойств, не наблюдаемых у термопластов.
Так, густосетчатые термореактивные полимеры, например, поли¬
эпоксиды, характеризуются повышенными значениями жесткости,
модуля упругости, теплостойкости; редкосетчатые реактопласты,
основными представителями которых являются резины, обладают
высокой деформативностью, стойкостью к истиранию, повышен¬
ным коэффициентом трения.Сополимеры (соро1утеаг$) содержат в основной макроцепи
звенья из двух или более различных мономеров. Если звенья, на¬
пример, двух мономеров А и В соединены в макроцепи
беспорядочно-А-В-А-В-В-В-А-,
то такой сополимер (соолигомер) называется статистигеским.11
Если звенья мономеров А и В сгруппированы в отдельные чере¬
дующиеся блоки-А-А-А-В-В-В-А-А-А-В-В-В-,то такой сополимер называется блоксополимером (блоксоолиго-
мером).Если блоки одного из мономеров присоединены в виде ветвлений
к макроцепи, составленной из другого мономера,-в-в-в- -в-в-в-а-а-а-а-а-а-а-а-а--в-в-в-вто такой сополимер (соолигомер) называется привитым.Сополимеризация позволяет изменять свойства получаемых
синтетических полимеров в весьма широких пределах, направ¬
ленно формировать те или иные характеристики. Например, вве¬
дение в макроцепь фторолефина звеньев или блоков этилена при¬
водит к получению продукта, который в отличие от фторопласта
приобретает способность плавиться и, следовательно, перераба¬
тываться в изделия подобно полиэтилену. При этом сополимер
сохраняет ряд свойств, характерных как для фторопласта (повы¬
шенная по сравнению с ПЭ теплостойкость, низкий коэффициент
трения и другие), так и приобретает ряд характеристик полиэти¬
лена (технологичность, универсальность применения). Приме¬
ром более сложного сополимера является АБС-пластик, получае¬
мый сополимеризацией стирола с акрилонитрилом и бутадиеном.
Благодаря ряду ценных свойств АБС-пластики широко применя¬
ются в автомобилестроении.В результате действия межмолекулярных сил в полимерах возни¬
кает надмолекулярная структура (НМС). Чем больше гибкость мак¬
ромолекул, тем глубже протекает в полимере процесс формирова¬
ния НМС и тем разнообразнее ее морфология.Гибкие макромолекулы могут образовывать надмолекулярные
микрообъемы с анизотропными свойствами, называемые крис¬
таллитами. У макромолекул с малой подвижностью способность
к формированию кристаллитов, как разновидности НМС, либо
ограничена, либо полностью отсутствует. По этому признаку по¬
лимеры, в достаточной степени приближенно, подразделяются на
три группы.12Рис. 1Схема параллельной укладки макромолекул и дальнейшего формирования
НМС: а - пачка; б - фибрилла; в - ламель; г — сфералиты радикальные икольцевые1.	Кристаллические или — правильнее - кристаллизующиеся по¬
лимеры. В них содержание кристаллических НМС составляет
более 70 %.2.	Аморфно-кристаллические, содержащие кристаллическую фазу в
количестве 25-60 %.3.	Аморфные полимеры. В них кристаллическая НМС либо отсутст¬
вует полностью, либо ее содержание измеряется единицами
процентов.Полимеры с высокой подвижностью линейных макроцепей спо¬
собны к образованию кристаллической структуры. Это, например,
полиэтилен высокой плотности, полипропилен, фторопласт, неко¬
торые виды полиамидов, полиформальдегид.Полимеры с разветвленным строением макромолекул или с за¬
трудненной подвижностью линейных макроцепей образуют аморф-
но-кристаллическую структуру. Например, полиэтилен низкой
плотности, в главных цепях которого присутствуют многочислен¬
ные ответвления, может содержать до 70 % аморфной фазы.И кристаллические, и аморфно-кристаллические полимеры мо¬
гут быть только термопластичными.Аморфная надмолекулярная структура характерна для всех сет¬
чатых полимеров, а также и для ряда широко распространенных
термопластов. К ним относятся, например, полиметилметакрилат
(оргстекло), поликарбонат полистирол.Морфологические разновидности НМС, наблюдаемые в термо¬
пластах, представлены на рис. 1. Пачки — это первая стадия форми-13
рования НМС. Их размеры не превышают долей нанометра. Они
могут присутствовать в любых термопластах. Агрегирование пачек
в фибриллы, фибрилл в ламели или сферолиты приводит к образо¬
ванию развитой кристаллической НМС.Для практики важно то обстоятельство, что формирование НМС
сопровождается образованием структурной микрогетерогенности,
сущность которой заключается в следующем.Плотность полимера в кристаллах вследствие более плотной
укладки макромолекул оказывается выше, чем в межструктурных
зонах, заполненных неупорядоченными проходными макроцепями,
и выше, чем в аморфных областях. Значения средней плотности не¬
которых полимеров (р), плотности кристаллической (ркр) и аморф¬
ной (рам) составляющих приведены ниже [1] (в кг/м3):РРкрРамПолиэтилен:низкой плотности920-930990850высокой плотности940-9601000850Поливинилхлорид114014501100Полиэтилентерефталат138014501330Полиформальдегид140015001250Из приведенных лаконичных сведений следует ряд практических
соображений:1.	Кристаллические образования характеризуются значительной
дефектностью, особенно межструктурных зон, обусловленной
цепным строением макромолекул, их химическими особенностя¬
ми и молекулярной полидисперсностью.2.	Поскольку плотность полимера в межкристаллической зоне
ниже, чем у самого кристалла, то под влиянием внешнего механи¬
ческого поля разрушению подвергаются именно эти ослабленные
участки.3.	Структурная гетерогенность полимеров не способствует улучше¬
нию их деформационно-прочностных и ряда других свойств.В аморфных термопластах структурообразование, как правило,
завершается на уровне «пачек», сформированных либо при склады¬
вании макромолекулы, либо в результате параллельного располо¬
жения сегментов соседних макромолекул.Надмолекулярная структура жестких термореактивных полиме¬
ров выражается в виде сгущений и разряжений пространственной
макромолекулярной сетки (рис. 2). Сгущения, то есть микрозоны с
увеличенной густотой сетки, имеют изометричную форму и поэтому14Схема надмолекулярной организации термореактив¬
ного густосетчатого полимераназываются глобулами. Размеры глобул не превышают 10-12 нм
(100-120 А); они разделены участками с меньшей плотностью про¬
странственной сетки. Понятно, что образование глобул, с одной сто¬
роны, не нарушает изотропности полимера, а с другой, — не способ¬
ствует его упрочнению, поскольку разрушение густосетчатых реакто-
пластов всегда происходит по межглобулярному пространству.В зависимости от температуры полимеры могут находиться в раз¬
личных физических состояниях. Не усложняя этот вопрос термоди¬
намическими тонкостями, отметим, что это твердое, размяггенное и
вяжотекугее состояния. Характер перехода из одного состояния в
другое зависит от химического строения полимера, его физической
организации и демонстрируется в виде термомеханических кривых,
снятых в определенных условиях и построенных в функции дефор¬
мация (г) — температура (Г) (рис. 3) [1].В соответствии с изложенным, ТМК кристаллического полиме¬
ра имеет вид кривой а (рис. 3), для аморфного термопласта кривая
имеет вид б. На ней четко наблюдается участок (плато) высокоэла*
стачного состояния. Кривая в отражает свойства густосетчатого
аморфного полимера, нелимитированное нагревание которого за¬
вершается термомеханической деструкцией (Гтмд). При Г < ГР все
полимеры находятся в твердом состоянии, при Т > Гпл термоплас-15
БРис. 3Термомеханические кривые полимеров: а - кристаллического;6 - аморфного термопласта; в - аморфного сетчатого. Темпера¬
туры переходов: Тс - стеклования; Тг - размягчения; Г„, - вы-
сокоэластичности; Гкг - кристаллизации (плавление); Тл:п -
плавления; Тт[и - термомеханической деструкцииты становятся жидкими, вязкотекучими в интервале температур
ТР < Т < Тпл (Гтмд) полимерные материалы размягчены.1.2.	ПластмассыПластмассы представляют собой сложные по составу системы,
построенные на полимерной основе. Свойства систем определяют¬
ся видом, количеством и соотношением компонентов. В подавляю¬
щем большинстве случаев полимер объединяет компоненты в еди¬
ное целое и поэтому называется связующим. В качестве связующе¬
го могут использоваться все разновидности полимеров, то есть
термопластичные и термореактивные, олигомеры и соолигомеры,
полимеры, сополимеры и выеокополимеры.Связующее определяет основные термодеформационные и тех¬
нологические свойства пластмасс. Кроме полимера, в состав пласти¬
ческой массы мо1ут входить следующие из перечисленных состав¬
ляющих, содержание которых (%) может изменяться в весьма ши¬
роких пределах [2];Вид составляющего1Содержание, %Наполнитель0-95,0Пластификатор0-45,0Отвердители (для реактопластов)До 10,0СмазкаДо 2,0Реологические добавкиДо 3,016ИНЖЕНЕРНЫЕ ПЛАСТИКИ,, \ ./.'.‘.гг
■ ■■ -*	■ • ■ ‘V • ■	• ^" •. -V*	.-у.'лКОМРАМЮ* ОФИЦИАЛЬНЫй'^'/1ЁР';у. &Ор1Нр )ШЩСфДИСТРИБЬЮТОР-- ‘ ■ ■ .-Г.-
. . ’	А. 8СН*1ШАМ, ГЕРМАНИЯ:' ё';' "*экскпкэЫв^яйфгёйбЬ^конструкционна■ ■ -лПолиа#дбвЬ;.ГКХГШЮ^	.'-С.^РЯ'гё'Ч!пол йформальдеги да	ромполикарбоната	рсполипропилена	ррпплмгтыплп*	:!:'Ч:л! ^ ^г‘;’ ■ ■ ■:г’о'-=?■
Уже нескол ько лет коммания 1_Я5 Р1апипд & ТесНпо1од|е СтЬН представляет на ры н ке
России и стран СНГ известного производителя аддитавов для переработки поливинилхлори¬
да методами экструзии, литья и кэландрования немецкую компанию ВаеНосЬег СтЬН.
В число поставляемых добавок к ПВХ вхсщит широкий ассорти мент стабилизаторов темпе¬
ратуры, смазывающих веществ, модификаторов перерабатываемое™ и ударопрочности.ТГ-^ИКГ	Не так давно мы расширили номенклатуру п редста вляемых аддитиво в и теп ер ь радыпредложить нашим клиентам порошкообразные и мин игра нулиро ванные пигменты для ПВХ
и полиолефинов, производимые немецкой компанией РагЬептгегке 'Л/ипз1ейе1 СтЬН.Таким образом, мы обеспечиваем нашим клиентам полный комплект аддитивов и пигментов, необ¬
ходимых для производства различных изделий из ПВХ, Сотрудники нашей фирмы накопили богатый
опыт в отработке рецептур, отладке цветности на производствах наш их партнёров. Если у Вас есть не¬
дочёты в существующих рецептурах, есть желание улучшить физи ко-механические характеристики
используемых рецептур, придать Вашим изделиям конкурентоспособный внешний вид, мы готовы по¬
мочь Вам. По Вашей просьбе мы можем переслать рецептуры, ценовое предложение на обоюдовыгод¬
ных условиях.Мы осуществим лабораторный подбор цветов для окрашивания Ваших издел ий в соответ-
ствии с Вашими требованиями и осуществим отработку цветности на Вашем оборудовании. По всем
вопросам просьба обращаться по контактным телефонам, представленным ниже.Центральное отделение в Германии
Те1. +49 21 31 / 56 87-0
Рах +49 21 31 / 56 87-20 (30)
Е-МаП: ШРО@ЬР5-СМВН.ОРСПредставительство в России
Те1/Рах: 095/ 240-46-04; 240-46-15;
240-46-74; 240-92-80
Е-МаП: 1гзги5@со,ги«ФИРМА «УНИВЕРСАЛ КОНТРАКТ *,»и химического сырья,
предлагает к реализации со ск/шда в г. Санкт-Петербурге
следующие отечественные и импортные
полимерные материалыхимическое сырье;•	Пластикат•	Полипропилен•	Красители
•Полиамид•	Полиэтилен
высокого и низкого
давления•	Полистирол
Масла и смазки импортного производстваВАШ АДРЕС:Россия.) Санкт-Петербург, ул. Латышских Стрелков, 31Тел.: (812)103-34-87,103-34-83,103 34-81,-34-91,103-34-85,103-34-86,103-34-84
Факс: (812)103-34-88■ЬПр://ипри>. ипгг’еуха!- сон1тас1. ярЬ
Е-тай: исв!ек.ги ь 5*** Ж.	ч	- ^^ "...1Оконгание таблицыВид составляющегоСодержание, % ‘Красители или пигментыДо 2,0Стабилизаторы и ингибиторыО1ичов том числе:антиоксиданты и светостабилизаторыДо 2.0антистарителиДо 3,0антирадыДо 1,0АнтипиреныДо 3,0АнтистатикиДо 3,0АнтисептикиДо 2,0Необходимо отметить, что кроме перечисленных компонентов
в состав пластмасс могут входить разнообразные специальные
добавки, определяющие или усиливающие то или иное эксплуа¬
тационные свойство. Например, такими добавками могут быть
различные поверхностно-активные вещества, влияющие на гид-
рофильность или гидрофобность пластмасс, триботехнические
добавки, снижающие или повышающие коэффициент трения и
улучшающие сопротивление истиранию, добавки, регулирующие
адгезию полимеров к конкретным субстратам, повышающие их
огнестойкость, и многое другое.1.2.1.	НаполнителиВведением наполнителей решают материаловедческие, техноло¬
гические и технико-экономические задачи. К важнейшим из них от¬
носятся следующие {1, 3]:а)	повышение прочностных свойств, в том числе армирование;б)	регулирование термодеформационных характеристик;в)	придание полимерному материалу специфических свойств (плот¬
ность или пористость, электропроводность, магнитовосприимчи-
вость, теплопроводность или теплоемкость, фрикционность или
антифрикционность и другие);г)	регулирование технологических свойств (вязкость расплава и его
стабильность, темп перехода из вязкотекучего в твердое состоя¬
ние, особенности формования изделий и их извлечения из
оснастки);д)	придание декоративных свойств;е)	снижение стоимости использованием дешевых разновидносгей
наполнителей.17
Требования к наполнителям:-	хорошая смачиваемость жидким полимером;-	способность совмещаться с полимером с образованием однород¬
ной массы (для дисперсных наполнителей);-	неизменность свойств при хранении и при переработке;-	минимальная стоимость.Важнейшей характеристикой наполнителей является их морфо¬
логия и удельная поверхность, от которой зависит эффективность
взаимодействия с полимерной матрицей, особенно, когда они, на¬
полнители, подвергаются обработке поверхностно-активными ве¬
ществами, модификаторами и другими добавками.По основным признакам, определяющим способ переработки
полимерного материала в изделие, наполнители можно классифи¬
цировать в соответствии со схемой, приведенной на рис. 4 [3].Группа дисперсных наполнителей является наиболее
разнообразной по свойствам. В качестве дисперсных порошкооб¬
разных наполнителей более или менее эффективно используются
практически любые поддающиеся измельчению продукты как неор¬
ганического, так и органического происхождения. Известны автор¬
ские свидетельства на композиции с кожурой ореха кэш-ю, шелухой
зернобобовых, плодовыми косточками, трепелом, порошковым
фторопластом и другие.Гонкодислерсные
до 5 мкм
„'реднедисперсныё
до 50 мкм^рупнодиеперсныс
до 500 мкмЗернистые
свыше 500 мкмРис. 4Разновидности неорганических и органических наполнителей по основным
морфологическим признакамКоротковоло кн исты е
	до 20 мкм	СатиновыерулонныеДлинно волокнистые
до 20 мкмКовровыехолстыВолокнистые неориен-
тиш)ванные (воСпокI1 Штапельные
шнурытированные (линг^Однонаправ¬
ленные лентыБумаги
_| Картоны_ СеткиМаты18Из органических дисперсных наполнителей наибольшее распро¬
странение получила древесная мука, представляющая собой тонко-
измельченную и высушенную древесину волокнистой структуры.
Размеры ее частиц составляют менее 100 мкм, насыпная плот¬
ность — 150 кг/м3. Используется для производства пресс-порошков
и алкидных линолеумов. Достоинство — низкая стоимость, хоро¬
шая пропитываемость растворами; недостаток — невысокая хими¬
ческая и тепловая стойкость, гидрофильность.В последние годы в качестве дисперсных наполнителей получают
распространение порошкообразные синтетические полимеры, на¬
пример, тонкодисперсный фторопласт Ф-4НТД, использующийся в
качестве антифрикционного наполнителя для термореактивных
матриц.Из неорганических тонко- и среднедисперсных наполнителей
наибольшее распространение получили сажа, мел, каолин и при¬
родный диоксид кремния.Сажа используется в качестве эффективного структурирующего
наполнителя ПЭНП, ПВХ, ПЭВП, ПП, ФФП, ЭС. Введение сажи
способствует долговечности изделий, повышает их сопротивление
светостарению.Мея в виде тонко- и среднедисперсных фракций широко исполь¬
зуется для наполнения полиолефинов и поливинилхлоридов. В ко¬
личестве до 20 % его вводят, например, в полипропилен, используе¬
мый для производства пластмассовой мебели. Недостаток мела —
гидрофильность и наличие кристаллизационной воды.Каолин с размером частиц до 1 мкм используют в качестве струк¬
турирующей добавки светопрозрачных полимеров, а тонкодисперс¬
ную фракцию — для наполнения ПЭНП, ПЭВП, ЛПЭНП, ПВХ.Асбест — продолжают применять для наполнения термо- и, зна¬
чительно шире, реактопластов. Он повышает прочность пластмасс,
увеличивает их сопротивляемость старению и горению. В качестве
антипиренов используют также сульфаты бария и кальция.Порошки металлов и их сплавов повышают электро- и тепло¬
проводность пластмасс, улучшают их триботехнические характе¬
ристики.Введение дисперсных наполнителей в сравнительно небольших
количествах (до 10 %), как правило, способствует сохранению или
даже некоторому повышению прочности (рис. 5) полимерного ма¬
териала. При С > 10 % физико-механические свойства композита
аддитивно снижаются.19
10 20 30 40 50 С,%Рис. 5Принципиальная зависимость прочности (а) полимерного материала
от содержания (С. %) наполнителя:1	— дисперсного; 2 - волокнистого рубленою:3 - армирующего (непрерывное волокно, тканый наполнитель)Зернистые наполнители морфологически представляют
собой полые сферы, чешуйки, листочки размером до нескольких
миллиметров. В отдельных случаях они оказывают армирующее дей¬
ствие. Чаще зернистые наполнители применяют для придания пласт¬
массам специальных свойств, например, светоотражающих, для по¬
вышения коэффициента сцепления, для уменьшения плотности
(стеклосферы).Волокнистые наполнители по ассортименту существен¬
но уступают дисперсным. Наиболее распространенными среди них
являются стекловолокна, углеволокна, хлопчатобумажное и синте¬
тические волокна, а также отходы их производства, и моноводокна
в виде монокристаллов, усов оксидов металлов и металлоидов.Волокна могут быть рублеными (коротко- и длинноволокни¬
стые) и непрерывными в виде войлока или ровницы. Поэтому во¬
локнистые наполнители могут проявлять свойства, как близкие к
дисперсным, так и усиливающие (армирующие). Использование
рубленого волокна, особенно коротковолокнистого, позволяет пе¬
рерабатывать такие материалы в изделия высокопроизводительны¬
ми методами экструзии или литья под давлением.Концентрационный оптимум свойств рубленых волокнистых на¬
полнителей приходится на 40-50 % (рис. 5).Применение непрерывных волокон оказывает армирующее дей¬
ствие на полимерный материал (рис. 5).20В зависимости от физико-химических свойств конкретного во¬
локна прочностные свойства композита могут превышать аналогич¬
ные показатели полимерной матрицы в десятки и даже сотни раз.
Так, использование «усов» позволяет довести модуль упругости
композита на эпоксидном связующем до 100-300 ГПа, при том, что
модуль самого эпоксиполимера составляет 3-6 ГПа.Традиционным волокнистым наполнителем являются стеклово¬
локна (СВ). Они сравнительно недороги и доступны. Производится
достаточно широкая номенклатура стекловолокон, отличающихся
по химическому составу, диаметру, прочности. К недостаткам стек¬
ловолокон относят их хрупкость и наличие аппретирующих покры¬
тий, снижающих адгезию к полимеру.Стекловолокно используют для усиления термопластов (ПА, ПП,
ПФ, ПК, ПЭВП, ПВХ) и особенно термореактивных пластиков на
основе эпоксидных смол, ненасыщенных полиэфиров и фенолофор-
мальдегидных олигомеров.В термопласты вводят до 40 %, а в термореактивные связую¬
щие — до 80 % стекловолокна.Углеродное волокно (УВ) получают высокотемпературной обра¬
боткой в среде инертного газа синтетических волокон из полиакри-
лонитрила, пека или других полимеров. Поэтому УВ эластичнее СВ,
имеет более развитую поверхность и в силу произошедшей графи-
тизации (карбонизации) приобретает кроме прочности еще и свой¬
ства повышенной тепло- и электропроводности, износостойкости и
антифрикционности. Естественно, что такой набор ценных характе¬
ристик существенно расширяет спектр технологических и эксплуа¬
тационных свойств углепластиков, которые в настоящее время яв¬
ляются наиболее перспективными материалами для аэрокосмиче¬
ской отрасли, скоростного транспортного машиностроения и
судостроения, для трубопроводов и емкостей хранения продуктов
газонефтехимического комплекса.Тканые наполнители производятся главным образом на основе
хлопчатобумажных, стеклянных и углеродных тканей. Их использу¬
ют для получения высокопрочных армированных анизотропных ма¬
териалов. В зависимости от морфологии используют рулонные тка¬
ни, тканые ленты и шнуры, а также однонаправленные ленты, в кото¬
рых несущие высокопрочные волокна «основы» соединены в
непрерывную ленту редкими нитями «утка». На сегодняшний день
армированные такими наполнителями пластики обладают наиболее
высоким комплексом физико-механических, термодеформацион¬
ных, теплофизических и эксплуатационных свойств. В качестве свя¬21
зующего, как правило, используются эпоксидные олигомеры, поли¬
имиды, ненасыщенные полиэфиры. Содержание наполнителя в ком¬
позите может варьироваться в диапазоне 40-85 %.Нетканые наполнители используют в виде бумаги, картона, вой¬
лочных матов, сетки. Все они служат для пропитки, как правило,
растворами полимерных связующих с последующей сушкой от
растворителя и переработкой в изделия главным образом прессо¬
ванием. Использование декоративной бумаги в качестве наружно¬
го слоя позволяет получать декоративные пластики, широко при¬
меняемые, например, в производстве мебели. Сетки и маты приме¬
няют также для производства материалов со специальными
свойствами (пониженная плотность, контролируемая пористость,
гибридность конструкции).Таблица 1Усредненная оценка влияния некоторых наполнителей
на свойства пластмасс с учетом данных [3]Свойства, придаваемыепластмассамНаполнительусадкаразмернаястабильность1химическая
стойкость |лс2о5о§прочностьударная вязкость 1модуль упругости !твердость |АБО*>22оо2теплопроводность |антифрикцион-костьдиэлектрическиесвойстваДревесная мука-+--+- : +Технический:углерод; МелV+++---++--+КаолинV-+++--++--+СлюдаV++++--++--+Волокна:стекловолокноV++-ь+++--+хлопковоеV---+++-+--+полиамидное----+++-+-++полиакрило-нитрильное-+-ч*-+-+углеродноеV++-+-н-++ ++-1- '-АсбестV++-+—-++ +--+Диоксид титанаV+Н"++---+--ЬДисульфидмолибденаV+++--_-+++-Тальк-+++--"+-	■+22Таким образом, применение наполнителей, отличающихся по
свойствам, морфологии и содержанию в композите, позволяет в
широких пределах регулировать многие физические, технологиче¬
ские и эксплуатационные свойства пластмасс. Усредненная оценка
влияния наполнителей на свойства приведена в табл. 1[3].1,2.2.	ПластификаторыПластификаторами называют низкомолекулярные органические
вещества, которые, будучи введенными в полимер на стадии его
приготовления, уменьшают взаимодействие между соседними мак¬
ромолекулами. Отсюда следует ряд условий, которым должен соот¬
ветствовать пластификатор:а)	термодинамическая совместимость с полимером, обеспечиваю¬
щая образование истинного раствора пластификатора в
полимере;б)	нелетучесть;в)	отсутствие выпотевания из полимерной матрицы;г)	нетоксичность;д)	химическая стойкость;е)	температура разложения пластификатора не должна быть ниже
температуры переработки полимера.Перечисленные условия не всегда выполняются в полной мере,
что сказывается на физических и технологических свойствах
полимерного материала. Наибольший эффект пластификации до¬
стигается при использовании хорошо совместимых пластифи¬
каторов. При ограниченной совместимости количество пластифи¬
катора не должно превышать его равновесного предела.Избыток пластификатора может самопроизвольно удаляться из
системы, или как принято обозначать это явление — выпотевать.
Заметим, что значение равновесного предела зависит от внешних
условий и прежде всего от температуры. Это означает, что эффект
выпотевания может начаться при повышении температуры среды,
приводящем к нарушению термодинамического равновесия.Уменьшая межмолекулярное взаимодействие, пластификатор из¬
меняет и ряд физических свойств полимеров. Прежде всего возрас¬
тает деформируемость при определенном снижении прочности и
твердости. Полимер становится мягче, эластичнее. Жесткий поли¬
винилхлорид — винипласт при введении пластификаторов превра¬
щается в мягкий пластикат. Кроме того, несколько снижаются тем¬
пературы размягчения и плавления.23
Таблица 2Допустимая концентрация различных пластификаторов в полимерах
(в масс. ч. на 100 масс. ч. полимера) [2]ПолимерПластификатордибутил-фталатДИОКТИЛ'фталаттрифенил-фосфат"IСу -0.Ом О
Ж О1.-е-Е-ди(2-этил-гексил)адииинатПоливинилхлорид1009020100100Полистирол100802015100Полиамид2520102525Эпоксидный олигомер252010251Ненасыщенный полиэфир20151201Предельное содержание пластификатора в полимере зависит от
их химических свойств (табл. 2).1.2.3.	Смазки и реологические добавкиВещества этой группы входят в рецептурный состав пластических
масс и смешиваются с другими компонентами (гранулы и порошки
полимера, пигменты и прочее), как правило, непосредственно перед
переработкой в изделия.Смазки необходимы для предотвращения прилипания изделия к
поверхности формующего инструмента. При остывании расплава
смазки мигрируют к поверхности изделия, образуя защитный анти-
адгезионный слой. Таким образом, по механизму действия они су¬
щественно отличаются от пластификаторов. Из сказанного также
следует, что при расплавлении пластмассы вещества этой группы
распределяются по всему объему расплава и, следовательно, влия¬
ют на его реологические свойства и, прежде всего, на эффективную
вязкость, как правило, в сторону ее снижения.Положительный эффект от введения смазок и реологических до¬
бавок наблюдается независимо от полярности полимера и степени
растворимости в нем этих веществ.В качестве смазок используют чаще всего стеараты кальция или
цинка, парафины, силиконы.Для снижения вязкости расплавов служат полиэтиленовые вос-
ки, олеиновая или стеариновая кислоты и те же стеараты. Практи¬24ка показывает, что нанесение одного процента олеиновой кислоты
на поверхность гранул полипропилена уменьшает его вязкость на
40-60 %.Количество смазок и реологических добавок не должно превы¬
шать минимально необходимого. Избыток таких добавок приводит
к снижению прочности и химической стойкости пластмасс.1.2.4. Пигменты и красителиПигменты представляют собой тонкодисперсные порошки, как
правило, неорганических нерастворимых красящих продуктов.
Они, подобно дисперсным наполнителям, образуют с полимером
гетерофазную систему. Пигменты могут вводиться в состав поли¬
мерного материала при его приготовлении непосредственно перед
переработкой. В качестве пигментов используют диоксид титана,
оксид цинка и хрома, кадмий, кобальт, оксиды железа, технический
углерод и другие.Количество порошковых пигментов в полимерном материале мо¬
жет достигать 2-5 % и, следовательно, они влияют на физические
свойства материала.В качестве красителей используют сложные органические соеди¬
нения, растворяющиеся в полимерах. Красители вводятся в расплав
полимера, как правило, перед его грануляцией. Благодаря высокой
красящей способности, их содержание в полимерах невелико и со¬
ставляет 0,01-1 %, вследствие чего они не оказывают сколько-ни¬
будь заметного влияния на физико-механические свойства, опреде¬
ляя главным образом светопропускание. В отличие от пигментов
красители сохраняют прозрачность полимеров.1.2.5.	Стабилизаторы и ингибиторыСвойства полимерных материалов изменяются под влиянием
внешних энергетических воздействий. При переработке из расплава
на полимер воздействует внешнее тепловое поле и сдвиговые на¬
пряжения, при эксплуатации изделий — механические статические
и переменные напряжения, световая радиация, возможно воздейст¬
вие химически активной среды, в том числе кислорода воздуха. Все
эти факторы приводят к ухудшению свойств полимеров и в ряде
случаев к утрате изделиями из пластмасс своих потребительских ка¬
честв. Процесс ухудшения физических свойств полимерных матери¬
алов принято называть старением.25
Причиной старения является деструкция макромолекул с после¬
дующим изменением физической структуры полимера. Таким обра¬
зом, в полимере одновременно протекают два процесса — деструк¬
ция макроцепей с образованием свободных радикалов и структури¬
рование в результате взаимодействия радикалов с концами и
фрагментами макромолекул. Роль стабилизаторов заключается в
предотвращении развивающихся процессов деструкции.Ингибиторы реагируют с образующимися свободными радикала¬
ми и предотвращают дальнейшее структурирование полимера.И стабилизаторы, и ингибиторы являются, если можно так выра¬
зиться, антистарителями полимеров.Для каждого вида полимеров или для их групп разработаны
индивидуальные, наиболее эффективные стабилизаторы и инги¬
биторы.Из многочисленных разновидностей антистарителей отметим
наиболее часто применяемые.Антиоксиданты — предотвращают или уменьшают терми¬
ческую или термооксилительную деструкцию. Используются для
повышения термостабильности расплавов полимеров.Светостабилизаторы защищают полимеры от старения
под действием солнечной радиации. Поскольку ультрафиолетовое
излучение особенно губительно действует на полимеры, то в состав
светостабилизаторов вводят УФ-абсорберы, поглощающие соответ¬
ствующую часть солнечного спектра (бензофеноны).Антипирены препятствуют горению полимерных материа¬
лов и относятся к важнейшим компонентам пластмасс. Для сниже¬
ния горючести применяют трехокись сурьмы, хлорпарафины, хлор-
эндиковую кислоту, эфиры фосфорных кислот, борат цинка, соеди¬
нения сурьмы, изоцианаты. Учитывая, что антипирены не должны
ухудшать свойства пластмасс, должны быть нетоксичными и не
взаимодействовать как с полимером, так и с другими компонентами
пластмассы, выбор добавок, уменьшающих горючесть, представля¬
ется весьма непростым делом, требующим серьезного научного и
эксплуатационного обоснования.Антирады служат для повышения сопротивления полимер¬
ного материала ионизирующему, а также космическому излуче¬
нию. В качестве антирадов используют ароматические углеводоро¬
ды, фенолы, амины и другие вещества, способные диссипировать
эти виды излучений, трансформируя их в тепло или в энергию
флюоресценции.261.2,6.	ОтвердителиТак принято называть органические вещества, которые при вве¬
дении их в олигомеры вступают с ними в химическую реакцию,
приводящую к образованию пространственной макромолекулярной
сетки. При этом термопластичный в исходном состоянии олигомер
превращается в жесткий сетчатый термореактивный продукт. В ре¬
зультате химической реакции взаимодействия олигомера с отверди-
гелем изменяется физическое состояние системы. Из жидкой или
вязкотекучей бинарной системы (олигомер + отвердитель) она ста¬
новится химически определенным твердым телом.Отвердители используются только с олигомерами, имеющими
в своем химическом строении реакционно-способные функцио¬
нальные группы (РФГ) [2]. К ним относятся фенолоформальде-
гидные олигомеры новолачного и резольного типа, эпоксидные и
алкидные смолы, а также ненасыщенные полиэфирмалеинаты и
полиэфиракрилаты.Основными физико-химическими характеристиками отвердите-
ля является его функциональность, то есть количество реакцион¬
но-способных групп и подвижных атомов, и молекулярное строе¬
ние (алифатический или ароматический, расстояние между реакци¬
онными группами), включающее его молекулярную массу. От
функциональности отвердителя зависит строение сетки отвержден¬
ного олигомера и соответственно свойства реактопласта.Количество отвердителя должно быть стехиометричным содер¬
жанию РФГ в отверждаемом олигомере.Недостаток отвердителя приводит к резкому ухудшению физиче¬
ских свойств реактопласта, избыток — к его пластификации и, как
следствие, к снижению теплостойкости и модуля упругости.Отвердители должны растворяться в олигомере (в том числе в
его расплаве), обеспечивать требуемые по технологии жизнеспо¬
собность композиции, скорость и полноту отверждения, быть
нетоксичными.Требования жизнеспособности и одновременно высокой скоро¬
сти отверждения для изотермических условий процесса являются
взаимоисключающими. Для получения требуемого эффекта ис¬
пользуют ступенчатый режим нагрева, УФ-облучение, также раз¬
личные инициаторы и катализаторы.Перечисленные технологические приемы не проходят бесследно
для комплекса физических и эксплуатационных свойств получае¬
мых реактопластов.27
В качестве отвердителя фенол оформальдегидных олигомеров ис¬
пользуют гексаметилентетрамин (уротропин), а также оксиды каль¬
ция и магния. В процессе реакции отверждения при повышенных
температурах (160-200 °С) уротропин разлагается и, взаимодейст¬
вуя с фенольными гидроксилами, образует метиленовые -СН2- мо¬
стики, соединяющие соседние молекулы олигомера в жесткую гус-
тосшитую пространственную сетку.Для отверждения эпоксидных олигомеров и сложных ненасы¬
щенных полиэфиров используют алифатические и ароматические
амины, дикарбоновые кислоты и их ангидриды.Отверждение алифатическими аминами может происходить без
нагревания. Ароматические амины, как менее реакционноспособ¬
ные, требуют нагревания до 80-120 °С.Физико-механические и термодеформационные свойства эпок¬
сидов, отвержденных ароматическими аминами выше, чем при ис¬
пользовании аминов алифатических.1.2.7.	Антистатики и антисептикиВыпускаемые промышленностью полимеры являются диэлект¬
риками. При изготовлении и эксплуатации изделий из полимеров
на их поверхности возникают и накапливаются электрические за¬
ряды. Для предотвращения этого явления используются два
основных приема. Первый — в полимер вводятся различные анти¬
статические поверхностно-активные вещества, уменьшающие по¬
верхностное сопротивление. Такие вещества в своем химическом
строении имеют кратные связи (четвертичные аммониевые осно¬
вания, амины и др.). Содержание вводимых антистатиков, как пра¬
вило, не превышает 2 %.Второй прием заключается во введении в полимерную матрицу
электропроводящих наполнителей. Ими могут служить как метал¬
лы, так и их соединения (серебро, никель, медь). Требования к та¬
ким наполнителям: оптимальная дисперсность и отсутствие оксид¬
ной пленки на поверхности частиц.Количество электропроводящих наполнителей и их распределе¬
ние в полимерной матрице должны обеспечить образование в ком¬
позите токопроводящих мостиков.Понятно, что второй прием позволяет получать технологичные
композиты с весьма высокой электропроводностью (на уровне
алюминия).Антисептики предотвращают развитие в полимерных мате¬
риалах различных микроорганизмов, что особенно важно для изде¬28лий медико-биологического, пищевого назначения, а также для из¬
делий, эксплуатирующихся в условиях тропического климата (тре¬
бование тропикостойкости).В качестве антисептиков используют органические соединения
олова, меркаптаны, кремнефтористый натрий, тетрациклин, низин,
ионы металлов. Одно перечисление состава добавок показывает,
что их применение должно иметь веские основания и подтверждено
соответствующими документами качества. Содержание таких сое¬
динений в полимере измеряется долями процента.Изложенные сведения свидетельствуют о том, что полимерные
материалы являются сложными по составу композициями, в кото¬
рых каждый компонент формирует то или иное требуемое качество
материала и изделия. Вместе с тем каждый компонент композиции
влияет и на другие свойства. Так, например, введение антистатика
или смазки оказывает еще и пластифицирующее действие, порош¬
ковые антипирены влияют на материалы и как дисперсные напол¬
нители и так далее. Таким образом, формируя то или иное приклад¬
ное качество полимерного материала, необходимо оценивать комп¬
лексный вклад каждого компонента из его состава в свойства
получаемого композита.
2. ОСНОВНЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПОЛИМЕРОВ
И ПЛАСТМАССКак указывалось во введении, примерно 90 % общего производ¬
ства пластмасс приходится на десять групп пластмасс, а именно (в
порядке убывания) полиэтилены низкой и высокой плотности (со¬
ответственно высокого и низкого давления), полипропилен, поли¬
винилхлорид, полистирол и сополимеры стирола, полиакрилаты,
полиацетали, полиамиды, полиимиды, простые и сложные поли¬
эфиры, полисульфоны, фено- и аминопласты, полиэпоксиды и
кремнийорганические полимеры.Для большинства из перечисленных разновидностей пластиков
разработан марочный ассортимент, опирающийся на так называе¬
мые базовые марки, отличающиеся вязкостью расплавов, что
прежде всего влияет на выбор способа их переработки в изделия.
Модификацией базовых марок создают пластмассы с теми или
иными доминантными свойствами (электропроводность, износо¬
стойкость, негорючесть, ударная прочность и др.). Полимерная
промышленность развитых стран на базе примерно трех десятков
крупнотоннажных полимеров выпускают более 4000 разновидно¬
стей пластмасс.2.1.	ПолиэтиленПолиэтилен получают полимеризацией мономера этилена с
помощью различных технологических способов. Общая струк¬
турная формула полиэтилена — (-СН2-СН2-)П. Он является ти¬
пичным термопластом и перерабатывается в изделия всеми изве¬
стными способами.Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) получают при высоком
(до 350 МПа) давлении, поэтому по не слишком удачной отечест¬
венной номенклатуре он называется полиэтиленом высокого давле¬
ния (ПЭВД). Плотность 910-935 кг/м3; ММ = 30-500 тыс. Выпус¬
кается, как правило, стабилизированным и в виде гранул. Главная
особенность молекулярной структуры — разветвленность строения,30что является причиной образования рыхлой аморфно-кристалли-
ческой структуры и, как следствие, уменьшение плотности полиме¬
ра (табл. 3).Таблица 3Основные физические свойства полиэтиленов [2]СнойстааПЭНППЭВПсэп :(ПЭВД)(ПЭНД)(ПЭСД)Молекулярная масса промышлен¬
ных марок, ММ-10-41,9-4,87-354-71.0-3,0Плотность, кг/м3918-935945-955960-970930-945Показатель текучести расплава
1/10 мин.0,2-200,1-150,1-100,05-0.6Разрушающее напряжение, МПа:при растяжении10-1622-3225-3822-32при изгибе12-1720-3525-4017-20Относительное удлинение, %150-1000400-800200-800600-900Ударная вязкость, кДж/м2Образец не ломаетсяТвердость по Бринеллю, МПа15-2545-6055-6040-50Температура плавления, °С105-115125-130130-135120-125; Морозостойкость, °С-70-70-70-70| Удельная теплоемкость, кДж/(кг-К)2,1-2,82,3-2,72,3-2,71.87-2,4 :; Коэ фф и цие нт тем иератур о пр о во д -
ности, Вт/(м К)0,2-0,30,22-0,350,22-0,350,2-0,25Коэффициент линейного термиче¬
ского расширения в твердом состо¬
янии, 104-1/°С2,2-2,52,5-4,02,4-3,8-Электрическая прочность, МВ/м45-6045-6045-60-ПЭНП получают в трубчатых и автоклавных реакторах, что ока¬
зывает частичное влияние на некоторые свойства (ММР, Тр, Тпл).
Выпускается ПЭНП стабилизированным и в виде гранул. В обозна¬
чении базовых марок ПЭНП (ПЭВД) первая цифра указывает на31
способ производства (I — высокое давление при полимеризации).
Две последующие цифры обозначают метод производства базовой
марки. При использовании автоклавного метода порядковые номе¬
ра от 01 до 49: при методе с использованием трубчатого реактора -
от 50 до 99. Четвертая цифра указывает на способ усреднения поли¬
мера: холодным смешением — 0, в расплаве — 1. Пятая цифра обо¬
значает группу плотности ПЭНП (ПЭБД).1	- 900-909 кг/мэ	4 - 922-926 кг/м32	- 910-916 кг/м3	5 - 927-930 кг/м33	- 917-921 кг/м3	6 - 931-939 кг/м3Цифры, расположенные после тире, указывают на значение пока¬
зателя текучести расплава (ПТР), увеличенное в 10 раз. Например,
обозначение 10703-020 показывает, что это базовая марка ПЭВД(1), полученная автоклавным синтезом (07), усредненная холод¬
ным перемешиванием гранул (0) и с плотностью третьей группы
(3), то есть 917-921 кг/м3. ПТР этой марки составляет 2 г/10 мин.Композиции на основе базовых марок обозначаются иначе.
Первые три цифры показывают базовую марку (без ее расшиф¬
ровки), а цифры после тире — номер рецептуры добавки. Напри¬
мер, 153-171 — композиция, приготовленная на основе базовой
марки 153, то есть ПЭВД (1), синтез в трубчатом реакторе (53),
номер рецептуры добавки 171 самозатухающая, стойкая к термо-
фотоокислительному старению.Полиэтилен высокой плотности, низкого давления
(ПЭНД) получают с использованием катализаторов Циглера-
Натта при сравнительно низком давлении (0,3-4,0 МПа), суспен¬
зионным, а также газофазным методом при среднем давлении
(ПЭСД), что является основанием для обозначения этого продук¬
та, также вносящими определенную путаницу отечественными аб¬
бревиатурами (указаны в скобках). Температура плавления
125-132 “С; ММ = (70-350) тыс.; плотность 945-975 кг/м3. Выпу¬
скается стабилизированным в виде гранул или зернистого
порошка.Структурная особенность ПЭВП состоит в линейности его мо¬
лекулярной организации. Поэтому содержание кристаллической
фазы в ПЭВП достигает 80 %, она имеет развитую морфологию
(пачки, фибриллы, ламели, сферолиты). ПЭВП относится к крис¬
таллизующимся полимерам. Благодаря большей, чем в аморфной
32КпАиззМАт/ УЯКомпания /.Н5 Р1впипд & ТесЬпо1од>е втЬН представляет на рынке России и стран
СНГ известного производителя оборудования для переработки пластмасс, немецкую ком¬
панию Кгаивв МаНе< Кипе1е{о?ПесЬп1к СтЬНМы предлагаем следующие установки этой фирмы:*	комплектные экструзионные линии для изделий из ПВХ и полиолефинов;
термопластавтоматы для переработки полиолефинов и поливинилхлорида;■ оборудование для производства изделий из полиуретановых композиций.В соответствии с Вашими требованиями, мы готовы предоставить новое оборудование,
бывшее в употреблении или восстановленное. Вся техника проходит предварительное тес¬
тирование и поставляется в виде, готовом для немедленной эксплуатации Мы в любое
время окажем Вам быструю и оперативную помощь.в решении технических проблем. Сер¬
висное обслуживание предоставляется в течение всего орока олужбь оборудования. По
всем вопросам просьба обращаться по контактным телефонам, представленным (ниже.Центральное отделение в Германии	Представительство в РоссииТе1. +49 21 31 / 56 87 0	Те1./Рах: 095/ 240-46-04; 240-46-15;Рах +49 21 31 / 56 87-20 (30)	240-46-74; 240-92-80Е-МаН: 1МРО@^5-ОМВН.ОВО	Е-МаН: 1г5гиз@со.ги
ународная. специализированная выставка _ЗДГЯНИЭДТОРЫ;	% «;.ЩМинмстё рство промышлейностй
^технологий Российской Федерации
российский союз химиков
^Российское химическое общество имЛ
.ЗАО; «ПИК «Максима»-ТЕМАТИКА 0ЫСТМКИ»- "машины и оборудование	•■:'-&пресс формы и оснастка	-■сырье, и вспомогательные матёриал§^^^^^^^^рЩ
(катапизаторь1.ста6илизаторы.нап5т^тд^ШШ1;г';
вспенивающие агенты, пигмонты):]^^^^^^^ЩШЩШ;Ш
полимерные материалы
•синтетические смолы»экологичёски;чистыеутилизация'вт.оричных материконтрольно-измерительные приборуП^с^^дстваЩЩ
автоматизации	:♦ продукты переработки пласткгаЩ1Г^6л^Й^№И*Яюк
готовые изделия вт.ч. из вторичных матёр^и^^мпШ^:Й6РОПРИЙТИЙ/ПРОХОДПЩИЕПРПМНПХвЬН^ЙВКЙ:^Ш^Ш^?Межд ународнап научно* практическая конфбреЩшк!
~ «Состояние и перспективы развития машиностроенй~<
технологий в производстве, переработке пластмас^ВТОРИЧНОГО ИХИСПОЛЬЗрВаНИЯ»»Соми мар ^Технология получения й;перер*6^кй|ПО^И1
: Конкурс “Лучшие промышленные'Йолим1рнйв|ма
йздёлйя йз:нйк” ;	У.:'.Презентации фирм-участнйц%. '• ч:%*= х^'гт;:П1: Росси* 11703<
:. ^Телефон; (095)
.%Яц!лкН1: таютШк. ; :фазе, плотности упаковки макромолекул в кристаллитах повыша¬
ется и физическая плотность ПЭВП, достигающая 970 кг/м3
(табл. 3). Соответственно изменяются и характеристики. Сущест¬
венно возрастают деформационно-прочностные свойства, по зна¬
чениям которых ПЭВП приближается к конструкционным пласт¬
массам, увеличиваются температура размягчения и температура
кристаллизации (плавления), растет модуль упругости и твер¬
дость. Введение в ПЭВП армирующих волокнистых наполните¬
лей позволяет применять этот материал для изготовления эле¬
ментов емкостей и оболочек, а также изделий ответственного на¬
значения. Свойственная всем полиэтиленам высокая химическая
стойкость позволяет использовать некоторые марки ПЭВП в эн¬
допротезировании, в производстве изделий биотехнологического
и пищевого назначения.ПЭВП перерабатывается всеми способами, известными в техно¬
логии производства изделий из пластмасс.Маркировка базовых разновидностей суспензионного полиэти¬
лена совпадает с рассмотренной ранее. Первая цифра (2) указывает
на синтез при низком давлении, а значит с использованием метал¬
лоорганических катализаторов. Две последующие цифры обозна¬
чают номер базовой марки (1-10), четвертая и пятая цифры - спо¬
соб усреднения и группу плотности, а цифры после тире — десяти¬
кратно увеличенное значение показателя текучести расплава
(ПТР). Построение марки композиций на основе ПЭВП такое же
как для ПЭНП. Например, марка 203-23 представлена на основе
суспензионного ПЭНД (2) и базовой марки 03 с добавкой 23, прида¬
ющей антикоррозионные свойства и стойкость к свето- и термо-
окислительной деструкции.Газофазный ПЭВП (2) обозначается базовыми марками 71-77, а
композиции на его основе цифрами номеров после тире. Например,
марка 273-81 означает композицию на основе газофазного ПЭНД
(273) с термостабилизатором (81) черного цвета, обеспечивающим
повышенную стойкость к старению при эксплуатации.В технике нашли применение некоторые сополимеры этилена.СЭП — сополимер этилена с пропиленом обладает повышенной
устойчивостью к растрескиванию, повышенной эластичностью при
большей механической прочности по сравнению с ПЭНП (табл. 3).
СЭП применяется е кабельной промышленности и для производст¬
ва изделий литьем под давлением, экструзией и выдуванием (буты¬
ли, флаконы, канистры, трубы, покрытия по металлу) [2].33
СЭВА (СЭВИЛЕН) — сополимеры этилена с винил ацетатом, раз¬
личающиеся содержанием винилацетата (ВА), который варьирует¬
ся в диапазоне 10-60 %. СЭВА характеризуется повышенной про¬
зрачностью, нетоксичностью, устойчивостью к старению и стабиль¬
ностью при переработке.Применение СЭВИЛЕНа определяется содержанием ВА.Свойства разновидностей СЭВИЛЕНа приведены в приложении 4.Различные марки СЭВИЛЕНа имеют и ряд близких показателей.
Среди них следующие: относительное удлинение при разрыве —
600-800 %; твердость по Шору — 85-95 МПа; температура хруп¬
кости — -75...+100 “С; диэлектрическая проницаемость при
106 Гц - 2,3-2,7.' Содержание ВА. %Назначение СЭВИЛЕНа5-20Пленки, листы, трубы, медицинские и
фармацевтические товары, профиль¬
ные изделия 120-30Изделия технического назначения, в ;
т. ч. сельскохозяйственная пленка,
термоусадочные изделия, игрушки45 ^ ; Изделия, свойственные каучукопо-
1 добным материалам2.2.	ПолипропиленПолипропилен (ПП) получают полимеризацией мономера про¬
пилена в присутствии металлоорганических катализаторов. Струк¬
турная формула ПП:— а к-сн —2	I
сн3_]л.ММ = (60-200) тыс., плотность 900-910 кг/м3, температура плав¬
ления 165-170 °С .Полипропилен является кристаллизующимся полимером, со¬
держание кристаллической фазы составляет 73-75 %. Так же, как
и остальные полиолефины, ПП неполярный полимер. Он раство¬
ряется только при повышенных температурах в сильных раство¬
рителях: хлорированных, ароматических углеродах, стоек к кис¬
лотам и щелочам, отдельные марки допущены к контакту с
пищевыми продуктами и для производства изделий медико-био¬
логического назначения.34Основные свойства ПП приведены в табл. 4.Обозначение марки ПП состоит из пяти цифр: первая цифра 2
или 0 указывает на давление, при котором происходит процесс син¬
теза, соответственно низкое или средне; вторая цифра указывает на
вид материала: 1 — полимер, 2 - сополимер. Три последующие
цифры означают десятикратное значение показателя текучести рас¬
плава. В обозначении композиции через тире указывается номер
рецептуры стабилизации и далее, через запятую цвет и число ре¬
цептуры окрашивания. Например, марка 21180-16, Т 20 обозначает
ПП, полученный на металлоорганических катализаторах при низ¬
ком давлении, ПТР составляет 18 г/10 мин, рецептура добавки
№16 — антикоррозионная, материал содержит 20 % талька.Таблица 4Основные свойства полипропиленовМаркиСвойства210600102021060-29.
А 20Плотность, кг/м39109001050Разрушающее напряжение при рас¬
тяжении, МПа303221Относительное удлинение, %100300До 50Ударная вязкость, кДж/м225-4025-40До 20Модуль упругости при изгибе, МПа1220-167018601 Теплостойкость по Мартенсу, “С12011090Удельное объемное электрическое
сопротивление, Ом • м1014--10'*-Тангенс угла диэлектрических по¬
терь при 106Гц, х10435-Диэлектрическая проницаемость
| при 106 Гц2,22,4-г^ Морозостойкость, 'С-20-25-60Полипропилен применяют для изготовления различных труб, ка¬
пилляров, профилей, листов, пленки, мебели, технических изделий,
товаров культурно-бытового назначения.Полипропилен перерабатывается всеми известными способами.35
2.	3. ФторопластыФторопласты относятся к гамме фторсодержащих полимеров, на
основе которых разработана широкая группа пластмасс, обладаю¬
щих рядом весьма полезных свойств. К ним относятся высокие теп¬
ло- и термостойкость, негорючесть, химическая и коррозионная
стойкость. Они, как правило, сохраняют высокие электроизоляци¬
онные характеристики в интервале температур -200...+260 °С. Фто¬
ропласты имеют самый низкий среди пластмасс коэффициент сухо¬
го трения. Благодаря уникальному комплексу свойств фторопласты
применяются в химической промышленности, аэрокосмической,
автомобильной и высокоскоростной транспортной технике, а также
в медицине, в пищевом и текстильном оборудовании.Из фторсодержащих полимеров наибольшее техническое зна¬
чение имеет политетрафторэтилен (ПТФЭ), политрихлорфтор-
этилен (ПТФХЭ), поливинилиденфторид (ПВДФ) и сополимер
тетрафторэтилена с этиленом (Фторопласт-40).ПТФЭ получают в суспензии или в эмульсии. Химическое строе¬
ние ПТФЭ:[—СР,—СГ,—]„.молекулярная масса ММ = 100-500 тыс. торговая марка Ф-4. По¬
лимер выпускается в виде порошка различной дисперсности. Тем¬
пература плавления Ф-4 превышает температуру деструкции, что
существенно затрудняет его переработку. Свойства Ф-4 приведены
в табл. 5. Он перерабатывается холодным прессованием с последу¬
ющим спеканием при температуре около 340 °С.ПТФХЭ — фторопласт-3 (Ф-3) получают в суспензии или
эмульсии. Его химическое строение:[~СР2—СРС1—Выпускается в виде порошка и водных суспензий. Молекуляр¬
ная масса ПТФХЭ составляет 50-200 тысяч. При температуре бо¬
лее 300 °С начинает разлагаться. Свойства фторопласта-3 пред¬
ставлены в табл. 5.ПВДФ - фторопласт-2 (Ф-2) получают в суспензии и в мас¬
се. Его химическая формула:[~СР~СН2-]„,ММ=100000, разлагается при температуре выше 300 °С. Свойства
ПВДФ приведены в табл. 5.36Фторопласт-40 выпускается в виде порошка или гранул и в
зависимости от марки перерабатывается прессованием, экструзией
или литьем под давлением. От других фторопластов отличается
удовлетворительной механической прочностью, прозрачностью,
эластичностью, радиационной и химической стойкостью. Свойст¬
ва этого материала приведены в табл. 5.Фторопласты-2, 3, 40 перерабатываются прессованием, экстру¬
зией, литьем под давлением.Свойства фторопластов с повышенной механической прочностью
приведены в приложении 10.Таблица 5Свойства основных разновидностей фторопластовСвойстваФторо¬
пласт- 4
(ПТФЭ)Фторо¬пласт-3(ПТФХЭ)Фторо¬
пласт-2
(ПВДФ)Фторо-
пласт-40 |. Плотность, кг/м32220216018001700Разрушающее напряжение,
МПа, при:растяжении16-3535-4335-4527-50сжатии10-1255-60-50; изгибе14-1860-80-34Относительное удлинение
при разрыве, %До 500До 20010-300До 300Ударная вязкость, кДж/.м-10020-160160125Тнердость по Бринеллю, МПа30-40100-130130-15058-63 |1 Температура плавления, °С-208-210171-180270-300Теплостойкость
по Мартенсу, °С11070-100Морозостойкость, “С-200-195--100Диэлектрическая проницае-
1 мость при III6 Гц2,13,0152.6Тангенс угла диэлектриче¬
ских потерь при 106Гц210‘41.			1510 *20-10-3310 °37
2.4.	ПолистиролыПолистирольные пластики представляют собой многочисленную
группу термопластичных материалов, химический состав полимер¬
ной части которых содержит мономер стирол или продукты его со-
полимеризации. Широко используются полистирол (ПС), ударо¬
прочный полистирол (УПС) и АБС — сополимеры.Полистирол и ударопрочный полистирол получают полимериза¬
цией стирола в массе (ПСМ), в эмульсии (ПСЭ) и реже — в суспен¬
зии. Средняя ММ = 80-100 тыс. в зависимости от способа получе¬
ния. Его строение имеет формулу:—	СН,-СН —2	IПС — аморфный полимер, характеризующийся высокой про¬
зрачностью (светопропускание до 90 %). Он обладает рядом более
высоких по сравнению с ПЭНП и ПЭВП прочностных свойств, но
хрупок (табл. 6); стоек к щелочам и ряду кислот, к маслам, легко
окрашивается красителями, не теряя прозрачности, имеет высокие
диэлектрические свойства. ПС не токсичен, допущен к контакту с
пищевыми продуктами и к использованию в медико-биологической
технике.УПС получают привитой сополимеризацией стирола с полибу-
тадиеновыми или бутадиен-стирольными каучуками. Структурно
УПС представляет собой трехфазную систему, состоящую из поли¬
стирола, гель-фракции привитого сополимера и каучука с приви¬
тым стиролом в виде частиц размером до 1-5 мкм, равномерно
распределенных по объему УПС. Несмотря на низкую ММ матрич¬
ного ПС (ММ = 70-100 тыс.), присутствие каучука существенно за¬
медляет рост микротрещин, что и повышает прочность материала
(табл. 6).В марке УПС указывается метод синтеза (М, С) и цифровое
обозначение ударной вязкости (две первые цифры) и десятикрат¬
ного значения содержания остаточного мономера. Кроме того, в
марку может включаться буква, означающая предпочтительный
способ переработки. Например, УГ1М-0703 Э означает ударо¬
прочный полистирол, полученный полимеризацией в массе; его
ударная вязкость 7 кДж/м2, остаточное содержание мономера
0,3 %, метод переработки - экструзионный.38Таблица 6Основные свойства полистирольных пластиков [2]СвойсгваПСУПСАБСМСНПлотность, К г/м31050106010401040Разрушающее напряжение,
МПа, при:; растяжении35-4027-5636-60-изгибе55-7055-6050-8790-100сжатии80-100-46-80-Относительное удлинение
при разрыве, %1,0 -1.51.0-2,01,0-3,0-Ударная вязкость, кДж/м212-2040-5080-10011-18Твердость по Бринеллю,
МПа150110100170Теплостойкость
по Мартенсу. °С60-706586-9870-72Диэлектрическая проницае-
[ мость при 106 Гц2,52,72,4-5,02.91 Тангенс угла диэлектриче¬
ских потерь при 106 Гц, х1042-44-83001,8Уде ль н о е объ емно е эл ектр и -
ческое сопротивление, Ом-м10135-10135-10"4-1014Электрическая прочность,
| МВ/м25-40-12-1524АБС-пластик является продуктом привитой соподимеризации
трех мономеров — акрилонитрила, бутадиена и стирола, причем
статистический сополимер стирола и акрилонитрила образует жест¬
кую матрицу, в которой распределены частицы каучука размером
до 1 мкм. Повышение ударной прочности сопровождается сохране¬
нием на высоком уровне основных физико-механических и тепло¬
физических свойств (табл. 5). АБС непрозрачен. Выпускается ста¬
билизированным в виде порошка и гранул. Применяется для изго¬
товления изделий технического назначения.В марке АБС первые две цифры означают величину ударной вяз¬
кости по Изоду, следующие две — показатель текучести расплава,39
буква в конце марки указывает на метод переработки или на особые
свойства. Например, АБС-0809Т характеризуется ударной вязко¬
стью — 8 кДж/м2, ПТР — 9 г/10 мин, повышенной теплостойкостью
(Т), (приложение 5).В промышленности также используются сополимеры стирола с
акрилонитрилом (САН), стирола с «метилметакрилатом (МС) и сти¬
рола с метилметакрилатом и акрилонитрилом (МСН).Полистиролы перерабатываются всеми известными способами.2.5.	ПоливинилхлоридПВХ получают блочной (ПВХ-М), суспензионной (ПВХ-С) и
эмульсионной (ПВХ-Е) полимеризацией. Его химическая формула:[-~СН2-СНС]-]„.Это аморфный термопласт с ММ = 40-150 тыс. ПВХ резко поли-
дисперсен. Температура плавления ПВХ составляет 165-170 "С, од¬
нако при нагревании свыше 135 °С в нем начинаются процессы де¬
струкции, сопровождающиеся отщеплением атомарного хлора с по¬
следующим образованием хлористого водорода, вызывающего
интенсивную деструкцию макроцепей.Разложение полимера сопровождается изменением его цвета от
«слоновой кости» до вишнево-коричневого. Для предотвращения
этого явления в ПВХ вводят комплекс стабилизаторов, из которых
наиболее известны соединения свинца (оксиды, фосфиды, карбона¬
ты), соли жирных кислот, меламин, производные мочевины.В то же время большое содержание хлора делает ПВХ самозату-
хающим.ПВХ выпускается в виде порошков, гранул и пластизолей.В зависимости от степени пластификации ПВХ производится в
виде винипласта и пластиката.Винипласт — жесткий, практически непластифицированный
ПВХ, содержащий стабилизаторы и смазывающие добавки. При
правильном подборе комплексов стабилизаторов температура дест¬
рукции поднимается до 180-220 “С, что допускает его переработку
из расплава. Винипласт обладает высокими физическими свойства¬
ми (табл. 7), что делает его конструкционным материалом, широко
применяемым в машиностроении и в строительстве (трубы, пого¬
наж, фитинги, стеклопакеты и др.).40Таблица 7Физические свойства винипласта и пластиката [2]СвойстваВинипластПластикатПлотность, кг/м31330-14001100-1300Разрушающее напряжение, МПа, при:
растяжении
изгибе35-65100-12010-18Относительное удлинение при разрыве, %10-50100-250Ударная вязкость, кДж/м2
Твердость по Бринеллю, МПа10-50130-160-1-6Теплостойкость по Мартенсу, "С65-70-' Морозостойкость, °СДо -10До -50Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц3,1-3,4-Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц0,015-0,0200,05-0,10Удельное объемное электрическое сопротивление,
Ом-м1014-10151010-1013Винипласт имеет хорошую светостойкость, сваривается и склеи¬
вается. Нетоксичность ПВХ до 80 °С позволяет применять его в пи¬
щевой промышленности и медицине.Пластикат представляет собой ПВХ, содержащий до 50 %
пластификатора (фталаты, себацинаты, трикрезилфосфат и другие),
что существенно облегчает его переработку в изделия и расширяет
диапазон практического использования (пленки, шланги, искусст¬
венная кожа, линолеум, клеенки и др.). Пластикаты морозостойки
(табл. 7).В марке ПВХ цифрами показывается значение константы Фи-
кентчера, которая характеризует его ММ, группу насыпной плот¬
ности и, если это необходимо, остаток на сите № 0063. Буквы по¬
сле цифры указывают на рекомендуемую область применения
(М — в мягкие изделия, Ж — в жесткие, С — средневязкие пасты).
Например, ПВХ-6358 Ж означает: С — суспензионный, значение
константы Фикентчера-3, группа насыпной плотности 5, то есть41
0,45-0,60 г/см3, остаток на сите 8 %, рекомендуется для произ¬
водства жестких изделий.2.6.	ПолиметилметакрилатППМА — полимер метилметакриалата:-	СН2-С(СН,)-
о = с - о - сн3Это атактический аморфный термопластичный полимер с моле¬
кулярной массой до 50 тыс. и значительной разветвленностыо. В
твердом состоянии ПММА имеет высокую прозрачность, в том чис¬
ле для УФ- и ИК-лучей, которая введением пластификаторов (круп¬
ка ПС и добавки) регулируется до состояния матовости. Свойства
разновидностей ППМА представлены в табл. 8.Таблица ЯОсновные свойства ПММАСвойстваПММА
нелла стиф.ПММАпластиф.ПММАлитьевойПлотность, кг/м31180-11901170-11801180-1200Разрушающее напряжение, МПа, при:растяжении60-9060-6540-70 1изгибе80-120-100-150Относительное удлинение при разрыве. %3-53-62-3Ударная вязкость, кДж/м28-2012-2014-30Твердость по Бринеллю, МПа170-240130-150130-180; Водопоглощение за 24 часа, %0,1-0,20,15-0,2-Теплостойкость по Мартенсу, °С70-7860-6560-90Морозостойкость, °С-40-60-60Диэлектрическая проницаемость
при 10й Гц2.52,72,5Тангенс угла диэлектрических потерь при
; 106 Гц(2-3)10“2(2-5)-10“5Электрическая прочность, МВ/м22-2420-22-42ПММА хорошо растворяется в хлорированных и ароматических
углеводородах, кетонах, сложных эфирах, удовлетворительно стоек к
щелочам и кислотам. Выпускается в виде гранул, порошка, листов,
пленок. Допущен к использованию в пищевой промышленности, в
медицине и биотехнологии. Прекрасно перерабатывается в изделия
склеиванием, а также литьем под давлением, экструзией, формова¬
нием.2.7.	ПолиамидыК полиамидам (ПА) относятся как синтетические, так и природ¬
ные полимеры, содержащие амидную группу -СОЫН2 или
-СО-МН-. Из синтетических полиамидов практическое значение
имеют алифатические и ароматические ПА.Алифатические ПА являются гибкоцепными кристаллически¬
ми (Скр= 40-70 %) термопластами; ММ - 8-40 тыс., плотность
1010-1140 кг/м3, температура плавления (кристалличности)
210-260 °С, расплав обладает низкой вязкостью в узком темпера¬
турном интервале. ПА — гидрофильные полимеры, их водопог-
лощение достигает нескольких процентов (в отдельных случа¬
ях до 8 %) и существенно влияет на прочность и ударную вяз¬
кость (рис. 6). Комплекс свойств ПА зависит от химического
строения, определяемого соотношением амидных и метиленовых
групп, количественно отражаемым числовым индексом марок
(ПА-6.6; ПА-6,10).Рис. 6Влияние относительной влажности воздуха (у) на ударную
вязкость, а, (1; 2; 3) и разрушающее напряжение при изгибе,
сг„ {2';3') полиамидов:1 - П-12: 2 - ПА-6.10: 3 - ПА-643
Таблица 9Основные свойства алифатических полиамидов [5]СвойстваПА-6ПА-6.6ПА-6Л0П-12Л 1Плотность, кг/м3ИЗО114011001020 |Температура плавления, °С215260220180 1Разрушающее напряжение, МПа,при:
растяжении66-8080-11050-5850изгибе90-100100-12080-9060сжатии85-100100-12070-9060Относительное удлинение при
разрыве, %80-15080-100100-150200-280Ударная вязкость, кДж/м2100-12090-9580-12580-90Твердость по Бринеллю, МПа15010012075Теплостойкость по Мартенсу, “С55756050Морозостойкость. °С-30-30-60-40Водопоглощение за 24 часа, %3,57-8До 4До 1.7Коэффициент трения по стали0,140.150,150,28Диэлектрическая проницаемость
при 106 Гц3,64.04.53,2Тангенс угла диэлектрических потерь
| при 106 Гц0,030.020.040,02Перерабатываются полиамиды литьем под давлением, экстру¬
зией, прессованием.Полиамиды являются одними из лучших конструкционных и ан¬
тифрикционных полимерных материалов (табл. 9). Высокие физи-
ко-механические свойства, устойчивость к действию углеводоро¬
дов, органических растворителей, масел, щелочей, солнечной ради¬
ации, низкий коэффициент трения, составляющий в условиях
граничной смазки 0,04-0,08, а также способность перерабатывать¬
ся в изделия всеми известными методами сделали эти термопласты
незаменимыми в машино- и приборостроении, в бытовой технике и
в качестве заменителей сплавов цветных металлов.442.8. ПолиформальдегидПолиформальдегид является простым полиэфиром (полимер
оксиметилена). Его синтезируют полимеризацией формальдегида
или триоксана в растворе, расплаве и суспензии. Получают крис¬
таллизующийся полимер (степень кристалличности более 30 %) с
ММ = 30-50 тыс. и узким молекулярно-массовым распределени¬
ем. Особенность ПФ — низкая термостабильность. Процесс дест¬
рукции начинается уже при 100 °С. Для повышения термостабиль¬
ности формальдегид полимеризуют с диоксоланом, получая сопо¬
лимер СФД и с триоксоланом — сополимер СТД. Их температура
термодеструкции составляет 240-250 °С. СФД и СТД являются про¬
мышленными марками. Благодаря высоким физико-механическим
свойствам, малой усадке и особенно хорошим антифрикционным
свойствам полиформальдегид и сополимеры СФД широко приме¬
няются в качестве конструкционных термопластов и для изготовле¬
ния деталей передач (зубчатые колеса, кулачки, подшипники).
Основные свойства этих материалов приведены в табл. 10.Таблица 10Физические свойства полиформальдегида (ПФ) и сополимера СФДСвойстваПФСФДПлотность, кг/м314301410Температура плавления, °С173-180180-185 ;Разрушающее напряжение, МПа, при:
растяжении68-7165-75сжатии (10 %)110-130105-140изгибе100-120100-120Относительное удлинение, %15-4510-25Модуль упругости, ГПа2,5-2.92.2-2.8Ударная вязкость. кДж/м290-12080-100Твердость по Бринеллю. МПа150-180120-140Теплостойкость по Мартенсу, “С110100-120Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц3,73.5Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц410“а(4-7)Т0_3Водопоглощение за 24 часа, %0,20,145
Таблица 9Основные свойства алифатических полиамидов [5]СвойстваПА-6ПА-6.6ПА-6Л0П-12Л 1Плотность, кг/м3ИЗО114011001020 |Температура плавления, °С215260220180 1Разрушающее напряжение, МПа,при:
растяжении66-8080-11050-5850изгибе90-100100-12080-9060сжатии85-100100-12070-9060Относительное удлинение при
разрыве, %80-15080-100100-150200-280Ударная вязкость, кДж/м2100-12090-9580-12580-90Твердость по Бринеллю, МПа15010012075Теплостойкость по Мартенсу, “С55756050Морозостойкость. °С-30-30-60-40Водопоглощение за 24 часа, %3,57-8До 4До 1,7Коэффициент трения по стали0,140.150,150,28Диэлектрическая проницаемость
при 106 Гц3,64.04.53,2Тангенс угла диэлектрических потерь
| при 106 Гц0,030.020.040,02Перерабатываются полиамиды литьем под давлением, экстру¬
зией, прессованием.Полиамиды являются одними из лучших конструкционных и ан¬
тифрикционных полимерных материалов (табл. 9). Высокие физи-
ко-механические свойства, устойчивость к действию углеводоро¬
дов, органических растворителей, масел, щелочей, солнечной ради¬
ации, низкий коэффициент трения, составляющий в условиях
граничной смазки 0,04-0,08, а также способность перерабатывать¬
ся в изделия всеми известными методами сделали эти термопласты
незаменимыми в машино- и приборостроении, в бытовой технике и
в качестве заменителей сплавов цветных металлов.442.8. ПолиформальдегидПолиформальдегид является простым полиэфиром (полимер
оксиметилена). Его синтезируют полимеризацией формальдегида
или триоксана в растворе, расплаве и суспензии. Получают крис¬
таллизующийся полимер (степень кристалличности более 30 %) с
ММ = 30-50 тыс. и узким молекулярно-массовым распределени¬
ем. Особенность ПФ — низкая термостабильность. Процесс дест¬
рукции начинается уже при 100 °С. Для повышения термостабиль¬
ности формальдегид полимеризуют с диоксоланом, получая сопо¬
лимер СФД и с триоксоланом — сополимер СТД. Их температура
термодеструкции составляет 240-250 °С. СФД и СТД являются про¬
мышленными марками. Благодаря высоким физико-механическим
свойствам, малой усадке и особенно хорошим антифрикционным
свойствам полиформальдегид и сополимеры СФД широко приме¬
няются в качестве конструкционных термопластов и для изготовле¬
ния деталей передач (зубчатые колеса, кулачки, подшипники).
Основные свойства этих материалов приведены в табл. 10.Таблица 10Физические свойства полиформальдегида (ПФ) и сополимера СФДСвойстваПФСФДПлотность, кг/м314301410Температура плавления, °С173-180180-185 ;Разрушающее напряжение, МПа, при:
растяжении68-7165-75сжатии (10 %)110-130105-140изгибе100-120100-120Относительное удлинение, %15-4510-25Модуль упругости, ГПа2,5-2.92,2-2.8Ударная вязкость. кДж/м290-12080-100Твердость по Бринеллю. МПа150-180120-140Теплостойкость по Мартенсу, “С110100-120Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц3,73.5Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц410“а(4—7)-10“3Водопоглощение за 24 часа, %0,20,145
Перерабатывается главным образом литьем под давлением, а
также экструзией и трансферным прессованием.2.9.	Полимеры с повышенной теплостойкостьюК промышленным полимерам с повышенной теплостойкостью
относятся прежде всего простые полиэфиры — полифениленоксид
и полисульфоп, ароматический полиамид — фенилон, а также поли¬
амиды. Для этих конструкционных термопластов характерно су¬
щественно повышенное значение такой важной характеристики,
как теплостойкость по Мартенсу, которая составляет 180-220 °С
(табл.11).Таблица 11Основные свойства полимеров с повышенной теплостойкостьюСвойстваПолифенилен¬
оксид ПФОПолисульфонПСФФенилон СПлотность, кг/м3106012501350ТенлОСТОЙКОСТЬ
мо Мартенсу, "С190180220| Разрушающее напряжение,
1 МПа, при:растяжении7070100-140изгибе110115120-240\ сжатии105105210-230Относительное удлинение при
разрыве, %20—10050-100До 10Ударная вязкость, кДж/м250-100100-11030-60Твердость по Бринеллю, МПа170160200Диэлектрическая нроницае-
| мость при 106 ГЦ2,5-2,73,23,8-4,2! Тангенс угла диэлектрических
' потерь при 106 Гц910"5-10'38'10'3Хчелыюе объемное электри¬
ческое сопротивление, Ом-мЮ!5-Ю162-101681013Морозостойкость, °С-60-100-Полифениленоксид (ПФО) — простой полиэфир 2, 6-ди-
метил фенола, выпускается в виде порошка или гранул. Это жестко¬
цепной термопласт, ММ = 25-700 тыс., температура плавления
267 °С, температура начала термодеструкции — 350 °С. ПФО обла¬
дает хорошими физико-механическими, электроизоляционными и
триботехническими свойствами, масло-, бензостоек, самозатухает,
морозостоек до -60 °С.Перерабатывается литьем под давлением и каландрованием.Полисульфон (ПСФ), простой эфир пропана и дифенилсу-
льфона, выпускается в виде гранул. Представляет собой жесткий,
аморфный, прозрачный термопласт, ММ = 30-60 тыс. ПСФ пла¬
вится при температуре около 300 °С, разлагается при 420 °С. Свой¬
ства изделий сохраняются в широком интервале температур. По¬
лисульфон стоек к автоклавной стерилизации, нетоксичен, хими¬
чески-, бензо-, масло- и влагостоек. Самозатухает, устойчив к УФ-
излучению.Фенилон С — ароматический полиамид, выпускается в виде
порошка с насыпной плотностью около 200 кг/м3, который табле-
тируется. Допускаемая температура эксплуатации — 200-220 ®С.
Является идеальным материалом триботехнического назначения.
Перерабатывается прямым и трансферным прессованием при тем¬
пературе 340-360 °С, влагонабухание 10-12%.Ароматические полиимиды (ПИ) получают на основе
диангидридов ароматических тетракарбоновых кислот и аромати¬
ческих диаминов. В зависимости от строения исходных веществ ПИ
могут быть как неплавкими, так и размягчающимися при высоких
температурах. Длительная термическая устойчивость ПИ при тем¬
пературе 300-350 "С обеспечивается наличием в их структуре аро¬
матических и имидных циклов. Производные ПИ, а именно поли-
амидоимиды и полиимидоэфиры характеризуются лучшей перера-
батываемостью в изделия [2]. Свойства промышленных марок
полиимидов приведены в приложении 6. Параметры, характеризу¬
ющие типовое поведение этой группы пластмасс даны в приложе¬
нии 7.2.10.	Сложные полиэфирыИз сложных полиэфиров наиболее часто в практике используют
полиэтилентерефталат-(ПЭТФ) и поликарбонат (ПК).47
ПЭТФ (лавсанб полиэстер) получают из диметилтерефталата и
этиленгликоля, выпускают в виде прямоугольных гранул в стаби¬
лизированном качестве; ММ = 15-40 тыс., имеет узкое ММР,
представляет собой жесткоцепной полимер с малой скоростью
кристаллизации. При быстром охлаждении ПЭТФ аморфен и
прозрачен, при медленном — кристалличен (до 50 %). Темпера¬
тура плавления ПЭТФ — 265 °С, температура размягчения —
150 °С, плотность — 1380-1400 кг/м3.Таблица 12Основные свойства ПЭТФ и ПКСвойстваПЭТФПКПлотность, кг/м314001200Разрушающее напряжение, МПа, при:1растяжении50-7056-78изгибе80-120СО01осжатии-80-90Модуль упругости, ГПа3.02,2Относительное удлинение при разрыве, %2-490Ударная вязкость, кДж/м230120-140Твердость по Бринеллю, МПа100-120110-160Водопоглощение за 24 часа, %0,30,4Морозостойкость, "С-50-100Теплостойкость по Мартенсу, “С135-145115-130Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц3,12,6 |Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц(2-8) -10~58 10“3Электрическая прочность, МВ/м140-180100ПК (дифлон) — полимер на основе бис-фенола-А. Выпускается в
виде гранул и порошков, ММ = 28-200 тыс. Представляет собой
твердый термопластичный аморфный и прозрачный полимер с тем-
48ваш®"'1.(пшвумровные новостиим шсттлссжурналуу\у^.р1а$11спею$.гиНовости индустрии пластмасс
Обзоры рынков:
оборудование для переработки
пластмасс V; ■'
полимерные материалы
технологическая оснастка _
пластмассовая упаковка и др.
Технологии тгереработеи:
литье под давлением
экструзия, (с раздувом, пленочная, 4
ттрофил ыгочгогчшажиые и зд.)
формование (вакуумформонка,
пневмоформовка и т&) :: : V:
Реферативно^нойос^гой дайджест*
^ Новости со веего. света ^рефераигд '
наиболее интересных с-гатей йссмирно-
известных журналов	^пластмасс (болееЙД р^ферйов^’ : ?
Каждом номере й'зд<йгия|И:;С'7':~ .5.	ОбзфрЫ наиболее зная^ьквпёт^Щ;.».!.: =
конференций,^конгрессов	.6.	.Информация с* новьмвдигах ■= . Щ Щ ^7.	Классиф^нд * яа^^Щ)рк'0
Оборудования йь^||^$тй1витырх8.	Области при^^н^.й|асшасс^9.	Вторична^^Щ^б^^ь^.!" -I: Издательство организует и проводит
Тендеры:: - на поставку оборудования
- на размещение заказов поизготовлению пластмассовых изделий
Редакция осуществляет переводы статей
иностранных журналов, посвященных
(индустрии пластмасс.;вд(,ЕаиктчПе‘гербург) а/я 44
275-9314,/т./факс{812) 275-9316
!’Й.спс'№5@рШ.егНпк.ги
^л.тр1а511спелу5.ги
ВА8С0Произволе о концентрате•вшивания
«позиций (
(циальных),модификации;
аполненных, т)Стандартнъц цветовой ассо
) наименов, |ий. Разработк
1ие в полип
пиалы в МоЦ I
ге. Дилерыре любого цвета под эталон. |
ве, Самаре, Ростове, Екатерин-1
Ново с и б и р с ке|“ м'ийешк® 13РШШн346^1ЖЩ^:{812)34е
|::ЕйЙ1Й11: Ьагэ2@Ь
^Интернет: \лгми/|НПФРОСС1•АРС-2»«БАСКОь. дяя|
|ермопластов,|
уд негорючих,!гимент — более!
|и воспроиэве-1I;:А?:-7;,:''■Ж-"'-'-■Щг ----.г. С. т Петербург,;1-91,346-78-92 1
'8-82,346-78-83|
ге2.сот
}агз2.соти Оптиков, 4и звательс I воготовит к выходу (в IV кв.ШШ-	новый справочник1роизводство изделий из полимерных материаловВ. /С. Аршсановс/сш, М, А Хербер, В. В. Вурлов, Ж Д ЯантатченхоОбъем ок. 500 стр., илл.От конструкционных
особенностей изделиятК выборуI) справочнике рассмотрены-	конструкция и расчет изделий-	переработка пластмасс
вилы пластмасс-	основные технологии
производства изделийДаются практические рекомендации по у-	организации-	малой механизацииироизводсг-	.автоматизациипроизводстваизделияедваритеяьные заявки на книги можно
высылать по е-таП:
Ьоокроз1@рго{в&$1]&.гитт.рго/еща.гипературой плавления 220-230 °С, температурой размягчения
135 °С, устойчив к действию воды даже при температуре 120 °С а
также, растворов солей, разбавленных кислот и спиртов.На основе поликарбоната (ПК-1, ПК-2) производятся также ди-
флон и антифрикционные композиции, обозначаемые аббревиату¬
рой ДАК. Так, композиция с фторопластом Ф-4 обозначается
ДАК-8, с Ф-4 и нитридом бора ДАК-12-3 Б.Общим для ПЭТФ и ПК являются высокие термодеформацион¬
ные свойства, прочность (табл. 12) и химическая стойкость, благо¬
даря чему они допущены к контакту с пищевыми продуктами, про¬
изводству медицинских и биотехнологических изделий многоразо¬
вого пользования (допускают стерилизацию в автоклавах).ПК и ПЭТФ перерабатываются литьем под давлением, экстру¬
зией, формованием.2.11.	Ненасыщенные полиэфирные смолы (НПЭ)Основными представителями НПЭ являются полиэфиракрилаты,
полималеинаты и полифумараты. Это гетеро* или карбоцепные
олигомеры, содержащие сложноэфирные группы. Молекулярная
масса НПЭ составляет 300-5000.Таблица 13Основные свойства промышленных полиэфирных материаловСвойстваПН-1пн-зСВПН-63Плотность, кг/м31600160017001300Разрушающее напряжение, МПа, при:растяжении40-6524-3070-9070-85сжатии90-14080-120-120-140изгибе70-10065-100120-18030-40Относительное удлинение при
разрыве, %5-80,5-0,81-21-2Ударная вязкость, кДж/м26-122-350-702-3Твердость по Бринеллю, МПа150200230160-200Теплостойкость по Мартенсу, “С5090До 18085Усадка, %1-1,50,8-10,6-Назначение связующегоОбщееХим.стойкое—!49
При полимеризации олигомеров в присутствии инициаторов обра¬
зуется жесткая пространственная сетка. Отвержденные НПЭ термо-
реактивны, неплавки и нерастворимы. НПЭ используются в качест¬
ве связующего для армированных композиционных материалов,
например, СВ, получаемый на основе ПН-1 с 20 % рубленого стек¬
ловолокна. Свойства промышленных полиэфирных пластиков
представлены в табл. 13 [2].Ненасыщенные полиэфирные пластики перерабатываются глав¬
ным образом прессованием.2.12.	Эпоксидные смолы (ЭС)ЭС относятся к низкомолекулярным полимерам, которые под
действием веществ, химически с ними взаимодействующими (от¬
вердители) способны переходить из термопластического в терморе¬
активное состояние, превращаясь в неплавкие нерастворимые про¬
дукты. ЭС технического назначения содержат как правило по кон¬
цам своих олигомерных макромолекул две или более эпоксидных
или глицидиловых групп:Г - сн-сн.,1Г — сп-сн-сн.1\ / -. \ 2ООВ неотвержденном состоянии ЭС термопластичны, самостоятель¬
ных потребительских свойств не имеют. Без наполнителей исполь¬
зуются главным образом в качестве клеев.В зависимости от ММ эпоксидные смолы при Т = 20 °С могут
быть жидкими, вязкими или твердыми (табл. 14). Условия отверж¬
дения позволяют регулировать физическую структуру и свойства
реактопласта.ЭС могут модифицироваться другими олигомерами, а также эла¬
стомерами и полимерами, отверждаться как при нагревании, так и
на холоду (см. 1.2.6).Реакция эпоксидной смолы с новолачной фенолформальдегид-
ной приводит к образованию гомогенной самоотверждающейся си¬
стемы, содержащей продукт соолигомеризации (эпоксидно-ново-
лачный блоксополимер) и исходные компоненты, взаимодействую¬
щие при температуре 180-200 °С с образованием топологически
сложной пространственной сетки. Изменяя длительность соолиго¬
меризации получают составы, отверждение которых приводит к
формированию реактопластов с широким спектром физических
особенностей.50Таблица 14Свойства некоторых эпоксидных смол [2]: Марка смолыСодержание
эпоксидных
груши %МолекулярнаямассаТемпература
плавления, °СФизическое со¬
стояние при
Т = 20 °С1 ЭД-2221*23360-380-10Жидкость■ ЭД-2019-22360-4300ЖидкостьЭД-1616-18480-54010ВязкоеЭД-1010-13600-68050ТвердоеЭД-8О100860-108070ХрупкоеГлавное назначение ЭС — высокоэффективные связующие для
композиционных, армированных, высоконаполненных конструк¬
ционных пластиков. Ниже представлены основные свойства эпок¬
сидных пластиков ненаполненных (I), наполненных стеклотканью(II)	и углетканью (III):Показатели1, 11шПлотность, кг/м31200-12501600-19001300-1500Разрушающее напряжение, МПа при:растяжении5030(1450изгибе80-1102500350-500сжатии120-150250-400600-700 |Модуль упругости при изгибе, ГПа4-850-70130-170Ударная вязкость, кДж/м25-8180-200130-150Твердость по Бриннелю, МПа110-120400-460250-350Теплостойкость по Мартенсу, °С80-120140-200140-200Более подробные табличные сведения о характеристиках и при¬
менении промышленных ЭС можно найти в [5], а также в приложе¬
нии 8.51
2.13.	Фенопласты (ФФП)ФФП представляют собой композиционные пластики на основе
фенолоформальдегидных смол, которые в неотвержденном состоя¬
нии в зависимости от химических особенностей подразделяются на
термопластичные (новолачные) и термореактивные (резолъные)
смолы. И те, и другие в практическом плане интересны прежде всего
в качестве связующих.Новолачные:Н[С6Н3(ОН)СН2]„С6Н4ОН,где п = 4-8, ММ = 600-1300; для образования пространственной
сетки необходимы отвердители, например гексаметилентетрамин
(уротропин).Резольные:ОН-	С6Н,(ОН)СН, -сн2онгдеп+т = 4-10; /7 = 2-5.Отличаются от новолачных наличием реакционноспособных ме-
тилольных (СН2ОН) групп. ММ = 400-1000. Отвердители (см.
1.2.6) применяются только для ускорения формирования необрати¬
мой сетчатой структуры.Таблица 15Основные свойства некоторых фенопластовПресс-порошкиСлоистые пластикиСвойствадревеснаямука! слюда
1 и асбестгетипаксстекло¬текстолитПлотность, кг/м31400Ои-;со14001700Разрушающее напря-
жение, МПа, при:;сжатии160: 100140-25090-110изгибе601 5060-100100-170Ударная вязкость,
кДж/м25\; з,518-1550-100Теплостойкость по
Мартенсу, °С125| 140150-160185-25052Оконгание табл. 15СвойстваПресс-порошкиСлоистые пластикидревеснаямукаслюда
и асбесттетинаксстекло¬текстолитДиэлектрическая
1 проницаемость при
50 Гц6-922-237-85-6Тангенс угла диэлект¬
рических потерь0,1-0,70,2-0.250,04-0,150,03-0.20Водопоглощение за
24 часа, %0,5-5,00,1-0,30,5-0,70,8-3,02.14.	Аминопласты (АП)Аминопластами называют композиционные материалы на осно¬
ве карбамидных, главным образом мочевино- и меламиноформаль-
дегидных смол. Кроме указанных связующих в состав АП входят
минеральные или органические наполнители, красители и целевые
добавки.АП выпускаются в виде порошков и гранул. Водорастворимость
карбамидов позволяет получать на их основе гамму строительных и
мебельных материалов (древесно-стружечные, древесно-волокни-
стые пласты, оргалит и др.).Для производства штучных изделий используются базовые
марки: КФА (КФА-1, КФА-2) на основе мочевино-формальде-
гидной смолы с наполнителями сульфитной целлюлозой, неорга¬
ническими порошками и добавками и марка МФ (МФБ, МФВ,
МФД, МФЕ) на основе меламиновой смолы, органических и ми¬
неральных наполнителей. Свойства промышленных АП пред¬
ставлены в приложении 10.Порошковые и гранулированные АП перерабатываются прямым
и литьевым прессованием. Для изделий пищевого назначения ис¬
пользуются марки МФБ, для деталей электротехнического профи¬
ля — марки МФВ и для изделий с высокой прочностью, влагостой¬
костью и тропикостойкостью — марки МФД и МФЕ.Из АП наиболее крупнотоннажным является аминопласт КФА-2.
Он выпускается в широкой цветовой гамме и используется для про¬
изводства изделий электротехнического и бытового назначения, иг¬
рушек. Материал КФ-1 применяют для прессования деталей техни¬
ческого назначения, не соприкасающихся с пищевыми продуктами.53
АП марки КФА2-ПРГ гранулирован и совмещает лучшие качества
КФ-1 и КФ-2.2.15.	Кремнийорганические полимерные материалыПредставляют собой композиционные пластики на основе глав¬
ным образом термореактивного полиорганосилоксанового связую¬
щего, которым пропитывают дисперсные, волокнистые или ткане¬
вые наполнители, получая, соответственно, пресс-порошки, волок-
ниты или разнообразные текстолиты.Главная особенность таких материалов — повышенная тепло¬
стойкость и электрическая прочность (табл. 16) [2, 5].Перерабатываются прессованием.Основные свойства кремнийорганических пластиковТаблица 16НаполнительСвойстваПресс-порошкистекловолокностеклотканьПлотность, кг/м31600-18001800-20001600-1800Разрушающее на¬
пряжение. МПа, при:растяжении25-3530-6080-1801 изгибе30-5050-70120-130сжатии--90-100Ударная вязкость,
кДж/м26-1230-6075Теплостойкость по
Мартенсу, “С180-200225-300225Диэлектрическая
проницаемость при
50 Гц45-105Тангенс угла диэлек¬
трических потерь
при 50 Гц0.010,04-0,060,01Электрическая проч¬
ность, МВ/м15-20	5-10—		10-1254Из сведений, представленных в главе 2, следует, что номенклату¬
ра пластмасс, даже при крайне лаконичном перечислении, ограни¬
ченном в основном физическими характеристиками, обеспечивает
весьма широкий комплекс свойств, позволяющий использовать их в
самых разнообразных приложениях практически во всех отраслях,
способствующих жизнедеятельности человека. Приведенные в этой
главе сведения касаются пластмасс, выпускаемых в государствах
СНГ по стандартам бывшего Советского Союза.Авторы сочли целесообразным в качестве приложения привести
перечень полимерных производств, действовавших в 1991 году (при¬
ложение 1), а также зарубежные аналоги наиболее распространен¬
ных марок пластиков с их торговыми названиями (приложение 2).
3.	АРМИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ
МАТЕРИАЛЫАрмированные, то есть укрепленные, усиленные пластики являют¬
ся гетерофазными системами, состоящими из волокнистого напол¬
нителя и полимерного связующего. Непрерывные волокна усилива¬
ют ряд свойств полимера. Прежде всего армирование повышает
прочность, а также придает полимерным материалам некоторые
особые качества: увеличенную электро- или теплопроводность и
теплостойкость, вибродемпфирующие или радиотехнические свой¬
ства, размерную стабильность изделий и др. Особенности техноло¬
гии и свойств армированных пластиков в лаконичной и конкретной
форме изложены в [6, с. 204].Высокопрочные волокнистые пластики широко применяются в
изделиях, эксплуатируемых в экстремальных условиях (аэрокосми¬
ческие системы, скоростной подземный транспорт, судостроение,
автомобильная промышленность, спортивная техника).В последние годы армированные пластмассы все шире использу¬
ются в газо-, нефтедобывающем и перерабатывающем комплексах.
Здесь специфическим преимуществом армированных пластиков по
сравнению с традиционными металлами (легированные стали,
цветные сплавы) являются не только высокая удельная прочность,
которая позволяет существенно снизить расходы по доставке и мон¬
тажу изделий, но и повышенная химическая стойкость, определяю¬
щая увеличение срока службы изделий, в том числе в коррозионной
среде и соответственно уменьшающая эксплуатационные затраты, а
также возможность улучшения характеристик потоков рабочих
сред, транспортируемых в трубопроводах на расстояния в тысячи
километров.В качестве связующего армированных пластиков используют
главным образом термореактивные и в меньшей степени термопла¬
стичные полимеры.К ним относятся рассмотренные в предыдущей главе эпоксидные,
фенолформальдегидные, кремнийорганические олигомеры, нена¬
сыщенные гетероцепные полиэфиры, полиэтилены, поливинилхло-
риды, фторопласты, полиамиды, термостойкие полимеры с гетеро¬56циклами в основной цепи (полиимиды, фенилоны, полиамидоими-
ды, полибензоимидазолы).3.1.	Особенности процесса армированияАрмирующими волокнистыми наполнителями могут являться
элементарные волокна и состоящие из них пряди, жгуты, нити,
шнуры, ленты, ткани различной структуры, войлокоподобные мате¬
риалы и принципиально сходные с ними бумага и картон. Соответ¬
ственно в зависимости от природы волокон различают стекло- , уг¬
ле- , органо-, асбопластики и др.Поскольку прочностные и особые характеристики армирован¬
ных пластиков определяются свойствами прежде всего волокни¬
стых наполнителей, то в таких материалах изменяется роль поли¬
мерной составляющей. Назначением полимерного связующего ста¬
новится равномерная передача внешнего энергетического поля
(механическое, электромагнитное, тепловое, акустическое) на все
волокна, составляющие пластик. Это диктует особые требования,
собственно и являющиеся причиной выделения армированных ма¬
териалов в самостоятельную группу.Прочность связи «полимер-волокно» лежит в основе главных
свойств таких пластиков. Она определяется смачивающей или про¬
питывающей способностью связующего, величиной адгезии связу¬
ющего к волокну, усадкой полимерной составляющей при ее отвер¬
ждении (реактопласты) или затвердевании (термопласты), возмож¬
ностью химического взаимодействия связующего и наполнителя,
значением коэффициента объемного расширения компонентов пла¬
стика, относительной деформацией волокна и полимера под дейст¬
вием приложенной механической нагрузки.Высокая смачивающая способность связующего по
отношению к наполнителю определяет условия для их предельного
контакта. Каждое элементарное волокно должно быть покрыто сло¬
ем связующего, что обеспечивает равнонагруженность наполнителя
внешним энергетическим полем и монолитность пластика. Смачи¬
вающая и пропитывающая способность также зависит от состояния
поверхности волокна, наличия на ней аппретов или других веществ,
от ее микрорельефа, вязкости пропитывающего состава, свойств
растворителя, сорбционных свойств волокна и капиллярных осо¬
бенностей конкретной ткани (ленты, жгута, шнура, войлока).Адгезионное взаимодействие пары «волокно-связу-
ющее» определяет такое важнейшее свойство, как прочность и ха¬57
рактер разрушения пластика, которые могут определяться либо
свойствами волокна, (адгезионная связь превышает прочность
связующего), либо полимера (адгезионная связь ниже прочности
связующего).Относительная деформация связующего должна быть
не ниже аналогичного параметра волокна. В противном случае при
деформации пластика под действием нагрузки происходит наруше¬
ние адгезионного взаимодействия с разрушением полимерной
составляющей.Усадка при отверждении полимерной составляющей является
причиной возникновения напряжения сжатия на границе с волок¬
ном. Если усадка значительна, а жесткость иолимера велика, то та¬
кие напряжения могут явиться причиной образования микротре¬
щин, расслоений и даже деформации волокна.Большое влияние на прочность адгезионной связи наполнителя
со связующим оказывает тепловое расширение компонентов систе¬
мы, зависящее как от свойств полимера, так и от значения темпера¬
туры (табл. 17).Таблица 17 [5]Характеристика некоторых полимерных связующихСвязующееФенолоформальдегид-
ная смола1^ | Адгезионная прочность
I стекло- волокно- свя-
1 зующее, МПак5 К
—~ сг
1 8.I ^>» о
1,0ТКЛР, Й-106 град-1ро■а1о<оо1'
о46,6ооо|=1Оо75т0оОоооЭпоксидно-фенольнаясмола36,5До 3,541,653,2-Полиэфирная смола8,05,0-8,048,233,4100,0Кремнийорганический
полимер К-929,02,0-3,030,487,2155,6Поливинилхлорид6,72.0-3,0 |80,0Полиэтилен11,61,0-3,0 11220,0-58Удаление с поверхности волокон аппретов, замасливателей, вос¬
ка, термохимическая обработка — способствуют усилению свойств
армированного пластика.Интегральную оценку химического состояния поверхности воло¬
кон может дать значение рН водной вытяжки из наполнителя.3.2.	Разновидности наполнителейОсновные промышленные виды волокон — стеклянные и углерод¬
ные. Они выпускаются главным образом простого круглого сечения
диаметром 1-20 мкм. Для отдельных применений используют волок¬
но треугольного, ромбического, квадратного, эллипсоидного и других
сечений. Свойства различных волокон приведены в табл. 18,19, 20 [5].Использование армирующих волокон в виде жгутов, ровинга,
тканей, лент, шнуров и войлока (матов) позволяет многократно
ускорить и усовершенствовать технологический процесс производ¬
ства высокопрочных изделий, одновременно расширив комплекс
придаваемых им свойств.Жгуты и ровинги применяются для изготовления тканей,
лент, однонаправленных пластиков, профильных и намоточных
изделий.Войлок (маты) состоит из хаотически расположенных жгу¬
тов. Механическую гибкость войлоку придает поперечная прошив¬
ка. Такой войлок называется матом. Маты лучше пропитываются
смолами, используются для производства многопрофильных
изделий.Ленты состоят из ориентированных в одном, долевом, направ¬
лении волокон, нитей, шнуров, объединенных редкими поперечны¬
ми (утковыми) нитями. Как правило, ленты изготавливают из жест¬
ких высокопрочных и высокомодульных волокон и используют для
производства изделий методом намотки.Ткани различают по характеру плетения, толщине, типу и диа¬
метру нитей, их плотности по утку и основе. От схемы плетения тка¬
ни зависит прочность материала в продольном и поперечном на¬
правлении, его гибкость. Чаще других применяются полотняное, са¬
тиновое и саржевое плетение тканей из непрерывных волокон.
В ткани полотняного плетения (рис. 7, а) уток и основа переплета¬
ются через одну нить, в продольном и поперечном направлении они
являются равнопрочными, в саржевом плетении уток и основа пере-59
плетаются через 2 или 3 нити (плетение виг 1/2 и 1/3 рис. 7), сати¬
новое плетение имеет от 1/4 до 1/8 нитей основы.Таблица 18Свойства основных групп волокон, используемых в полимерных
слоисто-волокнистых композитахТип волокнаДиаметр,мкмр, кг/м3са. МПаЕ. ГПаСтекловолокно01112400-28000.9-4,57,4-12,02,1-5.4Базальтовое
| волокно1227502.16-2,4598-Органоволокна:полиамидное12-251140-14500.8-3.010-1312.3-4.01 другие волокна-920-14100,4-1.74,6-12,08-17Бороволокно95-1402300-24503,55 4,50386-4200,6-0,9Натуральныеволокна:сизаль100-30014500.53-0,6317-223,6-5,2шелк~13700.34-0,598,7-13,410-15древесное8-1215200,45-0.6515-35-банановое50-25013500,71-0.7927-332,4-3.6кокосовое100-45011501,1-1,753-617-47джутовое--0.4425,50,7-1,8льняное15--20-304,5-6.0Металлическиеволокна:стальное100-30078002,5200алюминиевыесплавы-2700-28000,55-4,871,0-73.1металлокорд78002.5-2.11201.5-2,060Основные механические свойства углеволоконТаблица 1961
Основав)Рис. 7Различные виды переплетения тканей: а - полотняное; б — сатиновое;
виг— саржевое (ткани типа 1/2 и 3/1)Xа)XУх[=?/1/ уг.-о-*✓А1‘Н-—'7Рис. 8Схемы структур армирования [7]: а - однонаправленное; б - в двух направлениях;
в - в трех направлениях; г - взаимно-непрерывное в трех направленияхТаблица 20Некоторые свойства органоволокон, используемых в производстве
высокопрочных волокнистых композитов.р.Температура, ”СВолокнос„ ГПаБотк. %Е. ГПакг/мплавле¬ниядеструк¬ции1 Полиэтиленовое9701362000.3882,51,99Полипропиленовое920136-1652000,4-0,620-254,6-5,0Поливинилспиртовое:высокопрочное1320225-2302500,8-1.056-1210-25высокомодульное1320--1,2-1.654-630-60Полиамидное:капрон11502153000,7-0,915-203-5СВМ1430_-3,8-4,23-4125-135ВНИИВЛОН1430--2,1-2,63-5110-130Терлон1450280-300-3,3-3.62,7-3.5130-160Кевлар-491450--3,6-3,82.7-3,5130-1401Полиэфирное (лавсан)1390Разлага¬ется235-2550,8-1.110-157-12 ;Пол и а крило н итриль-
иое (нитрон)1170То же-0,5-0.616-174,6-5,8 'Гидрацетат-целлюлозное1550-2000,6-0,88-1212-18 ;; Полиимидное1410-0,6-9,48-129-12Волокна из неорганических материалов весьма чувствительны
к изгибным деформациям. Для уменьшения их травмируемости в
процессе текстильной переработки используют различные аппре¬63
ты, наносимые на поверхность волокон, например, парафиновая
эмульсия.Свойства стеклотканей (марка Т) и вязально-прошивных мате¬
риалов (марки ВПР и ВПЭ) приведены в табл. 21.Таблица 21Основные свойства стеклотканей и вязально-прошивных материаловМарка тканейТолщинаПоверхност¬
ная плотность,г/м2Разрывная нагрузка. НПерепле¬тканей, ммосноваутоктениеКонструкционныеТ-100.23+0,02290±724961470Т-10-800,24+0,02290±731361764Т-110,30±0,03285+1527441568сиТ-11-ГВС-90,30±0,03385+151764931ЯОЕТ-11-7520,30*0,03385+1527441568гаОТ-120.30+0,03375±1526951568Т-12-410,30+0,03370+1525971421Т-12-ГВС-90,30±0,03370±151715882о*Т-130,23±0.02285±1217641176Оя«лТ-140,27±0,03308±1217641470оосТ-14-2700,27+0,03308+1218621568Вязально-прошивные материалыВПЭ-040,393+0.05400+25190190-ВПР-100,84+0,178б±38220220-Углеткани, полученные термохимической обработкой текстиль¬
ных тканей из полиакрилонитрила, гидрата целлюлозы, не содер¬
жат аппретов. В отличие от стеклянных волокон, поверхностная
энергия которых достигает 400-10~3 Н/м, аналогичный параметр
углеволокон составляет (27-58)-1СГ3 Н/м. С учетом сорбции угле-64волокном из окружающей среды низкомолекулярных веществ его
поверхностная энергия снижается еще больше. Следствием пере¬
численных факторов является сравнительно низкая смачиваемость
углеволокнистых наполнителей полимерным связующим.3.3.	Типы структур армированияПод типом структур армирования понимается расположение уси¬
ливающего наполнителя в материале, отражающее в определенной
степени его, наполнителя, морфологию [7].Различают армирование однонаправленное (рис. 8, а), образо¬
ванное наполнителем в виде волокон, прядей, нитей, жгутов, ори¬
ентированных относительно одной из пространственных осей.Армирование в двух направлениях или плоскостное (рис. 8, 6)
достигается укладкой тканых видов наполнителя, а также указан¬
ных выше однонаправленных с послойным изменением направле¬
ния укладки на перпендикулярное.Структура армирования в трех направлениях достигается либо
созданием каркасной или сотовой конструкции наполнителя (рис.
8, з), либо использованием волокнистых наполнителей войлочной
морфологии (рис. 8, г). Возможны и комбинированные структуры,
совмещающие особенности схем а иг.Армирование в двух направлениях является, пожалуй, наиболее
распространенным. Так получают различные листовые слоистые
пластики — текстолиты, гетинаксы, намоточные изделия (трубы,
оболочки), изделия, образуемые выкладкой по поверхности формы.
Технология слоистых пластиков, подробно освещенная в [8], приме¬
няется и для получения гибридных изделий — фольгированного тек¬
столита, стекло- и углепластиковых труб, металло-, угле- и стекло¬
пластиковых оболочек.3.4.	Основные особенности технологииОсобенности технологии определяются тем, что в большинстве
случаев, за исключением производства листовых материалов, полу¬
чение армированного пластика технологически совпадает с произ¬
водством изделий из него. Из полуфабриката в виде наполнителя,
пропитанного неотвержденным связующим тем или иным методом,
например намоткой, получают заготовку изделия, которая затем а
результате химической реакции отверждения или в результате за¬
твердевания при охлаждении (термопласты) приобретает свойства
высокопрочного армированного пластика. Качество пропитки на¬65
полнителя связующим в решающей мере определяет свойства полу¬
чаемого материала и изделия.Различают два основных метода пропитки, условно называемые
«мокрым» и «сухим».«Мокрый» метод включает пропитку волокна жидким олигоме¬
ром или полимером непосредственно перед оформлением заготовки
изделия. Отмечают, что самое большое преимущество «мокрого?»
метода — его экономичность. Стоимость производства продукции
по «мокрой» технологии примерно втрое ниже, чем по «сухой».
Кроме того, обеспечивается высокая монолитность и газонепрони¬
цаемость изделий. Однако и недостатков у этого метода немало.
Основные из них: далеко не все олигомеры и полимеры можно пе¬
ревести в текучее состояние с вязкостью, достаточной для осуществ¬
ления процесса пропитки; сам процесс сопровождается значитель¬
ными технологическими потерями смолы или полимера; невозмож¬
но точно контролировать количество связующего, нанесенного на
наполнитель, в том числе в различных частях получаемой заготов¬
ки изделия.По «сухой» технологии сначала изготавливают полуфабрикат
пропиткой наполнителя раствором связующего (лаком) с последу¬
ющей его сушкой для удаления растворителя. И уж затем сухой по¬
луфабрикат (препрег) перерабатывают в заготовку изделия, кото¬
рую далее термообрабатывают при температуре, превышающей
точку плавления связующего (для термореактивных полимеров это
температура отверждения).Основные недостатки «сухого» метода следующие: сложность пол¬
ного удаления растворителя из препрега; невысокая плотность на¬
мотки. Оба недостатка приводят к снижению прочности и монолит¬
ности армированного пластика и изделий. Вместе с тем «сухой» ме¬
тод обладает и серьезными достоинствами. Это — универсальность
по используемым связующим, упрощение варьирования состава свя¬
зующего, точное дозирование его наноса на наполнитель, отделение
процесса пропитки от производства изделия, возможность использо¬
вания высокопроизводительных методов получения препрега, суще¬
ственное улучшение санитарных условий производства.Методы изготовления изделий из армированных пластиков ве¬
сьма разнообразна по аппаратур но-технологическому оформле¬
нию и зависят от формы и размеров изделия, типа волокнистого на¬
полнителя и связующего. Все методы формования изделий из арми¬
рованных пластиков могут быть в самом общем виде разделены на
открытые и закрытые [9].66К открытым относятся методы контактного формования, напы¬
ления, намотки, центробежного формования и ряд других, пред¬
ставляющих собой разновидности перечисленных, В этих методах
используется одна формообразующая поверхность. Вследствие это¬
го значительно затруднен контроль за получением заданного объ¬
емного содержания волокнистого наполнителя в композиции, так
как толщина стенки изделия является функцией ряда параметров, к
числу которых относятся вязкость связующего, упругость волокни¬
стого наполнителя, конструктивные особенности устройств, ис¬
пользуемых для локального уплотнения наполнителя и др. Допол¬
нительное уплотнение свободной поверхности изделий, формуемых
открытым способом, позволяет повысить стабильность технологии
и улучшить их качество.К закрытым методам относятся прессование, инжекционное фор¬
мование, протяжка. Вся поверхность изделия формуется в контакте с
соответствующими элементами формы. Как правило, при закрытом
формовании не требуется дополнительной обработки поверхности
изделий и достигается значительно более высокая точность толщины
стенок.В табл. 22 кратко охарактеризованы наиболее распространенные
методы изготовления изделий из армированных пластиков.Вид и свойства армирующего наполнителя в значительной степе¬
ни предопределяют выбор метода формования изделий.При формовании изделий из армированных пластиков волокни¬
стый наполнитель, как правило, малоподвижен, а связующее обла¬
дает хорошей текучестью. Это требует внимательного подхода к вы¬
бору давления формования. При использовании связующих, не вы¬
деляющих летучих продуктов на стадии отверждения, давление
формования будет определяться только деформативными свойства¬
ми волокнистой заготовки, т.е. степенью ее уплотнения.При использовании же связующих, отверждающихся по поликон-
денсационному механизму с выделением газообразных и жидких про¬
дуктов реакции, давление формования следует выбирать с учетом ин¬
тенсивности этого явления на разных стадиях процесса во времени, а
также с учетом возможного давления, возникающего в результате этих
выделений в замкнутой форме или в форме, конструкция которой
обеспечивает удаление только части летучих продуктов отверждения.
Кроме того, конструкция формы должна обеспечить стабильность
размеров изделия под действием давления продуктов реакции, выде¬
лившихся при нагреве, с тем, чтобы обеспечить формование изделий,67
оIXТаблица 23Общая характеристика некоторых слоистыхориентированных стеклопластиковМаркамате¬риалаСоставСодержа- 1Метод произ¬
водстваНазначение 1;
Конструкционные ||связующееармирующийнаполнительние связу¬
ющего, %Вид поставляемого материалаАГ-4СФенолформальдегид-
ная смола, модифици¬
рованная поливинил-
бути-ралем Р-2МНити из алюмоборо-
силикатного стекла,
крученые марок
БС6-13х1 и
БС6-6,8х2 или некру¬
ченые марок
НПС-10/200 и
НПС-10/40030+2Лента или полотно из ори¬
ентированных первичных
или крученых стеклонитей,
пропитанных связующим.
Цвет — желтый различный
оттенковНамотка и
прямое литье¬
вое прессова¬
ниеизделия повышен- |
ной прочности для |
работы при темпе- |
ратуре -196... -1-200
°С и в условиях тро¬
пического климата )27-63СЭпоксифенольное с до¬
бавкой фурфурола-24-36Непрерывная лента или по¬
лотно из ориентированных
крученых стеклонитей, про*
питанных связующим.Цвет — от светло-бежевого
до светло-коричневогоНамотка и
прямое прессо¬
ваниеВысокопрочные
конструкционные
изделия, крупнога- 1
баритные изделия,
имеющие форму тел
вращения |П-2-1С;Эпоксидная смола с
М 0 ди ф и ци р у ющи м и
добавками_22-24То же, но цвет — от свет¬
ло-бежевого до желтогоНамотка и
прямое прес¬
сованиеКонструкционные ;
крупногабаритные
изделия высокой
прочностиСВАМФенол форма л ьдегпд-
ная смола, модифици¬
рованная анилином
(Р-2М), бутваром
(ВФ), эпоксидной смо¬
лой (ЭР, ЭН, ТЭФ-Р)Элементарные волок¬
на диаметром 15 + 3
мкм из алюмопороси-
ликатного стеклаНепрерывная лента или по¬
лотно из однонаправленных
или перекрестно армиро¬
ванных элементарных воло¬
кон1...Намотка и
прямое прессо¬
вание1-с**чО
совершенных по толщине стенки и по структуре армированного по¬
лимерного материала.Методы формования по давлению, развиваемому в формующем
инструменте, классифицируют следующим образом: формование
без давления и формование с малым (до 2,5 МПа), средним (до
7 МПа) и высоким (до 30 МПа) давлением. Уровень давления обу¬
словлен гидравлическим сопротивлением пористой среды, а также
газовыделением при отверждении.Согласно приведенной классификации без давления формуют из¬
делия контактным методом и методом напыления. Уплотнение
композиции прикаточными валиками здесь носит локальный и
кратковременный характер. Намотка и центробежное формование
осуществляются при малом давлении. Средние по значению давле¬
ния используются при «мокром» прессовании волокнистого напол¬
нителя в замкнутой форме, высокие — при прессовании предвари¬
тельно пропитанных материалов.После окончания формования оболочки намоткой могут быть
применены дополнительные средства создания повышенного дав¬
ления формования материала. К их числу относятся различные эла¬
стичные оправки, эластичные вакуумируемые обжимные чехлы в
сочетании с автоклавами, гидроклавами, оплетками в виде слоев ар¬
мирующего наполнителя, лент, канатов («кабельклав»), а также
специальных бандажей и пресс-форм.Применяемое оборудование и оснастка должны обеспечить не¬
обходимое давление формования материала изделия. Несмотря на
то, что метод намотки относится к открытым методам формова¬
ния, он позволяет (хотя и не в такой степени, как при закрытом
способе) регулировать объемное содержание волокнистого напол¬
нителя в композиции. Достигается это благодаря тому, что уплот¬
нение препрега при намотке армирующего материала на оправку
ненулевой кривизны связано с технологическим натяжением. По¬
следнее является достоинством метода намотки еще и потому, что
позволяет более полно использовать прочностные свойства волок¬
нистого наполнителя за счет одновременного вступления волокон
в работу, а также за счет их предварительного натяжения. Эти фак¬
торы позволяют применять при намотке более жесткие связующие
с меньшим относительным удлинением и при прочих равных усло¬
виях получать материалы с более высокими механическими ха¬
рактеристиками |9].Достижение требуемой ориентации волокнистого наполнителя в
стенке изделия — довольно трудная задача. И наибольшие возмож¬70ности разработчикам предоставляет метод намотки. Выбор опти¬
мальных углов намотки в сочетании с требуемым технологическим
натяжением позволяет придать материалу изделий анизотропию
свойств, наиболее полно отвечающую характеру внешних нагрузок.
Таким образом, метод намотки дает возможность в максимальной
степени использовать достоинства армированных пластиков как
конструкционных материалов.Особое значение метод намотки приобрел за рубежом в ракет¬
но-космической технике. Из крупногабаритных намотанных стек¬
лопластиковых конструкций, изготавливаемых в США, классиче¬
скими примерами являются корпуса ракет типа «Поларис» и «Ми-
нитмен», где применение высокопрочного стеклопластика взамен
стали позволило снизить массу и существенно (в 5—10 раз) умень¬
шить стоимость.Объем мирового производства намотанных стеклопластиковых
изделий непрерывно возрастает. Размеры проектируемых конст¬
рукций уже достигли 8 м в диаметре и 35 м в длину и продолжают
расти. Современное состояние техники намотки позволяет изготав¬
ливать конструкции диаметром более 30 м. Можно предположить,
что в будущем совершенствование метода намотки будет развивать¬
ся по пути создания технологии получения несимметричных и бо¬
лее сложных конструкций.3.5.	Свойства полимерных армированных пластиковВажнейшее потребительское качество армированных пластиков
заключается в возможности путем согласования вида, свойств и со¬
отношения связующего с наполнителем (свойства и морфология), с
технологией приготовления и переработки получать изделия, обла¬
дающие комплексом характеристик, обеспечивающих предъявляе¬
мые к нему индивидуальные требования.Промышленностью освоены сочетания перечисленных составля¬
ющих, примером которых являются сведения, объединенные в таб¬
лицы 23 -27, составленные по данным из [5].Эпоксидные и эпоксифенольные олигомеры используются наи¬
более часто в армированных пластиках. Это объясняется потреби¬
тельской доступностью связующих, широким спектром марок
эпоксидных смол и их богатыми модификационными возможностя¬
ми, особенно полно проявляющимися в случае эпоксидно-феноло-
формальдегидных систем.71
Стеклопластик ЭФ-32-301 (табл. 24) построен на эпоксидиано-
вой смоле Э-40, пластик ЭТФ — на низковязкой эпоксидной смоле
ЭТФ-10, представляющей собой смесь алифатической смолы
ЭЭТ-1 и олигомера ЭФГ. Остальные разновидности пластиков,
представленных в табл. 24 построены на эпоксифенильном связу¬
ющем и отличаются типом наполнителя и используемыми моди¬
фицирующими добавками. Сопоставление данных, приведенных в
табл. 24 демонстрирует технологические возможности пластиков,
в связующем которых участвуют эпоксидные олигомеры.Пластики на основе кремнийорганических соединений отлича¬
ются повышенными значениями теплостойкости. Они перераба¬
тываются только горячим прессованием при температурах
180-220 °С. Их свойства представлены в табл. 25.Стеклопластики на основе полиэфирных связующих позволяют
использовать при переработке метод контактного формования. Ис¬
пользуются стирольный раствор диэтиленгликольмалеината
(ДС 50, ДС 70) или полиэфиракрилатной смолы (КС-1, КС-2). На
основе полиэфирных смол контактного типа получают пластики
при давлении 0,07-0,3 МПа не только горячего (140-150 'С), но и
холодного отверждения. Формование изделий из полиэфирных ар¬
мированных пластиков практически не сопровождается выделени¬
ем летучих.Возможности углепластиков, определяемые маркой волокна, ви¬
дом и свойствами связующего, показаны в табл. 26.Совмещение в одном армированном пластике волокнистых на¬
полнителей различной природы расширяет технологические и экс-
плутационные свойства этих гибридных материалов.При последовательной укладке чередуют слои стекло- и угле-
волокна (табл. 27, А), резко изменяя^ударную вязкость; чередуя
стекло и бороволокно (табл. 27, Г), добиваются высоких прочно¬
стных характеристик. Используют органоволокно в сочетании с
карбоволокном в различном соотношении по содержанию и мор¬
фологии (нити, ткань, войлок, жгут), что позволяет изменять мо¬
дуль упругости от 77 до 175 ГПа, а прочность при сжатии — более
чем на три порядка (табл. 27, В и Д). Наибольшую прочность по¬
лучают, совмещая в одном жгуте армирующего наполнителя стек-
ло-, угле- и бороволокно (табл. 27, Б). В этом случае абсолютное
значение модуля упругости пластика на олигомером связующем
становится большим, чем у высокопрочных легированных сталей
(до 215 ГПа).Таблица 24Свойства листовых стеклопластиков на основе эпоксидных связующих| Цоказате-	Марка стеклопластика1лиЭФ-32-301ЭТФствэСТЭФСТЭФ-РСТЭР-1-30р, кг/м*1600-17001800-20001600-17001600-180016001700-1800Т..'С240330180180-200180230Г ., “Сряб'-60..>155-----су,, МПа408/220*580/600*-300/150*250/200*300! МПа260/190*420-520---300ст„, МПа415/330*700-730150250-400тг,,, МПа6,5/4.5*23,52,525-30--V. ГПа0,203/0.125*0,15----Е. ГПа22.0/16,3*3,12-3.10---25.0О, ГПа35,3/35,0*-----а, кДж/м’142/118*-48145-195а-10'‘, 1/К6,27,5----С.кДж/(кг-К)1.5-1,713,13----| X, Вт/(м-К)0,290.33-0.21-0,28-—^вт, м2/с21,7-----Р,'-10й-110131 -10132 10'2р,„ Ом см-510131 10м1-10“110й61013е4,5--6-5,41^50,0270,0090,090,005-0.18К. МВ/м---251225Водопогло-
щеиие, %0,2 80.05-0,8-1,00,80,05Бензопо¬
глощение,! %0,07---!! Маслопо-
глощение,%0.55...--40,28Керосино-стонкостъ,%0,38-----* Числитель — по основе, знаменатель — по утку.73
Таблица 25Свойства листовых стеклопластиков на основе
кремнийорганических соединенийПоказателиМарка стеклопластикаСКМ-1СКМФ-29СТК-41СТК-41/ЭПСТК-71р, кг/м3177019001600-180016001600-1800Ты. “С200-2150250-300225250225Vх-60...+ 200-60... +350--ав, МПа250200-300200180/120*100стсж, МПа160300-350---аи, МПа140200-300ПО200-I Е, ГПа21,7—---я. кДж/м257/53*195-240-72-НВ, МПа245----КШ'Н,--0,5-1.0--Л, Вт/(м К)--0,21-0,280,21-0,28-Р5, Ом1,2-Ю14МО15110131-1013-р„ Ом-см5-1013МО’51-10111 10°НО13к4,16-4,833,6-4,5-5-7_1^50,0050,0030,20,040,005Ел?, МПа111010-121810Водо-поглощение0,5-2,01,00,35•Числитель — по основе, знаменатель — по утку.74Таблица 26Основные свойства некоторых углепластиков:Марка углепластика|■КМУ-ЗлКМУ-3КМУ-2лКМУ-2уКМУ-1КМУ-4Марка волокна! ПоказателиЛентаЛУ-2ЖгутВМН-4ЛентаЛУ-2ЖгутВМН-4ЖгутВМН-1ЖгутВМН-4МатрицаЭп ок си фенол ь н аяПолиамиднаяЭпокситрифенольнаяр, кг/м31400-1300140015001500 |<тв, МПа*650иоо3809007401020Е, ГПа*12018080140160180^ МПа400450300400250400си, МПа294526303030а-10й, 1/К*0-0,50-0,50-0,50-0,50-0,50-0,5С,кДж/{кг-К) *1,301.301.301,301.301,30То же**1,0321,0321,0321,0321.0321,032X, 8т/(м К)*0,5080,5080,5080,5080.5080,508 ;То же**0,5200,5200,5200,5200.5200,520ат ■107м;'/с*3,0-2,883,0-2,883,0-2,883,0-2,883,0-2.883,0-2,88р„ Ом-см*1-10г—
1-105М0г-110'НО2-110’1 -1 (}2—
1-10511 Ц“|О ОК* ^7*
1 О О1*	Вдоль волокон.** Поперек волокон.75
Таблица 27Свойства гибридных эпоксидных композитов
в зависимости от состава волокнаВариант |У06, % в нитях"г*о.Е. ГПаПрочность, МПа|КомпозитоЛО гЗ5 жГ X2
и Ч17о3 з
2 *
о. оОоо 3'а*га ОК чбороволок-нас1 Г*тсдв[АКарбо-стекло-волокнит—30*—1520162085-320460-180 13346	17*-77-300410-17014* ' -176065-240730-240Борокар-11.510.6-10,41 78,11840215 : -840164063Ббостекло-волокнит—32,956,51710190...83016605411,1-42,746,21720202-740165044БКарбо-органо-волокнит—1440*-1400175-520980-150 1_2228*-1350165-530820-260ГБоро-стекло¬текстолит, 16,5—-83,518001527212401090--19,3—-80,7170011887ИЗО730--13,5—..64,51730871201040980--|Карбо-органо-текстолит—	1000_1350771,660,2949-IIД505015101081,220,69-56-_2575—156016001201,280,94-76--0 1 100-1451,571,01-91-* Объемное содержание волокна (У0б) в композите.4.	ПРОЧНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ4.1.	Общие понятияПод термином прогность понимают способность материала со¬
противляться воздействию внешнего механического поля. Проч¬
ность обеспечивает сохранение формы изделия, к которому прило¬
жена внешняя нагрузка. Под действием внешней силы в материале
изделия возникает механическое напряжение или, как принято на¬
зывать, напряжение.Если значение напряжения в изделии равно или превышает раз¬
рушающее напряжение материала, то оно разрушается. Таким обра¬
зом, оценивая прочность полимерного материала, используют два
фундаментальных понятия:—	напряжение определяет уровень нагруженности изделия;—	разрушающее напряжение — определяет предел нагруженности
материала, достижение которого вызывает разрушение изделия.
Разрушающее напряжение еще называют пределом прочности(<*пч. ■ Г;)"В зависимости от соотношения вектора внешнего усилия и плоско¬
сти, в которой развиваются вызванные им деформации, напряжения
подразделяются на нормальные и касательные или тангенциальные[Ю].Нормальные напряжения (а):
сжатие, растяжениеIЛ 1 \®сж,р ^’	(4-1)где N — приложенное усилие, Н; 5 — площадь наименьшего по век¬
тору поперечного сечения изделия, м2аи=^Ч	(4.2)где Ми — изгибающий момент от действия приложенного к изделию
усилия, Н-м; ТУ — момент сопротивления сечения изделия, м3.Касательные напряжения (т):
срез, сдвигЧсдв=^г;	<4-3)77
где N — действующее касательное усилие, Н; 5 — площадь изделия в
плоскости действия силы N. м2;
кручениеМк пх —	И.	(4 4)КР иг ’	к 'где Мкр — момент крутящий, приложенный к изделию, Н-м; Шр —
полярный момент сопротивления сечения изделия, м3.В случаях, когда к изделию приложены усилия, действующие од¬
новременно в разных плоскостях, различают двухосное или трехос¬
ное нагружение. Два, три или более одновременно действующих на¬
пряжений заменяют одним, эквивалентным (аэкв).В общем случае:°Экв = ^°-5[(°1 -°2)2 +(°2 -<Ъ)2 +(°3 -°1)2]. (4'5)где а1( а2 и а3 — нормальные напряжения от усилий, действующих
по трем главным координатным осям.Для случая двухосного нагружения (с3 = 0) уравнение упрощает¬
ся, приобретая вид:оэкв =	(4.6)При одновременном действии нормальных и касательных на¬
пряжений используют более сложные зависимости.Расчетные значения напряжений (а, т) не должны превышать до¬
пускаемые напряжения [с], [т], величина которых определяется про¬
стыми соотношениями:[а]=—;	(4.7)«1М=—,	(4.8)«2где стпч> тп,, ~ пределы прочности, а п1з п2 — коэффициенты запаса
прочности соответственно для нормальных и касательных
напряжений.В конечном счете, при оценке любых действующих в изделиях
напряжений должно соблюдаться соотношение:78а<|ст]; т<[т].Естественно, что приложенное к изделию усилие вызывает боль¬
шее или меньшее изменение его геометрических размеров. Наибо¬
лее часто используют понятие «относительное удлинение» г, кото¬
рое определяют по соотношению:г= —Ю0,%,	(4.9)где /0 — исходный размер ненагруженного образца, м; А/ — прира¬
щение размера под действием приложенного усилия, м.Относительное удлинение, как и оцениваемую им деформацию,
подразделяют на упругую и пластическую.Упругая деформация обратима. После снятия нагрузки (у = 0) она
полностью исчезает и изделие восстанавливает свою исходную
конфигурацию.Пластигеская деформация необратима. После снятия нагрузки
она сохраняет значение, достигнутое за время нагружения.4.2.	Вязкоупругость и релаксацияЕсли образец из ненаполненного полимерного материала под¬
вергается испытанию на растяжение, то в координатах относите¬
льная деформация (е) — приложенное усилие (АГ) можно получить
графическую зависимость, представленную на рисунке 10. На кри¬
вой ОБ выделяются ряд участков.Рис. 9Зависимость усилие—относительная деформация растяжения
образца из пластмассы {без разрушения)79
Участок ОА — зависимость N = ср(е) практически пропорциона¬
льна, характер участка близок к прямолинейному. Такая ситуация
соответствует упругому поведению материала.Участок АБ — графическая зависимость приобретает криволи¬
нейный характер с увеличением относительной деформации. Это
объясняется тем, что кроме упругой отчетливо проявляется и плас¬
тическая деформация.Участок БВ — пластическая деформация преобладает. Поэтому
общая деформация в развивается интенсивно, в то время как при¬
ращение усилия N незначительно.Приведенный обобщенный и неконкрегизированный по виду по¬
лимера пример показывает, что при нагружении пластмасс в них од¬
новременно развивается не один, а по крайней мере два вида дефор¬
маций — упругая и пластическая.У жестких полимерных материалов преобладает упругая составля¬
ющая (ПММА, ПС, ПК, ЭС, ФФП), у пластмасс с развитой деформа-
тивностью — пластическая (ПЭНП, ПВХ-пластикат, ФП). У боль¬
шинства промышленных термопластов соотношение е — N не носит,
так сказать, антагонистического характера (ПЭВП, ПП, ПА, ПФА,
ПЭТФ, ПВХ-винипласт, АБС, ЛПЭНП).Таким образом, полимерные материалы являются вязкоупруги¬
ми физическими телами.Для описания феноменологии, то есть поведения полимеров под
нагрузкой, используют формализованные модели, описывающие
тот или иной вид деформирования и действующие при этом
напряжения.Релаксация — это физический процесс перехода системы в
равновесное состояние, адекватное изменившимся внешним энерге¬
тическим условиям. Размерность релаксации — время.Скорость релаксации и ее интенсивность применительно к поли¬
мерам зависят от химического и физического строения, межмолеку-
лярного взаимодействия, от параметров внешнего энергетического
поля (температура, механическое напряжение, амплитуда и частота
нагружения, напряженность и частота электромагнитного поля, ча¬
стота и мощность акустического воздействия и др.).На макроуровне различают релаксацию напряжения и релакса¬
цию деформации, или ползучесть.Релаксация напряжения при неизменной деформации (г = соп51)
описывается уравнением Максвелла:а, =а„ехр(-т/г),	(4.10)80где ат — напряжение, действующее в изделии через интервал време¬
ни т; с0 — исходное напряжение при т = 0; г — релаксация (время).Для оценки релаксации деформации при постоянном напряже¬
нии (а = СОП51), ползучести, можно использовать уравнение Кель-
вина-Фойгта:ет = ^[1-ехр(-т/г)],	(4.11)где ет — относительная деформация изделия за время т; ст0 — на¬
пряжение, приложенное к изделию (а = соп${); Е — модуль упруго¬
сти материала изделия; г — релаксация.Уравнение (4.11) применяется для оценки ползучести жестких
термо- и реактопластов.В зависимости от химического и макромолекулярного строения и
от внешних условий процесс релаксации может продолжаться от
минут до многих десятков часов. Момент его завершения неопреде¬
ленен. Поэтому со значительной долей условности принято за
время релаксации, или просто релаксацию, считать время, за кото¬
рое релаксирующий параметр (напряжение, деформация) изменит¬
ся в «е» раз (значение г2 и г3 на абсциссе на графике рис. 10).Молекулярная подвижность существенно влияет на процесс ре¬
лаксации. В густосетчатых полимерах, характеризующихся ограни¬
ченностью сегментальных движений, релаксация при прочих рав¬
ных условиях протекает медленнее, чем, например, в термопластах
с разветвленным строением макромолекул.Увеличение температуры способствует ускорению релаксации
напряжения (рис. 10, кривые 1 и 2) и ползучести (кривые 4 и 5) иРис. 10Релаксация напряжения (ст) и относительной деформации (е)
в разных условиях81
более глубокому ее протеканию. Если экспозиция внешнего напря¬
жения составляет тэ, то, судя по графикам, представленным на
рис. 11, полимер при Г = Т2 перешел в равновесное состояние, а тот
же полимер при том же исходном напряжении а, но работающий
при температуре Т1<Т2ъ момент времени тэ находится еще в состо¬
янии незавершенности процесса релаксации.Релаксация — это сложный и многоуровневый процесс. По суще¬
ству, именно релаксационные явления являются причиной отклоне¬
ния свойств полимеров от свойств веществ с нецепным молекуляр¬
ным строением. Для оценки степени завершенности релаксацион¬
ных процессов по отношению к длительности внешнего
энергетического воздействия можно использовать критерий Деборы
(Д) [16]. Д = тг/т где т — экспозиция энергетического воздействия, с;
\г — время релаксации полимерного материала в условиях энергети¬
ческого воздействия, с.Если длительность энергетического воздействия на полимер та¬
кова, что процесс релаксации завершился (Д < 1), то тогда полимер¬
ное тело находится во внутреннем равновесном состоянии. Если
(Д > 1), то релаксация не завершилась и состояние полимера оста¬
ется неравновесным. В нем продолжают действовать внутренние
напряжения, сохраняется вероятность возникновения микротре¬
щин, продолжается процесс длительной усадки изделия.Релаксационные процессы не абстрактны. Они представляют су¬
щественный практический интерес, что будет показано нижеследу¬
ющим примером.Пример. В технике, в том числе бытовой, широко распростране¬
ны металлполимерные подшипники скольжения. В эксплуатации
они не требуют смазки, долговечны, обеспечивают низкий коэффи¬
циент трения. Одно из конструктивных решений — вал вращается в
полимерной втулке, которая в свою очередь закреплена в металличе¬
ской обойме. Обойма (поз. 2) с втулкой (поз. .1) представляет собой
неразъемный узел. Пример такого узла показан на рисунке 11, о.Для обеспечения неразъемное™ полимерную втулку (рис. 11, б,
поз. 1) запрессовывают усилием N в металлическую обойму
(поз. 2). Поскольку ^ > й, то при запрессовке между втулкой и
обоймой возникает напряжение натяга (ан):ан =&(<*-</!)/*	(4.12)где Е — модуль упругости полимерного материала, Па; е — относи¬
тельная деформация втулки при запрессовке.82Нетрудно видеть, что данная конструкция обеспечивает условие
е = сопзГ. Используя (4.10) и считая ст„ = а0, получаем:о,-= ане_т,7,г,	(4-13)где а, — напряжение натяга, сохранившееся к моменту времени т;;
г — время релаксации при а0 = ан.Напряжение натяга изменяется во времени в соответствии с урав¬
нением Максвелла (рис. 11). Если в реальной конструкции внутри
полимерной втулки вращается вал диаметром й2 (Рис- 13, 3), к кото¬
рому приложен крутящий момент Мкр = М, то в установившемся ре¬
жиме движения момент на валу преодолевает момент трения между
валом и полимерной втулкой. Сила трения Р между валом и поли¬
мерной втулкой, приложенная к втулке, равна:Р = мкр/ 0,54Эта сила стремится провернуть полимерную втулку в обойме. От
проворота втулка в обойме удерживается усилием Т(-, направленным
противоположно силе Р. Пренебрегая влиянием толщины втулки,
можно записать условие непроворачиваемости втулки:Т{>Р.	(4.15)Усилие Т/ определяется из действующего к моменту напряже¬
ния а,, а именно:7’-=а,-/я<й.	(4.16)После подстановки получаем:а,	>2Мкр ЫЬ!А2-	(4.17)Таким образом, если величина остаточного напряжения натяга
о > О;, то узел трения не теряет своих конструкционных качеств. В
случае, когда ст < а,, полимерная втулка начнет проворачиваться под
действием Мкр на валу 3, и конструкция выйдет из строя.83
Рис. 12Схема сопряжения вал (3) — пластмассовая втулка (1),
запрессованная в металлическую обойму (2)Зная значение г, можно количественно оценить работоспособ¬
ность подобного подшипникового узла. Логарифмируя (4.10) и ре¬
шая его относительно т,-, получаем:т, =г(1пон-]па, ).	(4-18)Температурно-временная эквивалентность пове¬
дения является одной из важнейших особенностей полимерных ма¬
териалов. Прикладной смысл ее заключается в следующем.1па„т=сопз11пТСхематическая зависимость разрушающего напряжения а
от времени (а) и от температуры (6)Влияние фактора времени и фактора температуры на свойства
вязкоупругих полимерных материалов эквивалентны (рис. 13). На¬
пример, один и тот же эффект варьирования прочности получается
либо в результате увеличения длительности силового воздействия
при Г = сош1. либо за счет изменения температуры окружающей
объект среды при сг = сот!.На принципе температур но-временной эквивалентности основа¬
но большинство экспериментов, имеющих целью прогнозировать
долговечность полимерных материалов.844.3.	ДолговечностьОценка работоспособности полимерных материалов во времени
позволяет определить важнейшую эксплуатационную характеристи¬
ку — ресурс изделий и конструкций. Это тем более важно в условиях,
когда пластики применяются для изготовления крупногабаритных
устройств ответственного назначения (трубопроводы, хранилища,
транспортные средства, авиакосмические устройства). Но из приве¬
денного перечисления видна и сложность оценки долговечности по¬
скольку она многофункциональна. В связи с этим для определения
долговечности пластмассы используются в основном эмпирические
уравнения в большей или меньшей мере усложненные результатами
попыток придания им научного содержания с целью повышения точ¬
ности расчетов.!пт, с
4-0-
-40	50	100 а, МПаРИС. 14Временная зависимость прочности некоторых полимерных материалов
при Г = 20 "СПринципиально большинство уравнений долговечности так или
иначе отражают явления, описываемые экспоненциальными выра¬
жениями с отрицательными показателями степени. Кроме того, в
них вводят константы и коэффициенты, отражающие свойства ма¬
териалов и условия их работы. Можно считать практически целесо¬
образным оценку долговечности по уравнению [10, с. 8]х = Аехр(-а/ст),	(4-19)где А и а — эмпирически определяемые константы временной проч¬
ности пластмассы; а — приложенное напряжение.Уравнение (4.19) описывает поведение некоторых промышлен¬
ных марок термо- и реактопластов в изотермических условиях при
температуре 20 °С. Экспериментальные данные, послужившие осно¬
вой для составления уравнения (4.19), приведены на рис. 14.Ниже приводятся экспериментальные значения постоянных А и
а для некоторых полимерных материалов:85
Л, са, ммунПВХ6,3-10769ПВХ (винипласт)15.010852ПС (блочный)6,4-10’31ПА (капрон)2,0-10"4,6Целлулоид1,0-10”38ПММА1,0-10'"34Волокнит2,010“1,6Текстолит7,010‘8В практических инженерных целях нередко необходимо установить
не столько долговечность материала, сколько значения допускаемого ’
напряжения, обеспечивающего долговечность изделия. В этом случае
допускается использование эмпирического уравнения [11]:[ст]т =[а](т/р )"\	(4.20)где [а] — допускаемое напряжение для требуемой долговечности
изделия, Па; [а] — табличное значение допускаемого напряжения
материала, определенное стандартным методом, Па; т - требуемая
долговечность, ч; (3, т - постоянные, определенные эксперимен¬
тально для каждого полимерного материала. Их значения для не¬
которых промышленных пластмасс приведены ниже:! ртПА4,0-Ю-40,047ПММА1,9-10 30,029ПТФЭ3,3-10 40,062ПЭ1.0 1050,040ФП, АП1,0-10"30,100Анализируя методы оценки долговечности (работоспособно¬
сти) пластмасс, мы приходим к неутешительному заключению.
Экспериментально установлена множественность параметров как
структурно-материаловедческих, так и энергетических в большей
или меньшей мере влияющих на долговечность. Численная оцен¬
ка констант, входящих в уравнения долговечности, представля-
86ется экспериментально громоздкой, требующей значительных
затрат и специального приборного оформления, что практически
делает это недоступным. С точки зрения практики при острой
производственной необходимости проще оценить влияние како¬
го-либо из энергетических факторов [Г, ст] на долговечность или
иное оцениваемое качество полимера в их узком временном (си¬
ловом, тепловом) диапазоне, экстраполировав установленные за¬
кономерности на требуемое значение свойства, например, время
достижения нормированной деформации (функция) от внешней
температуры (аргумент).4.4.	Прочность и деформируемость
в статических условияхСтатическими называются условия, при которых скорость прира¬
щения приложенной к физическому телу нагрузки или, соответст¬
венно, скорость развивающейся при этом деформации такова, что
оно находится в равновесии, то есть действующие на него активные
(внешние) и реактивные (внутренние) силы равны.Последнее обстоятельство для длинноцепных веществ особенно
важно. Его соблюдение определяет необходимость согласования
скорости нагружения с деформационной реакцией полимерного ма¬
териала. Чем меньше деформируемость пластмассы, тем ниже дол¬
жна быть скорость ее нагружения при испытании. Условия проведе¬
ния статических испытаний пластмасс на прочность определены со¬
ответствующими ГОСТами (приложение 14).При испытании пластмасс стабильность и воспроизводимость ре¬
зультатов существенно зависят от методов изготовления образцов,
которые также определяются стандартами (ГОСТ 12019 — метод
изготовления образцов из термопластов; ГОСТ 12015 — метод изго¬
товления образцов из реактопластов).Отклонение от стандартов в форме, конфигурации, скорости на¬
гружения образцов нередко является причиной необычайных и не¬
сопоставимых результатов.4.4.1.	РастяжениеПри испытании пластмасс на растяжение используются образцы
в виде двухсторонних лопаток или гантелей. Расширения по концам
образцов служат для закрепления их в зажимных устройствах. При
испытании пленок допускается применение образцов в виде отрез¬
ков лент.87
Рис. 15Схематическое изображение кривой
деформация—усилие, приложенное к полимеруМПри испытании на разрывной машине получают диаграмму растя¬
жения, записанную в координатах деформация-усилие. В зависимо¬
сти от свойств полимерного материала диаграмма может иметь вид,
представленный на рис. 15, или более простой, завершающийся в лю¬
бой из точек записываемой линии, 0-а-Ъ-с-й-е-/-$.Проанализируем представленную зависимость N = <р(ДI). 0-а —
прямолинейный участок, на котором приращение деформации со¬
провождается прямопропорциональным приращением приложен¬
ного усилия (прямая линия), что соответствует закону Гука. Следо¬
вательно, эта деформация упругая.Отметим, что упругие свойства проявляются пластмассами при
очень малых численных значениях относительных деформаций
(единицы процентов). Именно при таких значениях деформаций
корректны измерения модуля упругости. Форма образца и размер
сечения рабочей части лопатки не изменяются (рис. 16, а).Следующий участок а-Ъ криволинеен. Отклонение от прямоли¬
нейности свидетельствует о проявлении пластической составляю-Рис. 16Последовательность деформирования при растяжении
рабочей части образца а еиде лопатки88щей, вклад которой по мере приближения к точке Ь возрастает. В
точке Ь происходит резкое изменение хода зависимости N = ф(А/).
когда приращение деформации происходит без увеличения силы
N. Это вызвано изменением поперечного сечения образца, которое
сужается (рис. 16, Ь). Вообще, конфигурация отрезка О~Ь зависит
от соотношения в макромолекулярной системе полимера физиче¬
ских сил межмолекулярного взаимодействия (стг) и сил ковалент¬
ных, действующих в основной карбо- или гетероцепи (ас^). Если> аск, то при нагружении такого образца в момент а = N/5 » ар
происходит лавинное разрушение межмолекулярных связей, при
этом остаются химические, ковалентные связи карбо- и гетероце¬
пей, суммарная энергетика которых, как было сказано ранее, ме¬
ньше энергетики связей физических. Понятно, что они не в состоя¬
нии противостоять внешнему силовому воздействию, в результате
чего образец разрушается.Такой характер разрушения наблюдается для полимеров хрупких
в стандартных условиях испытаний. Сама по себе хрупкость может
быть следствием либо молекулярной структуры полимера (густо¬
сетчатые), либо определена физическим состоянием полимерного
материала при температуре испытания. Подробнее вопрос влияния
температуры на деформационно-прочностные свойства пластмасс
будет рассмотрен ниже.В случае > аСА участок О-Ъ имеет вид, близкий к прямолиней¬
ному, а полимерный материал проявляет преимущественно упругие
свойства практически до момента разрушения.Ь-с: участок снижения приложенного усилия, сопровождаю¬
щийся развитием деформации. К моменту с в образце появляется
так называемая шейка. Ее сечение существенно, по крайней мере в
10 раз, меньше начального. Установлено, что физическая органи¬
зация полимера в шейке иная, чем в других частях образца. Пока¬
зано, что в области шейки надмолекулярная структура (НМС) как
кристаллических, так и аморфных полимеров становится более
ориентированной.В кристаллических полимерах происходит процесс
рекристаллизации. Если исходная НМС сферолитная, то в шейке
она фибриллярно-ламеллярная. При дальнейшем развитии дефор¬
мации ламели могут разрушиться до фибрилл, фибриллы — до па¬
чек. Каждая из ступеней деформации сопровождается образовани¬
ем новой, уменьшенной по сечению шейки. После образования
шейки шириной к вся рабочая часть образца вытягивается до пере¬89
хода по всей длине в ленту шириной к (рис. 16, (/). Условно, в разви¬
тие лаконично описанного нами механизма рекристаллизации к
моменту (I сферолитная НМС превратилась в ламелярно-фибрил-
лярную. При этом произошло сближение соседних макроцепей по¬
лимера, усилилось межмолекулярное взаимодействие и развитие
деформации на участке (1~е потребовало увеличения приложенного
усилия. В точке е состоялся переход процесса рекристаллизации к
следующей ступени пачечно-фибриллярной с образованием новой,
еще меньшей по сечению шейки шириной к' (рис. 16, е). И далее,
отмеченная выше последовательность событий повторяется (рис.
16,^), на участке/-# происходит развитие шейки шириной к', сопро¬
вождающейся возрастанием приложенного усилия N. Как только
размеры сечения перекристаллизованных НМС становятся соизме¬
римыми с размерами дефектов происходит разрушение образца
(рис. 16, ^ рис. 16,/). Рекристаллизация термопластов подробней¬
шим образом освещена в (12, 16].В практике получения изделий из пластмасс рассмотренный эф¬
фект ориентационного упрочнения широко используется при про¬
изводстве волокон, пленок и погонажных изделий.Ориентационные эффекты, рассмотренные в рамках приведенно¬
го примера, не являются полностью необратимыми. После снятия
нагрузки восстанавливаются упругие деформации, определяемые,
как уже упоминалось, действием физических сил межмолекулярно-
го взаимодействия. Затем, в соответствии с релаксационными про¬
цессами, медленно будут восстанавливаться деформации, связан¬
ные с внутрицепными перемещениями (например, возврат вытяну¬
той молекулы к морфологии пачки). При нагревании этот процесс
ускоряется. Полного восстановления исходного размера не проис¬
ходит вследствие развития при растяжении необратимых пластиче¬
ских деформаций. Отметим, что и это явление используется в поли¬
мерной практике, например, при производстве так называемых тер-
моусаживающихся пленок или изделий (трубки, герметизирующие
рукава, упаковка, кольца,втулки).В аморфных полимерах также могут наблюдаться ориен¬
тационные эффекты, но, как правило, в меньшем объеме. Поэтому,
на диаграмме растяжения аморфных полимеров участок активной
деформации заканчивается точками с или г/, в которых и происхо¬
дит разрушение.Способность аморфных полимеров к большим деформациям
принято называть вынужденной эластичностью, а сами деформа¬
ции — вынужденно-эластическими [12]. Слово «вынужденно»90подчеркивает способность аморфного полимера после снятия де¬
формирующей нагрузки в большей или меньшей степени восста¬
навливать исходную конфигурацию образца. Скорость этого ре¬
лаксационного процесса возрастает при нагреве.Из приведенного анализа видно, что в принципе и кристалличе¬
ские и аморфные полимеры деформируются по сходным физиче¬
ским механизмам, степень проявления которых определяется физи-
ко-химическими особенностями полимерных материалов. Заметим,
что в прикладном плане это определяет практическую невозмож¬
ность установления только по испытаниям на растяжение того, с ка¬
ким полимером аморфным или кристаллическим мы имеем дело.
Исключение составляют лишь жесткие, малодеформативные в стек¬
лообразном состоянии, непластифицированные и немодифициро-
ванные полимерные материалы, а именно ПС, ПК, ЭС, ФФП, АФП.Возвращаясь к рис. 15, отметим, что прочность полимерных ма¬
териалов, то есть разрушающее напряжение при растяжении (ар),
определяют по соотношению°пч = стр ~ ЦгАгде — наибольшее усилие, приложенное к образцу в момент его
разрушения; 5 — площадь сечения рабочей части образца, замерен¬
ная до проведения испытания.Иногда можно встретить величину, называемую по аналогии с
металлами, пределом текучести полимерных материалов (ат). Она
определяется соотношениемстт = Ыт/5,где Мр - усилие образования «горба».В этом случае значение ат показывает величину напряжения, пре¬
вышение которого будет сопровождаться активными пластически¬
ми деформациями.4.4.2,	СжатиеПри испытании на прочность при сжатии используются образцы
в виде столбиков круглого или прямоугольного сечения. В зависи¬
мости от деформативности разрушение пластмассовых образцов
происходит по-разному. При сжатии образцов из высокомолеку¬
лярных жестких полимерных материалов они разрушаются по
плоскости наибольших касательных напряжений, располагающейся
по диагонали продольного сечения (рис. 17, а). Разрушение образ¬
цов таких пластмасс начинается с образование микротрещин, оси91
Nа — жесткой; б — пластичнойкоторых тяготеют к вектору приложенного усилия или располага¬
ются под углом к нему так, что в целом они образуют полосу, распо¬
ложенную в плоскости косого сдвига по главным касательным на¬
пряжениям. Нетрудно представить, что при таком развитии собы¬
тий материал вблизи трещин находится в сложнонапряженном
состоянии одновременного действия сжатия, сдвига и частично рас¬
тяжения. При слиянии микротрещин в магистральную трещину
происходит разрушение образца.Образцы пластмасс с развитой пластичностью при сжатии приоб¬
ретают бочкообразную форму (рис. 17, б). Очевидно, что в плоско¬
сти наибольшей деформации также, как и в предыдущем случае раз¬
вивается сложнонапряженное состояние с одновременным действи¬
ем как сжатия, так и растяжения в поперечном направлении.Изложенное подтверждает следующее:1.	Хотя внешне образец при сжатии находится в условиях одноосно*
го нагружения, возникающее при этом напряженное состояние
имеет сложный характер одновременного проявления деформа¬
ции не только сжатия, но и растяжения, и сдвига.Это является причиной того, что значения прочности пластмасс
при сжатии отличаются от значений прочности при одноосном
растяжении.2.	Вследствие принципиальных особенностей испытаний, деформа¬
ция сжимаемых образцов геометрически ограничена. В связи с
этим процессы рекристаллизации или вынужденной высокоэла-
стичности не успевают проявляться. Отсюда низкая структурная
и технологическая чувствительность этого вида испытаний.923.	Образцы должны иметь определенное геометрическое соотно¬
шение ширины (диаметра) и высоты, а именно /0 = (1,0-1,5)^
или 10 = (1,0-1,5)6, где Ь — наименьший размер прямоугольно¬
го сечения образца. При /0 < 1,5^ или /0 > 1,56 отсутствуют
условия для формирования плоскости наибольших касатель¬
ных напряжений. Результаты имеют завышенное значение.
Прочность при сжатии рассчитывается по уравнению (4.1). Зна¬
чение ДI может задаваться условиями испытаний.4.4.3.	ИзгибДеформационно-прочностные особенности полимерных материа¬
лов при изгибе определяются двумя методами: двухопорным изги¬
бом (рис. 19), когда образец располагается на двух опорах и нагру¬
жен усилием, действующим по оси симметрии опор, и консольным
изгибом, когда нагрузка приложена к свободному концу защемлен¬
ного образца. Первый метод испытаний получил преимущественное
распространение.Рис. 18Схема испытаний материалов на изгибРис. 19Схема расчета напряжений изгибаС точки зрения классической механики образец, испытываемый
в условиях двухопорного изгиба, представляет собой балку, лежа¬93
щую на двух опорах, расстояние между которыми I, и нагруженную
посередине усилием N (рис. 19).Тогда в состоянии статического равновесия (1,Р(х, у) = 0; ХМ{х, у) =
= 0) действует соотношение:КА-М-КВ= 0.Отсюда КА = Кв = 0,5А?;Мх=Ха-1хпри х = 0, Мх = 0.При х = 1/2:м-р-1Л.2 2 4Напряжение изгиба согласно (4.2) равно_МИ _ Р1
°и И/ 41У'Если образец имеет форму цилиндра с диаметром то\у = _— = 0,1(/3.	(4.21)32Если форма сечения образца — прямоугольник шириной & и вы¬
сотой й, тоЪЬ2V/=~.	(4.22)Прогиб балки ДI при испытаниях определяется с помощью изме¬
рительного устройства испытательной машины. По значению Д/
определяют величину модуля упругости при изгибе (Ек).С материаловедческой точки зрения деформация изгиба интерес¬
на тем, что вид и модуль напряжений по толщине изгибаемого об¬
разца или изделия не одинаковы. При изгибе бруса прямоугольного
сечения Ъ-Ь (рис. 20, я) материал, находящийся над осевой линией0	'-0' сжимается, а часть его, расположенная ниже, — растягивается
(рис. 20, б). По нулевой линии напряжение материала равно нулю,
по периферии — возрастает до максимальных. Особенность вязко-
упругих полимерных материалов, в которых напряжение развива¬
ется по степенному закону, состоит в том, что, во-первых, измене¬
ние модуля напряжений по мере удаления от нулевой линии нели¬
нейно и, во-вторых, сама нулевая линия при изгибе изменяет свое
местоположение, смещаясь на Аг (рис. 20, в).94Таблица 28Механические свойства некоторых полимерных материалов; МатериалРазрушающее напряжение, МПа, приЕ. ГПарастяженииизгибесжатии: Полистирол9560701,2: Винипласт55100800,4: Фторопласт-422.511-1420—Полистирол блочный35-40100803,2; Полиамид50-607070-901,5-1,7| Поликарбонат57-6080-10080-901-......... ..: Полиформальдегид60-7070130—! Фенопласт32-541201507.0-9,0: АГ-4В80250130—; АГ-4С50033720035; Стеклотекстолит340700;ш21,3; Стеклопластик СВАМ45010045021: Гетинакс электротех-
: нический8060-12-21Аминопласт30-40-120-150-Из представленных уравнений следует, что по модулю напряже¬
ние сжатия при изгибе превышает напряжение растяжения и, сле¬
довательно, разрушающее напряжение изгиба полимерных мате¬
риалов, в отличие от металлов, может существенно отличаться отСхема изгиба бруса с прямоугольным сечением95
значений прочности при чистых сжатии и растяжении. В подтвер¬
ждение сказанного приводим таблицу соответствующих свойств
ряда наиболее характерных пластмасс, испытанных в одинаковых
условиях (табл. 28).4.4.4. Кручение и срезНапряжения кручения и среза относятся к группе касательных
или тангенциальных. Напряжение, возникающее при кручении, еще
называют напряжениями сдвига. Как правило, касательные напря¬
жения действуют в нагруженных конструкциях различных техниче¬
ских устройств, в которых и применяются полимерные материалы с
повышенным комплексом физико-механических характеристик.
Это главным образом композиционные армированные пластики на
основе густосетчатых полимерных связующих.Напряжения кручения (ткр) определяются по схеме, представ¬
ленной на рис. 22, а. Крутящий момент Мкр приложен к концу
консольного стержня, например, трубчатой формы и закручивает
его на угол ф. Величина А/кр постоянна по длине стержня 1 (рис.
22, б), соответственно, постоянно и значение ткр, определяемое
по формуле (4.4).Действующее в кольцевом сечении касательное напряжение ткр
определяется по уравнению:^1-Ьргде — полярный момент сопротивления кольцевого сечения
трубчатого образца.Рис. 21Схема испытания на кручение:
а - установка и нагружение трубчатого образца; 6 - эшора крутящего момента;
в - зависимость напряжения кручения (:1;.) от угла закручивания (<р) для стеклопластиков
на основе: 1 - эпоксирезольного связующего:2,3- полиэфирной смолы ПН-3 с различной по свойствам стеклотканью96нсопаТикопа ГмбХ — один та крупнейших производителей технических (конструкцион¬
ных) пластмасс в Европе и мире — представлен в России и странах СНГ российским
дочерним предприятием — ЗАО «Тикона конструкционные полимерык Производствен¬
ная профамма фирмы Тикона ГмбХ охватывает широкий спектр конструкционных и
суперкопструкционных пластмасс, которые находят свое 'применение практически но
всех отраслях промышленности. Электротехника и автомобилестроение, производство
бытовых приборов и спортивного инвентаря, связь, электроника и медицинская техни¬
ка. Наши материалы применяются везде, где требуется сочетание таких качеств конст¬
рукционных пластмасс, как надежность, долговечность, простота в переработке, отлич¬
ный внешний вид изделий. Задача «Тикопа Конструкционные Полимеры» — постав¬
лять на российский рынок высококачественные материалы, которые позволяют произ¬
водить изделия и то нары, соответствующие мировым стандартам:^ Хостаформ ® — полиацеталь (ПОМ),Целанекс® и Вандар® — нодибутилентерефталат (ПБТ, ПБТ-ударовяпкий),
^ Импет® - полиятилентсрефтралаТ (ПЭТ),^ Фортрон ® — полифепиленсульфид (НФС),^ Ритефлекс® — термопластичные эластомеры (ТЭП),ГУР® — сверхвысокомолекулярпый полиэтилен (СВМ-ПЭ),
^ Вектра® - жидкокристаллические полимеры (ЖКП),^ Топас® — циклоолефиповый сополимер (ЦОС"),^ Цельстран® — термопласты, наполненные
специальным длинным стекловолокном.Патрон галогепоеой лампы Фортрон®, эксплуата¬
ционная температура до 270’С, негорючестьТопливный насос с применением материалов Хаста-
форм® и Фортрон®. Стойкость к топливу, в том
числе к дизельному, высокая прочность, хорошая теп¬
лостойкость гарантируют длительную работоспо¬
собность изделия>ЗАО Тикона Конструкционные Полимеры
117198 г. Москва , Ленинский проспект,нсопа	д. 113/1, «Парк Плейс», ОфисД 105Тел. (095) 956 53 65, факс (095) 956 53 66,
Е-таИ: таН@1юопа.ги, 1п(егпеТ: ммлл/.Нсопа.ги
Величина угла закручивания, подобно
значению деформации при одноосном нагру¬
жении, может существенно влиять на полу¬
чаемые результаты, особенно для материа¬
лов с выраженной пластичностью (рис. 22,б). Большая деформируемость по сравнению
с эпоксифенольным связующим у стеклопла¬
стиков на основе ненасыщенного полиэфира
ПН-3 является причиной нелинейности гра¬
фической функции ткр от угла закручивания
Ф (кривые 2 и 3). Отметим, что прочность
пластмасс при касательных напряжениях	рИс. 22КручеНИЯ (сДВИГа) Значительно НИЖе, чем Схема испытаний на срез:1,2— верхняя и нижняяпрочность при одноосном нагружении. Так, обоймы; з - образец
по данным [4], если разрушающее напряже¬
ние при растяжении жесткого стеклопластика СТЭФ составляет 240
МПа, то прочность при кручении всего 123,5 МПа, то есть вдвое
ниже. Для вязко-упругих пластмасс ткр = (0,6 ^-0,7) ар.Напряжение среза определяют в условиях так называемо¬
го двойного среза в приспособлении, обеспечивающем практически
беззазорное сопряжение деталей 1 и 2 (рис. 22), «соединенных» ци¬
линдрическим образцом 3. Величина напряжения среза тср рассчи¬
тывается гю уравнению 3.2, где 5 = п(12/2. Перед испытанием на срезрекомендуется термостатировать образцы при температуре 20 °С в
течение не менее 48 часов в воздушной среде с относительной влаж¬
ностью 50-60 %.4.5.	Прочность в динамических условияхДинамическими называют условия, при которых внешнее энер¬
гетическое воздействие на полимерный материал изменяется по ве¬
личине и знаку, причем импульс воздействия т значительно меньше
времени релаксации (т < г).В динамических условиях полимерный материал находится в не¬
равновесном, нерелаксированном состоянии, в связи с чем ведет
себя иначе, чем при статическом нагружении. Заметим, что динами¬
ческие условия внешнего воздействия создаются любым внешним
энергетическим полем, а именно переменным электромагнитным,
акустическим или тепловым. Принято, однако, понимать под дина¬
мическим — переменное механическое напряжение, то есть сжатие,97
изгиб и другие, изменяющиеся во времени по величине и, возмож¬
но, по знаку.Динамические нагружения могут быть многократными цикличе¬
скими и однократными или ударными.4.5.1.	Циклические напряженияНапряжения, действующие на полимерный материал длительное
время и при этом не постоянные по величине, изменяются, как пра¬
вило, синусоидально (рис. 23, кривые 1 и 2), но они могут иметь и
более сложный характер (кривая 3). Отношение минимального на¬
пряжения к максимальному называется коэффициентом ассимет-
рии цикла г = сгт1п/сттах, а сами циклические напряжения обознача¬
ют сг или тг Соответственно, при аш1п = 0 коэффициент г = 0 (кри¬
вая 3). Такой цикл называют пульсирующим и обозначают а0(т0);
ПРИ сттш = "°тах (кривая 2) г = -сг1П;п/атах= -1 и напряжение, назы¬
ваемое симметричным, обозначается Кроме того, циклические
напряжения могут быть знакопостоянными (кривые 1 и 3)и знако¬
переменными (кривая 2).Диаграмма циклических напряжений
(пояснения в тексте)Знакопеременные напряжения могут быть вызваны усилием, по¬
стоянным по величине. Проиллюстрируем это простейшим при¬
мером (рис. 24). Допустим, что имеется фрагмент механической пе¬
редачи (рис. 24, а), состоящий из вала (поз. 1) и установленного на
нем шкива (поз. 2), к которому приложено окружное усилие Р0. По¬
сле приведения силы Рп к центру вращения, получаем пару сил, со¬
здающую крутящий момент Л*кр = Р0ги силу Р, действующую на вал
и изгибающую его (рис. 24, б). Понятно, что в сечении изогнутого
вала, условно показанном (рис. 24, й), возникают напряжения рас¬
тяжения (+) ниже оси вращения (зона заштрихована) и напряжения
сжатия (-) выше этой оси. При повороте вала на угол <р = к радиан
ранее растянутая зона попадает в зону сжатия, при <р = 2п радиан —
98Цикличность напряжений при постоянной нагрузке:
а -устройство узла и приведение окружного усилия к оси вращения;б	— схема изгиба вала; в - цикличность напряжений в сечении вала
при вращательном движении точки евозвращается в зону растяжения и т. д. Такое изменение напряже¬
ний имеет синусоидальный характер ат[п = -стшах, ^ = -1. при этом
Р = СОП81.Разрушающее напряжение при циклических напряжениях назы¬
вают пределом выносливости, а допускаемое напряжение - преде¬
лом усталости. Например, допускаемое циклическое напряжение
при симметричном изгибе — [ст.^ есть предел усталости при сим¬
метричном изгибе.Поведение полимерных материалов при циклических напря¬
жениях описывается усталостными кривыми, построенными в
координатах логарифм числа циклов—разрушающее напряже¬
ние. Предел выносливости всегда меньше разрушающего напря¬
жения (аЛ < а)В режиме усталостного нагружения могут эффективно эксплуа¬
тироваться только полимерные материалы с определенными де¬
формационно-прочностными характеристиками. Из термопластов
на сегодняшний день лучше других зарекомендовали себя полиами¬
ды. Стеклонаполненный полиамид П68-ВС демонстрирует устало¬
стную прочность на уровне металлов (рис. 25, кривая 1). Характе¬
ристики ненаполненного ПА (кривая 2) ниже. Жесткий сетчатый
эпоксидно-новолачный блоксополимер (ЭНБС), статические свой¬
ства которого выше, чем у ПА, в режиме симметричного изгиба су¬
щественно уступает ему (кривая 3). В то же время армированные
стеклопластики на олигомерном связующем даже на базе п = 1099
Рис. 25	Рис. 26Усталостные кривые пластмасс;	Усталостные кривые армированныхО- образец разрушился;	пластмасс; О ~ образец разрушился;•	— образец не разрушился	•- образец не разрушилсяциклов демонстрируют весьма высокие свойства, существенно пре¬
вышающие усталостную прочность металлов. Так, если предел вы¬
носливости качественной углеродистой стали 35А в этих условиях
составляет величину порядка а_1и = (60-70) МПа, то для реакто-
пласта АГ-4С ст_1и = 130 МПа, для стекловолокнистого армирован¬
ного материала СВАМ о_1и = (85-90) МПа, а для широко распро¬
страненного стеклонаполненного листового материала на основе
СП-ПН-1 ст_1и = (30-35) МПа (рис. 27).Именно это замечательное качество — высокая усталостная
прочность - армированных пластиков сделало их незаменимыми
для авиакосмической техники и высокоскоростных наземных
транспортных устройств.Особенности поведения полимерных материалов при цикличе¬
ских напряжениях определяются прежде всего их релаксационны¬
ми особенностями. Циклические напряжения сопровождаются уве¬
личением температуры образца. Причиной саморазогрева является
внутреннее трение, приводящее к отставанию деформации от при¬
ложенного напряжения и в свою очередь зависящее от физико-хи-
мических свойств полимера (молекулярная и надмолекулярная ор¬
ганизации, межмолекулярное взаимодействие, сегментальная по¬
движность, наличие свободного кинетического объема).В целом усталостная прочность изделий существенно зависит не
только от саморазогрева, но и от наличия на детали концентраторов
напряжения, от частоты нагружения, от влажности окружающей
среды, наличия в материале пластификаторов и их содержания, от
свойств, морфологии и расположения в пластике наполнителей.4.5.2.	Ударная прочностьСпособность полимерных материалов сопротивляться нагруз¬
кам, приложенным с большой скоростью, оценивается их ударной
прочностью или, как ее чаще называют, ударной вязкостью. Физи-
100чески этот термин к реологической вязкости не имеет никакого от¬
ношения. Ударная вязкость — это широко распространенная и
утвержденная стандартами технологическая характеристика мате¬
риала, испытываемого на поперечный удар, ударное растяжение,
ударное сжатие или на многократный удар, принципиально сход¬
ный с циклическими испытаниями, причем скорость приложения
нагрузки более 1 м/с.В практике оценки свойств пластмасс наибольшее применение
нашел поперечный удар, который реализуется на маятниковых коп¬
рах. Образец в держателе копра может располагаться подобно бал¬
ке при двухопорном изгибе (рис. 27, а) или консольно (рис. 27, б).Основным является метод испытания по ГОСТу 4647-69. В этом
случае образцы в виде стандартного бруска (6x6x60 или 10x15x120)
с надрезом (метод Шарпи) или без него испытывают на стандарт¬
ном маятниковом копре, например, типа КМ-0,5, имеющем две опо¬
ры для установки образца. Удар наносится маятником копра по се¬
редине образца. Расстояние между опорами / должно быть согласо¬
вано с сечением образца А.По второму методу образец закрепляется консольно. На образце
изготавливают надрез (метод Изода) или обходятся без него (метод
Динстат, ГОСТ 14235-69). Размеры образца для испытаний на при¬
боре Динстат 10x15x4,5 мм.Сопоставляя указанные методы, отметим следующее. На сопро¬
тивление пластмасс ударным нагрузкам большое влияние оказыва¬
ют концентраторы напряжений. Ими могут быть дефекты поверх¬
ности образца (шероховатости, резкие переходы расположения по¬
верхностей), внутренние дефекты образца (пустоты, чужеродные
включения), дефекты материала (внутренние напряжения, дефектыб)\Рис. 27Схема испытаний по Шарпи (а)
и по Динстат (б)Схема действия
маятниковою копра101
физической структуры). В связи с этим к качеству образцов предъ¬
являются повышенные требования. Чем меньше размеры образца,
тем качественнее он должен быть изготовлен. Особенно требова¬
тельно необходимо относиться к изготовлениям надрезов, искус¬
ственно уменьшающих живое сечение образца механической
обработкой.Кроме того, полученные на приборе «Динстат» или по Изоду ре¬
зультаты нельзя сопоставлять с двухопоряым ударным изгибом.
Они могут использоваться только для сравнительных характери¬
стик, что удобно в лабораторной практике при ограниченных коли¬
чествах получаемых материалов.Ударной вязкостью называют отношение энергии разрушения
образца к площади его поперечного сечения:Работа разрушения оценивается по изменению энергии маятника1	(рис. 29). Перед испытанием маятник взводят на определенный
угол (3, предельное значение которого составляет тг радиан, а обра¬
зец 4 закрепляют в держателе. При разрушении образца маятником
затрачивается часть накопленной энергии, поэтому угол взлета ма¬
ятника меньше угла установки (у < Р). По показаниям измеритель¬
ного устройства (2, 3) оценивают энергию разрушения. Для приве¬
денной на рисунке 28 схемы:А = Сг[( 1 -сох а)-(1 -сохР)],где С — сила веса маятника; г - радиус дуги движения бойка.В современных копрах измерительное устройство располагается
в маятнике: оно фиксирует усилие разрушения и длительность им¬
пульса, которые передаются на микропроцессор и далее на экран
дисплея. При развертке показателей С по времени т от реального
масштаба 1:1 до масштабов 3:1 и 10:1 можно видеть, что и при удар¬
ном разрушении полимер успевает продемонстрировать вяз¬
ко-упругие свойства, наблюдаемые обычно лишь в статических
условиях.При испытаниях в стандартизованных условиях скорость нагру¬
жения должна составлять 3,5 м/с.Есть мнение [4], что стандартные копры типа КМ-0,5 для испыта¬
ния пластмасс на ударную вязкость не обеспечивают скорости удара3,5 м/с и дают некорректные показатели.1025.	ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
НА ПРОЧНОСТЬ ПОЛИМЕРНЫХ
МАТЕРИАЛОВК основным условиям эксплуатации, определяющим работоспо¬
собность пластмассовых изделий, относятся температура окружаю¬
щей среды, ее влажность и наличие внешнего химически агрессив¬
ного воздействия.5.1.	Температура окружающей средыТепловое поведение полимерных материалов является их важ¬
нейшей характеристикой, определяющей выбор пластмасс и их эф¬
фективное использование. Большинство пластиков отчетливо реа¬
гирует на, как принято говорить, температуру. Причина этого за¬
ключается в цепном макромолекулярном строении полимеров. Чем
подвижнее кинетические фрагменты макромолекул, тем рельефнее
их реакция на интенсивность теплового поля. Подвижность же мак¬
роцепей и, следовательно, температурная деформируемость и проч¬
ность определяются химическим строением, физической организа¬
цией полимеров (кристаллические или аморфные), морфологией их
надмолекулярной структуры (пачечная, фибриллярная, сферолит-
ная, сетчатая), видом и интенсивностью межмолекулярных связейи,	наконец тем, к какому классу полимеров (термопластичным или
'ермореактивным) они относятся.Если исходить из параметров деформационно-прочностного по¬
ения, определенных в стандартных условиях, то тепловая реак-
толимерных материалов весьма наглядно описывается графи¬
ки зависимостями изменения их не абсолютного, а относи-
"О значения параметров свойств в функции температуры, то
с	у ои, Е, а)=<р(Г). Такие зависимости для термопластовп^.	ены на рисунках 30-35 [13]. Их сопоставление позволяетеде.	-дующие практические выводы.1.	Ч1	* физико-механические свойства термопласта, тем ончув	ьнее к изменениям температуры. Так, среди полиоле-фит.	тропилен, прочность и жесткость которого позволяетотнес.	конструкционным материалам, при нагреве до 80 °С103
теряет около 25 % стандартной прочности при изгибе, в то время
как полиэтилен высокой плотности уже при 60 °С сохраняет
лишь половину исходной прочности (рис. 31). Сходные соотно¬
шения наблюдаются при испытаниях полиолефинов на растяже¬
ние и изгиб (рис. 29, 30).2.	Аморфные полимеры в целом демонстрируют меньшую зависи¬
мость деформационно-прочностных свойств от температуры
(рис. 29 б, 32). Вместе с тем и в этой группе большая теплостой¬
кость материала определяет соответственно и повышенное со¬
противление тепловому воздействию. Такие пластики как поли¬
карбонат (ПК), полиэтилентерефталат (ПЭТФ), полисульфон
(ПСФ) при Т > 100 “С сохраняют более 70 % прочности.Зависимость относительной прочности при растяжении (ч* ) от температуры ( Г)
термопластов: а - армированных; 6 • кристаллизующихся3.	Жесткость полимерных материалов при стандартной температуре
не согласуется с их прочностью при нагреве. Это наглядно под¬
тверждается кривыми на рис. 31 а. При близком значении стан¬
дартной твердости всех представленных пластиков материалы на
основе полимеров стирола (ПС, УПС, АБС) демонстрирует наи-104V»пэвп
пп Гпмма\ \
пк^\ \ПФ-1,6«„(Л1,4 ^ а„(Г = 20Х)
1,240 60 80 100 120-60 —40 -20 0 20V. Г°С0,80,6\\х^\пп0,4ПЭВП ПММА^ПФОПКРис. 30Зависимость относительной прочности термопластов при изгибе ('Рк)
от температуры (Г)Рис. 31Зависимость относительной прочности при растяжении
стеклонаполненных термопластов от температуры (Т)более отчетливую зависимость прочности при растяжении от
температуры.4.	Введение рубленного стекловолокна в термопласты (содержание
до 30 %) способствует уменьшению теплозависимости свойств,
причем не только при нагревании, но и при температурах до
-60 °С (рис. 31). И в этом случае свойства полимерного связую¬
щего определяют поведение наполненного композита.5.	Температура весьма существенно влияет на жесткость термо¬
пластов, характеризуемую их модулем упругости (рис. 32).
Сравнение кривых, приведенных на рис. 32, наглядно показы¬
вает, что деформируемость кристаллизующихся термопластов
(ПЭВП, ПА 12, ПА 66) резко изменяется даже при сравнитель¬
но небольшой вариативности температуры в нешироком
(—40...+40 °С) интервале.Эту особенность необходимо обязательно учитывать выбирая
пластик для изготовления деталей конструкционного назначения,105
ПА12 ПЭВП4'"
ПБТФ \ |■1,6 с„(7)' ак(7=2(ГС)1,41,240 60 80 100-60 -40 -20 0 20	т°С-0,8\\\Х~ ‘""-•пк\\\ БС-0,6-0,4\ ^Ч5д\ПА66X. ^==-ПБТФ^•пзвп ПЛ12Рис. 32Зависимость относительного модуля упругости при изгибе (1Рг)
термопластов от температуруРис. 33Зависимость относительной ударной вязкости по Шарпи на образцах с надрезом (Ч'„)
термопластов от температуры (7).Сплошные линии - ненаполненные, пунктирные — стеклонаполненные материалыособенно предназначенных для работы в условиях длительных цик¬
лических напряжений (ПА66, СФ, ПК).6.	Ударная вязкость термопластов в функции температуры принци¬
пиально антибатна поведению модуля упругости (рис. 34), то
есть с возрастанием температуры она увеличивается, а с пониже¬
нием — соответственно, падает. Влияние волокнистого наполни¬
теля на ударную вязкость композитов проявляется более отчет*
ливо, причем в положительном направлении (кривые ПА66 и
ПА66 + ст. волокно на рис. 34).Применительно к а - ф(Т) необходимо учитывать, что на получа¬
емые результаты существенно влияет методика оценки этого пара¬106метра. Даже при испытании по методу Шарпи наличие или отсутст¬
вие надреза на образце приводит к несовпадающим результатам. Из
кривых, приведенных на рис. 36, видно, что образцы без надреза
имеют существенно меньшую теплозависимость, чем образцы с
концентратором напряжений (надрез). Так, кривые а = Ч'(Г) поли¬
амида П-66 свидетельствуют о возможности его эксплуатации в рас¬
ширенном по сравнению с приведенным выше температурном ин¬
тервале, а именно от -60 до +80 °С.Рис. 34Зависимость относительной ударной вязкости по Шарпи на образцах без надреза
от температуры Т. Обозначения - см. рис. 33Влияние температуры на термореактивные пластики определяется
прежде всего поведением сетчатого связующего. Известно, что в об¬
ласти стеклообразного состояния с повышением температуры дефор-
мационно-прочностные свойства медленно понижаются до достиже¬
ния температуры размягчения, превышение которой сопровождается
ускоренным падением свойств [1]. В отдельных случаях в темпера¬
турном интервале 10-20 градусов значение модуля упругости и раз¬
рушающего напряжения уменьшается на два десятичных порядка.
Наличие дисперсных наполнителей, оказывающих аддитивное дей¬
ствие на композит, несколько сглаживает эту ступень, а в случае вы-
соконаполненных армированных пластиков переход связующего из
твердого, стеклообразного в высокоэластичное состояние происхо¬
дит еще медленнее.Анализ данных по тепловой прочности стеклопластиков (табл. 29)
показывает, что при изгибе резкое падение разрушающих напряже¬
ний происходит при температурах, выше температуры размяг чения
соответствующей эпоксидной смолы. Данные табл. 29 подтверждают107
высказанные ранее суждения о структурно-деформационной нечув¬
ствительности испытаний на прочность при сжатии.Таблица 29 [14]Прочность эпоксидных стеклопластиков при различных температурахМарка стекло¬
пластикаСвязую¬щееТемпература
размягчения
отвержден¬
ного связую-
щего.ХРазрушающее
напряжение при
изгибе. МПа, при
температуре, °С•Разрушающее
напряжение при
сжатии. МПа. при
температуре, “С2015018020150180СТЭФЭД-161105106550495305225СТЭФ-НТЭД-1610549048-45511565; СТЭН-253УП-643140520255160-- !СТЭТФ-245ЭТФ170480234170550440420СТЭХД-242Нэхд160500170105---С'ГЭБЭД-1617648012563610300250Таблица 30 [5]Влияние температуры на свойства АГ-4ВБольшинство реактопластов способны эксплуатироваться в кри¬
огенных условиях при температурах до -60 ®С, при этом их дефор¬
мационно-прочностные характеристики, включая и ударную вяз¬
кость, даже несколько возрастают (табл. 30 и 31).108Таблица 31 [5|Влияние температуры на свойства
стекловолокнистых пресс-материаловМатериалСвой¬СНК-2-27П-1-1РТП-100РТП-170стваТемпература,“С-6020100 1150-6020100200-6020200400-60! 20200400о*,МПа8852292455514022138402743180!933651Стсж.МПа12911171582702501701109483334491| 792832: Е„, ГПа16]]10913117.54,4231710 159.611,05,44,6 !Соти. /00.30.20.20,170.40.50.50.60.40.30,15-1,5: 1.10.81.0 1; (х,
кДж/м"1088769644.85.64.64.2240190Один из наиболее распространенных стеклопластиков, матери¬
ал АГ-4В, получаемый на фенолоформальдегидном связующем,
модифицированном поливинилбутиралем, сохраняет высокие
значения свойств до температуры 100 °С и не утрачивает их пол¬
ностью до 300 °С (см. табл. 30).Применение кремнийорганических связующих (материал
РТП, табл. 31) позволяет расширить температурный диапазон ис¬
пользования этих материалов от -60 до +400 °С.Введение в состав связующего нитрильного каучука (СНК-2-27,
табл. 31) способствует сохранению высоких физико-механических
свойств в области низких температур.5.2.	ВлажностьПод действием влаги и водяных паров в полимерных материалах
могут происходить весьма существенные изменения, причем в гидро¬
фильных пластиках они проявляются резче, чем в гидрофобных.
Диффузия влаги в полимер сопровождается уменьшением в нем меж-
молекулярного взаимодействия, которое до определенного уровня
может оказаться полезным с точки зрения прочностных свойств, но
дальнейшее возрастание влагосодержания оказывает отрицательное
воздействие. Так, при испытании на прочность в воде пленок из109
ог> МПа
3002001002	3	4	5 шЛчРис. 36Влияние йоды на прочность ориентированных пленок
(ПТЭФ, УПС, ПА, целлофан) и волокна ПЛПЭТФ, УПС, целлофана и волокон ПА (рис. 36) пластифицирующее
действие диффундировавшей в полимер воды приводит на началь¬
ной стадии испытаний к некоторому увеличению прочности, по-ви¬
димому, за счет ускорения процессов релаксации и уменьшения внут¬
ренних напряжений.Интересно, что этот эффект установлен на примере гидрофобных
полимеров (ПЭТФ, УПС) широко используемых в качестве упако¬
вочных материалов в пищевой промышленности, а также в медици¬
не и биотехнологии.В то же время сорбируемая поверхностью полимера влага, спо¬
собствуя образованию новых поверхностей, может облегчать по¬
явление микротрещин с последующей утратой изделиями своих
потребительских свойств. Такой эффект наблюдается у жестких
аморфных термопластов типа поликарбоната и блочного
полистирола.Полиамиды относятся к гидрофильным полимерам. Они харак¬
теризуются гигроскопичностью и способны сорбировать влагу из
воздуха даже в стандартных условиях относительной влажности
(50-60 %, температура 20 °С). В зависимости от химического строе-
ния и состава влагопоглощение полиамидов может составлять от
0,7 до 4 %.Деформационно-прочностные характеристики полимеров,
определенные после сушки образцов до содержания влаги около
0,1 %, существенно превышают те же свойства тех же пластиков,
но выдержанных в течение 24 ч в стандартных условиях (табл. 32,
индекс «вл»).Существенное влияние влаги на свойства отмечается у компо¬
зиционных пластиков с гидрофильными наполнителями (древес¬
ная мука и опилки, ПА-волокно, некоторые разновидности
углеволокна).110Г1ЭТФЦеллофанТаблица 32[15]
Влияние влажности на свойства полиамидовМарка*^сжЕЕр0-1НВ^р. влсвл°влVвл*«.влст-1.илПА-61,3-1.451,9-2,71,82-3,32,6-3-1,8-2,1ПА-6-НС1,4-1,71.6-1,9-1,3-1,71,6-1,71.45-1,9ПА-661.3-1,451,9-2,41.72-2.32-2.41.71.6-1,9 1ПА-б-ВС1,3-1,551,3-1,45-1,2-1.451.4-1,7-1,2-1.7ПА-6.121,17---1,6--Так влагопоглощение древесно-стружечных пластиков может до¬
стигать 30 % (ДСВ-СТ). В то же время использование фенолокрезоло-
формальдегидных связующих уменьшает влагопоглощение ДСП до
1-3 %.Фено- и аминопласты с неорганическим наполнителем в среднем
поглощают до 1,5 % влаги. Влагопоглощение термореактивных
стеклопластиков не превышает 1 %. Даже при длительном кипяче¬
нии (до 10 часов) они сорбируют до 2-4 % влаги, однако их проч¬
ность при изгибе может понизиться примерно вдвое (рис. 37).Принято считать, что композиты на термопластичном связую¬
щем характеризуются лучшей по сравнению с реактопластами вла¬
гостойкостью. Действительно, по данным [5] стеклонаполненныйЗависимость водопоглощения (Д<у) и прочности при изгибе (а„)
от времени кипячения в воде стеклотекстолитов на связующем;
эпоксидно-фен ольеюм, 1 (СТЭФ) и эпоксидном, 2 (ЭХД) [14]111
Гистограмма изменения прочности ПММА в различных агрессивных средах
при экспозиции:□ - 5 мин; ИЗ—30 мин
I - бензол; 2 - этанол; 3 - ацетон; 4 - вода;5 - олеиновая кислота; 6 - керосинполивинилхлорид поглощает не более 0,2 % влаги, а композиции на
основе фторопластов не поглощают ее вовсе. Стеклонаполненные
ПК, ПФА, ПС и его сополимеры характеризуются влагопоглощени-
ем в диапазоне 0,08-0,8 %. Однако необходимо учитывать, что при¬
менительно к композитам и армированным пластиком- процесс
сорбции влаги происходит по границе полимерное связующее-на-
полнитель и, следовательно, будет существенно зависеть как от со¬
отношения физико-химических свойств компонентов системы, так
и от технологических условий производства композита.В целом при оценке возможности влияния внешней жидкой сре¬
ды на пластмассы необходимо также учитывать насколько эта жид¬
кость является растворителем для данной полимерной матрицы.
Так, например, для ПММА активные растворители ацетон, этанол,
бензол резко снижают прочность, в то же время керосин, олеиновая
кислота и вода оказывают значительно меньшее ослабляющее дей¬
ствие (рис. 38).5.3.	Агрессивность средыПеречень агрессивных агентов, влияющих на свойства полимер¬
ных материалов, чрезвычайно широк, но может быть, тем не менее,
систематизирован в наиболее часто встречающиеся группы. Это ми¬
неральные и органические кислоты, а также растворы последних в
воде, растворы щелочей и окислителей, алифатические и аромати¬
ческие растворители, а также горюче-смазочные материалы.Воздействие агрессивной среды на полимер может
сопровождаться его набуханием, диффузией среды в полимер и хи¬
мическим взаимодействием, приводящим к деструкции пластика.На определение стойкости полимерного материала к агрессив¬
ным средам имеются государственные стандарты, определяющие112сопротивляемость в баллах. Чем значимее балл, тем выше сопро¬
тивляемость материала воздействию агрессивной среды.Таблица 33Сравнительная химическая стойкость полимерных материалов
в различных агрессивных средах [15]Материалыминер гКислотыРастворыо;5X.0пч 21 Л
я 2
Г? 2Растворителиалифатическиеь $льныеорганическиеразб.. УV Н.
з О
И 31и шш ,Ь н5 !"ге1- С*ех V
О Iи3X.0С!«0я "
1 ёЖо5аО«=:ина55XО^1а ЯН. =& гО ЬЙ1ВЫСОКОЙ '
КОМЦ. !е IV о
те о.
р, теПЭ5/55/35/43/25/55/54/24/23/21/1! пп;5/55/35/45/45/55/54/35/43/21/1ПВХ5/44/24/33/Л5/45/44/25/44/31/1ПС1/11/14/34/Л5/44/-4/15/45/44/ЛПФА2/11/15/41/15/45/42/15/45/45/3ПА5/-3/15/-5/1V-1/15/-5/-5/-1/1ПК5/45/45/45/45/45/42/15/45/45/4| Фу рано вые4/33/14/35/55/55/41/15/45/45/3ЭС5/55/45/45/45/45/44/35/45/51/1Фаолит5/55/45/44/35/51/12/15/55/45/4Антегмит5/55/45/55/55/52/11/15/55/55/5Числитель — холодные среды; знаменатель — горячие среды.По ГОСТу 12020 стойкость к агрессивным средам оценивается
по изменению их массы, причем по пятибальной шкале: 5 — высо¬
кая стойкость; 4 — удовлетворительная; 3 — материал устойчив не
во всех случаях; 2 — стойкость недостаточна, к применению не ре¬
комендуется; 1 — материал не стоек и быстро разрушается.113
Высокой химической инертностью и стойкостью к деструкции об¬
ладают фторопласты. Марки фторопластов Ф-4; Ф-4 НТД; Ф-3; Ф-40
стойки ко всем средам, приведенным в таблице 33, значительную хим-
стойкость демонстрируют и такие полиолефины, как ПЭНП; ПЭВП и
ПП. а также непластифицированный ПВХ. Несколько уступает им по
химстойкости ПК и полистирольные пластики (ПС). Гетероцепные
полимеры типа полиамидов склонны к гидролитической деструкции и
активному набуханию вследствие своей гидрофильности. Нестоек к аг¬
рессивным средам конструкционный термопласт — полиформальдегид.Термореактивные пластики чувствительны к щелочным средам
и растворам окислителей. Вместе с тем в химическом аппаратост-
роении широко используются высоконаполненные порошковым гра¬
фитом (асбестом) антегмиты и фаолиты, полученные на основе фено-
лоформальдегидного или фенолоальдегидного связующего.Таблица 34Сравнительная химическая стойкость термореактивных
и термопластичных композитов [5]3*Изменение массы в пресс-материалах, %таXреактопластытермопластыСредао.11Ч3соАГ-4ВСНК-27РТП-100РТП-170М-601-АМ-390Водадистиллированиая240,072,501.200,400,080,01Серная кислота, 10 %240.100,110.080,500,040,03Раствор едкого натра,
10%240,500,24-1,000,050,03Маслотрансформаторное240,060,020,061,000.030,02Бензин Б-70240,010,120,101.00Не стоекТо же40,01-0,050,80То жеБензол40.020,270,172,00-■-Ацетон40,100,27-4,00-Этанол40,100,130,132,000.010,01114Таблица 35Механическая стойкость полимерных материалов
к кислотам и растворителям [15]115
Армированные полимерные материалы могут эксплуатироваться
длительное время в кислотах и растворах щелочей концентрацией до
10 %, а также в растворителях и горючесмазочных материалах. Из
данных табл. 34 следует, что композит на густосетчатом связующем
АГ-4В работоспособен во всех приведенных в таблице агрессивных
средах. Модификация фенолформальдегидного связующего нитриль-
ным каучуком (СНК 2-27) снижает стойкость высокопрочного реак-
топласта к бензину, бензолу и ацетону, и совершенно исключается воз¬
можность использования с этими средами термопластов М-601-А и
М-390, представляющих собой композиты на основе сополимеров
стирола и фторопласта.Изменение механических свойств пластмасс оценивается в соот¬
ветствии с ГОСТ 12020 по трехбалльной шкале. Хорошей (три балла)
считается сопротивляемость, при которой прочность и деформируе¬
мость материала изменяются не более чем на 10 % (для реакгопла-
стов — 15 %). Удовлетворительной (два балла) считается стойкость,
когда материал теряет по прочности до 15 % (реактопласты - до
25 %), а по деформируемости до 20 %. И, наконец, одним баллом (1
балл) характеризуются пластики, утратившие более 15 % (реактоп¬
ласты — более 25 %) прочности и одновременно 20 % деформируе¬
мости. Оценка основных разновидностей полимерных пластиков по
этому параметру при испытаниях в конкретных средах приведена в
табл. 35.Агрессивные среды в виде органических и неорганических кис¬
лот, оснований и их водных растворов, газообразующих примесей
(С02; ЫН3; N02; $02; Р2О5), содержащихся в воздухе промышлен¬
ных городов, безусловно влияют на прочность полимерных матери¬
алов, вызывая их химическую деструкцию. Эти сложные, многооб¬
разные и весьма продолжительные процессы в данном учебно-спра¬
вочном пособии не рассматриваются.6.	ТВЕРДОСТЬПод твердостью понимают способность материала сопротивлять¬
ся вдавливанию в него других тел. Твердость характеризует механи*
ческие свойства поверхности. В связи с этим ее значение связано с
физико-механическими характеристиками материала и, следова¬
тельно, с его физико-химическими особенностями, составом и
условиями внешнего энергетического воздействия (температура,
величина и скорость приложения усилия, наличие других внешних
факторов). По значению твердости определяют возможные пути
эффективного использования пластмассы.Мягкие, эластичные пластмассы, имеющие низкую твердость,
могут использоваться 8 качестве герметизирующих, уплотнитель¬
ных, прокладочных материалов.Твердые полимерные материалы применяют для изготовления
деталей конструкционного назначения: зубчатых колес, тяжело на¬
груженных подшипников, тормозных систем, деталей резьбовых
соединений и т, д.Метод твердости применяют и в технологических целях, напри¬
мер для оптимизации содержания пластификатора, количества и
вида наполнителя, условий переработки в изделия.По величине твердости можно судить о некоторых важных свой¬
ствах пластмасс: модуле упругости, значении коэффициента Пуас¬
сона, пределе текучести и разрушающем напряжении.Существенные достоинства метода измерения твердости состоят
в его простоте, воспроизводимости, малой трудоемкости. Кроме
того, измерение твердое™ не сопровождается разрушением образца
или реального изделия.Известные методы определения твердости отличаются геомет¬
рией индентора. По методу Бринелля вдавливают стальной шарик
(рис. 39, а), по методу Роквелла — алмазный или металлический ко¬
нус (рис. 39, б), по методу Виккерса — алмазную пирамидку (рис.39,	б). Замеряют либо глубину вдавливания индентора (Л), либо
размеры получаемого отпечатка (/, <?).Размер отпечатка измеряют оптическим способом, для чего обра¬
зец разгружают и индентор убирают. В пластмассовом образце за
время этих действий происходит восстановление упругой деформа¬117
ции, вследствие чего размер оцениваемого отпечатка отличается от
истинного, достигнутого при внедрении индентора. Как правило, в
этих случаях истинное значение твердости оказывается меньше вы¬
численных по результатам измерений. Кроме того, на величину
твердости будут весьма значимо влиять вязко-упругие и релаксаци¬
онные способности пластика. В связи с изложенным ГОСТ 4670-70
предписывает для определения твердости пластмасс использовать
метод Бринелля с замером глубины вдавливания в образец шарика
из закаленной стали диаметром 5 мм.Схемы инденторов твердомеров:
я ~ Бринелля; б - Роквелла; в - ВиккерсаПри стандартных измерениях нагрузка на шарик устанавливается
из условия вдавливания его на глубину не менее 0,15 мм и не более0,35 мм. Продолжительность приложения усилия — 2 мин, точ¬
ность отсчета глубины вдавливания — не более 0,01 мм. Подробные
пояснения к выбору условий измерения содержатся в [1].При оценке твердости по Бринеллю образец в виде плоскопарал¬
лельной пластинки или таблетки толщиной не менее 2 мм (рис.40,	2) устанавливают на столик 3 прибора и вращением маховика 9
поднимают винт 8 до соприкосновения образца с индентором 1.
При этом должно создаться усилие предварительного прижатия об¬
разца величиной до 10 Н. Далее действием сменных грузов 6 на на¬
гружающем рычаге 4 на образце создается задаваемое усилие.Для плавного неударного нагружения служит гидравлический
тормоз 5. Глубина вдавливания индентора определяется индикато¬
ром часового типа 7. Все устройства твердомера расположены в
массивном корпусе 10. Такое подробное описание прибора дается с
целью подчеркнуть простоту лабораторного оформления метода и
возможность его реализации даже при отсутствии стандартного
прибора.Значения твердости по Бринеллю (НВ) рассчитывают по
уравнению:= (6.1)как118где: N — усилие, приложенное к индентору; <1 — диаметр шарика;
К — глубина вдавливания шарика.Упругость и пластичность материала измеряют, разгружая ин-
дентор без изменения положения образца. Отсчет остаточной де¬
формации (кг) берут через 60 с после снятия нагрузки.Число упругости (У) в процентах рассчитывают по уравнениюу = ^_А.Ю0%.
к(6.2)Число пластичности (П) оценивают из соотношения У + П = 100, %.
По известным значениям к и можно оценить приближенно ве¬
личину модуля упругости при сжатии [4]:NЕ - ".	(6.3)ъкх4ыВеличина коэффициента Пуассона (V) оценивается по уравнению:Г 4 Къ<1Еу=л1	-—,	(6.4)Vгде К}1 = 1 - (Vй)-119
Известны эмпирические зависимости для оценки разрушающе¬
го напряжения (стр) или предела текучести (стг) через значение НВ
[13, 17]:ар = 0,87ЯВа93;	(6.5)аг « 0,35ЯВ°’93	(6.6)Изучение твердости при различных температурах позволяет
получить информацию о поведении полимерного материала в эк¬
сплуатационных условиях. Экспериментальная оценка зависимо¬
сти твердость—температура не представляет существенной слож¬
ности.Испытывались различные пластмассы, которые эксплуатиро¬
вались при механических напряжениях (о): для ЭНБС о = 45
МПа; для полиамида а = 40 МПа; для поликарбоната а = 50 МПа.
Испытания на твердость перечисленных полимеров проводи¬
лись: для ЭНБС и ПА — при усилии 300 Н, для ПК — при усилии
500 Н (рис. 41).Для жесткого сетчатого эпоксидно-новолачного блок-сополиме¬
ра (ЭНБС) предельной температурой эксплуатации будет Г а 90 °С,
для полиамида Т » 65+70 °С, а поликарбонат выдерживает под на¬
грузкой температуру порядка 110 °С.Качественно влияние температуры на твердость различных
пластмасс можно оценить по приведенным в главе 5 температурным
зависимостям прочности при растяжении и соотношению (6.5), ре¬
шенному относительно НВ.Рис. 41Зависимость твердости (НВ) от температуры ( /)
для различных пластмасс120НВ, МПа100	200 т, часРис. 42Влияние длительной выдержки в 30 %Н2504 (т) на твердость (НВ) пластмассВесьма информативны испытания на твердость в агрессивных
условиях (рис. 42). Образцы помещаются в бюксы, наполненные
соответствующей химически активной средой, и периодически ис¬
пытываются в одинаковых условиях нагружения и скорости прило¬
жения усилия. Наблюдение за пластичностью и упругостью позво¬
ляет оценить хотя бы в первом приближении кинетику развития
процессов деструкции и прогнозировать долговечность работы
изделия.
7.	ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАТермомеханические свойства отражают деформационное пове¬
дение образца полимерного материала, нагруженного постоянным
по величине напряжением, в условиях изменяющейся температуры.
Полученные количественные зависимости выражаются графиками,
построенными в координатах температура-деформация. Здесь тем¬
пература, изменяющаяся с определенной заданной скоростью, яв¬
ляется аргументом, а деформация — функцией. Такие графические
зависимости называются термомеханическими кривыми (ТМК), а
метод их получения — термомеханическим анализом.Простота и высокая информативность сделали термомеханиче¬
ский анализ весьма популярным. По ТМК устанавливают аморф¬
ность или кристалличность полимера, оценивают влияние пласти¬
фикаторов и наполнителей, определяют критические температуры,
такие как температуры размягчения, стеклования, высокоэластич-
ности, плавления, кристаллизации [1].Возможности термомехаиического анализа могут быть использо¬
ваны значительно шире и в том числе в технологическом плане. По
ТМК возможна оценка влияния способа производства полимера на
его свойства, корректировка температурных условий пластикации
термопластов, оптимизация режимов формования изделий из рас¬
плава и из заготовок (пневмо- и вакуумформование), оценка влия¬
ния морфологии и свойств армирующих волокнистых наполните¬
лей на термодеформационное поведение угле- и стеклопластиков.Решение этих важных задач требует непременного соблюдения
ряда условий.К ним относятся:а)	неизменность химического и физического строения полимера;б)	неизменность состава и морфологии полимерного материала;в)	завершенность релаксационных процессов;г)	постоянство вида и значения напряжения по всему объемуобразца.Требование «а» предполагает, что при испытаниях, напри¬
мер, термореактивных пластмасс, не должно происходить их доот-
верждения, физическая структура аморфных и кристаллических
полимеров должна быть стабильной, что достигается тщательной122подготовкой образцов (предварительное термостатирование и
медленный отпуск).Требование «б» предполагает, что в процессе снятия ТМК
не должно происходить выпотевания из пластмассы пластификато¬
ров и добавок, их разложения; в образце не должно изменяться от¬
носительное положение частиц наполнителя, особенно волокнисто¬
го или тканого.Требование «в» предполагает, что при снятии ТМК матери¬
ал должен находиться в равновесном состоянии. Деформация, как
функция температуры, должна развиваться медленно, скорость
подъема температуры должна этому способствовать. Практикой по¬
казано, что равновесные условия реализуются при скорости подъе¬
ма температуры до 2 град/мин.Требование «г» предполагает, что образец должен испыты¬
вать один вид напряжения по всему объему, то есть это может быть,
например, напряжение сжатия или растяжения. Значение напряже¬
ния должно быть постоянным. Следовательно, геометрическая
форма образца при испытании должна быть неизменной (непоявле¬
ние бочкообразности или шейки). Напряжение изгиба, являющееся
комбинацией напряжений сжатия и растяжения, также не может
обеспечить корректность испытания. Некорректно и нагружение
образца индентором, поскольку это превращает термомеханиче-
ский анализ в определение твердости при различных температурах.Из двух вариантов снятия ТМК при растяжении или сжатии по¬
следний аппаратурно значительно проще. Для этого может исполь¬
зоваться несколько измененный широко известный консистометр
Хепплера [1].Установка (рис. 43) может состоять из модифицированного кон¬
систометра Хепплера 1 и измерительно-регулирующей аппарату¬
ры: электронного потенциометра ЭПП-09 2, лабораторного транс¬
форматора 3 и тензостанции 4.Образец 5, помещенный в камеру консистометра, нагревается
электрообогревателем со скоростью, например, 2 град/мин. Его на¬
гружение осуществляется рычажным устройством консистомера.
Для замера деформации используют тензобалку и тензоусилитель.Сигналы от термопары и тензометрического устройства переда¬
ются на каналы потенциометра и записываются на диаграммной
ленте в виде двух кривых: температуры и деформации.Образец в виде цилиндра диаметром 10 мм и высотой не менее
10 мм устанавливают в патроне 6 и прижимают наконечником 7. За-123
тем опускают рычаг 8 и нагружают его выбранным грузом. Порядок
выбора груза указан ниже.Блок-схема полуавтоматической установки
для снятия термомеханических кривыхДля контроля работы электронного устройства, а также при ра¬
боте «вручную» можно использовать механический индикатор 9,
установленный в корпусе консистометра.Величину нагрузки, необходимую для получения ТМК, устанав¬
ливают, исходя из условия, чтобы при ее воздействии образец не ис¬
пытывал пластической деформации. В связи с этим напряжение в
образце (сттмк) определяют как часть от значения твердости поли¬
мерного материала, а именно:атмк = (0,1 - 0,05) (НВ),	(7.1)тогда усилие на рычаге консистометраЛр=отмк0,785^Л	(7.2)где й — диаметр цилиндрического образца; / — кратность рычага
(соответствует маркировке на штифтах рычага).Например: материал — полиэтилен низкой плотности НВ = 40
Н/мм2, тогда стгмк = 2-4 Н/мм2. Предварительно выбираем отмк =
= 2 Н/мм2. Диаметр образца 8 мм. Тогда при кратности рычага г = 4
получаем;N^= 2- 0,785 • 64 ■ 1/3 = 25 Н.Масса груза на штифте 4 рычага соответственно составляет 2,5 кг.
124У аморфных термопластов на ТМК (рис. 44) присутст¬
вует область высокоэластичного состояния в виде так называемого
«плато» (рис. 45, IV). Попутно заметим, что экспериментально вы¬
явление «плато» не столь простое дело, поскольку модуль высоко-
эластичности (Евэ) по крайней мере в 100 раз меньше модуля упру¬
гости полимера в твердом состоянии. Если не учитывать эту особен¬
ность и проводить испытания при нагрузках, вычисленных по
свойствам твердого полимера, то переход его в высокоэластику
можно просто не заметить. Если же начальную нагрузку определять
по значению Евз, то развивающаяся в функции температуры дефор¬
мация сжатия может оказаться по абсолютному значению меньше
приращения размеров образца, вызванного тепловым расширением
и ход кривой ТМК в этом случае примет аномальный характер.При корректно выбранном и заданном механическом напряже¬
нии на ТМК аморфного термопласта выделяются следующие крити¬
ческие температуры: температура размягчения Гр, при которой на¬
чинается деформация, температура перехода в высокоэластичиое
состояние Тю, температура начала плавления Т1|ПЛ и температура
плавления Гпл. Химическое и физическое строение термопласта
определяет значение интервалов ДГХ = Гвэ-Гр и ДГ2 = Г|1Л-ГНПЛ. По
смыслу АТ2 отражает скорость расплавления полимера, зависящую
от химического строения, ММ и ММР. С интервалом ДГ, дело об¬
стоит сложнее, поскольку в этом промежутке располагается значе¬
ние температуры, принимаемое в качестве критериального. Это
температура стеклования Тс.Определение Тс, разделяющей области стеклообразного и высо¬
коэластичного состояния, до сих пор является дискуссионным. По
Каргину и Слонимскому Тс, является величиной, отделяемой отРис. 44ГМК аморфного термопластов:1 — ненаполнеиный; 2 — нона полненный пластифицированный; 3 - наполненный
п епл а сти фицир о ванн ый125
Схема нахождения температуры стеклованиятемпературы размягчения неким температурным интервалом, на
котором изменение деформации достигает некоего условного мало¬
го значения [4]. Принятая «условность» существенно усложняет
определение Гс.Наш немалый опыт свидетельствует, что параметром, позволя¬
ющим установить более точное значение Тс, является скорость
развития деформации на участке аЪ (рис.44, кривая I). Учитывая
линейный характер изменения температуры во времени (т) можно
считать, что й^йТ	Тогда, продифференцировав, например,графически кривую аЬ, получим изменение скорости деформации
во времени. Значение, при которой она становится максимальной,
и соответствует температуре, отделяющей область преимущест¬
венно стеклообразного состояния (II) от области преимуществен¬
но высокоэластического состояния (III). Этот параметр приобре¬
тает физическое содержание и может обоснованно считаться тем¬
пературой стеклования (Т^) полимера.Пример графического дифференцирования кривой аЪ показан на
рис. 45. Участок абсциссы, равный проекции аЪ, разбивается на от¬
резки (точки 1-7), через концы которых восстанавливаются пер¬
пендикуляры до пересечения с ТМК (точки 1'-2'}. Через получен¬
ные точки проводят касательные. На абсциссе выбирают точку Р -
полюс, и из нее строят лучи, параллельные соответствующим каса¬
тельным. На их пересечениях с ординатой получают точки Г'- 7 ",
через которые проводят линии, параллельные абсциссе до пересече¬
ния с соответствующими перпендикулярами. Полученные точки
1'”- 7"' соединяют плавной кривой, являющейся графическим ре¬
шением приведенной выше дифференциальной зависимости. Про¬126ектируя на абсциссу точку максимума полученной кривой (см. рис.
45, 4'"), получаем значение температуры стеклования Гс.Заметим, что при тщательной подготовке образца, соблюдении
требований, указанных выше в пунктах а-г, экспериментатор полу¬
чает надежные и воспроизводимые значения концептуальной ха¬
рактеристики полимерного материала, его Гс.Таким образом, по термомеханической кривой можно выделить
следующие физические состояния аморфного термопласта (см.
рис. 44, кривая 1):Стеклообразное — при Т < Гр (уч. I).Преимущественно стеклообразное ~ при Тр < Г < Тс (уч. II).Преимущественно высокоэластичное - при Твэ> Т> Тс (уч. III).Высокоэластичное — при Гвэ < Г < Гнпл (уч. IV).Эласто-пластическое — при ГНШ] < Г < Гщ, (уч. V).Пластическое (состояние расплава) — при Т > Тпл (уч. VI).Такое подробное членение ТМК позволяет решать ряд практиче¬
ских и технологических задач. Температура размягчения определяет
предельную температуру, при которой полимерное изделие, нагру¬
женное напряжением ст, сохранит жесткость и геометрическую фор¬
му. Кроме того, по величине Тр назначают температуру оснастки при
получении изделий из расплава и температуру самого изделия, при
которой его извлечение из оснастки не будет сопровождаться появ¬
лением геометрических дефектов. Это рассуждение справедливо и
для кристаллических термопластов.По значениям Тю и Гшл определяют температуру нагрева заго¬
товки при получении изделий методом формования, а значение е
позволяет оценить допустимую степень вытяжки заготовки, напри¬
мер при производстве бутылок из полиэтилентерефталата.Величина интервала ДГ3 = Гпл - ГК|1;| дает информацию для выбо¬
ра длительности выдерживания полимера при ГПЛ с целью исключе¬
ния так называемых «непроплавов» (геликов).Введение пластификатора в термопласт понижает его температуру
размягчения, увеличивает деформируемость, способствует некоторо¬
му уменьшению температуры плавления (см. рис. 44, кривая 2).При введении дисперсных наполнителей аддитивно уменьшается
значение высокоэластической деформации, при этом температура
плавления может незначительно измениться в ту или иную сторону в
зависимости от теплофизических свойств и содержания наполнителя.У кристаллических термопластов характер ТМК су¬
щественно иной. Плато высокоэластичности на них отсутствует. Де¬127
формация начинается при температуре размягчения Гр (рис. 46) и
завершается переходом в вязкотекучее, полностью аморфное состо¬
яние при температуре плавления (Гпл). Если процесс вести в обрат¬
ном направлении, охлаждая расплав, то при температуре Гпл нач¬
нется процесс кристаллизации. Поэтому Гпл адекватна температуре
кристаллизации (Ткр).Химическое строение молекул определяет значение температур
размягчения и плавления, скорость перехода из кристаллического
состояния в аморфное. Полиэтилен высокой плотности размягчает¬
ся под нагрузкой при 70-75 °С и расплавляется при 128 °С. ПЭНП,
имеющий меньшую степень кристалличности, размягчается при
65 °С и расплавляется при 105-110 °С (рис. 61, кривые 2, 3). Таким
образом, для ПЭНП интервал АТ = Тпл - Гр составляет 40-45 °С, а
для полимера того же химического строения, но с более развитой
надмолекулярной организацией Гпл - Гр равно 53—58 °С.ТМК кристаллических термопластовИзменение химического строения полиолефина заменой одного
из атомов водорода повторяющегося звена группой СН3 (полипропи¬
лен) приводит к возрастанию и Гр и Гпл (рис. 46). Также отметим,
что, например, у гетероцепного термопласта полиамида размягчение
под нагрузкой происходит при 65-70 °С, а полное расплавление —
при 230 °С, т. е. значение АТ достигает 165 К. Есть все основания счи¬
тать, что на величину АТ оказывают также влияние ММ и ММР.Изделия из термореактивных полимеров получают
химической реакцией отверждения реакционноспособных олигоме¬
ров. В отверждаемых полимерах формируется пространственная сет¬
ка, состоящей из сравнительно низкомолекулярных цепей, соединен¬
ных узлами.ТМК таких реактопластов (рис. 47) отличаются некоторыми осо¬
бенностями. Главная из них — отсутствие традиционного плато по¬
сле перехода в высокоэластичное состояние (Г > Гвэ) и — заверше¬
ние термомеханической кривой не плавлением, как в случае термо-128ТМК густосегчатсго полимерного материала:1- ненаполкенный полимер; 2 - днсперснонаполненный полимерпластов, а разрушением в результате термомеханической деструк¬
ции (Ттмд).Несколько непривычным на ТМК реактопластов является поло¬
жение участка Ъс. С одной стороны, его прямолинейность свидете¬
льствует о физическом сходстве с плато ТМК аморфных термоплас¬
тов. С другой стороны, непараллельность абсциссе нуждается в
объяснении.В соответствии с кинетической теорией высокоэластичности при
Г > Твэ сетчатые полимеры приобретают свойства несжимаемых
жидкостей, являющихся продуктами конденсации газов. Фрагмен¬
ты цепей пространственной сетки находятся в колебательном дви¬
жении, активность которого пропорциональна температуре.В первом приближении численно оценивают важнейший тополо¬
гический параметр пространственной сетки — молекулярную массу
межузлового фрагмента цепи (Мс). По формуле Уолла [1; .17]:стгде р — плотность полимера, кг/м3; Т — температура, К; К - газо¬
вая постоянная, кДж/(моль-К); евэ — относительная деформация
высокоэластическая.N
а = —,5где N — усилие, приложенное к образцу, Н; 5 — площадь сечения
образца, м2.Информация о параметре Мс позволяет уточнить влияние от-
вердителя и при необходимости провести его замену более эффек¬
тивным, оценить густоту сшивки и т. д., прогнозировать не только
прочность реактопласта, но и его ударную вязкость; становится
возможным определение роли технологических параметров (тем¬129
пература отверждения, скорость нагрева и охлаждения, длитель¬
ность процесса).Композиционные реактопласты (глава 3) по морфологическим
признакам наполнителя подразделяются на дисперсные и волокни¬
стые, которые в свою очередь .могут быть либо рублеными, либо
ткаными. Соответственно волокнистые наполнители в той или иной
степени армируют полимерную матрицу и влияют на деформацион¬
ное поведение материала.Поэтому и методика термомеханического анализа дисперсных и
армированных пластиков неодинакова.Дисперснонаполненные пластмассы испытываются методически
аналогично ненаполненным материалам. Содержание наполнителя
оказывает антибатное влияние на значение деформации. Чем боль¬
ше наполнителя, тем меньше в материале полимера и тем меньше
значение деформации на ТМК (рис. 48, а).При введении в полимер наполнителя вокруг дисперсных частиц
образуется так называемый граничный или межфазный слой, свой¬
ства которого могут существенно отличаться от свойств матрицы.
Взаимовлияние химических особенностей наполнителя и матрицы
проявляется в особенностях граничного слоя, который может быть
либо более эластичным (тиксотропным), либо более жестким по от¬
ношению к полимеру связующего. Чем больше содержание в ком¬
позите полимера граничного слоя, тем рельефнее проявляется его
влияние на свойства композита. Как правило, влияние граничного
слоя наблюдается при содержании наполнителя более 30 %. На
ТМК оно проявляется в смещении по температурной шкале значе¬
ния Гр. Если граничный слой жестче матрицы, то Гр? < Т?1, в про¬
тивном случае Трг < Т^ (рис. 48, б).Iе	,	М10:1а)	б)Рис. 48ТМК дисперснонаполненных пластмасс.
Содержание наполнителя: 1 - 0 %; 2 - 30 %; 3 - 60 %130При армировании пластмасс содержание волокнистого или тка¬
ного наполнителя может достигать 85 %. В такой ситуации прово¬
дить термомеханический анализ в условиях сжатия или растяжения
не имеет смысла, поскольку возникающие при подъеме температу¬
ры деформации не превышают по величине значений теплового
расширения композита. Поэтому термодеформационный анализ
армированных пластмасс проводят в условиях изгибных напряже¬
ний. Полученные таким способом результаты можно использовать
только как сравнительные в пределах данного класса полимерных
материалов.Аппаратурная простота термомеханического метода расширяет
возможности его использования, в том числе в условиях предприя¬
тий полимерной промышленности, как для входного контроля ма¬
териалов, так и для определения свойств изделий.
8.	ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАТеплофизические свойства имеют исключительно важное зна¬
чение для определения практической ценности полимерных ма¬
териалов. Такие пластмассовые детали технических устройств,
как зубчатые колеса и шестерни, вкладыши подшипников сколь¬
жения, фрикционные тормозные системы, уплотнительные кон¬
струкции и многие другие, работающие в нестационарных тепло¬
вых полях, требуют знания теплофизических характеристик при¬
меняемых полимерных материалов. Знание теплофизических
особенностей необходимо для выбора параметров процессов пе¬
реработки пластмасс в изделия с использованием нагревания или
охлаждения рабочего тела (расплавление, затвердевание, размяг¬
чение и т. д.).Параметры, относящиеся к теплофизическим свойствам, условно
разделяются на две группы.Первая определяет внешнее поведение полимерного тела при из¬
менении температуры. Сюда относится прежде всего тепловое рас¬
ширение или дилатометригеские свойства.Вторая определяет внутреннюю реакцию материала на тепловое
воздействие (теплопроводность, теплоемкость, температуропро¬
водность, теплоусвояемость, тепловое сопротивление). Интенсив¬
ность каждого вида такой реакции определяется соответствующим
теплофизигеским коэффициентом (ТФК).8.1.	Дилатометрические свойстваДля описания теплового расширения полимерных материалов
используются следующие понятия.Коэффициент теплового расширения ~ подразуме¬
вает общее изменение размеров физического тела в функции темпе¬
ратуры. Он подразделяется на:— коэффициент линейного расширения (КЛР)— коэффициент объемного расширения« = (8-2)
г’оДГЗдесь /0 и — значение длины или объема образца при началь¬
ной температуре измерения; / и - значения длины или объема об*
разца при конечной температуре измерения: АТ = Т - Т0 — разность
температур начала и окончания измерения.Для изотропных тел эти величины связаны между собой следую¬
щим соотношением:а = 3р.	(8.3)Физическое строение полимера существенно влияет на характер
его теплового расширения [17]. При нагревании аморфных полиме¬
ров (рис. 49, а) объем материала увеличивается пропорционально
температуре, однако скорость этого процесса определяется физиче¬
ским состоянием объекта. По достижении определенной температу¬
ры тепловое расширение возрастает. На графической зависимостиV	= ср(Т) наблюдается перелом. Соответственно, 8 точке перелома
происходит скачкообразное увеличение значения коэффициента
теплового расширения. Температура, при которой наблюдается это
явление, называется температурой структурного стеклования (Тсс).
Как правило, Тсс > Тс.У кристаллических полимеров при температуре кристаллизации
(Гк) также происходит скачкообразное возрастание скорости тепло¬
вого расширения (рис. 49, б), однако ему соответствует более высо¬
кая температура.Рис. 49Изменение объема (V) и коэффициентов теплового расширения (а, р)
полимеров ог температуры (Г);
а - аморфные; 6 - кристаллические; в -аморфно-кристаллические133
Тепловое расширение аморфно-кристаллических полимеров
происходит по аддитивному механизму (рис. 49, в). При нагревании
последовательно проявляются особенности аморфной и кристалли¬
ческой составляющих. Поскольку они одновременны, то получае¬
мая картина представляет собой определенную идентификацион¬
ную сложность.При нагревании сетчатых полимеров наблюдаются зависимости,
сходные с отмечаемыми для аморфных термопластов. Разница со¬
стоит в том, что плотность сшивки пространственной сетки сказы¬
вается не только на значении температуры структурного стеклова¬
ния, которая возрастает с уменьшением Ме (рис. 50), но и на вели¬
чине авэ. Действительно, с уменьшением Мс уменьшается и
значение угла у ('у2 < у] при МС2 >МС1).Рис. 50Тепловое расширение реактопластов
с различной плотностью сшивки: МС1 > М,.^ > МС}Рост плотности сшивки приводит к ограничению кинетической
подвижности цепей, которая при определенной величине Мс может
полностью исчезнуть. У таких плотносшитых сетчатых полимеров
переход в высокоэластичное состояние отсутствует (рис. 50, кривая
3). Отсюда следует практический вывод: предельная температура
эксплуатации пластмасс, не переходящих в высокоэластическое со¬
стояние, определяется не температурой стеклования, которая про¬
сто отсутствует, а температурой термомеханической деструкции.
Поскольку Ттмд > Тс, то наблюдаемый эффект свидетельствует о по¬
вышении теплостойкости полимера.Однако, исследуя вопрос о повышении теплостойкости реактопла¬
стов увеличением густоты их пространственной сетки, необходимо
помнить, что любое изменение структуры отзывается изменением не
одного какого-либо свойства, но комплекса характеристик. Так,
уменьшение Мс кроме повышения теплостойкости приведет к охруп-134Рис. 51Зависимость удельного объема от температуры
для некоторых термопластовчиванию материала, возрастанию его твердости, возможной потере
прочностных свойств, особенно динамических.При оценке дилатометрических свойств большое значение имеет
подготовка полимерных образцов.Простейшая тепловая подготовка образца к испытанию заключа¬
ется в его нагреве до Г > Гс и дальнейшем медленном охлаждении со
скоростью до 20 К/час.Тепловое расширение полимеров может быть также оценено по
изменению их удельного объема Ууд = р~\ где р — плотность. Эта
характеристика используется при переработке пластмасс из рас¬
плава, когда важно определить некоторые технологические пара¬
метры процесса производства изделий (объем впрыска при литье
под давлением, сечение экструдата на выходе из формующей го¬
ловки экструзионного агрегата, динамика усадки изделия при фор¬
мовании из расплава). Интересно, что в этом случае аморфно-кри-
сталлический состав полимера вызывает непропорциональность
зависимости Ууд = ф(7) на участке до температуры плавления
(рис. 51, кривые ПЭНП и ПЭВП). После перехода в полностью
аморфное состояние зависимость становится линейной. Аморф¬
ный ПВХ (рис. 51) ведет себя в полном соответствии с отмеченны¬
ми ранее закономерностями.Дилатометрия дисперснонаполненных композитов имеет свои
особенности. Первая — наполнитель оказывает аддитивное дейст¬
вие на тепловое расширение композита; вторая — если физическое
состояние наполнителя не изменяется в температурном диапазоне,
принятом для полимерной матрицы, то его влияние проявляется
при испытании равномерно и может считаться фоном; третье — для
оценки теплового расширения полимерной матрицы из результа-135
тов, полученных для композита, необходимо исключить вклад на¬
полнителя; и, наконец, четвертое — при дилатометрии композитов
необходимо учитывать эффект от неминуемого образования меж-
фазного граничного слоя, отличающегося по свойствам от полиме¬
ра без наполнителя. Значения коэффициента линейного расшире¬
ния наиболее распространенных термопластов приведены в
табл. 36.Таблица 36Распределение термопластов по усредненному значению
коэффициента линейного расширения (]3) [13]Пластмасса, тип.
маркар 105, К"1Пластмасса, тин.
маркар Ю5,К"'Пластмасса,
тип, маркар 105.К"'ПБТФ8,5САН-СВ 3030-32ПАР61-62АБС-УВ 2031УПС37-100 :1 ПСФ-УВЗО11-13ПК-СВ 1032ПС56-82ПАИ-УВЗО11-14ПАИ31-36ПММА48-90ПА66-СВ 5015ПА 12-СВ 3030-37САН60-80АБС-НСМ 4015.1ПП-СВ 3030-38ПА1280АБС-УВ 4020ПБТФ-СВ2030-40ПС-СВ2037-39ЛА6, ПА6670-110...ПСФ-СВ 4021-26Ф 460-120ПК-СВ 3024ПВХВ-СВ 1040-42АБС70-100ЛА610-СВ 422-27ПЭВП-СВ 4043АБЦЭ110-150САН-СВ 4025-26ПТФЭ41-54ПЭНП150-190ПП-СВ 4027ПСФ561 ПЭВП170-200:АБС-СВ 3027-29ПК57АБС/ПУ190-200ПП-НА 4030АБС/ПК58-63ПВХП110-130ПК-СВ 4020-21I136Таблица 373*и *» IМ
| 8п 4и
§§
✓“V 4*г-у Xо а1-1 вс! а
* яI*си йя СиЭ яэ5 1Но х
я 3
* =
V 2Я	*5 4
п в« 2
н &*	би <9я Я5Г о€ И
•О1 ■*-Л- ™зГ «Л	м2	“*Ы	Оа	н5 О
%*
X
ЛоососчинО'УГ-.СОооооио\©СЧСПСПГНгЧсогн1т’5,9-8,111!1-3-сч1Л1ГОчО1осо1Г-.40гчоГП1-Н1V")*1-НгН1СПг-1N01Ц-1Г-.г'ГГр37-63С5вVо.ос*гм1гНСЧ28-33Ш001СП82-100тго1Т?-ОО1По10400о23гVIГ--1опСЧ1С7\СПЧЭ1о40Г'1-П |1 1
'«Г
глXо»чейа»ог-.1ЧО001\0Гч11ю1СП(С
1 ^
&
&
«=:гаЕ«Гр1-4401I11ос;2и1 ьАО<лгемОехX2С2.оО'СП1оСПсосН1спГ".счгосч00счСП1схевЯЛГЛо34^5ХП-гО<ч1ин«Ч1счоСП1•*оIгНСМ«■>](ОсхсгаXо001Г-ООг40огНIчО11<п1%и>*ю■чГСП11о4011Осч1гИгН1«ЧГ-*ОО1\С001о11очг<ос*-ОСЧ1СОГ]г-1СП11-0смN0СП1СП<чгч1огчсч1Л1СПгч '
^ :оГ\1П<ч1О1'огч1<г1сч«но1ог-г-1т<51401ш401ип*Т 1о1оо1ош1ооо1оо1ооооГЧ1оосчлосч137
Для реактопластов характерны значительно более низкие вели¬
чины КЛР, сохраняющих близкие значения в широком интервале
температур (см. табл. 37).8.2.	Теплофизические коэффициентыОсновными теплофизическими коэффициентами являются следу¬
ющие величины: X - коэффициент теплопроводности; с - удельная
теплоемкость; а - коэффициент температуропроводности; Ъ - тепло-
усвояемость (тепловая активность), Я — тепловое сопротивление.Коэффициент теплопроводности (А) численно равен
количеству тепла, переносимого через единицу изотермической по¬
верхности за единицу времени при градиенте температуры, равном
единице. В системе СИ коэффициент теплопроводности, или, упро¬
щенно, теплопроводность, измеряется в Вт/(м-К).Передача тепловой энергии полимером происходит за счет теп¬
ловых колебаний кинетических фрагментов макромолекул. Поэто¬
му теплопроводность аморфных и кристаллических термопластов и
сетчатых полимеров неодинакова, а в зависимости от температуры
изменяется по-разному.У аморфных термопластов с ростом температуры по мере при*
олижения к Гс значения А при растущей колебательной активности
фрагментов макромолекул несколько увеличивается. Затем при
Т > Тс температуропроводность аморфных полимеров уменьшает¬
ся вследствие резкого возрастания свободного кинетического объ¬
ема, активизации низкочастотных колебаний крупных сегментов
(рис. 52).X, Вт/(м-К)0.40|-ПЭ1Ш
1ЭВП0,20100 200 Т. °С
Рис. 52Зависимость коэффициента теплопроводности
термопластов от температурыУ кристаллических полимеров повышение температуры сопро¬
вождается ослаблением межмолекулярного взаимодействия вслед¬
ствие возрастания расстояний между соседними макромолекулами.138Кроме того, значительная часть тепловой энергии расходуется на
структурные перестроения, что является причиной существенного
уменьшения значения X (см. рис. 52). После расплавления и перехо¬
да, например ПЭ, в аморфное состояние его теплопроводность при
Т > Гкр возрастает.Теплопроводность сетчатых полимеров в стеклообразном состо¬
янии при возрастании температуры до Тс увеличивается. При пере¬
ходе в высокоэластическое состояние (Г > Гс) динамика функции
А. = ф(Г) зависит от топологической организации пространственной
сетки. У густосетчатых полимеров в высокоэластичном состоянии
коэффициент теплопроводности либо увеличивается, либо остается
квазипостоянным, у сетчатых с Мс > 2000 значение X в этом физиче¬
ском состоянии может уменьшаться.Удельная теплоемкость характеризует теплоусвояе-
мость единицы массы физической системы при нагреве на 1 градус.
Размерность удельной теплоемкости, обозначаемой латинской бук¬
вой с, — ДжДкгК).Кроме того, различают объемную теплоемкость су (Дж/(м -К) и
мольную теплоемкость при постоянном давлении ср и при постоян¬
ном объеме с„ (Дж/(моль-К).Распределение тепла по массе нагреваемого полимера зависит от
колебательной активности кинетических фрагментов макроцепей.
В связи с этим переход из одного физического состояния полимера
в другое, например, из стеклообразного в высокоэластичное, со¬
провождается возрастанием амплитуды и частоты колебательного и
вращательного движений, проявляется в локальном увеличении
теплоемкости (рис. 53).Максимум пика близок к температуре стеклования. У кристалли¬
ческих полимеров возрастание теплоемкости приурочено к темпе-Рис. 53Зависимость удельной теплоемкости термопластов
от температуры139
ратурам плавления и его амплитуда значительно интенсивнее. Так у
ПЭНП амплитуда пика теплоемкости в функции температуры при¬
ходится на 105-110 "С. а у ПА - на 270-280 "С.В целом при переходе в высокоэластичное и далее в жидкотеку¬
чее состояние теплоемкость полимеров увеличивается. Это следует
учитывать при проектировании нагревательных систем устройств
для пластикации полимерных материалов.Коэффициент температуропроводности (а) явля¬
ется физическим параметром, характеризующим теплоинерцион¬
ные свойства физического объекта. Чем больше значение а, тем бы¬
стрее происходит выравнивание температуры во всех точках тела.
Соответственно, чем ниже величина а, тем лучшим теплоизолято-
ром является материал.Знание температуропроводности необходимо в технологических
целях для оценки времени охлаждения изделий, получаемых из
расплава полимера или из его размягченной заготовки (метод фор¬
мования), для оценки поведения полимерной детали в нестацио-о-Ю’Рис. 54Изменение коэффициента температуропроводности (а)
от температуры (Т) термопластовнарных тепловых полях (рис. 54).Числовое значение а определяется из уравненияа= А=А
ф Су'где: с, Дж/(кг-К) и су, Дж/(м3-К) — соответственно удельная и объ¬
емная теплоемкости: р — плотность, кг/м3.В неизобарическом режиме температуропроводность полимеров
с увеличением давления увеличивается примерно на 5-7 % на каж¬
дые 5-6 МПа.(8.3)140Усредненные значения теплофизических коэффициентов
основных разновидностей полимерных материалов приведены в
табл. 38.Таблица 38Теплофизические свойства полимерных материалов [18]ПолимерныйматериалТеплопровод¬
ность Я.,
Вт/(м-К)Теплоемкость
с, кДж/(кг-К)Температуро¬
проводность
а-107, м2/сСредний коэф¬
фициент ли¬
нейного рас¬
ширения
(р Ю^.К"1ПЭНП0,32-0,361,8-2,51,3-1,521-55ПЭВП0,42-0.442,9-2,11.917-55ПП0,19-0,211,931,311-18ПС0,09-0,141,16-1.30,946-7АБС0,121,240,98-10 :ПВА0,016-0,0171,630,88-9ПВХ0,161,110,1186-8ПТФЭ0,2-0,31,381,168-25ПА0,382.01,7312-30ПЭТФ0,200,991,568-13ПММА0.19-0,201,3-2,10,9-0,117-121 ПК0,311.370,8-1,92-6ПСФ0,20-0,222,5-4,00.6-0,75-6Фенопласты0,2-0,51,0-2,30,91,0-4,0Аминопласты0,28-0.341,1-1,90.951,5-3,3Эпоксипласты0,3-0,42--0,8-2,5141
Тепловое сопротивление К характеризует теплоинерци¬
онные свойства слоя Ь конкретного полимеракД	(8.4)Эта величина также имеет техническое значение, поскольку по¬
зволяет оценить тепловое поведение изделия из пластмассы с тол¬
щиной стенки к,Теплоусвояемость или тепловая активность Ь
характеризует отвод тепла с поверхности внутрь полимерного
тела при контактном теплообмене. Ее размерность в системе
СИ - Вт-с°'5/(м2-К).Экспериментальное определение теплофизических коэффициен¬
тов выполняется различными методами в условиях как стационар¬
ного, так и нестационарного теплового режима. Последние по срав¬
нению с серийными приборами имеют преимущество ввиду универ¬
сальности (на одном приборе определяются несколько ТФК) и
значительного сокращения затрат времени [1].9.	ТЕРМО-, ТЕПЛО-
И МОРОЗОСТОЙКОСТЬТермостойкость характеризует устойчивость полимерного веще¬
ства к химическому разложению при повышенных температурах. О
разложении полимера судят по изменению его массы, исследуемому
методом термогравиметрии. Для регистрации изменения массы ис¬
пользуют высокочувствительные приборы, называемые деривато-
графами, главными элементами которых являются прецизионные
весы с точностью измерения 0,01 мг и высокоточное нагреватель¬
ное устройство с программным регулятором температуры.Термогравиметрию полимеров можно проводить в статическом
режиме при заданной постоянной температуре и в режиме динами¬
ческом, когда температура изменяется с заданной скоростью.Статический метод применяют, как правило, для оценки химиче¬
ских превращений в полимере во времени. Динамический метод ис¬
пользуют значительно чаще, поскольку он позволяет оценить не
только структурные и химические изменения в полимере (переход
из одного физического или фазового состояния в другое, деполиме¬
ризация, окисление), но и определить температуру начала и темп
развития процессов деструкции.Термогравиметрический анализ состоит, таким образом, в непре¬
рывном фиксировании изменения массы нагреваемого образца (ГО,
кривая потери массы) (рис. 55).Термогравиметрическая кривая полимераПри оценке термостойкости определяют температуры начала по¬
тери массы (Г0), потери массы в количестве 5 % (Т5); 10 % (Г10);
20 % (Г20); 50 % (Г50). При сопоставлении сведений по термостой-143
кости пластмасс необходимо обязательно учитывать, при какой ве¬
личине потери массы установлено то или иное определение данно¬
го параметра.Термогравиметрический анализ позволяет решать ряд практи¬
ческих задач, а именно установление предельной температуры пе¬
реработки пластмассы в изделия из расплава, выбор добавок для
регулирования свойств полимера по их поведению при нагревании
(добавки не должны претерпевать химических изменений и улету¬
чиваться при нагревании полимера).Под теплостойкостью понимают способность твердых полимер¬
ных материалов будучи нагруженными сохранять определенную
жесткость при повышении температуры. В строгом смысле это опреде¬
ление нуждается в уточнении. Дело в том, что даже незначительное
повышение температуры приводит к снижению модуля упругости
пластмассы, то есть в известном смысле к ее размягчению. Поэтому
под способностью сохранять свойства не размягчаясь при повышении
температуры следует понимать способность материала не превышать
некое дозированное значение размягчения. Таким образом, эта ха¬
рактеристика является условной, принятой для сравнительной оценки
поведения различных нагруженных полимерных материалов в неста¬
ционарном тепловом поле, что помогает правильно выбрать пластмас¬
су для конкретных условий.Весьма распространена характеристика температура размягче¬
ния по Вика. Схема ее измерения представлена на рис. 56, а. Об¬
разец 2 размещается в термокамере 1, температура в которой под¬
нимается с определенной заданной скоростью. В образец под дей¬
ствием груза 4, создающего усилие С, вдавливается
цилиндрический индентор 3 диаметром 1,13 мм. Глубина вдавли-Рис. 56Схема измерения температуры размягчения по Вика (а)
и теплостойкости по Мартенсу (б)144вания индентора определяется с помощью рычажного устройства
5 с линейкой 6.За температуру размягчения по Вика считают температуру, при
которой индентор внедрился в полимер на глубину 1 мм.Необходимо отметить, что у этого метода недостатков значите¬
льно больше, чем достоинств. Возникает вопрос — почему имен¬
но 1 мм, а не 10 или 0,1 мм? Как оценивать теплостойкость поли¬
мерного материала, если после достижения внедрения на 1 мм
оно продолжает развиваться? Основной же недостаток метода со¬
стоит в том, что при нагружении индентора под ним создается та¬
кое напряжение сжатия, значение которого может превышать
предел прочности полимерного материала и тогда внедрение на
глубину 1 мм будет происходить не под действием температуры, а
по совсем другой причине — от хладотекучести перегруженного
материала.Действительно, в стандарте на этот метод заложены нагрузки в 10
или 50 Н. Это означает, что под индентором может создаваться на¬
пряжение сжатия стсж = 50/(лг2) = 40 Н/мм2 = 40 МПа. Такие пласт¬
массы, как ПЭНП, ПТФЭ, ПЭВП, СЭВА и другие характеризуются
существенно меньшей прочностью.Температура размягчения по Вика может вводить в
заблуждение специалиста, не обладающего достаточным опытом.
Убедительным примером в этом плане является полиамид. Его тем¬
пература размягчения составляет в зависимости от химического
строения 60-80 °С, в связи с чем и предельная температура эксплуа¬
тации изделий из ПА не может превышать этих величин. Между тем
в таблицах приводятся значения температуры размягчения по Вика
от 140 °С (полиамид ПА-12) до 230 °С (полиамид П-66), что свиде¬
тельствует о якобы высокой теплостойкости ПА.При испытании на приборе Вика высоконаполненных компози¬
тов глубина внедрения индентора может достигать стандартизован¬
ного значения в 1 мм при температуре термодеструкции связующе¬
го, хотя его размягчение начинается значительно раньше.Таким образом, приведенные рассуждения, основанные на нема¬
лом практическом опыте специалистов, свидетельствуют о нецеле¬
сообразности использования метода Вика.Теплостойкость по Мартенсу определяется в условиях,
когда образец испытывает напряжение изгиба (см. рис. 56, б). Обра¬
зец 2 в виде бруска прямоугольного сечения размером 120x10x15
мм закрепляется вертикально в термокамере 1 и нагружается кон-145
сольно с помощью нагружающего устройства 3, положение груза 4
на котором обеспечивает создание в образце напряжения изгиба
аи = 5 МПа. Измерительное устройство 5 и 6 позволяет фиксиро¬
вать деформацию изгиба образца. Скорость подъема температуры в
камере 50 К/ч. За теплостойкость по Мартенсу принимается темпе¬
ратура, при которой указатель 5 сместится на 6 мм.Несмотря на очевидную условность испытания, оно тем не менее
позволяет получить физически осмысленные результаты. Активная
деформация образцов, испытываемых на приборе Мартенса, начи¬
нается у аморфных и кристаллических полимеров вблизи темпера¬
тур размягчения и, следовательно, теплостойкость по Мартенсу
можно использовать для оценки наибольшей температуры эксплуа¬
тации полимерного изделия.Морозостойкость определяет способность находящегося
под нагрузкой полимерного материала сохранять свои термодефор¬
мационные свойства при низких температурах. Ниже температуры
морозостойкости пластмасса становится хрупкой и растрескивается.
Поэтому морозостойкость понимают также как отсутствие хрупкости
и характеризуют температурой хрупкости Гхр. Этот параметр зависит
от свойств полимерного материала (табл. 39). Для резин и других
эластомеров хрупкость наступает при Г > Гс. Большинство густосет¬
чатых полимеров склонны к упругому разрушению в стеклообразном
состоянии, которое они сохраняют при охлаждении до температуры
около -60 °С (Гхр = -30 ... -60 °С). Термопласты могут выдерживать
без хрупкого разрушения температуры от -1.0 °С до -200 °С.При проведении технологических испытаний на морозостой¬
кость или для определения температуры хрупкости полимерных
материалов применяют образцы двух типов:1)	в форме пластинок 25x6x2 мм, закрепленных консольно и2)	в виде полосок 40x6x0,5 мм, изогнутых в форме петли; образцы
подвергаются деформации консольного изгиба или сжатия
(петля).Приборы для оценки морозостойкости позволяют одновременно
охлаждать группу образцов в криокамере. На каждом уровне темпе¬
ратуры изгибают или сжимают часть образцов из группы. После де¬
формирования подсчитывают количество разрушенных образцов.
Морозостойкостью считается температура, при которой разрушает¬
ся половина испытываемой группы образцов.146Температурные характеристики основных видов полимерных
материалов приведены в таблице 36 [18].Таблица 39Температурные характеристики термо- и реактопластовПластмассаПределы рабочих
температур. "СТемператураразмягченияТермо¬
стойкость поТемператураплавления,верхнимНИЖНИЙпо ВикаМартенсу”С; пэнп60-70-120 ... -4580-90-100-108: ПЭВП70-80-150 ...-60125-12847-60120-135ПП95-110-50 ... -5140-155-160-168ПВХ60-85-20 ...-1070-8565-70-П'ГФЭ250-260-269100-160110-ПС65-70-4082-10576-82160-175АБС75-85-6099-10090-104165-180ПВБ48-75-115-12090-95160-165ПВС120-140-150-170135-145220-240 'ПА-660-60190-20052-80221-223ПА-6680-120-30220-24060-90254-262ПА-1270-80-6017055178-180ПФ90-100-40160-16580-110167-172ПК115-135-120148-153120-145220-2401 ПЭТФ150-160-60160-18085-110250-265! Фенопласты66-120-60 ... -40-125-250-! Аминопласты;80-130—1—.1-180... -40-95-200-
Оконгание табл. 39ПластмассаПределы рабочих
температур, "СТемпература : Термо-
размягчения I стойкость ноТемператураплавления.верхнийнижнийпо ВикаМартенсу°СПолиуретан90-120-60--Эпоксипласт60-220-30-25-140-Стеклотекстолит130-250-60-160-240Полиарилат160--208-210360-400Полиэфиркетон250-300--185-200360-380— 	110.	ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАПод электрическими свойствами понимают совокупность пара¬
метров, характеризующих поведение пластмассы в электромагнит¬
ном поле. В прикладном значении наиболее часто используются
следующие параметры: диэлектрическая проницаемость, диэлект¬
рические потери, электрическая проводимость и электрическая
прочность, а также трекингостойкость [1,19].Электрическое поле, действующее на полимерный материал, вы¬
зывает его поляризацию (электрическую, дипольно-релаксацион-
ную, ионную), связанную с химическим и физическим строением.О	величине поляризации судят по диэлектрической проницаемости
(е') и тангенсу угла диэлектрических потерь (<:§ё). Прохождение
тока по поверхности или через объем полимерного тела оценивают
по удельному поверхностному (р5) и удельному объемному (рг.)
электрическим сопротивлениям, являющимся обратными величи¬
нами по отношению к удельной поверхностной и объемной
проводимости.Значения е; 1:§5; р3; р^. определяют граничные условия, при кото¬
рых полимерные материалы можно эффективно применять. Если
параметры внешнего электромагнитного поля превышают предель¬
ные для конкретной пластмассы значения, то наступает полная по¬
теря электрических свойств. Поэтому для полимерных материалов
также определяют величину электрической прочности (Е).10.1.	Диэлектрическая проницаемостьДиэлектрическая проницаемость является параметром, равным
отношению емкости (с) электрического конденсатора, между об¬
кладками которого полимерный материал, к емкости того же кон¬
денсатора, между обкладками которого вакуум:С достаточной для практических целей точностью допускается
определение е' при с0 в воздушном объеме.149
По величине е' все полимерные материалы условно подразделя¬
ются на группы:неполярные	1,8 < г'<2,3;малополярные	2,3< е'< 3,0;полярные	3,0 < е'< 4,0;сильнополярные	е'>4,0.Условность разделения заключается в том, что электрические
свойства пластмасс сильно зависят от внешних условий — темпера¬
туры, влажности, степени ионизации окружающей среды, напря¬
женности электрического поля, силы тока и других. При стандарти¬
зованных измерениях частота электромагнитного поля — 10 Гц,
температура — 20 йС, относительная влажность воздуха — 60 %. Об¬
разец имеет форму диска диаметром 100 мм.Допускается применение квадратных образцов со стороной, рав¬
ной указанным выше диаметрам. Методика определения подробно
изложена в [19].Диэлектрическая проницаемость полимеров опреде¬
ляется дипольной электронной и резонансной поляризациями и за¬
висит от значения полярности. При изменении температуры ди¬
электрическая проницаемость изменяется у полимеров неодинаково.
У кристаллических полимеров и слабополярных полимеров с увели¬
чением Т значение е' убывает (рис. 57, кривые 2 и 3) почти равно*
мерно. У слабополярных термопластов с ростом Г величина е' также
понижается, однако при температурах перехода в новое физическое
состояние уменьшение е' усиливается, отчего кривая е' = (р(Г)
приобретает ступенчатую конфигурацию (рис. 57, кривая ПС).С увеличением частоты электрического поля у большинства по¬
лимерных материалов незначительно понижается (табл. 40).Рис. 57Зависимость диэлектрической проницаемости (е')
полимеров от температуры150Таблица 40Диэлектрическая проницаемость полимерных материалове' при V, ГцМатериал50105ю‘ГТЭТФ3,33.23.11; ПБТФ3.913,863,74ПК3.052,92.8ПММА3.52,32,6ПЭНП2,282.282,2ПЭВП2.32,32.3!	!ПА643.83.61-2,652,62,610.2.	Диэлектрические потериДиэлектрические потери г"— это энергия, которая рассеивается,
диссипирует в полимерном диэлектрике при прохождении через
него электрического тока. Диссипация внешней энергии сопровож¬
дается нагревом физического тела.е" = е'- 1г &	(Ю.2)Величина диэлектрических потерь определяется значением ^5,
который составляет от 0,3 для аминопластов до 110~4 для УПС. Чем
меньше величина 1§Й, тем выше возможности полимера как
диэлектрика.Диэлектрические потери полимеров определяются двумя физи¬
ческими причинами: электрической проводимостью (сквозной ток)
и дипольно-релаксационной поляризацией (ток замедленной поля¬
ризации). Понятно, что химическое строение, физическая структу¬
ра, фазовое, агрегатное и физическое состояние будут формировать
значение диэлектрических потерь.Поскольку в полимерах отдельные кинетические фрагменты мак¬
роцепей, их ответвления, боковые группы и отдельные группы ато¬
мов совершают независимые колебательные движения, то и возника-151
	ДСП “дй дг2 <0Рис. 58Частотно-релаксационный спектр зависимое! и е' и (§8
от частоты электромагнитного поляющие диэлектрические потери могут носить различный характер в
зависимости от крупности кинетических фрагментов и собственной
частоты их колебательных движений. Возникают дипольно-сегмен-
тальные потери (ДСП), обусловленные колебательными движения¬
ми фрагментов макроцепей и дипольно-групповые (ДГ) потери, вы¬
званные изменением ориентации полярных групп (рис. 58).Отмеченные особенности являются причиной вариативности ди¬
электрических характеристик пластмасс в зависимости от парамет¬
ров внешнего электромагнитного поля (напряженность, частота,
сила тока) и температуры.В смесевых составах из несовместимых компонентов на термо¬
релаксационной зависимости 1^5 вблизи температур, соответст¬
вующих атах, наблюдаются не один, а два или даже три пика ди-
польно-сегментальных потерь, соответствующих отдельным
компонентам.Значение тангенса угла диэлектрических потерь различных по¬
лимерных материалов приведено в табл. 41.10.3.	Электрическая проводимостьАбсолютное большинство пластмасс обычно обладает очень вы¬
сокими электрическими сопротивлениями и по этому показателю
являются диэлектриками. И тем не менее у всех пластмасс в мень¬
шей или большей степени отмечается и электрическая проводи¬
мость, которая описывается тремя механизмами — электронным,
ионным и биполярным. Электропроводимость диэлектриков в
большинстве случаев носит ионный характер.Количественно электропроводимость характеризуется удельной
объемной проводимостью (у) куба размером 1x1x1 м, причем по¬
стоянный ток проходит через куб между двумя противоположными
гранями.152БольшинствоПКМ с углеродным	органическихнаполнителем	твердых материалов^Ребро, Ф^ш.асть,
мель . .	 		па, псграфит германийПЭ, ПК. П140-9 -6 -3 0 3 6 9 12 15 18Ом-мРис. 59Удельные объемные сопротивления
полимерных материалов и металлову = 1/5Е,	(10.3)где 1 — сила тока, А; Е — напряженность тока, В/м; 5 — площадь
поперечного сечения, м2.Размерность удельной объемной проводимости — См/м.В прикладных целях электропроводимость или электропровод¬
ность полимерных материалов характеризуют величиной, обратной
проводимости по физическому смыслу, а именно удельным объем¬
ным электрическим сопротивлением р0. Также используют величи¬
ну р5 — удельное поверхностное электрическое сопротивление. По¬
нятно, что чем меньше р, тем больше у.Удельное объемное электрическое сопротивление — это сопро¬
тивление между электродами, приложенными к противоположным
граням единичного куба с размером стороны 1м — выражается в
Ом-м. Значение рь для пластмасс изменяется в очень широких пре¬
делах от 10_3 до 1018 Ом-м.Удельное поверхностное электрическое сопротивление — со¬
противление между противоположными сторонами единичного
квадрата со стороной 1 м на поверхности полимерного образца —
выражается в Ом. Значения р5. в значительной мере зависят от
условий испытания. При 20 °С и относительной влажности возду¬
ха 60 % значения р5 для полимеров составляет от 10'1 до 1016 Ом.В сухой атмосфере и в отсутствие загрязнений величина может
значительно превышать рс,.Необходимо помнить, что поскольку вода является сильнопо¬
лярной жидкостью ( г' = 81; р^ = 10-102 Ом-м), то ее сорбция поли¬
мерами даже в весьма малых количествах приводит в резкому уве¬
личению электропроводности.По величине удельного объемного электрического сопротивле¬
ния все твердые тела подразделяются на три группы, рг, Ом-м:153
Диэлектрики (изоляторы)	больше 108Полупроводники 	 102-108Проводники:проводящие	10”2-102высокопроводящие	10”6-10”2Таблица 41Электрические свойства полимерных материалов [15]Наименование группые'»§ВЭл. проч.,
МВ/мТ	-р, ,ОММ ' Р;. ОмПЭНП (ПЭВД)7 !
10,0002-0,000340-50Ю14-Ю1510йПЭВП(ПЭНД)2.3-2.40,0002-0.000840-50Ю14-Ю1510мПЭ кабельный23-2,60,0003-0,00335-40Ю14-Ю!!1013Сэвилен23-2,90,001-0,05---Сополимер СЭП2.30,0002-0,000540-501015~ПП2,2-2,40,0002-0.000525-40Ю14-Ю15-Темплен2,0-2,20,0002-0,000430-ю13пвх3,2-4,00,015-0,02520-3010“-10151014Пластикат ПВХ3.2 4.50,014-0.126-28Ю8-Ю12Ф-323-3,00,007-0,0220-2510’4-10“101*—1017Ф-41,9-2,10,0002-0,000325-271013-10‘“1017Ф-4Д1,9-2,20,0002-0,000325-2710м-10181017 ;ПС2,4-2,80,0002-0,000920-2310,4-1014-УПС2,6-2,70,0001-0,0003-Ю13-Ю141015-81015Сополимеры САН2,8-3.50.005-0,009-1014— 1015-; Сополимеры МС2,7-3,20,022231014-I Пластики СНП33-3,50,003-0,010-1013-Продолжение табл. 41Наименование группые'Г80Эл. проч.,
МВ/мрг. Ом мР1, ОмПластики АБС2,9-3.00.008-0,020410,'!-2'1011Ю,2-8 1017)ПВА3.10,00251-1012ПВБ33-3,40,007-0,024168-10121014! ПВФ3.3-4.50,01-0,0220-263 101461016! ПВЭ2,6-3,10.06-0.1627-35810й10“ПВБ2.8-3.30,006-0,02225510145 1015ПММА2.5-4.20,02-0,05-1013—101410йОргстекло3.8-4,20,02-0,0625-40ю10-ю121012ПА 6104-50,015-0,0620-25ю'^ю14Ю^-Ю16ПА 123,5-4,50,025-0.03518-25ю^-ю12;Сополимеры А К3,5-5,00,03-0,1320-221012-2 Ю141013—1015Полиамид 66/64-50.050-0,06021-Фен илоны4,3-530,0118-10081013-1,310141,2 • 1014Полиимидыстеклонаполненные3,0-3,50.01-0.0417-22-1012-2-1014Полиимиды2.8-3,50,002-0,00720-292-10ь -1017Ю15-6 1016Поликарбонаты2,5-3,10,001-0,000920-255-1014-10175 Ю15-Ю17Полиакрилаты3,0-3,70,004-0,02-6 1014-10161014ПФ3.0-3.80,004-0,01721-271014—101510“-6 Ю1:‘: Пентапласт1,9-2,20,03520-2710й—3 • 101410“Эпоксикомпозиции4.5-6.00.02-0.212-255-10"э-10,‘;Ю10-Ю15Эпоксипорошки3,5-4,20,002-0.0315-25ю,2-ю131010-1015 ;155
Окончание табл. 41Наименование группы6'[§5Эл. проч.,
МВ/мр,.. Ом мр„ Ом 1Эпоксикомпаунды3,5-6,50,015-0.0910-284 10®-1015Ю12-Ю15 ;Фенопласты4-150,01-0,702-204 103-101г4-10шАминопласты-0,3-0,85-1810П-1012Ю12-Ю13Кремнепласты2,8-7,00,005-0.03513-14107-10'5ю’-ю13Текстолит5.7-8.00,2-0,42-5106-10,иО•о1■Асботекстолит71,08-1510*10’Этролы3,2-5,00.021-0.0610-36Ю’О-Ю’5го11—ю13Стеклотекстолит4,25-6.250,01-0,01820-2310го—10122-101г-10”!Стеклопластик лист.-0,023510111013Пенопласт ПВХ-11,60.0153,9--С учетом шкалы, приведенной на рис. 59, среди полимерных
материалов можно обнаружить не только традиционные изоля¬
торы (ПЭ, ПС, ПА, ФП, АП, ЭП), но и проводящие материалы, у
которых, правда, проводимость достигается использованием вы-
сокопроводящих наполнителей (серебро, раскисленная медь,
никель).Измерения удельных объемного и поверхностного сопротивле¬
ний проводят методом измерения токов, проходящих через образец
(рг) или по поверхности образца (р5) при приложении к нему посто¬
янного по напряжению электрического поля.Измерительные электроды должны обеспечивать предельно рав¬
номерное распределение электрического тока в образце. Обычно ис¬
пользуют электроды в виде дисков и колец, размеры которых соот¬
ветствуют диаметру образца. Для обеспечения равномерности элект¬
рического контакта используют свинцово-оловянную фольгу на
вазелиновом или трансформаторном масле, которую прижимают к
образцу через резину твердостью не более 0,4-0,5 МПа под давлени¬
ем 104 Па.156Образцы представляют собой диски диаметром 50±1 мм или
100±1 мм и толщиной 1,5-4 мм. Они не должны иметь видимых
невооруженным глазом трещин, вмятин, сколов, заусенцев, за¬
грязнений, царапин. Плоскости образцов должны быть
параллельными.Измерительная ячейка (рис. 60) состоит из трех электродов,
которые подсоединяются к измерительному прибору в зависимо¬
сти от вида измерения. Для определения р^, схему собирают по
рисунку 60. Для измерения р5 — нижний измерительный электрод
2 подключают к клемме «минус», а охранный электрод 3 подклю¬
чают к клемме «плюс». Поверхностное сопротивление измеряет¬
ся по падению напряжения тока, проходящего по кольцевой по¬
верхности образца.Трехэлектродная схема измерения р,. и р,:1 — образец: 2, 3,4 — нижний, охранный и верхний электродыОхранный электрод применяется для компенсации концевого эф¬
фекта и выравнивания силового поля по площади электрода.Измерив объемное сопротивление и поверхностное сопро¬
тивление К5 рассчитывают соответственно удельные сопротивле¬
ния рг, и р5:Рк =Я0лЛжР/4-	(Ю.4)где 1>ср= (йг+й{)/2.Электропроводность промышленным пластмассам при¬
дается введением в них определенных количеств металлосодер¬
жащих наполнителей: порошков металлов, металлических воло¬
кон и тканей, металлизированных волокон, тканей и изделий
(табл. 42).Введение дисперсных полимеров в полимеры позволяет повы¬
сить их электропроводность на 13-16 порядков.157
Морфология наполнителя имеет большое влияние на электро¬
проводность композитов. Содержание порошковых наполнителей
должно достигать по массе 60-80 %, в то время как содержание ме¬
таллического волокна, позволяющее получить такой же эффект, со¬
ставляет 2-10 %.Оргаиигескими проводниками являются полимеры с сопряжен¬
ными связями, наличие которых определяет образование токо¬
проводящих путей. К таким полимерам относится полиацетилен,
полидиацетилен, поли-л-фенилен, поливинилфенилен и другие.
Их легирование электронодонорными или электроноакцептор¬
ными веществами может увеличить электропроводность на
10-12 десятичных порядков. Расчеты показали, что полимеры,
состоящие из длинных цепей с полностью сопряженными двой¬
ными связями могут обладать почти такой же электропроводно¬
стью, как металлы.Таблица 42Удельное объемное электрическое сопротивление (р^) пленок
на основе каучука СКИ-3 с различными металлическими порошкамиМеталл1\. Ом м | Металл
*Р,„ ОммАллюминий1-11)”-<М012Олово3-10 '-810 1: Свинец4 Ю7-6 10яСурьма5 10“3-2 10“2ВисмутГ-Осо1ОМолибден4-10 ;!-1-10~2Железоз-кУ-б-ю5Вольфрам310"э-8 10“3Хром1Никель2-10~3-8 10~3Цинк1-8Медь(раскисленная)410~5-9-1СГ5 |Серебро8 10 *• 9 10 *Такие полимеры (см. табл. 40) способны образовывать порошки,
хрупкие пленки и волокна, они характеризуются термостойкостью,
фотопроводимостью при освещении, возрастанием электропровод¬
ности с увеличением температуры.158Наиболее изучены и оценены практические свойства полиацети¬
лена. Установлено, что его производные могут быть использованы в
фотографии взамен серебра, в ксерографии вместо селена, в солнеч¬
ных батареях они могут быть заменителями кремния и вместо свин¬
ца — в аккумуляторах.Из полимеров на основе ацетилена возможно получение термо¬
стойких углеродных соединений с цепочечной структурой:полиины	— С=С—;кумулены	=С=С=С=С=.Таблица 43Электропроводность полимеров с сопряженными связями (Ом-1м-1) [1]ПолимерУдельная электропроводность, Ом"1м 1Легирующаядобавкадо легированияпосле легированияПолиэтилен:0,161,2г2неориентированный0,1А*Р5ориентированный0,3А5Р,Полифениленвинилен0.0033-10АхР5Полистирол:неориентированный0.01-0,11,0сю4ориентированный3,6МР5 ;Полианилин0,020,29СЮ4Поливи н и л енсуль фи д0,0010,2А5Р5Графит0,00030,09АхР5К электропроводящим композициям относятся и некоторые мате¬
риалы на основе ПЭНП. Так, при введении во время полимеризации
этилена сажи марки ПМЭ-100В в количестве 15-43 масс. % получа¬
ют материал, имеющий р^, = 30-510”3 Ом-м, ар$= 4 1039-104 Ом. Та
же сажа, но введенная в ПЭНП традиционным способом, то есть в его
расплав с последующей грануляцией, придает композиту иные, мень¬
шие электропроводящие свойства: р„ = 104 Ом-м, а р; = 2-105 Ом.159
10.4.	Электрическая прочность [1]Если напряженность электрического поля, в котором находится
полимерный диэлектрик, превысит некоторое критическое значе¬
ние, характерное для каждого вида пластмассы, то она утрачивает
свои электроизоляционные свойства. Это явление называется про¬
боем диэлектрика, а вызвавшее его значение напряженности —
электрической прочностью диэлектрика (Епр):Е„р=Упр/й>	(10.5)где Упр — напряжение пробоя, МВ; к — толщина слоя полимера.Различают несколько видов пробоя: электрический, электроме¬
ханический, тепловой и электрохимический или пробой от дейст¬
вия газовых разрядов.Зависимость пробивного напряжения от толщины диэлектрика
свидетельствует о влиянии как его толщины, так и неоднородно¬
сти диэлектрического поля, учет которой весьма важен для оцен¬
ки возможности использования полимеров в качестве изоляции
(рис. 61).1 - однородное поле; 2 - резко неоднородное полеЭлектромеханический пробой возникает под электро¬
дами или на участке деформирования пластмассовой детали (кре¬
пеж, контактор и другие). С учетом возможного нагрева пластмассы
под электродом и усилия его прижатия, возрастающего за счет ку-
лоновского притяжения, разрушение образца может произойти еще
до его собственно электронного пробоя. При равновесии электриче¬
ских сил, вызывающих сжатие, и сил упругости полимерного мате¬
риала применимо выражение для оценки электрической прочности160Епр »0.6л/Е/(б'е&)(10.6)где Е — модуль упругости полимерного диэлектрика, МПа; е' и ео —
диэлектрическая проницаемость соответственно диэлектрика и аб¬
солютная диэлектрическая проницаемость вакуума 8,8510~12 Ф/м.В целом при оценке электрической прочности полимерных ма¬
териалов необходимо учитывать их сложный состав, включающий
наполнители, пластификаторы и различные добавки (рис. 62).
Если они имеют повышенные диэлектрические характеристики, то
такие пластмассы сохраняют при эксплуатации высокую электри¬
ческую прочность. Понятно, что в других случаях полимер с хоро¬
шими диэлектрическими свойствами, находясь в составе компози¬
ционной пластмассы, так или иначе потеряет их. Известно, напри¬
мер, что введение в ПЭВП диоксида титана приводит к снижению
электрической прочности на 30-50 %, то есть почти вдвое. Это вы¬
звано формированием в полиэтиленовой матрице большого коли¬
чества пор, микротрещин, микрозон внутренних напряжений. От¬
сюда практическая рекомендация — при использовании дисперс¬
ных наполнителей для материалов электрического назначения
необходимо стремиться к минимальному размеру частиц наполни¬
теля и обеспечивать его равномерное распределение в массе ком¬
позита.-100 0 +100 7;<;С
Рис. 62Усредненная зависимость электрической прочности (Епр)
от температуры (Т) для полимеров:1 — ПММА; 2 — ИВС; 3 — ПС; 4 — полиизобутилен;5 — кремнийорганический каучук; 6 — ПЭПрименение пластификаторов существенно уменьшает диэлект¬
рическую прочность.Пористость полимерных материалов также сильно влияет на
диэлектрические свойства в сторону их ухудшения. Причина со¬
стоит в сорбции пластмассой влаги из воздуха и скоплении ее в161
имеющихся порах. Поглощенная влага резко изменяет все элект¬
рические характеристики.Трекингостойкость является разновидностью показате¬
ля сопротивления электрическому разрушению. Суть трекинга
в перемещении по поверхности диэлектрика «плавающих» разря¬
дов, вызывающих образование искр. Искрение на поверхности
сопровождается разрывом покрывающей ее пленки (влага, за¬
грязнения) и разрушением полимера. Искрение тяготеет к одно¬
му из электродов, вследствие чего на полимерной поверхности
развиваются токопроводящие пути (треки), по которым и разру¬
шается изоляция.Известны методы, позволяющие оценить трекингостойкость;
имеются предварительные рекомендации по выбору трекингостой¬
кой пластмассы — термостойкость, твердость и монолитность, гид-
рофобность поверхности, минимальные диэлектрические потери.Электретные и пьезоэлектрические свойства полимерных мате¬
риалов освещены в [19].1 1. ВНЕШНЕЕ ТРЕНИЕ И ИЗНАШИВАНИЕПод внешним трением понимают процессы, происходящие в по¬
движных сопряжениях технических устройств при относительном
движении их кинематических звеньев. Силы трения возникают и
действуют на поверхности физических объектов, совершающих от¬
носительное перемещение. Вектор силы трения противоположен
вектору относительной скорости. В зависимости от назначения тех¬
нического устройства сила трения может быть либо вредной, либо
полезной. В устройствах, предназначенных для поддержания дви¬
жения (подшипники скольжения и качения, направляющие, винто¬
вые и зубчатые передачи и другие), сила трения является вредной.
Соответственно, материалы, применяемые в этих узлах, должны
способствовать снижению потерь на трение. Такие материалы на¬
зываются антифрикционными.В устройствах, предназначенных для прекращения движения
(тормозные системы), для передачи движения трением (муфты
сцепления, ременные и фрикционные передачи) или для созда¬
ния разъемных соединений (резьбовые детали), сила трения яв¬
ляется полезной. Материалы для таких устройств должны спо¬
собствовать увеличению трения в сопряжении. Их называют
фрикционными. Сила трения (Р) определяется известным урав¬
нениемР = М[1тр,	(11.1)где: N — нормальное усилие, Н; ^ — коэффициент трения, щ,р =
= асг1§р. р — угол трения.Трение всегда, рано или поздно, сопровождается разрушением
соприкасающихся поверхностей. Если продукты разрушения не¬
обратимо выносятся из зоны трения, то такой процесс называется
износом. Темп изнашивания оценивается интенсивностью
износа, а сопротивление этому явлению называется износостой¬
костью.Полимерные материалы, предназначенные для узлов трения, на¬
зываются трибопластами.163
11.1.	Параметры трения и изнашиванияПроцессы трения и сопровождающего его износа характеризуют¬
ся следующими параметрами.1.	Коэффициент трения скольжения цтр. Численно ц1р = Р/N (урав¬
нение 11.1). По его величине все триоопласты подразделяются на
фрикционные (щр > 0,3) и антифрикционные (|дтр < 0,2).2.	Интенсивность износа / равна отношению изменения размера,
массы изнашиваемого изделия или затрат энергии на этот про¬
цесс к пути трения (I), называемого также пробегом.
Соответственно различают интенсивность износа:линейного/,, = А.Ъ/1',	(11-2)массового / =Д#/1;	(И-З)энергетического/^^ ДА^/1,	(11,4)где ДА и Д^ — толщина и масса изношенного слоя соответственно;
ЛАтр— работа трения на пути I (Дж).3.	Износостойкость — величина, обратная интенсивности износа.I	= Соответственно различают износостойкость линейную (без¬
размерная величина), массовую (м/мг) или энергетическую (м/Дж).4.	Параметры режима трения: давление номинальное Р = N/5, Па;
скорость скольжения у, м/с. Произведение Р*г> имеет весьма важ¬
ное значение при оценке практической применимости материала
в подшипниках скольжения, работающих в определенных энер¬
гетических условиях нагрузки (Р) и скорости скольжения (о).
Размерность Р-х> — Вт/м . Каждый трибопласт характеризуется
своим допускаемым параметром режима, обозначаемым [Р-г-1].5.	Условие трения определяется наличием смазочного слоя на по¬
верхности трения. По этому параметру различают: сухое тре¬
ние — смазочный слой полностью отсутствует. Такое трение
реализуется в вакууме. Граничное трение — на поверхности
скольжения присутствует молекулярной толщины слой влаги,
конденсированной из воздуха или иное смазочное вещество.
Полусухое трение — контрповерхности частично разделены
слоем жидкой смазки. Жидкостное трение — контрповерхно¬
сти полностью разделены слоем смазки, толщина которого
превышает высоту микровыступов шероховатостей сопрягае¬
мых поверхностей.164Условия трения существенно влияют на величину коэффициента
трения. Наличие в зоне трения даже граничного смазочного слоя
может понижать коэффициент трения во много раз.11.2.	ТрибопластыКак отмечалось выше, в зависимости от величины коэффици¬
ента трения полимерные материалы подразделяются на анти¬
фрикционные и фрикционные. Общим для них является то, что
независимо от назначения они являются композиционными пла¬
стиками, состоящими из полимерной матрицы, наполнителей и
целевых добавок.11.2.1.	Антифрикционные полимерные материалы (АПМ)В качестве полимерных матриц для АПМ нередко используют
термопласты, характеризующиеся повышенными физико-механи-
ческими свойствами и теплостойкостью. Чаще других применяют
полиамиды, полиформальдегид, поликарбонат, полиимиды, поли-
арилаты, фенилоны, а также фторопласты. В отдельных случаях
известно использование антифрикционного полипропилена и по¬
лиэтилена высокой плотности [20].Термопластичные АПМ перерабатываются в изделия высокопро¬
изводительными методами литья под давлением и экструзии, что
важно для массового и крупносерийного производства.В качестве антифрикционных наполнителей используют дис¬
персные порошки неорганических веществ, имеющих слоистую
кристаллографическую решетку. К ним относятся графит, дису¬
льфид молибдена (природный), диселениды и дихалькогениды
металлов, а также нитрид бора, иодистый кадмий и другие. Из ор¬
ганических продуктов используют фторопласт-4, полиэтилено¬
вые воска, а также жидкие антифрикционные добавки. Нередко
один АПМ содержит несколько разновидностей антифрикцион¬
ных наполнителей.Содержание наполнителей и добавок составляет от 1 до 15%.
Дальнейшее увеличение количества наполнителей приводит к бы¬
строму падению физико-механических свойств и изностойкости.Термодеформационные и теплофизические свойства дисперсно-
наполненных АПМ близки тем или иным свойствам ненаполнен-
ных полимеров и поэтому в них отмечаются характерные недостат¬
ки пластмасс — низкая теплопроводность, высокий и нестабильный
коэффициент линейного теплового расширения, в большинстве
случаев недостаточная теплостойкость.Для улучшения свойств АПМ армируют жесткими и прочными
наполнителями — углеродными или металлическими волокнами,
тканями, лентами, шнурами, коксом. Содержание наполнителей в
этих случаях может возрастать до 20-50 % для литьевых марок и
60-98 % для прессовочных. У таких материалов повышается теп¬
лопроводность, стабилизируются свойства в функции температу¬
ры [20].Из термореактивных связующих в АПМ используются практиче¬
ски все известные полимеры. Наиболее популярны эпоксидные
смолы, фенолоформальдегидные олигомеры, ненасыщенные поли¬
эфиры, эпоксидно-новолачные сополимеры. Основные разновид¬
ности АПМ и примеры их использования приведены таблице 44.При лабораторных испытаниях на трение и износ имитируются
условия реальных узлов скольжения и прежде всего номинальное
давление и скорость скольжения. Отметим, что необходимо согла¬
совывать и значение коэффициента перекрытия, без чего воспроиз¬
водимость на практике лабораторных результатов может и не
состояться.Результаты трибометрических испытаний антифрикционных
пластиков приведены в таблице 45.Температура узла трения оказывает существенное влияние на
работоспособность АПМ. В целом, чем выше температура размяг¬
чения полимерной матрицы, тем в более жестких тепловых усло-Рис. 63Зависимость интенсивности износа АПМ (/)
от температуры при торцовом скольжении (Р = 0,2 МПа, г - 1 м/с)166виях может эксплуатироваться металл-полимерный узел трения
(рис. 63).Таблица 44Разновидности антифрикционных самосмазывающихся пластмасс [20]МаркаматериалаОсновные компонентыМетод переработкиПрименениеТермопластичные материалы; П610-1-109П610, дисульфид
молибдена,
стекловолокно (30 %)Литье под
давлениемПодшипники, зубчатые
колесаПА12-21-3П12, дисульфид
молибденаЭкструзияПрофильные изделия,
трубкиКСЦПА 6. стеклонапол¬
ненный, медный
порошокЛитье под
давлениемПодшипники карданных
шарнировАТМ-1Вторичный полиамид,
графит, термоантрацитТо жеВтулки, шестерни. ■
уплотнения |КСПЭПолиамид
стеклонаполненный,
ПЭ, медный порошокТяжелонагруженные
втулки при ударных
нагрузкахП15НПА6, никельЛитье под
давлением в
магнитном полеПодшипники сухого
трения при повышенной
запыленностиПолиамид
ПА 66 ПЭПА66 и полиэтиленЛитье под
давлениемПодшипники
скольжения, шарнирыФенилонФАФенилон,
полиимидное волокноПрессованиеПодшипники для
образивных сред при
Т> 150 ”ССФД-ДМПолиформальдегид с
дисульфидом
молибденаЛитье под
давлениемПодшипники,
уплотнения для
вакуум-системЭстера нПоликарбонат,наполнителиПрессованиеДетали скольжения и
каченияПАМ -15-69Полиимид ПМ67,
графитТо жеТела качения и
скольжения для
Т > 150 “С| ТесанПоликарбонат,
дисульфид молибденаТо же1 ПАМ-50-67Полиимид ПМ67,
графит, нитрид бораПрессование.механическаяобработка167
Продолжение табл. 44МаркаматериалаОсновные компонентыМетод переработкиПрименение! Материалы на основе фторопластовАФГ-80 ВСФторопласт-4, графит,
коксПрессованиеПодшипники,
уплотнительные кольцаФ-4К20Фторопласт-4, коксТо жеУплотнители для вакуум-
установокФ-4С15В5Фторопласт-4, изме¬
льченное стеклово¬
локно, нитрид бораПодшипники при повы¬
шенных температурах и
агрессивных средахТермореактивные материалыАТМ-1Новолачная ФФС.
электродный графит,
добавкиПрессование,карбонизацияДетали насосов.
ТокосъемникиРеолар 9Резольная смола,
графит, добавкиПрессованиеПодшипники для
высоких температурАФ-ЗТРезольная ФФС.
нефтяной коксТо жеПодшипники для
агрессивных средУГЭТЭпоксидная смола,
углеволокна,
тетраглицидиламин,
наполнителиНамотка
и горячее
прессованиеПодшипники для
морской водыАГЭНЭпоксидно-новолач-
ный соолигомер,
углеволокно, добавкиГорячеепресованиеПодшипники
стиральных машинФАФФ-31ГРезольная смола,
отходы ДСП, графитПрессованиеПодшипники для
экстремальных условий,
сколь зуныЭНГ-25Эпоксиноволачная
смола, дисульфид
молибдеиа, добавкиТрансферноепрессованиеКулачки приборных
механизмовЭДМА-5Эпоксидная смола,
наполнителиХолодное
отверждение,
мех. обработкаАнтискачковые
композиции, вакумЭДМА-10Эпоксидная смола,
наполнителиТо жеЗубчатые колеса, !
скользуны ,168Оконгание табя. 44МаркаматериалаОсновные компонентыМетод переработкиПрименениеАМС-1Э поксик рем ний орга -
ническая смола, кокс,
натрий бораПрессованиеПодшипники сухого
тренияАМС-3Эпо кс икр е мн и йор га -
ническая смола,
графитТо жеПодшипники, работаю¬
щие в керосине и при
повышенных
температурахТаблица 45Параметры трения и изнашивания АПМ [20]Марка материалаР, МПаV. М/СЛЮ5МтрАМС-11,00,50,010,205,00,50,100,08 115,00,50,270,03АМС-31,00,50.020,255,00,50,220,1АТМ-14,94,30,120.16АФ-ЗТ1,01,00,070,184,01,00,250,09Реолар-90,22,00,10,08Тесан0,22,00,070,06Эстеран0,22,00,050,08ФАФФ-31ГЭ--8200-ПАМ-15-675,00,55,00,1-0,21 ПАМ-50-675.00.51,00,08-0,09169
Окончание табл. 45Марка материалаР. МПаV, М/С/* Ю8г~ *- --ЦгрАТМ-22,00.270,544,00,2870,100,15Ф-4С151,50,250,18Ф-4К201,50,250,06АФГ-80ВС4,00,2870.51СФД-ДМ0.80,32,70,18-0,26ПА 66ПЭ0.80,30,57-180.1210,00,08ЭНГ-251.00,50,830,23180.1212,0-КСПЭ1,00,50,440.18180,1217,0-КСЦ1,00.50Д70,14180,1211,0-ЭДМА-52,00.061,00,220,40,060,30,23 |ЭДМА-102,00,062,00,240,40,060,280,40 1Ш5Н0,651.00,050,28-0,32Фенилон ФА2,01,00.06-! АГЭН'0,651,01.20,10-0,1511.2.2.	Удельная мощность тренияИнженерное совершенство узла трения определяет оптималь¬
ность сочетания режимов работы, то есть давления на поверхности
трения и скорости скольжения с условиями теплоотвода из зоны
трения через металлический вал и специальные охлаждающие
системы.170Режимный фактор Рч> имеет большое значение при работе под¬
шипников скольжения так как характеризует удельную мощность
трения и определяет конструкцию охлаждающих устройств. Пре¬
дельное значение удельной мощности трения определяется по
формулеЛПтр=®[й’].	(11.5)где: Р — давление в зоне трения, кПа; г> — скорость относительного
скольжения, м/с; К — коэффициент теплоотвода, Вт/град; [Т] — до¬
пускаемая избыточная температура, °С; 5 — площадь проекции по¬
верхности трения на плоскость, нормальную вектору силы, создаю¬
щей давление в паре трения; для радиального подшипника скольже¬
ния 5 = й-1, где (1 — диаметр, I — длина опорного участка вала
(цапфы или шипа); [РУ] — табличная величина допускаемого для
данного трибопласта значения удельной мощности трения.Коэффициент теплоотвода определяется с учетом параметров
теплопередачи между элементами пары трения и активности ох¬
лаждения. Допускаемая избыточная температура равна разности
между допускаемой температурой эксплуатации полимера и темпе¬
ратурой окружающего пространства.Таблица 46Триботехнические свойства АПМ (с использованием данных [20])ПоказательФ-4Ф-4К20Ф-4К15М5ЭНССАГЭНСТЭН-АФПредельное значение
[РУ]103 при о, м/с0,0545500600354507000.5065700700464808501,5---5255010005,09011001100256001500Коэффициентсравнительногоизнашивания6451.40,93201,20,6Относительная
износостойкость /109165010000,77502500171
10'; 10'1	10 »,м'сРис. 64Зависимость [Л,-]и для АПМРасчет по формуле (11-5) позволяет решать вопрос о целесооб¬
разности использования в узле трения тех или иных АПМ. Диа¬
грамма, приведенная на рис. 64 для различных АПМ, позволяет
оценить произведение скорости скольжения на давление, при кото¬
ром обеспечивается стабильная работа узла трения. Из данных
табл. 42 видно, что применение в АПМ антифрикционных добавок
и армирующих материалов существенно улучшает эксплуатацион¬
ные параметры.Таким образом, решая вопросы использования полимерных ма¬
териалов в узлах трения, необходимо учитывать комплекс условий,
включающих материаловедческие, кинематические, инженер-
но-конструкторские и эксплуатационные факторы. Оптимальное
сочетание перечисленных факторов является гарантией высокой
эффективности металлполимерных узлов трения.11.2.3.	Фрикционные полимерные материалы (ФПМ)Состав ФПМ определяется условиями их эксплуатации и предъ¬
являемыми требованиями. Основные условия следующие: трение
происходит в нестационарном тепловом режиме, причем перепад
температур между началом и окончанием фрикционного взаимо¬
действия может измеряться сотнями градусов; фрикционные узлы
работают в периодическом режиме, частота и нагрузочные особен¬
ности которого могут различаться в весьма широких пределах; к
фрикционным узлам предъявляются повышенные требования на¬
дежности, поскольку их выход из строя может привести к аварий¬
ным ситуациям.По температурным условиям работы различают пять видов экс¬
плуатационных режимов: весьма легкий — до 100 ®С, легкий — до
250 “С, средний — до 600 °С, тяжелый — до 1000 3С и сверхтяже-172лый — более 1000 °С. Средний режим характерен для тормозных
устройств автомобильного и железнодорожного транспорта, тя¬
желый — для самолетов [21].В весьма легком и легком режиме работают фрикционные и тор¬
мозные устройства стационарного оборудования, выпускаемого в
количестве многих миллионов штук в год (накладки ленточных, ко¬
лодочных тормозных устройств с двигателями мощностью до 5-10
кВт, тормозные и фрикционные устройства приборов и др.).Основные требования к фрикционным материалам: стабильность
коэффициента трения в заданных пределах; высокая износостой¬
кость; быстрая прирабатываемость.Для повышения коэффициента трения ФПМ используют различ¬
ные по свойствам и морфологии наполнители: асбест, кварц, стекло,
тетрагональный графит, аэросил, сульфат бария, оксиды металлов и
др. Повышение теплофизических характеристик достигается при¬
менением порошка, стружки или проволоки металлов и сплавов.Содержание наполнителей в ФПМ составляет 60-90 %, посколь¬
ку именно в этом интервале достигаются наиболее высокий и ста¬
бильный коэффициент трения и наибольшая износостойкость при
средних и тяжелых режимах работы.Из жестких связующих в ФПМ применяется резольные РФФС,
МЛФС, крезолоформальдегидные, фурфурольныс и новолачнокре-
зольные олигомеры.Они используются для получения ФПМ с волокнистым или тка¬
невым наполнителем. Повышенная твердость является одной из
причин сравнительно невысокого коэффициента трения (0,3-0,4)
таких ФПМ.Таблица 47Свойства асбестосодержащих ФПМ на олигомерном
и эластомерном связующем [21]СвойствоОлигомерное связующееЭластомериое соянующесНСФ-5НСФ-7накс БНСФ-16 КХ-166 КХ-58Плотность, кг/м3200020002300220023002200Разрушающее напряжение,
МПа:при срезе8490383462 69.. 1__173
Оконгание табл. 47СвойствоОлигомерное сннзуюшееЭла стомерное связующееРети¬
на кс БНСФ-5НСФ-7НСФ-16 КХ-166 КХ-58сжатии1049578898882изгибе10764426178растяжении551922343244' Модуль упругости при изгибе,
ГПа5,64,76,93,24,34,8: Твердость по Бринеллю, МПа320370390190260220Удельная теплоемкость,
кДж/кг-К1,051,211,01,130,961,05Теплопроводность, Вт/мК0,350,450,750.440.520,42Износ за 2 ч, мм0,120,110,130,130,160,14Коэффициент трения при
р.Л= 0,27 МПа, иск = 7,5 м/с,
100 ’С0,340,410,370,470,450,44Ударная вязкость, кДж/м212,36,91,13,58,110,2Для увеличения цтр до 0,45-0,6 применяют эластомерное связую¬
щее. Из-за низких физико-механическх свойств нагрузочная спо¬
собность и теплостойкость таких материалов ниже, чем у ФПМ на
олигомерном связующем.Определенным выходом из положения является применение
комбинированных эластоолигомерных связующих.На олигомерном связующем выпускается около 25 % всех фрик¬
ционных изделий, порядка 35 % — на комбинированном, осталь¬
ное — на каучуковом.Большинство ФПМ на каучуковом связующем сохраняет износо¬
стойкость до 200-250 °С. Для сравнения физико-механические,
теплофизические и трибометрические свойства серийных ФПМ на
олигомерном и эластомерном связующем приведены в табл. 47.174Композиционные ФПМ отличаются от асбестосодержащих мате¬
риалов несколько меньшей износостойкостью, но превосходят их
по технологичности, поскольку позволяют получать детали не
только компрессионным, но и трансферным прессованием без до¬
полнительной механической обработки.В качестве связующего таких ФПМ используются РФФС, НФФС
с добавками каучука при необходимости. Состав наполнителей, как
правило, сложный; он включает рубленые стеклянные, высокомо¬
дульные углеродные волокна, оксиды металлов, сульфат бария,
глинозем, порошковый или коротковолокнистый асбест. Для стаби¬
лизации (лтр и улучшения технологичности вводят стеараты бария и
лития.В отдельных случаях, когда проектируемый материал предназна¬
чается для легких режимов работы, сетчатое связующее модифици¬
руют термопластами, увеличивающими коэффициент трения и со¬
противляемость изнашиванию.
12.	АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА12.1.	Акустические характеристикиАкустические свойства характеризуют способность полимерного
материала переносить и поглощать энергию звуковых колебаний,
которая в зависимости от частоты подразделяются на инфразву-
ковую (до 20 Гц), звуковую (от 20 Гц до 20 кГц) и ультразвуковую
(более 20 кГц). Основная особенность акустического воздействия
состоит в малой амплитуде звуковых колебаний и широком диапа¬
зоне частот.Среди акустических характеристик основными являются
следующие:Звукопоглощение — способность полимерного материала
поглощать звуковую энергию. В численном относительном виде
оно оценивается коэффициентами звукопоглощения (&зп):^зп “ ^погл/^пзд	(12.1)и звукоотражения (к30):^зо = ^отр/^пад-	(12.2)Здесь /погл, 7пал и 7отр интенсивности поглощенного, падающего и от¬
раженного звука соответственно.Коэффициент звукопоглощения:&зп -1 — ^зо	(12-3)является основной физической характеристикой полимерного ма¬
териала, поскольку его значение зависит не только от структур¬
но-релаксационных и пластических свойств собственно материала,
но и от конструктивных особенностей изделий (размеры, форма,
способ крепления и соединения, расположение в звуковом поле).Коэффициент затухания (а3) является качественной ха¬
рактеристикой процесса звукопоглощения в материале на длине
(толщине) /:«з-у'Пт1-	(12-4)I А|176где А0 и А( — амплитуды звуковых колебаний в начальной и конеч¬
ной точках участка толщиной I.По существу, коэффициент затухания определяется логарифми¬
ческим декрементом и характеризует диссипацию акустической
энергии, вызванную внутренним трением. В связи с этим для оцен¬
ки диссипирующей способности материала используют тангенс угла
механических потерь, определенный при звуковых частотах. Он
связан с физико-механическими, физико-химическими свойствами,
составом, структурой и текстурой полимерного материала.Скорость распространения предельных звуковых
колебаний (с) определяется по формулес =4Щ,	(12.5)где р — плотность материала; К — коэффициент упругих свойств
среды,к=—Щ-у)__(1 + у)(1-2у)где Я — модуль упругости при звуковой частоте (динамический),V	— коэффициент Пуассона.Поскольку свойства полимерных материалов существенно зави¬
сят, как отмечалось ранее, от условий энергетического воздейст¬
вия на них, то значение скорости распространения звуковых коле¬
баний не постоянно и ее дисперсия может быть весьма существен¬
ной, зависящей от причины — релаксационной, температурной
или резонансной.12.2.	Акустические материалыПод акустическими принято понимать материалы, предназначен¬
ные для поглощения акустической энергии в спектре частот от инф-
развуковых до ультразвуковых колебаний. В этом диапазоне оказы¬
ваются и вибрационные колебания, отличающиеся от звуковых
главным образом амплитудой. В связи с этим акустические матери¬
алы нередко называют виброзвукопоглощающими (ВПМ).Виброшумовое воздействие на человеческий организм приво¬
дит к разнообразным негативным явлениям, в конечном счете про¬
являющимся в сокращении продолжительности жизни, ухудшении
комфортности условий, к снижению производительности труда.
Допустимый уровень шума в жилых помещениях ночью составля¬177
ет 30 дБ. В то же время уровень виброшумового воздействия на че¬
ловека может изменяться в очень широких пределах, как это сле¬
дует из приводимого ниже перечисления эквивалентного уровня
шума (дБ):турбореактивный самолет	155-158вагоны метро	100под трассами самолетов	87-98у железной дороги	72-73производственный шум	75автобусы (пассажирское помещение)	75уличный шум	до 50шелест листьев	10Нулевой уровень громкости звука соответствует звуковому давле¬
нию 20 мкПа и интенсивности звука 10-12 Вт/м2. Болевой порог
шума — 125-140 дБ, смертельный уровень шума — 190 дБ.Применение полимеров в ВПМ вызвано особенностью их
свойств, а именно совмещением в одном материале вязких (плас¬
тических) и упругих характеристик. Хронологически к созданию
ВПМ сложился эмпирический подход, сущность которого опреде¬
лялась рассуждениями — чем больше вязкость полимера, тем
выше его звукодемпфирующая способность. В связи с этим наи¬
большее распространение получили полимерные мастики или сло¬
истые конструкции в виде листов металлической фольги, между
которыми располагается вязкий виброгасящий слой. Для создания
у таких ВПМ большей прочности виброгасящему изделию прида¬
ется сотовая конструкция, ячейки которой заполнены вязким
полимером.В качестве полимерной составляющей в ВПМ наиболее часто ис¬
пользуются поливинилацетат, полиалкил (мет) акрилаты, полиси-
локсаны, каучуки, полиуретаны, олигоэфиракрилаты и поливинил¬
хлорид. Для повышения вибропоглощающих характеристик в них
вводят различные наполнители, лучшими из которых являются
диспергированная слюда, сажа и чешуйчатый графит. Очень непло¬
хое вибропоглощение демонстрирует дисперсный диатомит (табл.
48, 49).Высокие значения коэффициента механических потерь обеспе¬
чивают понижение звукового воздействия на 20-25 дБ. Примене¬
ние различных наполнителей позволяет регулировать тепло- и
электропроводность, а также диэлектрические свойства. Общей
особенностью полимерных ВПМ на перечисленных составляющих] 78(табл. 48, 49) являются их низкие физико-механические свойства,
вследствие чего они используются как заполнители, прокладки,
покрытия.Таблица 48Виброакустические характеристики высокомолекулярных соединений,
широко используемых для получения ВПМВ ысокомол скуля рн ое соеди н е 1 ш еВиброакустическиехарактеристикиПоливинилацетат2,466Поливинилбутират2,115П ол и бутилм ета крил ат1,485Бутилакрилатный каучук (БАК-12)1,410Бу та ди ешштр и л ь н ы й каучук (СКН-40)1,4-3Поливинилхлорид0,8106Полистирол11,1120:Бутадиеивинилиденхлоридный каучук
(ДВХ6-70)0,88Резина 10740,9610: Полиэтилен низкой плотности0,550Вибропоглощающие пасты наносятся на шероховатую металли¬
ческую поверхность напылением или шприцеванием, листовые
ВПМ — наклеиванием. Температура последующей термообработки
определяется свойствами органического связующего. Например,
для графитсодержащих паст «Антивибрит», свойства которых при¬
ведены в табл. 51, она составляет 120 °С. При толщине покрытия в
2-2,5 раза превышающем толщину металлического листа, акустиче¬
ское воздействие снижается в 2,5-4 раза [5].179
Таблица 49Виброакустические характеристики наполненных композиций! Составвысокомолекулярной
I композицииНаполнительКоличество напол¬
нителя (масс. ч. на
100 масс. ч. поли¬
мерной основы)Виброакустические
характеристики
(температурный
интервал
демпфирования. ’С)Сополимер этилена и
аинилацетатаСлюда1101&5 > 0,2(0-80)Сополимер стирола и
изопренаСлюда40ЛДК 0,67Сополимер винилаце-
тата и синтетического
каучукаСлюда30-43^5 = 0,22-0.36Синтетический латексКарбонаткальция421{»Й = 0,88-0,89Смесь синтетических
каучуковСажа501§5 - 0,21: Смесь полибутадиено-
вого хлорированного
бутилкаучукаОксид цинка5(§5 = 1,4Полиамид ПА-6Стекловолокно50ЛДК 0,117 (25-55)Сополимер этилена и
глицидилметакрилатаОлефиновый олигомерСтекловолокно10ЛДК 1,9Диатомит85-150> 0,3(-10...+20)Сложный полимерЭлектро¬проводящийнаполнитель0,5-10,1ЛДК0.05-5,50(10-80) |ФторкаучукТехуглерод40> 0,45* ЛДК — логарифмический декремент колебаний (ГОСТ 24347-80).Пасты «Антивибрит» стойки к действию воды и горюче-смазоч¬
ных материалов.Практический интерес представляют ВПМ на поливинилацета-
льной основе «Полиакрилы» (табл. 47), содержащие полимерное
связующее между слоями алюминиевой фольги. Материалы ВПМ180Свойства в и бро поглощающих материалов (СП6ГТИ)181
Некоторые свойства в ибро поглощающих материалов на эпокси-полиэфирной основе [5]^5>3.4182мастичного типа негорючи, водоразбавляемы. Материалы «Атерм»
по свойствам приближаются к конструкционным (Все они разрабо¬
таны в СПбГТИ).При создании конструкционных ВПМ, то есть таких материа¬
лов, которые пригодны для получения корпусных, каркасных, ко¬
робчатых изделий, являющихся несущими, нагруженными фраг¬
ментами конструкций (кабины и кузова, кровля, днища и прочее),
приходится согласовывать два взаимоисключающих качества —
жесткость, и, следовательно, высокую звукопроводимость и виб¬
ропоглощение, для чего материал должен быть пластичным, то
есть низкопрочным.В конструкционных ВПМ вибропоглощение достигается мак-
симизацей релаксационно-резонансного механизма.Введение в жесткую сетчатую термореактивную матрицу гибких
эластомерных фрагментов (СКН) и создание структурной микрогете-
рофазности (СКИ) позволяет расширить как спектр, так и увеличить
амплитуду механических потерь внутреннего трения олигомер-элас-
томерных матриц при сохранении ими высоких физико-механических
характеристик (табл. 51, 52)В качестве вибро-звукопоглощающих материалов широко исполь¬
зуются различные вспененные пластмассы. Пенопласты получают
вспениванием термо-, реактопластов, эластомеров и комбинирован¬
ных систем. Структурная гетерофазность пенопластов является осно¬
вой их способности к вибропоглощеним. Одновременно эти вспенен¬
ные материалы приобретают и пониженную теплопроводность, что
делает их еще и теплоизолирующими.Вспененные материалы характеризуются ячеистой структурой,
газонаполнение которой осуществляется химическим или физи¬
ческим способом. Химический вариант реализуется в результате
термического разложения газообразователей, порофоров, вве¬
денных в состав композиции при ее подготовке. При физическом
способе расплав олигомера, полимера или эластомера насыщает¬
ся газом под избыточным высоким давлением в смесителях раз¬
личной конструкции.Методы получения пенопластов относятся к достаточно сложной
и разнообразной области технологии переработки пластмасс и в
данной книге, естественно, не рассматриваются.Акустические свойства пенопластов зависят от свойств матрицы,
вида и морфологии наполнителя, условной плотности материала
(с}) и параметров внешнего энергетического поля. В качестве ил¬
люстрации последнего приводятся данные табл. 53.
Таблица 52Свойства конструкционных ВПМСостав матрицы, масс. %РНВ,Стр,Ок.а.ЭД-20скнски, 3
кг/мМПаМПаМПаМПаГПакДж/м2100-_118011312063904.3100.39010-1120105100701104.1150.5 185115-11139095731153.6180.55 !955113311011040803.790.5590-101080879035753.080.6085105104510010055853,4140,75801551090859560903.3170.95Таблица 53Частотные зависимости коэффициентов звукопоглощения
пенополимерных материалов [5]Марка*>,Коэффициент звукопоглощения на частотах, Гцматериалакг/м1001252505009001000200030004000ФФ1700,13-0,120,25-0,200,22--ПС-1600,020,02\0,03-0,040.220,250.24ПС-4450,03			Г	0,080,03-0,060,320,380,27ПСБ300,07-0,110,15-0,400.220,240,33ПХВ-11000,08-0,080,15-0,270,25--ПХВ-32500,05-0.100,08-0.080.12--ПУ-Э400,120,350,9-0,80.750.700.75Мипора25_0,120,290,490,65----184Разновидности и свойства пенопластов весьма обстоятельно
освещены в [5]. Для иллюстрации физических возможностей этого
класса материалов мы приведем характеристики жестких пеноплас¬
тов на основе эпоксидных смол (табл. 54), сотопластов (табл. 55), а
также эластичных и полужестких пенопластов (табл. 56).Таблица 54Свойства пенопластов на основе эпоксидных смолМаркакг/мТраб- °СМГГа°и,МПая,кДж/м2Вт/мКе(еб-кг'ПЭ-5100-200-60... + 1200,71,60.50,0581,355120-300-60... + 1202,83,00,70,0751,506ПЭ-620-60-60...+ 1000.030,070.090,0221.05226-36-60...+1000.070,170,130,0291,07236-50-60... + 1000,110,180,150,0381.102ПЭ-723-40-60... + 1000,030.10,10,0290,22.140-60-60... + 1000.180.40,20,0460,2-ПЭ-8150-200-60... + 1201,82.40.6-0,70.0581,55 I1210-300-60... + 1204,24,00,7-0,90,0751,56310-400-60... + 1208.07,00,8-1.20.0931.67,5410-^500-60,.. + 12013,09,01,3-3,00,1301.79ПЭ-9100-200-60...+900.0582,50,60,0581.45210-300-60...+900.0813,00.70,0811.51.1310-400-60...+900,0937.00,80,0931,61.2 .410-500-60...+900,13011.51,30,1301,71,3185
Сотпласты более удачно сочетают тепло-, звукоизоляционные
свойства с прочностными характеристиками конструкционных ма¬
териалов. Строение сотопластов имитирует пчелиные соты с сече¬
нием ячеек в виде правильного шестиугольника или квадратов, кру¬
гов, эллипсов. Стенки ячеек выполняются изоляционно-пропитан¬
ной крафт-бумагой, стеклотканью, алюминиевой фольгой и др.Таблица 55Некоторые свойства сотопластовПоказателиОснова сотоиласта ;Хлопчато¬бумажнаятканьБумагаСтекло¬тканьАлюминиеваяфольгаизоляципнпо-проттиточнанкрафтРазмер ячеек,
мм10-1210-1210-125-103-101 Рф. кг/м^140309014070а(:ж, МПп4,00,31,06,0з.о !Ясж. МПа100.016,0 | 45.0---ч,, МПа1,80.050,63,01,5С, МПа451114--Таблица 56Свойства эластичных и полужесткнх пенопластов■““1Маркакг/мОб-МПа^птн.%Зеж>МПаЯсж.МПаОн,МПаа,хД ж/м**1ЙиЕпр,кВ/ымпоглп-щекие,%Винипор Э70-1200.05-0.0880-150-63.5--8,8<*1,2--80-0.10-100-0,151800.20150Пенопласт Э80-1500,5-1,5-------;ППЭ-2600,52-0,83-----_---ПУ-102В1200,6218-1,97.9*1.16*1.6-1.70,302000,621.9_2.15-8’1,25*-0,15 |186Оконгание табл. 56* Значение показателей даны при частоте Ю10 Гц.По физическим особенностям сотопласты принадлежат к анизо¬
тропным пластикам с резко выраженной разницей свойств в про¬
дольном к оси сот и в поперечном ему направлениях.
13.	ПЕРЕРАБАТЫВАЕМОСТЬ
ТЕРМОПЛАСТОВПонятие, вынесенное в название главы, не относится напрямую к
техническим свойствам, но оно влияет на оценку возможности ис¬
пользования материалов в различных технических устройствах. Из
анализа ассортиментного перечня крупнотоннажных пластиков
следует, что примерно 80 % производимых полимерных материа¬
лов являются термопластами и перерабатываются в изделия преи¬
мущественно из расплава, а именно: литьем под давлением, экстру¬
зией, соэкструзией, раздувом рукава, прессованием. Процесс произ¬
водства изделия завершает выбор полимерного материала,
подводит практический итог анализу возможности эффективного
использования пластика, выполненному на базе оценки техниче¬
ских свойств полимерных материалов.В связи с изложенным авторы сочли целесообразным в заверша¬
ющей главе привести предельно лаконичные из наиболее необходи¬
мых в практической деятельности сведения по оценке перерабаты¬
ваемое™ именно термопластов, как наиболее распространенных
пластмасс.Показатель текучести расплава, обозначаемый аб¬
бревиатурой ПТР, является параметром, определяющим выбор спо¬
соба переработки термопласта. Метод оценки ПТР стандартизован
ГОСТ 11645-73, которому соответствует европейский стандарт
150 1133-76, американский АСТМБ 1238-73 и стандарт Германии
БШ 53735.Для оценки значения ПТР используют прибор ИИРТ, на котором
реализуется стандартная методика определения. Действие прибора
основано на принципе капиллярного вискозиметра.Из нескольких модификаций прибора ИИРТ наиболее долговеч¬
ным является вариант с ручным управлением, например типа
ИИРТ-М2, рабочий блок которого представлен на рис. 65. Он вы¬
полнен в виде стойки, в верхней части которой на оси закреплен по¬
ворачивающийся кронштейн .1. Кронштейн фиксируется в опреде¬
ленном положении с помощью кнопки 2 фиксатором 3. На свобод¬
ном конце кронштейна смонтировано выдавливающее устройство,
состоящее из штурвала 5 и ходового винта 4. На нижнем конце хо-1881дового винта крепится цанга, соединяющая ходовой винт 4 с держа¬
телем грузов 8. В цангу входят втулка 6 и шарик 7, которые при под¬
нятии втулки освобождают держатель грузов 8.На кронштейне закреплен термостат 9, предназначенный для со¬
здания необходимой при испытаниях температуры.На нижней плите в кронштейне установлено съемное зеркало 10
для наблюдения за зоной вытекания полимера. Для подсвечивания
зоны вытекания полимера в конструкции предусмотрен осветитель11.	Детали 12 служат для установки прибора по уровню.Внутри термостата расположена экструзионная камера (рис. 66).
Экструзионная камера 1 представляет собой цилиндрический канал
диаметром 9,54 мм и длиной 115 мм, внутри которого перемещается
полый поршень 2 с направляющей головкой 3. В нижней части экстру¬
зионной камеры расположен сменный капилляр 4 с внутренним диа¬
метром 2,095 мм и длиной 8 мм.189
09Рис. 66Экструзионная камера прибора ИИРТМатериал, загруженный в нагретую до заданной температуры эк¬
струзионную камеру, прогревает до его расплавления в течение 4
мин. После этого в камеру вводят поршень, нагруженный стандарт¬
ной для испытуемого полимера нагрузкой (табл. 57). Под действи¬
ем этого усилия расплав выдавливается через капилляр.Для измерения показателя текучести расплава отбирают отрезки
экструдированного материала, последовательно отсекаемые через
определенные интервалы времени.Длина отдельных отрезков может быть 10-20 мм. Отрезки, име¬
ющие пузырьки воздуха, не используются. После охлаждения полу¬
ченные отрезки взвешиваются каждый в отдельности с погрешно¬
стью не более 0,001 г. Число их должно быть не менее трех. Масса
отрезка определяется как среднее арифметическое результата взве¬
шивания всех отрезков.Показатель текучести расплава ПТР (г/10 мин) определяется по
известному соотношению:190600 т
ПТР= ■ ■ г/10 мин.(13.1)где т — средняя масса экструдированных отрезков, г; * — интервал
времени между двумя последовательными отсечениями, с.За результат испытаний следует принимать среднее арифметиче¬
ское двух определений на трех отрезках материала, расхождение по
массе между которыми не должно превышать 5 %.Таблица 57Условия испытаний при определении показателя текучести расплаваТермопластТемпература, ‘СМасса груза, гПолиэтилен НП190±0,52160Полиэтилен ВП190±0,55000Полистирол200±0,55000Полипропилен230±0,52160Сополимеры АБС190*0,52160Полиамиды230+0,5325После окончания работы с прибором его прочищают в горячем
состоянии. Поршень вынимают и чистят тканью, смоченной в ка¬
ком-нибудь подходящем растворителе. Капилляр прочищается
медной проволокой и погружается в нагретый растворитель. Эк¬
струзионную камеру прочищают до блеска тканью, смоченной
растворителем.Кроме показателя текучести расплава капиллярная вискозимет¬
рия позволяет оценить и реологические характеристики расплава, а
также энергию активации вязкого течения (11%).Напряжение сдвига (стсла) оценивают по формуле°Г	(13.2)^сдвпс1 (1+тг)где С - нагрузка на поршень, Н; с1 — диаметр поршня, м; г и / — ра¬
диус и длина капилляра, м; т — поправочный коэффициент на вы¬
ходной эффект, учитывающий потерю давления в капилляре.191
Скорость сдвига (7) оценивается по формуле:7 =4,50.КГ'(13.3)где О — расход полимерной жидкости в м3/с; 0.= ПТР/бООр, здесь
р — плотность, г/см .Эффективную вязкость при температуре измерения Г
(г|г) оценивают по классическому соотношению:(13-4)Показатель чувствительности расплава к ско¬
рости сдвига (Кк) может быть оценен на приборе ИИРТ опо¬
средованно по влиянию усилия на поршне на значение ПТР. При¬
бор ИИРТ позволяет изменять нагрузку на поршень, создаваемую
массой груза от 2,16 до 21,6 кг, то есть на один десятичный поря¬
док. Тогда:ПТР21,6ПТР(13.5)2,16Таблица 58Основные марки, ПТР, методы переработки и назначение
промышленных термопластовТермопластМаркаПТР,
г/10 минМетод переработкиНазначениеПЭНП.10 004-0020,2ПрессованиеЛисты, плитыГОСТ 1633710404-0030,3ЭкструзияЛисты, трубы15303-0030,3ЭкструзияЛисты, трубы17803-01511203-0221,52.2Экструзия,выдуваниеВыдуваниеТрубы, профилиТрубы, профили,
покрытия15903-0202,0Литье, выдуваниеШтучные изделия 111503-0707.0ЛитьеШтучные изделия192Продолжение табл. 58:г -1 ТермопластМаркаПТР,
г/10 мин| Метод переработкиНазначениеПЭВП21506-0000ПрессованиеЛисты, плитыГОСТ 1633820208-0020,2ПрессованиеЛисты, фитинги20608-0121,2ЭкструзияТрубы, профили21008-0755,0-10ЛитьеШтучные изделияПП210030.2-0.3ЭкструзияЛисты, профилиГОСТ 26996210151.5Экструзия,выдуваниеТрубы, листы,
пленки210604,0-8,0ЛитьеШтучные изделия2118015-20Формованиеволокон-ПСГОСТ 20282ПСС(суспензионный)1,3-3,0Литье, экструзияЛисты, штучные
изделияПСЭ-1(эмульсионный)0.5-1,9Прессование,
литье, экструзияЛисты, штучные
изделияПСМ-Ш(блочный)3-5ЛитьеШтучные изделияУПСГОСТ 28250УПС 1002
УПМ 0612Л2,4-3,6
3-8Литье, экструзия
ЛитьеТрубы, профили,
штучные изделия
То жеСАН1,3-4Литье, экструзияМСН>6.0ЛитьеАБС 20205-10Литье, экструзия-IПоликарбонатПК-1 !|1,0-3.5Экструзия.прессованиеЛисты, трубыПК-2 !3,6-7,0Трубы, фитинги,
штучные изделия 1ПК-37,1-12,0Литье |Штучные изделия |193
Окотание табл. 58ТермопластМаркаПТР.
г/10 минМетод переработкиНазначениеПолисульфонПолиамидыПСФ1,5-5Экструзия, литье:ПА-12ПА-6ПА-66Л, Б, В,
литьевой1-5234.50.3-12,5Литье, экструзияЛитье, формование
волоконЛитье, экструзияПрофили, трубки,
штучные изделияТо жеПЭТФЛитье, раздув,
экструзияШтучные изделияПБТФ>0,5ЛитьеТо жеПолифор¬СФД, СФД-А8,5Литье-И-мальдегидСФД-Б22Литье1СТД-А9литьеЧем выше значение Кя, тем более значительными могут быть
колебания скорости сдвига от давления и тем соответственно точ¬
нее должна быть его регулировка при переработке материала в
изделие.Косвенно величина Кк отражает молекулярно-массовое распре¬
деление полимера. Чем шире ММР, тем меньше величина К#.Энергия активации вязкого течения (Цд) усредненно характе¬
ризует молекулярную массу и ММР полимера, а также его
строение.двдьдшуптр,)•XI	^р|	I ■ I	V	/П ~12где и Т2 — температуры измерения. Обычно достаточно
Г2 = Гх + (10...20)°; ПТРг и ПТР2 — показатели текучести расплава194при температурах и Ту, К — универсальная газовая постоянная,
К = 8,3 кДж/моль.На этапе эскизного выбора способа производства изделия тех¬
нического назначения, можно ориентироваться на следующее соот¬
ношение ПТР-способ переработки:При ПТР до 0,2 г/10 мин — прессование;
до 3 г/10 мин — экструзия;
более 2 г/10 мин — литье под давлением.Более подробные сведения по выбору способа переработки термо¬
пластов различных промышленных марок приводятся в табл. 58 [10].Перерабатываемость поливинилхлоридных пластиков оцени-
ватся по константе Фикентчера, а также в отдельных случаях по
ПТР по условиям предприятия-производителя.Термостабильность расплавов характеризует длите¬
льность нахождения термопласта выше температуры плавления без
нарушения его химического состава и следовательно свойств. Чем
длительнее период термостабильности расплава, тем шире техноло¬
гические возможности материала (табл. 59).Температурный интервал переработки (табл. 60) позво¬
ляет оценить как технологические параметры процесса, так и при¬
годность используемого оборудования.Оценка перерабатываемое™ термопластов по возможному тем¬
пературному интервалу переработки на примере литья под давле¬
нием (табл. 60).Таблица 59Термостабильность расплавов основных промышленных термопластов [10]ТермопластСодержа¬
ние
влаги.%Г рас¬
плаваПериод термостабильности, минОценкаперераба¬тываемое™ВязкостьпостояннаВязкость изменилась
на 15 %190>60>60-иПЭНП0.04220>60>60-ь25029-90>60+195
Продолжение табл. 591 	| Содержа -
Термопласт 1 ние1 влаги.%Т рас¬
плава190Период термосгабилшости. минОценка
перераба¬
тываем остиВязкостьпостояннаВязкость изменилась
на 15 %пэвп0,04>60>60+ !220>60>60+25028030-90 | >60+15-3540-90Г1П0.04190>60>60+230>60>60+25030-5015-25А—28020-4012-20ПСблочный0,05190>60>60+230>60>60+25030-5015-25428020-4012-20+ -ПСсуспензион¬ный0,05190230>60>60>60>60+25020-3060-70+ -28010-1525-35+ -ПК (ПК-1.
ПК-2.
ПК-3)0,0225030 -4080-90+ -27520-3040-50+ -3007-1210-15-196Оконгание табл. 59197
Таблица 60Оценка перерабатываем ости термопластов по возможному
температурному интервалу переработки
на примере литья под давлением [13]Термо¬пластМаркаГ“'*нии1-
! ЭЯВМ 1! ]Оценкаперерабатываемое™ПСПСМД, ПСМПСС, ПССП, ПСЭ-1, ПСЭ-2160160280270120110ХорошаяПКПК-1, ПК-2, ПК-ЗПК-62502502903204070УдовлетворительнаяХорошаяПММАЛПТ, ЛСОМ, ЛСОМ-4Б,
Дакрил 2М18523045УдовлетворительнаяПСФЛитьевая А18024060ХорошаяПЭВПМарки по ГОСТ 16338-77180280100То же |ПЭНПМарки по ГОСТ 16338-77150280130ПП04П,05П19027080ПА-12П-12-1022028565УдовлетворительнаяПА-610ПА-61023027040То же ■ПА-6ПА-6-210/21023527035ПА-66ПА 6-210/31026528520Низкая \СФДСФД-А, СФД-Б
СФД-В, СТД-Д17522045Удовлетворительная ■СТДСТД-А, СТД-Б, СТД-В,
СТД-Г. СТД-Д17522045То же ;ПЭТФ030 11026027010Низкая ;ПБТФ23527035Удовлетворительная ,СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.	Крыжановский В. К., Бурлов В. В. Прикладная физика полимерных ма¬
териалов. — СПб.: Изд-во СПбГТИ(ТУ), 2001. — 261 с.2.	Николаев А. Ф. Технология пластических масс. — Л.: Химия, 1977. —
368 с.3.	Пахаренко В. А. и др. Наполненные термопласты: Справочник / В. А.
Пахаренко, В. Г. Зверлин, Е. М. Кириенко; Под общ. ред. акад. Ю. С. Липато¬
ва. — К.: Техшка, 1986. — 182 с.4.	Конструкционные полимеры: Методы экспериментального исследова¬
ния / П. М. Огибалов, Н. И. Малинин и др.; Под ред. П. М. Огибалова. - М.:
Изд-во МГУ, 1972. Кн. 1 и 2.5.	Новиков В. У. Полимерные материалы для строительства: Справоч¬
ник. — М.: Высш. шк., 1995. — 448 с.6.	Энциклопедия полимеров. — М.: Советская Энциклопедия, 1972. Т. 1 —
1224 с.7.	Симонов-Емельянов И. Д., Кулезнев В. Н. Основы создания композици¬
онных материалов: Учебное пособие, — М.: Изд-во МИТХГ, 1986. — 86 с.8.	Шалун Г. Б., Сурженко Е. М. Слоистые пластики. - Л.: Химия, 1978. —
232 с.9.	Крысин В. Н„ Крысин М. В. Технологические процессы формования, на¬
мотки и склеивания конструкций. — М.: Химия, 1989. — 246 с.10.	Земляков И. П. Прочность деталей из пластмасс. - М.: Машинострое¬
ние. 1972. - 158 с.11.	Глухов Е. Е. Основные понятия о конструкционных и технологических
свойствах пластмасс. - М.: Химия, 1970. - 128 с.12.	Аскадский А. А. Деформация полимеров. - М.: Химия, 1973. — 448 с.13.	Калиничев Э. Л., Саковцева М. Б. Выбор пластмасс для изготовления и
эксплуатации изделий: Справ, изд. — Л.: Химия, 1987. - 416 с.14.	Циркин М. 3., Кострицкий С. Н. Стеклопластики в электромашиностро¬
ении. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. — 176 с.15.	Каменев Е. И., Мясников Г. Д., Платонов М. П. Применение пластиче¬
ских масс: Справочник. — Л.: Химия, 1985. — 444 с.16.	Кулезнев В. Н., Шершнев В. А. Химия и физика полимеров: Учеб. для
хим.-техн. вузов. — М.: Высш. шк., 1988. — 312 с.17.	Ван Кревелен Д. В. Свойства и химическое строение полимеров /
Пер. с англ. Под ред. А. Я. Малкина. — М.: Химия, 1976. — 416 с.18.	Изделия из пластмасс: Справочное руководство по выбору, примене¬
нию и переработке / С. Г. Балянский, М. Л. Кацевман, Е. Б. Файнштейн; При
участии и под общ. ред. А. Я. Малкина и М. Л. Кербера. - М.: Радиалласт,
1992. - 201 с.19.	Лущейкин Г. А. Методы исследования электрических свойств полиме¬
ров. — М.: Химия, 1988. — 160 с.20.	Триботехнические свойства антифрикционных самосмазывающихся
пластмасс: Обзор, информ. / Госстандарт: ВНИЦГССД; Под ред. Г. В. Сагалае-
ва, Н. Л. Шембель. — М.: Изд-во стандартов, 1982. — 64 с.21.	Зиновьев Е. В., Чичинадзе А. В. Физико-химическая механика трения и
оценка асбофрикционных материалов. — М.: Наука, 1978. — 206 с.22.	Применение полиолефинов, полистиролов, фторопластов и поливини-
лацетагных пластиков. Каталог. Под общ. ред. Г. Д. Мясникова. - Л,: Пласт-
полимер. 1990. — 138 с.199
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 [18]Основные заводы-изготовители полимеров
в государствах СНГ (1991 г.) [18]ПОЛИЭТИЛЕН НИЗКОЙ
ПЛОТНОСТИКазанское ПО «Оргсинтез»
Томский НХКСумгаитское ПО «Оргсинтез»
Новополоцкое ПО «Оргсинтез»
Северодонецкое ПО «Азот»ПО «Салаватнефтеоргсинтез»
Уфимский ЗСС
ПО «Ангарскнефтеоргсинтез»ПОЛИЭТИЛЕН ВЫСОКОЙ
ПЛОТНОСТИКазанское ПО «Оргсинтез»ПО «Ставропольполимер»,
БуденовскПО «Куйбышевнефтеоргсинтез»ПОЛИПРОПИЛЕНПО Томский НХК
Гурьевский ХЗ, Казахстан
Новомосковский НПЗ, Капотня
(каплен)Уфимский ЗСС (бален)ПОЛИСТИРОЛ БЛОЧНЫЙ
ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯШевченковский ЗПМ, Казахстан
Днепродзержинское ПО «Азот»,
УкраинаПО «Салаватнефтеоргсинтез»ПОЛИСТИРОЛ ЭМУЛЬСИОННЫЙ
ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯКусковский ХЗ, Москва
Узловское ПО «Пластик»ПОЛИСТИРОЛСУСПЕНЗИОННЫЙГорловское ПО «Стирол»,
УкраинаПО «Ангарскнефтеоргсинтез»ПОЛИСТИРОЛ УДАРОПРОЧНЫЙ.
БЛОЧНЫЙГорловское ПО «Стирол»,
УкраинаПОЛИСТИРОЛВСПЕНИВАЮЩИЙСЯУзловское ПО «Пластик»
Шевченковский ЗПМ, Казахстан
Горловское ПО «Стирол»,
УкраинаПО «Салаватнефтеоргсинтез»
ПО «АнгарскнефтеоргсинтезСОПОЛИМЕР СТИРОЛА МСПОмский ЗПМСОПОЛИМЕР СТИРОЛА м. МСПОрехово-Зуевское ПО
«Карболит»АБСУзловское ПО «Пластик»
Днепродзержинское ПО «Азот»,
УкраинаПО «Салаватнефтеоргсинтез»ПРОЧИЕ СОПОЛИМЕРЫ
СТИРОЛАКусковский ХЗ, Москва
Горловское ПО «Стирол»Продолжение приложения 1ПОЛИВИНИЛХЛОРИДДзержинское ПО «Капролактам»
Волгоградское ПО «Каустик»ПО «Каустик», Стерлитамак
Волгоградское ПО «Химпром»
Усольское ПО «Химпром»
Саянское ПО «Химпром»
Калушское ПО «Хлорвинил»,
УкраинаНовомосковское ПО «Азот»
Днепродзержинское ПО «Азот»,
УкраинаПервомайское ПО «Химпром»,
УкраинаНовосибирский ХКПОЛИМЕТИЛМЕТАКРИЛАТ(ОРГСТЕКЛО)Дзержинское ПО «Оргстекло»
Челябинский ЗОСАЦЕТАЛИПОЛИВИНИЛБУТИРАЛЬ(БУТВАР)Кусковский ХЗ, Москва
ПО «Ставропольполимер»
Северодонецкое ПО «Азот»,
УкраинаПОЛИВИНИЛФОРМАЛЬ-
ЭТИЛАЛЬ (ВИНИФЛЕКС)Ереванское ПО
« Поливинлацетат»
Северодонецкое ПО «Азот»ПОЛИВИНИЛОВЫЙ СПИРТЕреванское ПО
«Поливинилацетат»
Невинномысское ПО «Азот»
Северодонецкое ПО «Азот»ЭМУЛЬСИЯ
ПОЛИВ ИНИЛАЦЕТАТНАЯПО «Ставропольполимер»
Черкасское ХПО
Ереванское ПО
«Поливинилацетат»Лидское ПО «Лакокраска»,
БеларусьНовгородское ПО «Азот»
Северодонецкое ПО «Азот»,
УкраинаНПО «Пигмент»,
Санкт-ПетербургЭТРОЛ АДЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗНЫЙЛуцкий ЗПМ, Украина
Котовский зимЭТРОЛ АЦЕТОБУТИРАТ-
ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЙКотовский ЗПМВОЛОКНИТОрехово-Зуевское ПО
«Карболит»Узловское ПО «Пластик»
Нижнетагильский ЗПМ
Прилукский ЗПМ, УкраинаМИПОРАНелидовский ЗПМПОЛИАМИД 6Клинское ПО «Химволокно»
Гродненское ПО «Химволокно»
Барнаульское ПО
«Химволокно»Черниговское ПО «Химволок¬
но», Украина201
Продолжение Приложения 1Курское ПО «Химволокно»
Щекинское ПО «Химволокно»
Руставское ПО «Химволокно»,Г рузияЭнгельсское ПО «Химволокно»
Житомирский ЗХВ, Украина
Волжский ЗСВ
Кемеровский ЗХВБЛОЧНЫЙ ПА6Губахинское ПО «Метанол»
Вахшский АТЗ, Узбекистан
Россошанский ХЗ, УкраинаСТЕКЛОНАПОЛНЕШ1ЫЙ ПА6Северодонецкое ПО
«Стеклопластик»
Орехово-Зуевское ПО
«Карболит»ПОЛИАМИД 66
Черниговское ПО «Химволок¬
но», Украина
Орехово-Зуевское ПО
«Карболит»
СТЕКЛОНАПОЛНЕННЫЙ ПА66
Северодонецкое ПО
«Стеклопластик»
Орехово-Зуевское ПО
«Карболит»СОПОЛИАМИДЫ 66/6, 6/66/610Уральское ПО «Пластик»,
ЕкатеринбургРошальский ХК, Моск. обл.ПОЛИАМИД 610Уральское ПО «Пластик»,
Екатеринбург
Орехово-Зуевское ПО
«Карболит»Рошальский ХК (с минеральны¬
ми наполнителями)
СТЕКЛОНАПОЛНЕННЫЙ ПА610
Северодонецкое ПО
«Стеклопластик»
Орехово-Зуевское ПО
«Карболит»ПОЛИАМИД 12
Уральское ПО «Пластик»,
ЕкатеринбургПОЛИФОРМАЛЬДЕГИД
Кусковский ХЗ, Москва
Нижнетагильский ЗПМ
ПО «Ангарскнефтеоргсинтез»
ПОЛИКАРБОНАТ
Дзержинское ПО «Заря»
ПОЛИБУТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ
Кусковский ХЗ, Москва (опыт¬
ное производство)ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТЛИТЬЕВОЙВладимирский ХЗПОЛИСУЛЬФОНШевченковский ЗПМ, КазахстанПОЛИОКСИМЕТИЛЕН(АРИЛОКС)Нижнетагильский ЗПМ
смолыФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕКотласский химзавод
Владимирский химзавод
Орехово-Зуевское ПО
«Карболит»Узловское ПО «Пластик»202Продолжение приложения IЯрославское ПО «Лакокраска»
Загорский лакокрасочный завод
Котовский лакокрасочный завод
Нижнетагильский ЗПМ
Уральское ПО «Пластик»,
Екатеринбург
Тюменский ЗПМ
Кемеровское НПО «Карболит»
Прилукский ЗПМ, Украина
Павлодарский ХЗ, КазахстанПРЕСС-ПОРОШКИ НА ОСНОВЕ
ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ
СМОЛОрехово-Зуевское ПО
«Карболит»Кемеровское НПО «Карболит»
Нижнетагильский ЗПММАССЫ ПРЕССОВОЧНЫЕ
НА ОСНОВЕ
КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ
СМОЛЖилевский ЗПМ, Моск. обл.
СМОЛЫ КАРБАМИДНЫЕКусковский ХЗ, Москва
Орехово-Зуевское ПО
«Карболит»Ярославское ПО «Лакокраска»
Волгоградское ПО «Химпром»
Черкасское ХПО, Украина
Нижнетагильский ЗПМ
Всеволодо-Вильвенский завод
«Метил»,Пермская обл.СМОЛЫ МЕЛАМИНОМОЧЕВИНО-
ФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕКемеровское НПО «Карболит»
ПО «Томский НХК»Рубежанское ПО «Краситель»
Киевский ЗПМ, Украина
Калушское ПО «Хлорвинил»,
УкраинаНовгородское ПО «Азот»
Щекинское ПО «Азот»
Губахинское НО «Метанол»
Ионавское ПО «Азот», Литва
ПО «Ангарскнефтеоргсинтез»СМОЛЫ НА ОСНОВЕ
ФУРФУРОЛА И ЕГО
ПРОИЗВОДНЫХОрехово-Зуевское ПО
«Карболит»Нижнетагильский ЗПМСМОЛЫ
КАРБАМИД ОФУРАНОВЫЕВсеволодо-Вильвенский завод
«Метил»,АМИНОПЛАСТЫЖилевский ЗПМ, Моск. обл.
Владимирский ХЗ
Орехово-Зуевское ПО
«Карболит»Дзержинское ПО «Заря»
Всеволодо-Вильвенский завод
«Метил»,Новосибирский ХЗ
НПО «Карболит», КемеровоЭПОКСИДНЫЕ СМОЛЫЯрославское ПО «Лакокраска»
Котовский ЛКЗ
Сумгаитское ПО «Оргсинтез»,
АзербайджанУфимское ПО «Химпром»203
Оконгание Приложения 1Дзержинское ПО «Завод им.
Свердлова»Сафоновский ЗПМ
ОНПО «Пластполимер»,
Санкт-Петербург
АО «Пигмент»,
Санкт-ПетербургСМОЛЫ ПОЛИЭФИРНЫЕ
НЕНАСЫЩЕННЫЕ ДЛЯ
СТЕКЛОПЛАСТИКОВЖилевский ЗПМ, Моск. обл.
Дзержинское ПО «Оргстекло»
Дзержинское ПО «Заря
Тюменский ЗПМ
Рубежанское ПО «Краситель»
Новомосковсое ПО «Азот»ПОЛИУРЕТАНЫ
Сызранское ПО «Пластик»
Всеволодо-Вильвенский завод
«Метил», Литва
Ижевский ЗПМ
Чернореченское ПО «Корунд»,
Волго-Вятский район
Чапаевский ЗХУ, Поволжский
районКиевский завод химикатов,
УкраинаКазанский завод СК
Рошальский ХК
Котовский ЗПМ
Казанский ХЗСемилукский завод бытовой хи¬
мии, РФ, Центр.-Чернозем,
районЛуцкий завод СК, УкраинаПРИЛОЖЕНИЕ 2Основные зарубежные аналоги отечественных
марок пластмасс [18]ПолимерТорговая маркаФирмаСтранаПЭ(ставролеп)ТЬешосотр Р1^Р Согр.Канада, СШАГЧоуаСес. СтафленМКхш Со.ЯпонияМаг1ехРКШрг Ре(го1еитСШАВау] он, ХпсталепВауегФРГЕ1(сх5о1Сех Ро1утег Со.США, Канада.ЫаТепс. ЬойепК1юае РоШепсФранцияА1ка1еп1С1ВеликобританияРеЛепМ0П(СЙ!50ПИталия1Ш(каплен,
6алеи)КТР, ПрофаксНЬепГе Согр.СШАЗоксх, Ро1урго5о11ех Ро1утег Со.США, КанадаРгорасКеп1С1ВеликобританияЫаргу!ККопе Рои1епсФранцияАтокоАтоко СЬет. Согр.США, ШвейцарияМоуп1епВА5РФРГАйеНА(1е11 РГаи 1т:.СШАЫоЫеп. Данлай,
Дол баняМШлл Ре1гоЯпонияАЬСАЪзай]АкгоГолландияТака1асВа1со5США205
Продолжение приложения 2ПолимерТорговая маркаФирмаСтранаСусо1асВогй-Магпег СЬсш.КаналаСе пега! Е1есСпсСШАТег1игапВАЯРФРГАБСМоуойчгВауегФРГКТРР1Ьег Согр.СШАМа^питОо№ СЬет.СШАТиан-резин_СШАТЬеппосотр-СЬЫР Согр.Канада, СШАЬихГгехМопзап(о Со.СШАРо)у!;агРо1умгСША5(угаЛ1р1ЬсгШ/Т)аг[СШАРо1у4Й1'о1ВА5РФРГОу1агк8тс1а!г-Коррег$СШАПСКТРр|Ьеп1е Согр.СШАСирен, Дилен,Лют-
рекс, Полистрон,
Стирекс-СШАКаринскс, Дистрен,
Стироеел, Старой-ВеликобританияРестирола. Рефлил.
Синостирол-ИталияЬигапВА5РФРГ206Продолжение приложения 2ПолимерТорговая маркаФирмаСтранаПС1.и$(гапМоп5ап(о Со.СШААсгу1аШр1Ьегй1/Оаг1СШАВаксИГс КМОУгмоп СагЫйеФРГКТРр]Ъегйе Согр.СШАГедскс. Родолин,
Стиварин-ФранцияПТФЭ и другие
фтор поли мерыТеппп, Тейе!Юи Роп(СШАНо$(аГ1опРо<;<:ег СгапС Со.СШАР1иоч1С1ВеликобританияНа1опАШе<] Спеш. Согр.США, КанадаТНегтосошр1ЛР Согр.США. КанадаПММААсгуШеСУ/КОСШАЬи51ГеОи Роп(США. Канада,-Швейцария01асоп1С1Англия, США.
Бельгия, Япония5ЫпсоП(еМкзиЫзЫЯпонияР1ех1йазКоЬт СшЬНФРГ, США, ФранцияЗшшрехЗит 1(0(0 СЬет.Япония, СШАВагехУ|с(гоп Согр.США
Продолжение приложения 2ПолимерТорговая маркаФирмаСтранаАс1е11Ас1е11 Р1айк5 1п5.СШААки!опАкгоГолландияСаргопАШей СЬет. Согр.США, Канада,
БельгияШгаппй БВА5РФРГБигсСап ВВауег АОФРГ2у1е1Он Роп* Е1США, Канада,
ШвейцарияПА-6СгНопЕтзег У/егкеШвейцария, СШАМагапу!1С1ВеликобританияЫуре1Ыуре! 1пс.Япония, США, ФРГ,
ТаиландТесЬпу! СКЬопе Рои1епсФракция^1епе5еп'1се Со1ог Согр.СШААтНап СМТогау 1пс1Япония, СШАА<к!1АсЫ! Р1Э541С5 1пс.СШААки1опАкгоГолландияЦЧгашМ АВА5РФРГ, СШАПА66Се1апс5еОеЬпезе Р1а$йсзСША, Дания, Англия,
КанадаМш!оп. 2у1е!01! Ропе Н. I.США, Канада.
ШвейцарияМагану!1С1Великобритания208Продолжение приложения 2ПолимерТорговая маркаФирмаСтранаПА66Ыуре1Nуре1 1пс.США. Япония, ФРГ,
ТаиландТесЬпу!КЬопе Рои!епсФранцияАппЫпТпгау 1ш!Япония^'1оп 66ЦЬе [пйЯпонияПА6101Л1гапш1 5БА5РФРГТегпюсотр П1ЫР Согр.СШАУуйупМоп8ап1о Со.СШАТесЬпу! И,КЬопе Рои1епсФранцияАт Лап СМТогау 1пг1.Япония. СШАПА 12№5(81111(1 IСЬепизЬс \УегкеФРГ, США, Кана¬
да, Бразилия, Япо¬
ния, Китай. Авст¬
ралия, Индия и др.Сп 1а 1П1(11Кшкег Мегке АОФРГ, ШвейцарияТегтоотшр 5ШР Согр.Нидерланды. Канада,
СШАпвхУ]иоПех Сга{1езВА5РФРГ, СШАВогйепВогёеп 1нс.АнглияУмГоМ(СЬетсзсЬе \\’егкеФРГ. США, Китай1.0 п гаЬопга АОШвейцария. США209
Продолжение приложения 2ПолимерТорговая маркаФирмаСтранаПВХУу^епСе пега! 'ИгеШвейцария, СШАБрепн, Корвик-ВеликобританияХосталинг, Децелин-ФРГСопосоСопосо СЬет.Бельгия, СШАТсппесоТеппесо СЬет.СШАПФи сополимеры
на его основеАс1е!1А<к11 р1а5(1С51пс.СШАКета1а1Атке1,1С1Дания, Англия,
ЯпонияШгаГогтВА5КФРГСекопСе)апе5е Иа.чНсхСШАСе1ппОи Роп(. С1РСША, Италия,
Канада, ШвейцарияРогта1(1а1]|ЬПзегШ/Оаг!СШАРиКоп].ЫР Согр.Канада, СШАНо51аГогтНоесЬ$ТФРГОигасопРо1]р1а5(1С5 Со.Япония1ир1(а1МКхиЫзЫЯпонияПЭТФКут(еБи Роп(СШАУа1охСепега1 Е1ес(псСШААтКеР1а$1к$НидерландыРе{]опВауегФРГ210Продолжение приложения 2ПолимерТорговая маркаФирмаСтранаСп1реСЕМ5-СНет1еФРГТссЬьСсг ЕИюпе-Рои1епсФранцияРе*ШпИка ЬТОЯпонияЕКРЕТТе1утЯпонияЛумипор-ЯпонияПЭТФМайлар, Дакроп-СШАМели не кс. Терилен-АнглияЭсгар, Терфан-ФранцияМонтквел-ИталияКоетафан-ГерманияАгш1е-ТО, ТУАкхоГолландияУегзе!АШей СЬет, Согр.США. БельгияРосап ВВауегФРГIIБТЕкксе]СагЬошпйпт Со.СШАСе1апехСе1апезе Р1аайкСША, Дания, Англия,
КанадаРВТ01атстё йИатгоскСШАРВТМкзш Со.Япония
Окончание приложения 2ПолимерТорговая маркаФирмаСтранаПК и смесивые
композицииМакго1опВауег АСФРГ. СШАЬехап, Ыоп]Се пега! Е1есЫсСШАМоуагехМКхт Со.Япония. Таиланд.
США. ФРГВауЫеЫ М, МегЬопМоЬау СЬегшса1 Со.СШАРепНГеТеут СЬеш. 1ЛТ)Япония51пуе(Аше 5рАИталияАс1е1 БК, 08Айе11 Р1ахйс51пс.СШААроматическиеполиэфиры(жидко¬кристалли¬ческиеполимеры)УеЯгаСе1апе.че СЬетка!
Согр.То жеХуг)агШтко МапиГас(:11ПП§
Со.---Ш[гахВАЗРФРГАминоплагтРЬчкппА111е<3 СЬст.СШАВее(1гАтепсап СуапатЫТо жеВсеСНеВ1Р СЬет.ВеликобританияМеЬпехТо жеТо жеСГЬапо1скРгосЬа1ФранцияигаН1е СР1а55ПтегТожеНохГакеСНоесЬх*ФРГРоПорабОупатН XV г»Ье1То жеШгарз:;'Го жеШеспКеВА5РСаЬпСеМотссМ&опИталия212ПРИЛОЖЕНИЕ 3Основные физические свойства наполнителей,
используемых в полимерных материалах [3]УдельнаяТепло¬НаполнительПлотность, кг/м3теплоемкость.проводность,Дж/(кг-К)Вт/(мК)ОрганическиеДревесная мука1501,760,25Древесные опилкидо 2200,080,06Бумага700-9000.390,06Картон12000,390,07Волокно:полиамидное11500,210,28арамндное14301,400,04полиэфирное (лавсан)13801.630,28полипропиленовое9001,850.26НеорганическиеТехнический углерод (сажа)165-0,17Каолин25800,890,18Мел28000.822,40Известняк27000.841,05Асбест25000.940,17Слюда2900,870.60-2,51Д и су ль фи д м о л и 6 де на4Я000,702.80
Оконгание приложения 3НаполнительПлогносгь. кг/м3Удельнаятеплоемкость,Дж/(кг-К)Тепло¬проводность,Вт/(мК)Нитрид бора13001,102,70Аэросил26501,121.08Стеклосферы24601.131,05Стекловолокно25001,060,98Стекловата2000,670.04Углеродное волокно:
высокомодульное18605,44102,0высокопрочное1760-22,0Бронза (порошок)26000,533,80ПРИЛОЖЕНИЕ 4Основные свойства различных марок СЭВИЛЕНА [22]МаркаМассовая
доля В А.
%ПТР,г/10 минПрочностьприрастяжении,МПаМодульупругости.МПаТангенс угла
диэлект.
потерьЭлектри¬ческаяпрочность.МВ/м11104-0305-71-511,370-65НО-335-3011306-07510-145-109.860-55310“233-3011507-37521-2425-504.9254-10'!30-2911708-125026-30100-1502,8155 10“229-27]1407-02714-1710-156,865-602-10"335-3011607-04017-2115-255,955-403 10 130-2911908-12524-3650-1003,940-25410“230-2910104-0073-50,5-0,913.725-15427-2910204-0075-70,5-0,913,280-753 10 337-3510506-02011-151,5-2,511,870-602 10 233-3010707-09016-206,7-11,29,360-55310“г30-2710807-32516-2024-408,340-254.4 10 230-2710807-02016-201,6-2,411,855-404.4 Ю-230-27Композиции на основе СЭВА113-2510-142.0----113-0810-142,02,9---113-0910-142.02,9---
ПРИЛОЖЕНИЕ 5Основные свойства некоторых АБС-пластиков [5]АБС-пластикиПоказателиВысокой ударной
вязкостиПовышенной ударной вязкостиСреднейударнойвязкостиТепло¬стойкийАБС-2105АБС-2512АБС-1106АБС-1308АБС-1530АБС-2020АБС-0903АБС-0809р, кг/м310201050103010401040104010301050ты. °с78788581707678-8595т„. °с9510410010695105-112100115ов, МПа303235-5545-543235-4735-5540Яи, ГНа1.651,0-1.5-2,0-2,6-1,5-2,22,52,4550252515-24182025-4012а„, МПа453565-75--40-5065-7575-85а. кДж/м225251113-181.5209-138-14НВ, МПа85-9086-94100-120110-15096150-180100-120-аЮ5,1/К_10,08,48.2-8,08,18,0. Ом см5-1015-500'*--1-10175-10“-Ч'3.03,03,02,9-2.92,82.9Г&й0,020,0080,00 80,008-0,0080,0080,008Водопогло-
щеыис. %-0,20,270,20-0,20,270,2Усадка. %-0.60,4-0,80,4-0,8-0,60,4-0.80.6ПРИЛОЖЕНИЕ 6Основные свойства полиимидов и материалов на их основе [5]Марка полимераПоказателиПМ -6711М-69ПМ-67ПМ-Й9-дмзПМ-67-
110ПМ-69-Г5р, кг/м31390-14201380-14101430-14501420-14501440-146011430-1470Г.." с280280280280280280граС, °с220-250250220-250250250250Ор. МПа120-14095-12590-13085-12079-9870-90Стон, МПа200-230210-240210-230230-250150-190180-230С %9-204-77-15-5-8-сти, МПа180-240180-230160-220160-220120-180130-170Еи, ГПа2,97-3,60-----НВ. МПа180-280200-270210-310210-280230-330220-300л,кДж/м260-12060-10020-8030-508-3020-40Р5, Ом(2.0-21) х
х10(4,3-6 4) х
х!0-(4,3-6,4)хх10--р„ Ом-см7-1015-
1,3-10162-1015-4,4-10,й-2 1015-
4,4-10“--Е'3,2-3,53,5-3,5--0,0038-
0,00660,0015-0,0035-0,0015-0.0035--ЬПП’МВ/м22-2920-28-20-28--Коэф¬фициенттрения0,33-0.35-----
ПРИЛОЖЕНИЕ 7Температурные характеристики
термостойких полимеров [13, 15]ПолимерТипТемпература. °Сдлительногоиспользованияизгиба пол
нагрузкой
) ,85 МПаплавлениястеклованияПоли-сульфонБазовый140-150172--С 30%
стекл.140 150175-181-Поли-имидыБазовый220-265360--С 40 %
стекл.250-265>300--С 65 %
стекл.250-265>300--С граф. и
мин. нап.250-265>300--С 1ТГФЭ и
мин. нап.250-265>300--Поди-арилатБазовый160180-355>400190Полиэфир-имидБазовый170-180198-200217С30%стекл.175208-210--Полиэфир-сульфонБазовый180201-203-С 30%
стекл.180-190214-216--Полиимид-сульфонБазовый-179-199-Полиэфир-
кето нБазовый260-300186360-380160С 30 %
стекл.260358--Полиэфир-эфиркетоиБазовый230-290160-315334143-200С 30%
стекл.240-290286--С 30%углерод.вол.250-290300--218Оконгание приложения 7ПолимерТипТемпература,°Сдлительногоиспользованияизгиба под
нагрузкой
1,85 МПаплавлениястеклованияПоли¬
феи и леи-
сульфидБазовый185135-138_85С40 %
стекл.170-210215-262--С стекл.и
мин. нап.210-230260--С 30%
угерод. вол.-262--Поли¬
амида и мидБазовый250275-290Поли-арилен-сульфонБазовый200204-220-220Аромати¬ческийполиэфирС 30%
стекл.200-250230--С 50%
стекл.200-250234--С 25 %
стекл.и 25
% минер,
на полн.200-250230--
220Свойства фенопластов(пресс-материалов)отечественного производства [5]Марка пресс-мате риалаПоказателиУП-264УП-2К4СЭФП-60ЭФП-61ЭФП-62ЭФП-64ЭФГ1-65УП-2173УП-2197р, кг/м;'1900-22001670-17101700-18001600-17001600-17001800-1900220-2300-1700-1900Тм, “С100120-125138141122153180170235т* "С160-165180-200-----_-Граб' °С1ООм'-АО-60...180-60...155-60...1551СчО-60...155-Й0...155-50...200-60...250<тв, МПа65-80110-120-----120-140-°сж- МПа170-200150-----230-240-<тм, МПа120-140140-18060-9070-10090-11070-10070160-220160г(т), %-3-5-------а, кДж/м26-822-255-107-1210-1610712-1713-18Марка пресс-мате риалаУП-264УЛ-284СЭФП-60ЭФП-61ЭФП-62ЭФП-64ЭФП-65УП-2373УП-2197НВ, МПа250-300200-------а К)5, 1/К--3.22,83,22,23,2--р„ Ом см810158-10151014 -101510й -1015О1Оы1014 -1015О1к—*2101531014с4,54,5-5,05-й5-6й5,5-6,05,2-6,04,23,41^50,0150.017-0,020,021-0,030,02-0,030.030,025-0,030.025-0,030,020,0235Еир. МВ/м20-2525-3020-2520-2420-2420-2520-2825-Водопогло-
щемие. %0,030,02-------Текучесть по
Рашиту, мм350-550200-3005030353050--Усадка, %0.050,050,50.50,50,50.5--ю§>олмЪа:ссъ■з12200ПРИЛОЖЕНИЕ 8
222Свойства фен опластов(пресс-материалов) отечественного производства [5]Марка фенопластовОооог*ООоСПогчо-.1сасчОСПсппиЭ2-330-02Э9-342-73Э10-342-638x5-010-73У1-301-07У2-301-07У4-080-02Ж2-010-60Ж2-010-62Ж7-010-83ПоказателиЦветнойолнотонныйЧерныйКоричневый или
другого цвета,
неоднотонныйОг желтого до
темно-зеленого,
; черного цветаОт желтого до тем¬
но-зеленого, черного
цветаЧерныйнеоднотонный цветОт светло-корнчне-
вого до темно-корич¬
невого цветаЧерный неоднотонный
цветТемно-вишневый,
темно-зеленый, ко¬
ричневый цвета1234567891011121314р, кг/м314501400140014001370-142018501850175015001500175018501700Гн, ‘С125130130130130135135150140-1601301801401800О-140-170-130-140135-140--145-160205-220180-190150-160155-165180-230Гр.6. *с-50...-60...-50...-60...-50...-50...-40...-40...-40...-40...+ 110+115+ 110+ 110+ 125+125+ 120+ 110+ 130+ 1201234567891011121314<т,, МПа32-3633-3727,426-4429-5229,429.433-4228-3022-2625-2925-2930-39%0,6-0,80.6-0,8-1,4-2,10,6-0,72,2-2,52,0-2,72,2-2,80.3-0,61.7-2,31,1-1,51.4-1,82,0-3,0о„, МПа150-160150-170137145-165145-170147147140-16080-120140-16090-11090-110155-195ст.. МПа63,770,058,860,067,054,053,956,079,040,054,054,070,0К. • ЮЛ
МПа6,9-7,87.4-7.86,9-8,85,9-7,48.1-8,68,8-9,87.8-8,86,9-7,85.95,9-8,26,8-8,86.9-8,87,4-8,8а, кДж/мг1,9-2.32,1-7,81,862,5-3,02,0-2.22.411,961.5-2.06,8-9,12,2-2,61.9-2,62,1-2,51.9-2.2НВ, МПа245-294245-294196304-343294-343363-392294343-392230-290196-441294-392294-490275-згои. 10%1/К4,5-5,34,6-5,33,5-4,0-4,5-5,35,0-7,02,5-3,0-3,53,0-3,61,5-4.01.5-4,01,5-4,0С,Дж/кт К1340-13821340-1382234511601465-15071285-10401256-14241200-1300---X, 8т/м К0.21-0.230,21-0,230,160,210,21-0,230,420,410,360,21-0,230,19-0.22-0,36-0.490,2-0,3ПРИЛОЖЕНИЕ 9 Продолжение Приложения 9
Оконгание Приложения 90.25о“.о8-9Ст-Но1-Ноо3811130,4-0.440.03-0,07''ГгчГ1чос*О*©гЧоТ-Но1-Ноо"0.07-0,01г-з10,08-
ОДогС11Л1Л"отН"о1-Ноо1ЛСП14оосчоо1110,2-0,34,0-7.0с*ОГНт-Нъ1-4гНоо"Ш\о0,03-0.071VI т-Н«сс1010,05-0.091О'Ъот—1о40ос-.СПоо"СПоо"О0.18-0,20,008-0,024,0-5.0Г*о’отНг—1хп1Лх/чСЧС’Зоооосо10,02-0.03хп1П11Лсохло'Г1-НЯСПс?оосГ-*О'т-НО0.02-0.035,4-5.5от—1"ос<гхлГНСПоооерО00«Неболее0,04ОN01Охл!о1-НV*-,оТ-Нв40инСПхпоосо
—<
о0.04-0,05охп\ОхГсл|"от-1и*1~ьс*СОт-НхпГНоо1Г1оооссООО5.0-6,0110”гчъ»ГЧхлСЧхл1ПСПоохпооспоГ')о0,20-0,304,5-8,0От-Но1о'Лчнсооо1Лоосч0.03-0,05СчО1о\г'“оогчосэоХГ|СПоо"1Поо"гНЪ1-Н2ОсИ52оС1•5.ейьз*Водопо-глощеиие.мг, ё
С О5|1 2 1 ^1	и
о 5С Xо %2	В2 2 Л
1й Е ^224ПРИЛОЖЕНИЕ 10Основные свойства фторопластов с высокой
механической прочностью и теплостойкостью [5]МаркиТОЛИКФА1.КФА2МФБ1:2МФБ]МФВЗ:4МФВ5МФД1МФЕ1ДДП-1-1р, кг/м31400-150015001600-18001600-19001600-18501700-19001700-20001700-20001480?«. СС100120-130150-170130-140130-150200180180165°сж>МПа120-190200120-150-140120--250ст„, МПа60-8570-8060-6550-605035-4070-12070-9084с</тн*0,2-0,60,5-0,6------0.48Ет ГПа7,5-10,07.8-8,0------11.0а„к Д ж/м26-774,0-4,54,0-5,04,08,030-4530-455.6НВ, МПа300-4003 50200-500-200-500200-250--480а ДО5,
К 12,5-5,33,0-5,33.03.0---1.2-2.8Вт/(м-К)0,116-0,3100.380.29-0.29---0,53-0.56Р;, Ом1.0й1011101210131012101210121011-
101310йР,, Ом101110й10"Ю1г10”10,г10|?1.0й-ю’31011С'7-4,6--4,3--7.1№0,2-0,03-0,040,3-0.50.30,6--0,045ь„р141410-1712-14123,5-5,07-12720Дуто-
стой¬
кость, с--101010-20180120-1901205,5Водо-
погло-
щение, %0,45-0,671.0-1,50.550.3-0,550.553,00,15-0,50—0.25225цщи|1
Оконгание Приложения 10Маркител иКФА1.КФА2МФБ1:2МФВ1МФВЗ:4МФВ5МФД1МФЕ1ДДП-1-1Масло-
стой¬
кость, %--0,03-0,03---0,009Бензо-
поглоще¬
ние, %--0,03-0,03---0,011Усадка,%0,70,80.6-1.0--0,7-0,80,2-0,40,2-0,40,5ПРИЛОЖЕНИЕ 11Основные свойства фторопластов с высокой
механической прочностью и теплостойкостью [5]Марка фторопластаПоказателиФ-1Ф-2Ф-2МФ-10БФ-ЮОЬФ-400р, кг/м3380-14001700-18001750-180021001700Г,.’ С120140-160120-145-—^ пл* ^196-204170-180155-165--Vе-80..200-60.. Л 50-60... 145-100...150-60...50ст0, МПа50-7035-6045-5517-2145-50МПа87-9080-10055-85-4260тй’ %50-15010-100370-450220-300350-400я, кДж/м2100160-190150-215--Ер, МПа730-26401000-1600---НВ, МПа100-120130-15070-9010-3060-80а, 1/К5 10~5(8-12) 10-5(8-12) 10 5--водотто-
глшцение. %0.01----Р,„ Ом-см10152 Ю1210йю17Ю170.0090.0160,0210,0080.00865,48-99-102,02,4Ь'„р, МВ/м2514-1818--Дуго-стойкость,с-6040--Есж, МПа-1400-2800---
229Ьч>30НаименованиеполимерногоматериалаПредел прочности. МПаг. %ОТО'Модуль упругости,
МПаНВ, МПаУдарная вязкость,
к Л ж/м2"в°СЖп..Е-10*3Ю 3аПолиэтилен:низкойплотности10-171212-1750-600-0,12-0.2614-25--высокойплотности18-3520-3620-38250-1000-0,65-0,9344-52-2-150Полипропилен25-4011200-800--60-65-33-30Поливинилхлорид:твердый(винипласт)40-12080-10040-1205-1002,6-3,0-10-10070-802-10мягкий(пластикат)10-18--140-200-----Фторопласт-3!50-45-60-8020-200-1.16-1.45100-13020-160Фторопласт-415-3510 1214-18250-500-0,47-0,8530-40--_)тзфо*=|чф- фьXсгсоонсо® 2софXтXфсгтX□яоь2<т>'Х<О)соX*пXфXоА<3ц?3<нфо~опёоотаооШ<ПГX- 03*м онО71О"XНаименованиеполимерногоматериалаПредел про41 [ости, МПаГ. %
0ТН’Модуль упругости,
МПаНВ, МПаУдарная вязкость, кДж/м2ав“иЕ-10‘3ЯН-ИГ3(7“IПолистирол37-4890-10065-1051-4-2,740-16018-281,4-2Полистирол УП18-26-35-6012-45-2,0-2.535-150-5-35ПолистиролСАН26-70-100-1101-2-3,1150-20016-241,4-2.3Пластик СНП40-5570-8586-100182.3-2.72,112050-603,5-4Пластик АБС32-65-30-10012-701,5-2.61-2,4510-20075-1008-25Поливиниловыйспирт60-14060-1005-5,4-4-6...Полиметил-мстакрилат40-7070100-1403,52,87-120-1801.8-1818Оргстекло63-100100-10590-1202,5-202,9-4,16-10-3008-18-ПРИЛОЖЕНИЕ 12 Продолжение Приложения 12
230 231Наименование
полимерного
материалаПредел прочности. МПа«опт*Модуль упругости,
МПаНВ. МПаУдарная вязкость,
кДж/м2"гжЕ-10'3Би10-3а<*1Фенопластыпорошкообразные12-5946-12749-1080,4-3.0-3,3-167147-6372-19.61.6-3.9Амимопласты30-50120-19060-850,2-0.67,5-10,0-300-4006,5-7-Полиамид 655-77-90-100100-1501,2-1,5~100-12090-1305-10Полиамид 61050-60....45-70100-150--100-150100-1255-10Полиамид 612160--26-2,2-2,31301403Полиамидыстеклонаполнен¬ные69-132-100-2302-129.0-90-1009-445-10ФенилоныНаименованиеполимерногоматериала100-140Пределпрочности, М1130-240Па4,0-6,63,0-33МодульIупругости,ЛПа180-220
НВ, МПа20-50
Ударная вяз1(ОСТЬ. «Дж/м2ав°сж°иЕ-Ю'3!■„■ 10-3аа1Полиимиды80-90---_-38-140-5-120Полиформаль¬дегид55-120105-145100-12515-20--110-1401205-6.6Поликарбонаты45-9090-9575-1102.5-80-....80-16020-1403,5-35Полиарилаты70-84-120-1.651.78....15015-20Пентапласт20-5585-9560-8510-40-0.9-1,280-11024-140-Эпокеипласты40-140100-249---0,1150-3007-10-Кремиепласты10,5-30,03013-50---100-1903-90-Текстолит34-100120-250147-1501,04,0-6,53,9-6.4250-35014,5-3624-38Продолжение Приложения 12 Продолжение Приложения 12
Оконгание Приложения 12232ПРИЛОЖЕНИЕ 13Температурные характеристики термопластов [13, 18]ПластмассаПредел рабочих температурТепло¬
стойкость по
Мартенсоиу, СТемператураплавления,верхнийнижнийПЭНП60-70-120... +45100-108ПЭВН70-80-150...+ 60-120-135СЭП60-90-150...+ 120-118-125ПП95-ПО50...+5-160-168ПВХ60-8520...+1065-70-ПТФЭ250-260-269110327ПТФХЭ125-190-4070210 215ПС65-70-60...-4070-80-ПСУП60-75-60...+40-САН75-8575-96-САМ75-95-60-АБС75-85-578-95-ИВА30-40-30-32-118648-75--ПВФ90 100-90-95-11ВЭ90-100100-ПВС120-140-135 145220-240ПММА60 130-50...+8090-95-233
Продолжение Приложения 13ПластмассаПредел рабочих температурТепло¬
стойкость по
Мартенсону. ’СТемпература
плавления, Ч’верхнийнижнийЩ'П120-165-2042-45180АЦЭ60-80---АБЦЭ40-70---ПА680-105-2075-76217-226ПА6 блочный60-60-221 223Г1А6НС80-140-40-207-211Г1А61080-120-4055-60215-221ПА610НС100-140-50--ПА6680-120-30-254-262ПА66НС100-140-50-250ПА66/690-140--212-220ПА1270-80-60-178-180ПА12НС100-60--ПФ90-100-40-167-172ПК115-135-120120-145220 240ЛКПС130-140-100--ПСФ150-175• 100--ПЭТФ150-160-60-250-265НЭТФНС---250-235234Охонгание Приложения 13ПластмассаПредел рабочих температурТепло-
стойкость по
Мартенсону. ’СТемпература
плавления."Сверхнийнижний11БТ75-120-60-223-227ПБТНС120-140-60-223-227ФН180-250-70--ИИ220-265-200...+60--ПФО90-150-80...+40--ПАР155-250-100...+60170250-340235
ПРИЛОЖЕНИЕ 14Температурные характеристики конструкционных реактопластов
и композиций на их основе[5, 15]ПластмассаПредел рабочих температур.
”СТемпература
изгиба под
нагрузкой
1.82МПа, 'СТепло¬
стойкость по
Мартен
СОН}'верхнийнижнийФенопласты66-2201 !
О |
*1
О125-250Амииопласты80-130-180... 40160-18095-200Полиуретаны90-120-60--Кремнепласты250-300--200-300Кремиепласты НС300-400--250-320Эпоксидная смола
(отвержд.)--80-250Эпоксидные композиции105-220-....250-280Эпоксидные компаунды60-220-25-100Текстолиты105-140-40130-140Асботекстолиты125-130-40-Стеклотекстолиты130-250-60--Карбамидныс смолы
(отвержд.)--160-240Полиэфирные смолы
(отвержд.)--40 ...0--Фурановые смолы
(отвержд.)300--236ПРИЛОЖЕНИЕ 15Стандартные методы испытания пластмассГОСТ 4650. Пластмассы. Методы определения водопоглошения
ГОСТ 9550. Пластические массы. Методы определения модуля упругости
ГОСТ 9551. Пластические массы. Методы определения теплостойкости
ГОСТ 10456. Пластические массы. Метод определения жаростойкости
ГОСТ 11262. Пластмассы. Метод испытания на растяжение
ГОСТ 4651. Пластические массы. Метод испытания на сжатие
ГОСТ 4648. Пластические массы. Метод испытания на статический изгиб
ГОСТ 4670. Пластические массы. Метод определения твердости
ГОСТ 4647. Пластические массы. Методы испытания на ударный изгиб
ГОСТ 10226. Пластические массы. Методы определения атмосферостойкости
и светотеплостойкости
ГОСТ 10995. Пластмассы. Методы определения температуры хрупкости
ГОСТ 11012. Пластмассы. Метод испытания на абразивный износ
ГОСТ 11035. Пластмассы. Методы определения насыпной плотностиформовочных масс, просыпаемых и не просыпаемых через
воронкуГОСТ 11038. Пластмассы. Методы определения устойчивости окрасок К
воздействию естественного света в атмосферных условиях
ГОСТ 11234. Пластмассы. Метод определения коэффициента уплотнения
ГОСТ 11629. Пластмассы. Метод определения коэффициента трения
ГОСТ 11645. Пластмассы, Метод определения показателя текучести расплава
термопластовГОСТ 10110. Пластические массы органического происхождения. Методы
испытаний. Определение временного сопротивления
раскалываниюГОСТ 10044. Методы испытаний пластических масс органическогопроисхождения. Определение временного сопротивления срезу
ОГЛАВЛЕНИЕПРЕДИСЛОВИЕ	5ВВЕДЕНИЕ	61.	Полимеры и пластмассы	81.1.	Полимеры (основные понятия)	81.2.	Пластмассы	161.2.1.	Наполнители	171.2.2.	Пластификаторы	231.2.3.	Смазки и реологические добавки	241.2.4.	Пигменты и красители	251.2.5.	Стабилизаторы и ингибиторы	251.2.6.	Отвердители	271.2.7.	Антистатики и антисептики	282.	Основные разновидностипромышленных полимеров и пластмасс	302.1.	Полиэтилен	302.2.	Полипропилен	342.3.	Фторопласты	362.4.	Полистиролы	382.5.	Поливинилхлорид	402.6.	Полиметилметакрилат		422.7.	Полиамиды	432.8.	Полиформальдегид	452.9.	Полимеры с повышенной теплостойкостью	462.10.	Сложные полиэфиры	472.11.	Ненасыщенные полиэфирные смолы (НПЭ)	492.12.	Эпоксидные смолы (ЭС)	502.13.	Фенопласты (ФФП)	522.14 Аминопласты	532.14.	Кремнийорганические полимерные материалы	543.	Армированные полимерные материалы	563.1.	Особенности процесса армирования	573.2.	Разновидности наполнителей	593.3.	Типы структур армирования	653.4.	Основные особенности технологии	653.5.	Свойства полимерных армированных пластиков	714.	Прочность и долговечность	774.1.	Общие понятия	774.2.	Вязкоупругость и релаксация	794.3.	Долговечность	854.4.	Прочность и деформативность в статических условиях	874.4.1.	Растяжение	874.4.2.	Сжатие	914.4.3.	Изгиб	934.4.4.	Кручение и срез	962384.5.	Прочность в динамических условиях	974.5.1.	Циклические напряжения	984.5.2.	Ударная прочность	1005.	Влияние условий эксплуатациина прочность полимерных материалов	ЮЗ5.1.	Температура окружающей среды	ЮЗ5.2.	Влажность	ЮЗ5.3.	Агрессивность среды	1126.	Твердость	И77.	Термомеханические свойства	1228.	Тепло физические свойства	1328.1.	Дилатометрические свойства	1328.2,	Тепло физические коэффициенты	1389.	Термо-, тепло- и морозостойкость	14310.	Электрические свойства	149.	10Д. Диэлектрические свойства	149'	10.2. Диэлектрические потери	15110.3.	Электрическая проводимость	15210.4.	Электрическая прочность		 . 16011.	Внешнее трение и изнашивание	16311.1.	Параметры трения и изнашивания	16411.2.	Трибопласты	16511.2.1.	Антифрикционные полимерные материалы	16511.2.2.	Удельная мощность трения	17011.2.3.	Фрикционные полимерные материалы	17212.	Акустические свойства	17612.1.	Акустические характеристики	17612.2,	Акустические материалы	177(	13. Перерабатываем ость термопластов	188Список Литературы	199Приложения	201I