Гибридные армированные пластики.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего образования
УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт авиационных технологий и управления
Факультет Самолетостроительный
Кафедра «САМОЛЕТОСТРОЕНИЕ»
Отчёт по лабораторной работе.
Выполнил:
студент группы ______________________
_____________________
(Ф.И.О. студента)
Руководитель ст. преподаватель, к.т.н.
должность, ученая степень, _______________
Кошкина А.О. ___________________
(фамилия, имя, отчество)
Ульяновск
2018
Лабораторная работа №2
КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛАСТМАСС
Цель работы: проверка знания студентами основ классификации пластмасс, состава, свойств и применения, наиболее распространенных в авиастроении материалов.
|
|
|
1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЯ ПОЛОЖЕНИЯ
Термопластические пластмассы
Термопластичные пластмассы (термопласты) характеризуются высокой эластичностью, стойкостью к истиранию, химической стойкостью, высокими диэлектрическими характеристиками. Для них так же характерна невысокая температура размягчения и резкое снижение физико-механических свойств при температуре свыше 60-70 градусов. Они легко склеиваются, свариваются и перерабатываются в изделия преимущественно методом литья под давлением, поэтому их часто называют литьевыми пластмассами. По полярности термопласты делятся на полярные и неполярные.
Неполярные термопласты.
У неполярных термопластов заряды распределены в макромолекуле равномерно, поэтому они отличаются высокой стойкостью к агрессивным средам, прекрасными диэлектрическими свойствами, высокой морозостойкостью.
Полиэтилен выпускают в виде белых или сероватых полупрозрачных мелких кусочков или таблеток. Для изготовления труб так же применяют также черный полиэтилен, в который добавляют 2% сажи для замедления процесса старения. полиэтилен относится к наиболее легким полимерным материалам, его удельный вес920-950кг/м3. Прочность при растяжении зависит от плотности и кристалличности полиэтилена и составляет 15-40МПа. Полиэтилен сохраняет отличную гибкость при низких температурах ( до -70градусах), но теплостойкость его не высока 80-100 градусов. Полиэтилен является одним из лучших высокочастотных эластичных диэлектриков и сохраняет диэлектрические свойства. Полиэтилен применяют для изготовления труб, различных химически стойких емкостей, для их изготовления отдельных деталей, для изоляции кабелей. Большее количество полиэтилена перерабатывается в тонкие пленки, обладающие прочностью, влагонепроницаемостью, способностью пропускать ультрафиолетовые лучи. Полиэтилен стоек к воздействию растворов щелочей, солей и кислот ,но разрушается присутствием окислителей( перекиси, азотной кислоты).
Полистирол - это прозрачный бесцветный твердый полимер, легко окрашиваемый в различные цвета. При обычной температуре полистирол тверд и имеет гладкую блестящую поверхность. Полистирол легок, его удельный вес 1050 кг/см3. его температура размягчения около 80 градусов. Он наиболее стоек к радиоактивному облучению по сравнению с другими термопластами. Недостатком полистирола является его хрупкость. Применяется он, главным образом, для изготовления небольших деталей радиоаппаратуры и приборостроения. Полистирол хорошо растворяется в бензоле, что используется при его склейке.
|
|
|
|
|
|
Фторопласт -4 является материалом с исключительно высокой химической стойкостью, термической устойчивостью и высокими диэлектрическими характеристиками( удельный вес 2100-2300 кг/м3). Он выпускается в виде белого, мягкого рыхлого порошка, перерабатываемого в изделия методом порошковой металлургии. Он обладает высокой стойкостью к атмосферным воздействиям, он не горит, не окисляется, стоек к действию любых агрессивных сред, в том числе к действию сверхконцентрированной азотной кислоты, перекиси. широко применяется как уплотнительный материал. имеет хорошие антифрикционные свойства ( коэффициент трения 0,04), но использование его в узлах трения ограничивается повышенной хладотекучестью, так под нагрузкой свыше 300МПа материал начинает деформироваться при комнатной температуре. Используется широко в высокочастотной аппаратуре в наиболее тяжелых условиях эксплуатации. Радиотехническая промышленность применяет его в виде пленки.
|
|
|
Полярные термопласты
У полярных термопластов макромолекула представляет собой диполь, поэтому у них хуже диэлектрические свойства, хуже химическая стойкость, но выше механическая прочность и теплостойкость.
Полиметилметаккрилат (органическое стекло) - светопрозрачный твердый термопластичный материал. отличается высокой упругостью, низким удельным весом1180 кг/м3, легкой формуемостью. Органическое стекло применяется для остекления самолетов и вертолетов, изготовление гермошлемов, в приборостроении. Оно хорошо растворяется в дихлорэтане, уксусной кислоте, ацетоне, бензоле. Наиболее часто органическое стекло выпускается в виде листов толщиной 1-12 мм.
Поливинилхлорид является типичным полярным полимером с удельным весом 1130 кг/м3. Благодаря различным сочетаниям с пластификатором, красителям и разнообразным технологическим приемам переработки дает много различных материалов, как жестких( винипласт), так и гибких (пластикат, пленки, изоляции проводов, липкая изоляционная лента, текстовинит и др); Они хорошо окрашиваются в различные цвета. Для них характерна невысокая температура размягчения 70 градусов.
Винипласт - жесткий листовой конструкционный материал, от светлого до коричневого цвета. Высокая химическая стойкость винипласта и хорошие электроизоляционные свойства обеспечивают широкое применение для изготовления футеровки гальванических ванн, корпусов приборов, деталей аккумуляторов, панелей, корпусов химических насосов. Он хорошо сваривается . Разновидности светлого винипласта с декоративным рисунком(" тундра", "сетка") используется для внутренней отделки самолета.
Полиамиды - это группа полимеров с широко известными названиями - капрон, нейлон, рилсан, анид, которые получают, из органических кислот и аминов. Они обладают высокой механической прочностью, упругостью, стойкостью к истиранию и хорошими литьевыми качествами. Полиамиды обладают низким коэффициентом трения (0,05) и хорошо работают на истирание, что позволяет их использовать для производства шестерен, втулок , вкладышей, подшипников. Промышленность выпускает полиамиды в виде полупрозрачных гранул или мелких плоских кусочков от белого, светло-коричневого, коричневого цвета. Они используются для изготовления литьем под давлением различных деталей конструкционного назначения с жесткими размерными допусками, работающих в интервале от -60 до 120 градусов. Полиамиды можно применять взамен цветных металлов.
Поликарбонаты - (дифлон, лексан, макролон) - это полиэфиры угольной кислоты и дигидроксисоединений, содержащие в основной цепи карбонатную связь. Переработку поликарбонатов в изделия производят обычными для термопластиков методами, литьем под давлением, экструзием, вакуумформированием и др. Поликарбонаты очень хорошо поддаются обработке на механических станках, его можно сваривать горячим воздухом и склеивать. Основные достоинства поликарбоната - высокая ударная прочность, стабильность размеров получаемых из него изделий, повышенные термостабильность и диэлектрические свойства, оптическая прозрачность.
Термореактивные пластмассы
Термореактивные пластмассы характеризуются повышенной теплостойкостью, отсутствием хладотекучести под нагрузкой, нерастворимостью, малым изменением физико-механических свойств и температурном интервале их эксплуатации. Получают их при сочетании термореактивных полимеров, образующих после отверждения пространственную молекулярную структуру, и различных наполнителей. Введение наполнителей способствует повышение прочности, снижению усадки.
Порошковые пластмассы
Фенопласты- в качестве связующего применяют фенолформальдегидные смолы ( поэтому пластмассы называются фенопластами), наполнителем чаще всего служат древесная мука, придающая материалу изотропные свойства. Очень распространенными являются карболиты (коричневые, черные) , они обладают невысокой механической прочностью, низкой ударной вязкостью и удовлетворительными диэлектрическими свойствами. Термостойкость не выше 100-110 градусов ( начинается разрушение древесины). применяются карболиты для несиловых деталей электрорадиоаппаратуре, для изготовления выключателей, вилок, патронов, различных выключателей. замена древесной муки на асбестовый порошок или кварцевую муку повышает теплостойкость до 120-150 гр при сохранении прочих свойств.
Аминопласты- получаются при сочетании бесцветных мочевиноформальдегидных смол с целлюлозным наполнителем. Механическая прочность аминопластов ниже, чем у карболитов, теплостойкость около 100градусов. Аминопласты имеют различную окраску, применяются для несиловых деталей и для декоративных целей (кнопки, рукоятки).
Волокнистые пластмассы
Волокниты представляют собой композиции из термореактивных смол и волокнистых наполнителей. Связующим в них является фенолформальдегидная смола и ее различные модификации. Волокнистые наполнители обеспечивают пластмассам более высокие механические свойства по сравнению с пресспорошками. Волокниты получают сочетанием хлопчатобумажного волокна с фенолформальдегидными смолами. Волокниты применяют для изготовления горячим прессованием деталей общего технического назначения с повышенной устойчивостью к ударным нагрузкам.
Стекловолокниты получают сочетанием стекловолокна с модифицированными фенолформальдегидными, кремнийорганическими другими смолами. Из всех волокнитов они нашли в промышленности наибольшее применение, так как в них сочетается высокая механическая прочность, теплостойкость и высокие диэлектрические характеристики. Наиболее распространенным в авиастроении является стекловолокнит АГ-4, используемый для изготовления нагруженных изделий конструкционного и электротехнического назначения, работающих в условиях повышенных температур до 250 С. Предел прочности на растяжение зависит от расположения стекловолокна. Ориентированный стекловолокнит используется при изготовлении высоконагруженных плит, опор, перегородок, лопаток компрессора, а так же других изделий, имеющих форму тел вращения, изготавливаемых способом намотки (трубопроводы, сферические емкости).
Асбоволокниты получаемые на основе асбестового волокна и фенольно-формальдегидной смолы, отличаются повышенной теплостойкостью до 250 С, ударопрочностью. Применяются для изготовления тормозных устройств, тормозных барабанов, теплозащиты и различных деталей, работающих в зоне повышенных температур.
Углепластики - композиты на основе высокопрочных углеродных волокон. В качестве армирующих элементов в конструкционных углепластиках применяются непрерывные волокна в виде нитей или жгутов, ткани или нетканые материалы. В качестве матрицы - эпоксифенольные, полиамидные и другие смолы. применяют в авиационной, ракетной и космической технике, в автомобилестроении, при изготовлении спортинвентаря.
Боропластики - пластики с армирующими элементами в виде волокон бора. Их применяют в тех случаях, когда требуется высокая прочность при сжатии, а так же когда элементы конструкции работают в условиях повышенных температур. Борные волокна относятся к числу полупроводников, поэтому их присутствие в материале придает ему повышенное тепло - и электропроводность. В качестве связующих применяются эпоксидные, полиэфирные, фенолформальдегидные и другие смолы.
Слоистые пластмассы
Гетинакс - получается горячим прессованием бумаги, пропитанной фенольно-формальдегидными смолами на этажном прессе между стальными листами. Выпускается в виде листов или плит толщиной от 0,5 до 50 мм. Он обладает высокими диэлектрическими свойствами и удовлетворительной механической прочностью. Для гетинакса предел прочности при растяжении составляет 80-100МПа. Предельная рабочая температура для него 110 с. Используется гетинакс для различных деталей радио и электротехнического назначения, панелей распределительных устройств, прокладок, печатных плит и др. В авиастроении широко применяется для отделочных работ , декоративный гетинакс (ДБПС) - получаемый прессованием бумаги, пропитанный аминоформальдегтдной смолой, имеющей цветную поверхность с разнообразными рисунками ДБПС выпускается в виде листов толщиной 0,8- 3 мм, длиной 1,2 - 3,6м.
Текстолит получается горячим прессованием различных хлопчатобумажных тканей, пропитанных фенольно-формальдегидными смолами. Выпускается в виде плит различной толщины, хотя изделия сложной формы изготавливают прессованием мелких кусочков ткани, пропитанной связующим. Текстолит отличается от гетинакса большей механической прочностью, стойкостью к вибрационным и стирающим нагрузкам. Из него изготавливают шестерни, для подшипников, прокладки, ролики, вкладыши и другие силовые детали. предельная рабочая температура для текстолитов 110-120С.
Стеклотекстолиты - композиционные материалы на основе стеклоткани и различных термореактивных смол: фенольно-формальдегидных, кремнийорганических, полиэфирных, эпоксидных и их возможных сочетаний. Они обладают высокой механической прочностью, теплостойкостью и стабильными диэлектрическими свойствами, низкой теплопроводностью и стойкостью к воздействию повышенной влажности. находят широкое применение для изготовления силовых нагруженных изделий, как в авиастроении так и в радиотехнике и в общем машиностроении. Удельный вес стеклотекстолитов колеблется от 1600 до 1900 кг/м3. Предел прочности на растяжение составляет от 200 до 1500 МПа, удельная ударная вязкость от 50 до 90 кДЖ/м2. Длительно стеклотекстолиты могут работать при температуре 200 - 250С, кратковременно они способны противостоять воздействию очень высоких температур, что используется при создании теплозащиты современных летальных аппаратов. Стеклотекстолиты, обладая высокими диэлектрическими характеристиками и радиопрозрачностью являются основным материалом для изготовления обтекателей антенны самолетов.
Асботекстолиты - получаются при прессовании асбестовой ткани, пропитанной фенольно-формальдегидными смолами. Они обладают высокой теплостойкостью до 250С и хорошими механическими характеристиками. Асботекстолиты применяются для изготовления тормозных колодок, лент, дисков сцепления и других фрикционных устройств, для теплозащиты и получения различных деталей повышенной теплостойкости.
Древесно- слоистый пластик (ДСП) - получается прессованием древесного шпона, пропитанного фенольно-формальдегидной смолой. Обладает высокими механическими свойствами, и применяются для изготовления бесшумных шестерен, подшипников скольжения, используемых в прокатных станах. Плиты и листы являются прекрасным материалом для сборных домов благодаря прочности, стойкостью к гниению и гигиеничностью.
Органопластикиполучаются при прессовании армидной ткани (СВМ), пропитанной фенольными, эпоксидными и фенольноэпоксидными связующими. Они обладают малой плотностью, хорошими механическими характеристиками.
Гибридные армированные пластики.
Создание гибридных композитов путем совмещения в одном материале волокон разной породы является эффективным средством регулирования свойств композитов. Возможны различные варианты сочетания непрерывных армирующих волокон:
-создание гетероволоконных материалов по принципу однородных смесей ( волокна различных типов равномерно распределяются в первичной ните или жгуте).
- использование многокомпонентного армирующего материала: ткани, мата или шпона для различных нитей или жгутов;
- чередование слоев листовых армирующих материалов с различными волокнами.
Наибольшее распространение среди гетероволоконных композитов получили трехкомпонентные материалы, например, углестекло-органобор, боругле, углеорганопластики. Независимо от технологических приемов сочетания волокон различия в термоупругих характеристиках армирующих волокон вызывают появление термических напряжений в процессе формирования композита и при изменении температурных режимов эксплуатации трехкомпонентного материала в изделии. Удачным считается сочетание армидных и углеродных волокон вследствие того, что значение предельных температурных коэффициентов термического расширения у них близки и поэтому внутреннее термические напряжения не столь значительны. При сочетании углеродных и армидных волокон в разном соотношении были получены однонаправленные композиты с существенно более высокими значениями прочности при сжатии, изгибе и сдвиге в сравнении в органопластиками. Технический интерес представляют гибридные углеорганотекстолиты, обладающие при незначительном снижении жесткости и прочности в осевом направлении удовлетворительной прочностью при сжатии. Арматурой для текстолитов служат равновесные ткани из органических волокон Кевлар - 49 и углеродных торнел - 300.
Контрольные вопросы
Дата добавления: 2018-05-01; просмотров: 411; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!