- •Сварка пластмасс и ультразвуковые технологии
- •1. Общие понятия о пластических массах
- •1.1. Основные определения
- •1.2. Структура и основные свойства полимеров
- •1.3. Физические состояния полимеров
- •1.4. Характеристика наиболее распространенных полимеров
- •1.5. Методы переработки пластмасс
- •2. Сварка пластмасс
- •2.1. Механизм образования соединений
- •2.2. Сварка пластмасс нагретым газом
- •2.3. Сварка пластмасс расплавом
- •2.4. Сварка пластмасс нагретым инструментом
- •2.5. Сварка пластмасс ультразвуком Способ предложен в 1958 году учеными мвту им. Н.Э. Баумана под руководством академика г.А. Николаева.
- •2.6. Сварка пластмасс трением
- •2.7. Сварка пластмасс в поле токов высокой частоты
- •2.8. Сварка пластмасс инфракрасным излучением
- •3. Cварка пластмассовых трубопроводов
- •3.1. Выбор типоразмера трубы
- •3.2 Сварка труб нагретым инструментом встык
- •Температура рабочей поверхности нагретого инструмента, °с
- •Время нагрева торцов труб tн, с, из пэ 80 и пэ 100
- •Время нарастания давления осадки tд, с, для труб из пэ 80, пэ 100
- •Время охлаждения стыка tохл, мин, труб из пэ 80 и пэ 100
- •3.3. Сварка труб нагретым инструментом враструб
- •3.4. Сварка с помощью соединительных деталей с закладными нагревателями
- •4. Ультразвуковые технологии
- •4.1. Применение ультразвука в технологических процессах
- •4.2. Расчет магнитострикционных акустических головок
- •Библиографический список
- •Содержание
- •1. Общие понятия о пластических массах 3
- •1.1. Основные определения 3
- •2. Сварка пластмасс 14
- •3. Сварка пластмассовых трубопроводов 50
- •4. Ультразвуковые технологии 65
1.4. Характеристика наиболее распространенных полимеров
Полиэтилен [СН2-СН2-]n, не содержащий в молекулярной цепи полярных групп, характеризуется весьма малыми силами межмолекулярного взаимодействия. Этим обусловлена гибкость его полимерных цепей, а также повышенная морозостойкость и эластичность. Он обладает способностью испытывать даже при комнатной температуре большие обратимые деформации.
В зависимости от способа производства различают полиэтилен высокого давления, или низкой плотности (ПЭНП), и полиэтилен низкого давления, или высокой плотности (ПЭВП), а также полиэтилен средней плотности (ПЭСП). В ПЭНП могут образовываться ответвления от главной цепи, наличие которых снижает плотность упаковки макромолекул, поэтому степень кристалличности, прочность, плотность, теплостойкость у него ниже, чем у более линейного ПЭВП.
Полипропилен [-СН2-СН-СН3-]. Получаемый продукт обычно представляет собой смесь стереорегулярного кристаллического полипропилена с аморфным атактическим. Первый из них отличается большей прочностью, повышенной температурой плавления и меньшей растворимостью. Наличие в повторяющемся звене метильной группы вместо одного атома водорода по сравнению с полиэтиленом приводит к тому, что полипропилен более прочен и имеет более высокую температуру плавления и стеклования.
В последние годы полипропиленовые волокна в смеси с волокнами шерсти и хлопка используют для изготовления тканей и трикотажа.
Поливинилхлорид [- CH2-CHСl-]n является наиболее распространенным полимером винилового ряда. Он отличается от полиэтилена тем, что в повторяющемся звене вместо одного из атомов водорода содержится атом хлора. Это приводит к повышению прочности и температуры стеклования. Температура текучести ПВХ равна 453 К и лежит в области температур его термодеструкции (453–473 К), что затрудняет переработку этого материала. Поливинилхлорид является основой винипласта, выпускаемого в виде листов, стержней, труб, а также пластиката в виде пленок, искусственных кож и изоляции кабельной продукции.
Полистирол [-СН2-СН-С6Н5-] также является полимером винилового ряда. Вместо атома CL заместителем в повторяющемся звене является фенильная группа –С6Н5. Введение в состав элементарного звена ароматической группы увеличивает энергию межмолекулярного сцепления, и полимер становится твердым и хрупким. Полистирол представляет собой аморфный полимер с температурой стеклования 353–373 К и температурой текучести 423 К. Он легко перерабатывается литьем под давлением, обладает хорошими диэлектрическими и оптическими свойствами, но легко подвергается действию многих растворителей, характеризуется низкой атмосферо- и теплостойкостью, а также высокой хрупкостью.
Для устранения этих недостатков разработаны новые виды термопластов, представляющие собой сополимеры стирола с -метилстиролом, акрилонитрилом, метилметакрилатом, а также создана группа акрилонитрилбутадиенстирольных (АБС) пластиков.
Полистиролы нашли широкое применение для изготовления товаров народного потребления (сувениры, детские игрушки, детали светотехнической арматуры, холодильников, магнитофонов и т.п.).
Полиакрилаты включают полимеры и сополимеры акриловой и метакриловой кислот и их производных. Наибольшее распространение среди них имеет полиметилметакрилат (ПММА), или оргстекло. ПММА представляет собой аморфный прозрачный полимер, обладающий высокой проницаемостью для видимых и ультрафиолетовых лучей. Температура стеклования 382 К, текучести 453 К, термодеструкции 493 К. ПММА применяется для изготовления стекол транспортных средств, сооружений и приборов.