А27878 Андреев АК Материалы для низкотемпературной техники

Ударопрочный полистирол обладает высокой ударной вязкостью и способен выдерживать значительные ударные нагрузки без разрушения. По ударной прочности его подразделяют на три группы: высокой, средней и низкой ударопрочности (см. табл. 5.11).

Электрические свойства ударопрочного полистирола такие же, как и у полистирола общего назначения. Ударопрочный полистирол растворим в ароматических и хлорированных углеводородах. Он устойчив к действию растворов солей, минеральные и растительные масла оказывают на него слабое действие. При действии бензина, керосина, кетонов, высших спиртов, этилового спирта, эфирных масел его физико-механические свойства ухудшаются. Особенно вредно действие окислителей и ультрафиолетового излучения. Основными недостатками ударопрочного полистирола являются низкие термо- и светоустойчивость, что обусловлено наличием каучуковой фазы.

201

в изделия обычными методами, применяемыми для термопластов. Основными методами переработки являются литье под давлением и экструзия. Изделия из полистирола склеивают (при помощи растворителей) и сваривают. Полистирол окрашивается неорганическими пигментами, растворимыми органическими красителями, а также их концентратами.

Ударопрочный полистирол также перерабатывается в изделия обычными для термопластов методами, в первую очередь экструзией в интервале температур от 130 до 190 °С и литьем под давлением в интервале температур от 190 до 230 °С. Экструзией получают листы пленки, трубы, профильные и полые изделия. Такие изделия легко склеиваются и свариваются.

Ударопрочный полистирол подвергается механической обработке (обточке, распиловке и т. п.). Поверхность материала лакируется и металлизируется.

Полистирол общего назначения широко применяют как литьевой и декоративный материал, главным образом для изготовления предметов народного потребления (посуды, игрушек, осветительной аппаратуры, упаковки для пищевой и медицинской промышленности, авторучек, панелей приборов, кассет и др.).

Полистирольную пленку и нити используют в электротехнике для изоляции и изготовления конденсаторов, а пленку, кроме того, для упаковки. Полистирол применяют в производстве строи-

202

тельных материалов для изготовления изделий, работающих под небольшими механическими нагрузками (панелей, облицовочных плиток, дверных ручек и др.). Блочный полистирол имеет самое высокое содержание остаточного мономера, поэтому применение его в пищевой промышленности ограничено.

Для производства изделий, контактирующих с пищевыми продуктами, используется главным образом суспензионный полистирол.

Ударопрочный полистирол применяют для изготовления различных технических изделий и товаров народного потребления, к которым предъявляются требования повышенной ударной прочности. К ним относятся крупногабаритные изделия: двери и внутренние части домашних холодильников, радиоприемников, телефонных аппаратов, магнитофонов, контейнеров, ящиков, коробок и тары, контактирующей с пищевыми продуктами.

203

Акрилонитрилбутадиенстирольные пластики и материалы на основе сополимера стирола. Акрилонитрилбутадиен-

стирольные пластики (АБС-пластики) – группа конструкционных материалов, аналогичных по строению ударопрочному полистиролу. Получают их сополимеризацией стирола с акрилонитрилом (сополимер АБС) или метилметакрилатом (сополимеры МСП) в присутствии бутадиенового или бутадиенстирольного каучука. АБС-пластики содержат 5–25 % бутадиенового или бутадиенстирольного каучука, 15–30 % акрилонитрила и стирола.

Сополимеры стирола представляют собой двух-, трехкомпонентные сополимеры с акрилонитрилом (САН), метилметакрилатом (МС) и тройной – с метилметакрилатом и акрилонитрилом (МСН). Сополимеры САН – аморфные, прозрачные, твердые материалы, содержащие обычно 24 % акрилонитрила; выпускаются также сополимеры, содержащие 5–30 % акрилонитрила.

АБС-пластики различных марок отличаются друг от друга прочностью, текучестью расплава, деформационной способностью, теплостойкостью, ударной прочностью. Некоторые из них обладают повышенной стойкостью к старению, повышенной атмосферостойкостью, антистатическими свойствами, улучшенным блеском. МСП-пластики производятся прозрачными или замутненными. Коэффициент светопропропускания прозрачного неокрашенного МСП-пластика равен 75 %, окрашенного полупрозрачного – не ме-

нее 40 %.

204

АБС-пластики характеризуются значительно более высокими прочностью при растяжении, жесткостью и устойчивостью к действию динамических нагрузок, чем ударопрочный полистирол. По сравнению с ударопрочным полистиролом они имеют большую ударную прочность, термо- и химическую стойкость; обладают большей твердостью и прочностью при изгибе, чем полиэтилен и поливинилхлорид. Основные свойства пластиков приведены в табл. 5.13 и 5.14.

Акрилонитрилбутадиенстирольные пластики перерабатывают теми же способами, что и ударопрочный полистирол, однако температура и давление при переработке из-за более высокой вязкости расплава АБС-пластика должны быть повышены. Сополимеры стирола легко перерабатываются обычными методами, в первую очередь литьем под давлением.

Таблица 5.13

Основные свойства АБС- и МСП-пластиков

Акрилонитрилбутадиенстирольные пластики, особенно материалы на основе сополимеров стирола, перед переработкой рекомендуется подсушивать при температуре от 75 до 80 °С в течение 3–4 ч в слое толщиной не более 2–3 см. Наличие влаги в сополимере приводит к получению изделий с пониженной механической прочностью и дефектом поверхности (расслоение, трещины, раковины, пузыри). Данные пластики широко применяют для изготовления крупных деталей автомобилей – деталей корпусов и отделки, корпусов приборов теле- и радиоаппаратуры, теле-

205

фонов, деталей машин, механизмов, сантехнического оборудования, труб, арматуры и другого оборудования.

Из МСП-пластиков изготавливают прозрачные и замутненные мелкие и крупногабаритные изделия сложной формы (детали аппаратуры магнитной записи, канцелярские товары, детали холодильников, изделия медицинского назначения и др.). Сополимеры стирола широко используются во всех отраслях промышленности.

Сополимеры САН применяют для изготовления изделий культурно-бытового назначения, оптических деталей черного цвета, технических изделий, в том числе с повышенными диэлектрическими свойствами, а также в деталях автомобилей, корпусов и отдельных деталях радиоприемников, магнитофонов, телефонных аппаратов, фотоаппаратов и др.

Благодаря высокой прозрачности из сополимера МС изготавливают детали светотехнического назначения, автомобилей, а также галантерейные товары и канцелярские принадлежности. Сополимер МСН применяется для изготовления крупногабаритных и тонкостенных изделий в автомобильной и радиотехнической промышленности, в приборостроении и др.

206

В табл. 5.15 приведены значения удельной теплоемкости ряда полимеров на основе полистирола, выпускаемых зарубежными фирмами.

Таблица 5.15

Значения удельной теплоемкости полимерных соединений на основе полистирола

Аналогом зарубежных материалов BW Buna и Р60 Buna является полистирол аморфный.

5.2.3. Полимерные материалы на основе поливинилхлорида

Поливинилхлорид (ПВХ) – высокомолекулярный продукт полимеризации винилхлорида, представляющий собой термопластичный полимер преимущественно линейного строения. Это твердый продукт белого цвета, имеющий температуру стеклования 70–80 °С, температуру вязкого течения 150–200 °С. Степень полимеризации промышленного поливинилхлорида составляет 100–2500, степень кристалличности такого полимера достигает 10 %. В особых лабораторных условиях удается получить полимер со степенью кристалличности до 35 %. Свойства порошкообразного поливинилхлорида приведены в табл. 5.16.

Поливинилхлорид нерастворим в мономере (винилхлориде), в воде, спирте, бензине и многих других растворителях. Его растворимость уменьшается с увеличением степени полимеризации и зависит от метода получения.

Свойства поливинилхлорида можно модифицировать смешением его с другими полимерами или сополимерами. Так, ударная прочность повышается при смешении поливинилхлорида

207

с хлорированным полиэтиленом, хлорированным или сульфохлорированным бутилкаучуком и сополимерами стирола.

Рационально использование смеси различных стабилизаторов, эффективность которых в первую очередь зависит от их дисперсности (чем больше активная поверхность, тем сильнее стабилизирующее действие), от тщательности распределения в массе полимера и присутствия в композиции других компонентов.

В качестве смазывающих веществ применяют алифатические карбоновые кислоты и их кальциевые, свинцовые и другие соли, низкомолекулярный полиэтилен, а также различные природные и синтетические воска и минеральные масла.

Для окрашивания изделий из винипластов используются пигменты и красители на основе фталоцианина, свинцовые белила, трехосновный сульфат свинца, двухосновный фосфид свинца, а также и двуокись титана.

208

Таблица 5.16

Физические свойства порошкообразного суспензионного поливинилхлорида

Наполнители и модификаторы вводят в композицию для удешевления изделий и улучшения их эксплуатационных свойств. В качестве наполнителей применяют карбонат кальция, асбест, молотый кварц, древесную муку, активные глины, газовую сажу.

Модификаторы, например хлорированный полиэтилен, некоторые виды каучука, карбонат кальция, обработанный воском, значительно улучшают прочность винипласта, но одновременно снижают его стойкость в агрессивных средах и атмосферном воздухе.

Пластификаторы применяют для повышения технологических свойств и улучшения обрабатываемости винипластов.

Основные свойства винипластов приведены в табл. 5.17 и 5.18. При применении винипластов следует учитывать, что их прочностные свойства при температуре выше 60 °С резко ухудшаются; при низких температурах повышается их хрупкость.

Изделия из винипласта получают каландрированием, прессованием, экструзией, литьем под давлением, пневмо- и вакуумным

209

формованием. Винипласт хорошо поддается механической обработке на обычных станках; легко сваривается с помощью сварочного прутка горячим воздухом при температуре 230–250 °С и хорошо склеивается различными клеями (в основном на основе поливинилхлорида и перхлорвиниловой смолы). Прочность сварных и клеевых соединений достигает 80–90 % прочности основного материала.

210