РАЗДЕЛ IV. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Глава11. Другиеорганическиеиполупроводниковыематериалы

11.1. Полупроводниковыематериалы

Полупроводниковые материалы (полупроводники) – это вещества, которые могут сильно изменять свои свойства в широком интервале под действием небольших внешних воздействий (температур, давления, электрического и магнитного полей, освещения). В полупроводниках особенно сильно изменяется электропроводность под действием света, сильных электрических полей, потока быстрых частиц, а также от содержания примесей и дефектов строения. Полупроводниковые свойства обнаруживаются у особо чистых веществ, и они сильно зависят от малых количеств примесей.

Полупроводниковые материалы классифицируют по следующим признакам:

1. По происхождению – на два вида:

•органические (индиго, полиакрил-нитрил, антрацен и др.) – имеют высокую радиационную стойкость; из них изготавливают пьезоэлементы, детекторы инфракрасного излучения, термистеры;

•неорганические полупроводники.

2.По агрегатному состоянию – на твердые (кристаллические и аморфные) и жидкие.

3.По составу – на простые (германий, кремний, селен), сложные (химические соединения АIIIВV (InP, ZnS, GaAs) и твердые растворы замещения

(InxGa1-xAsyP1-y) и др.).

4.По технологии изготовления – на монокристаллы; подложки; монослойные эпитаксиальные структуры (их получают ориентированным наращиванием кристаллического слоя на ориентированной кристаллической пла- стине-подложке из полупроводника или диэлектрика).

5.По применению – на материалы с определенным химическим составом, структурой, физико-химическими свойствами; полупроводниковые приборы с определенными вольт-амперными характеристиками, пробивным напряжением и др.

Простые полупроводники. Кремний имеет структуру алмаза, темпера-

туру плавления – 1 417 °С, плотность в твердом состоянии – 2 330 кг/м³, ширину запрещенной зоны при 300 К – 1,10 эВ. Собственная концентрация носителей тока – 108 см−3. Кремний химически устойчив при нагреве на воздухе до 900 °С.

Плотность дислокаций в монокристаллах кремния менее 10 см², т.е. почти бездислокационный (ГОСТ 19658-81). Дырочную проводимость кремнию придают легированием его бором, а электронную – фосфором и сурьмой.

Кремний – основной материал для полупроводниковых приборов (выпрямителей, биполярных транзисторов, детекторов ядерных излучений и т.д.). Рабочие температуры приборов – до 180–200 °С.

РАЗДЕЛ IV. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Глава 11. Другие органические и полупроводниковые материалы

Германий – элемент IV группы периодической таблицы Д.И. Менделеева с атомным номером 32, атомной плотностью 72,59. Тип решетки – алмаз, температура плавления – 937,5 °С, концентрация носителей тока при 25 °С – 2·1013 см3, удельное электросопротивление – 5,6–6,0 кОм/м. Металлический германий устойчив на воздухе при комнатной температуре, а твердый германий не реагирует с азотом и водородом. Он используется для изготовления диодов, транзисторов, фоторезисторов, фотодиодов, преобразователей энергии радиоактивного распада в электрическую.

Органические полупроводники. Это твердые органические вещества с электронной или дырочной проводимостью, положительным температурным коэффициентом электропроводимости. К органическим полупроводникам относятся органические красители, ароматические соединения, полимеры с сопряженными связями, природные пигменты (хлорофилл), ион-радикальные соли. Их виды – монокристаллы, поликристаллы, аморфные порошки, пленки. Удельное электросопротивление составляет 1018–10-2 Ом см. Некоторые из них имеют фотопроводимость. Применяют в качестве светочувствительных материалов в микроэлектронике.

Аморфные полупроводники – это аморфные материалы со свойствами полупроводников. Они могут быть ковалентными (Ge, Si, GaAs и другие, в аморфном состоянии), халькогенидные стекла (As31Ge30Se21Te18), оксидные стекла (V2O5–P2O5), диэлектрические пленки (SiO, Al2O3, SiN4). Уникальное свойство этих материалов – эффект электрического переключения из высокоомного состояния в низкоомное и обратно, поэтому из них изготавливают элементы со временем срабатывания менее 1019–1012 с. Халькогенидные стекла применяют для изготовления электрофотографических пластин передающих телевизионных трубок и записи голограмм.

11.2. Органическиематериалыизлеса

Дерево – основной вид сырья для лесоматериалов. Дерево – многолетнее растение с одеревеневшим стволом, структура которого состоит из коры, камбия, сердцевины, древесины (рис. 11.1).

Кора – многослойная периферийная ткань стеблей и корней растений. Камбий – образовательная ткань в стеблях и корнях растений. Сердцевина – центральная часть стебля или корня, содержащая крахмал, масла и дубящие вещества. Древесина – ткань высших растений, по которой проходит вода и растворы минеральных солей от корней к листьям. Микроструктура древесины волокнистая, пористая. Целлюлоза – полисахарид, содержащий глюкозу (природный полимер).

РАЗДЕЛ IV. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Глава 11. Другие органические и полупроводниковые материалы

Рис. 11.1. Поперечный разрез ствола дерева: 1 – кора; 2 – камбий; 3 – сердцевина; 4 – древесина

При росте, хранении и использовании дерева появляются пороки. Их виды: пороки неправильного роста древесины – косослой, кривизна, двойная сердцевина, трещины; повреждение грибком; повреждение древесины насекомыми (червоточины).

В промышленности применяют следующие породы деревьев:

•хвойные – сосна, ель, лиственница, пихта, сибирский кедр и др. (древесина которых пропитана смолой);

•лиственные – дуб, ясень, осина, береза, клен, бук и др. (древесина с дубильными веществами).

К физико-химическим свойствам древесины относятся: низкая теплопроводность, т.к. много пор; высокая удельная прочность (при растяжении вдоль волокон почти такая же, как у высокопрочной стали и стеклопластика). Прочность снижают пороки (сучки, трещины и др.). Особенность древесины – текучесть.

Основные технологические свойства древесины: обрабатываемость резанием; сопротивляемость раскалыванию, сжатию, изнашиванию; долговечность. Отрицательное технологическое свойство – неравномерное изменение линейных размеров при усушке и набухании.

Недостатки древесины – возгораемость и гниение. Температура воспламенения древесины – 250–300 °С. Для предупреждения возгорания древесину пропитывают огнезащитными веществами – антипиринами.

Гниение древесины предупреждают введением в нее веществ, ядовитых для грибов – антисептиков.

Воздействуют на древесину модифицированием – направленным изменением физико-механических, теплофизических, биохимических свойств.

Спиленное и очищенное от сучьев дерево называют стволом (хлыстом). После распиловки ствола получают деловую и дровяную части.

Деловая древесина – части ствола дерева определенных размеров и качества. Лесоматериалы – материалы из древесины, сохранившие ее природную структуру и химический состав. Лесоматериалы делят на круглые, обработанные.

Круглые лесоматериалы. К ним относятся отрезки стволов деревьев разной толщины в верхнем отрезе и переменной по длине. Их виды: бревна, подтоварник, жерди.

Бревна – круглые лесоматериалы длиной 3–6,5 м, очищенные от сучьев заподлицо с поверхностью. Бревна классифицируют:

РАЗДЕЛ IV. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Глава 11. Другие органические и полупроводниковые материалы

1.По толщине ствола в верхнем отрезе: мелкие – с толщиной для хвойных 6–13 см, для лиственных 8–13 см; средние – 14–24 см; крупные – 26 см и более.

2.По наличию пороков – 1, 2, 3-й сорт. Сортность определяют по нормам пороков древесины (ГОСТ 2140-81). К порокам относят: сучки, пасынки, грибные поражения, червоточины, трещины, кривизну.

3.По длине – бревна используют с градацией через 0,5 м. Подтоварник – это круглые лесоматериалы с толщиной в верхнем от-

резе 8–11 см, а жерди – с толщиной 3–7 см.

Назначение круглых лесоматериалов: хвойные породы – для свай, мостов, гидротехнических сооружений, опор линий электропередач, рудничных стоек, для строительства; лиственные породы – для шпал, строительства, временных построек.

Хранят круглые лесоматериалы поднятыми от земли минимум на 50 см. Торцы бревен замазывают глиной, известью или мелом, чтобы они не растрескались. Если бревна уложены в штабели, то их располагают под навесом в тени, закрыв со всех сторон.

Пиломатериалы. После естественной сушки круглый лес разделывают на пиломатериалы – это материалы из древесины, полученные распиловкой бревен вдоль волокон. Виды распиловки пиломатериалов – радиальная, тангенциальная и смешанная. Виды пиломатериалов в зависимости от способов разделки круглого леса приведены на рис. 11.2.

Если у пиломатериалов опиленные кромки, то их называют обрезными, а если неопиленные – необрезными. Строганные – это пиломатериалы, которые после распиловки обрабатывают для сглаживания поверхностей или фасонной профилировки.

Виды пиломатериалов в зависимости от их толщины, ширины и формы – это доски, брус, бруски и горбыль.

Доски – это строительный материал толщиной от 16 мм и больше, ширина должна быть больше двойной толщины (рис. 11.3).

Рис. 11.2. Виды разделки круглого леса: а – пластина; б – четвертина; в – горбыль; г – двухкантный брус; д – четырехкантный брус с обзолом; е – чистый брус; ж – четырехкантный брус

РАЗДЕЛ IV. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Глава 11. Другие органические и полупроводниковые материалы

Пиломатериалы по назначению могут быть строительные, столярные, тарные, экспортные, специальные.

Древесные материалы и изделия на их основе. К древесным материа-

лам относятся: шпон, древесная шерсть, стружка, дрань и гонт. Их получают из кряжей (толстых коротких прикорневых отрезков стволов).

Лущеный шпон – тонкая непрерывная стружка с поверхности бревна, снятая при вращении вокруг своей оси (толщина 0,55–1,5 мм; ширина 150–1 900 мм; влажность 6–10 %). Его применяют для изготовления клееной фанеры.

Древесная шерсть – стружка с коротких бревен (ель, пихта, сосна) длиной 200–500, шириной 2–5 и толщиной 0,3–0,5 мм.

Стружка имеет длину вдоль волокна 40–50 см, ширину 7–12 см и толщину 0,3 см.

Дрань (дранка, драница) – это тонкие (3–5 мм) дощечки для обшивки стен и потолка под штукатурку (длина 1,25–2,5 м) и для изготовления кровли

(ширина 90–130 мм, длина 0,4–1,0 м).

Гонт – это клиновидные дощечки с продольным пазом в торце (длина 50–70 см, ширина 10 см). В кровле узкая кромка одной гонты вставляется в паз другой.

Древесные материалы – это искусственные материалы из древесины после ее распиливания, измельчения волокон, склеивания и т.д. Их виды:

•слоистые материалы – фанера (склеенные под давлением и при повышенной температуре слои шпона);

•древесно-стружечные плиты (ДСП) – получают из древесной стружки и клея горячим прессованием;

•древесно-волокнистые плиты (ДВП) – это древесные волокна склеенные или после горячего прессования;

•фибролит (облегченные плиты) – прессованные длинные стружки с минеральным связующим.

Фанера – это склеенные слои шпона, число которых – нечетное, для уменьшения коробления. Лущеный шпон для изготовления фанеры может быть трех сортов из древесины дуба, бука, березы, ясеня, ольхи, липы. Фанеру классифицируют:

по направлению волокон в смежных листах шпона (углы 90, 60, 45

и30°);

по водостойкости в зависимости от типа клея – повышенную, среднюю и ограниченную. Водостойкую фанеру (марка ФСФ) используют для обшивки наружных стен, кровельных работ, ограждающих конструкций;

по виду обработки поверхности – на шлифованные (с одной или двух сторон) и нешлифованные.

Для декоративных целей фанеру оклеивают строганым шпоном.

Древесно-стружечные плиты (ГОСТ 10632-77) имеют структуру из трех слоев для повышения прочности. Средний слой – из стружки толщиной 1 мм, а наружный слой – из тонкой стружки толщиной до 0,2 мм.

РАЗДЕЛ IV. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Глава 11. Другие органические и полупроводниковые материалы

Плотность ДСП может быть, кг/м:

Для биостойкости в состав ДСП добавляют антисептики. Декоративную отделку плиты выполняют полимерными пленочными материалами, бумагами, пропитанными смолами, лаками.

Древесно-волокнистые плиты (ДВП) по ГОСТ 4598-74 изготавливают горячим прессованием или сушкой волокнистой массы из древесных волокон, наполнителей, полимера и добавок. ДВП формируют в виде ковра и выпускают пяти видов: сверхтвердые (плотность более 950 кг/м3); твердые, полутвердые, изоляционно-отделочные, изоляционные (плотность до 250 кг/м3). Назначение ДВП – тепло- и звукоизоляция ограждающих конструкций. Отделочные плитки для стен и потолков покрывают текстурной бумагой под текстуру древесины ценных пород или окрашивают.

Фибролит изготавливают из древесной шерсти и неорганического вяжущего вещества (портландцемента) – цементный фибролит. Фибролит – биостойкий трудносгораемый материал. Его применяют как теплоизоляционный, конструкционный материал для акустической отделки помещений.

11.3. Материалыизбумаги

Бумажные материалы изготавливают из растительных волокон с сохранением их природной структуры и химического состава.

Их классифицируют:

по виду сырья – на древесные и растительные; по толщине и массе 1 м2 – на бумагу (толщина менее 0,5 мм, а масса

1 м2 менее 250 г) и картон (толщина более 0,5 мм, а масса 1 м2 более 250 г); по количеству слоев – на однослойные и многослойные.

Бумага. Это искусственный материал из специально обработанных растительных волокон, тесно переплетенных и скрепленных силами сцепления.

Для улучшения потребительских свойств и экономии применяют добавки (мел, каолин).

Основные потребительские свойства бумаги следующие: масса 1 м2 (4– 250 г), толщина (4–400.106 м), механические свойства, цвет, белизна, гладкость, впитывающая способность, электрические свойства.

По назначению выделяют следующие виды бумаги: электроизоляционная, конденсаторная, кабельная, фильтровальная, реактивная, светочувствительная, чертежная, оберточная.

Кабельная бумага используется для изоляции силовых кабелей с напряжением до 35 кВ, обмоточных проводов и телефонных кабелей, для изго-

РАЗДЕЛ IV. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Глава 11. Другие органические и полупроводниковые материалы

товления разных электроизоляционных изделий. Маркировка кабельной бумаги следующая: К – двухслойная, КМ – многослойная, КМП – многослойная упрочненная. После этих букв ставят цифры, означающие толщину бумаги в мкм. Например, КМП120. Её характеристики: плотность – (0,78±0,05) г/см3; толщина – (120+7) мкм; воздухопроницаемость – 40 см3/мин; массовая доля золы – 0,8 %. Кабельная бумага изготавливается в рулонах диамет-

ром 500–800 мм и шириной 500–1 000 мм.

Конденсаторная бумага играет роль диэлектрика для электрических конденсаторов. Она изготавливается 4 видов: КОН – обычная конденсаторная бумага, СКОН – специальная конденсаторная бумага повышенной надежности, МКОН – конденсаторная бумага с малыми диэлектрическими потерями, ЭМКОН – конденсаторная бумага высокой электрической прочности с малыми диэлектрическими потерями.

Конденсаторную бумагу выпускают в бабинах или рулонах с указанием вида, типа, марки, толщины бумаги и ширины бабины или рулона. Конденсаторная бумага бывает двух типов: Н – конденсаторная бумага низкой влажности, В – конденсаторная бумага с увеличенной электрической прочностью.

Например, конденсаторная бумага ЭМКОН типа В обладает следующими потребительскими свойствами: толщина – 10–30 мкм; среднее пробивное напряжение в один слой – 500–1 500 В; влажность – 8 %.

Фильтровальная бумага – это непроклеенная бумага из хлопчатобумажного волокна (не более 0,8 % золы).

Реактивные бумаги – это фильтровальные бумаги, пропитанные растворами реагентов, которые изменяют цвет при взаимодействии с определенными веществами. Применяются для установления водородного показателя рН растворов, быстрого обнаружения химических элементов и соединений.

Пергамент – это прозрачная жиронепроницаемая влагостойкая бумага после обработки непроклеенной бумаги серной кислотой и щелочной нейтрализации.

Обои – это рулонный бумажный материал для внутренней отделки помещений. Различают 3 основных вида обоев: обычные (бумажные), влагостойкие (моющиеся, полимерные) и звукопоглощающие (ворсовые). Влагостойкие обои подразделяют на гладкие, с рельефной печатью и фактурные, тисненые и глянцевые.

Линкруст – это рулонный материал с бумажной подосновой, покрытой слоем пасты (толщиной 0,5–1,0 мм) из поливинилхлорида с рифленой поверхностью. Применяют для внутренней отделки зданий с последующей окраской.

Бумажные сотопласты – это ячеистые (сотовые) бумажные материалы, изготовленные склеиванием гофрированной бумаги, пропитанной полимером. Панели с заполнителем из сотопласта – легий конструкционный тепло- и звукоизоляционный материал. Теплоизоляционные свойства сотопластов повышаются при заполнении ячеек крошкой из милоры – это жесткий огнестойкий пенопласт на основе смолы.

РАЗДЕЛ IV. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Глава 11. Другие органические и полупроводниковые материалы

Картон и картонные изделия. Картон – искусственный материал из специально обработанных растительных волокон, тесно переплетенных и соединенных силами сцепления, которые возникают при их обработке. Толщина волокон в картоне больше, чем в бумаге, а масса 1 м2 составляет более 250 г.

При получении картона используют различные добавки для придания ему особых свойств (термостойкость, влагопрочность, пожаробезопасность) или применяют покрытия: металлизированные, полимерные, латексные, парафиновые.

По назначению картон разделяют на виды: технический, строительный, фильтровальный, тарный, для полиграфического производства и т.д.

Технический картон – конструкционный материал, водонепроницаемый или обивочный, прокладочный или электроизоляционный, для радиотехнической промышленности, циферблатный. Из прокладочного картона изготавливают уплотнительные прокладки для бензо- и маслобаков.

Строительные картоны бывают следующих видов: собственно строительные, кровельные и облицовочные. Строительный картон – это склеенный картон для обшивки стен и перегородок помещений. Кровельный картон – это картон с высокой впитывающей способностью для бутимированных, кровельных и гидроизоляционных работ. Его изготавливают из тряпья, бумажной макулатуры, древесной целлюлозы с пропиткой легкоплавким битумом. Облицовочный картон имеет повышенную воздухопроницаемость и идет на изготовление сухой гипсовой штукатурки.

Фильтровальный картон – это пористый картон, который используют для очистки жидкостей и газов фильтрованием. Виды фильтровального картона – для фильтрования воздуха, нефтепродуктов, технических масел, дизельного топлива, а также противопыльный для изготовления респираторов.

Тарный картон относится к прочным, хорошо сгибается. Его виды: картон для плоских слоев гофрированного картона, гофрированный картон, коробочный и термосвариваемый.

Картон для полиграфического производства – это переплетный, цвет-

ной, склеенный, билетный и для стереотипных матриц.

К изделиям из картона, применяемым в строительстве, относятся ру-

бероид, пергамин, толь.

Рубероид – это кровельный рулонный картон с пропиткой легкоплавким битумом и покрытием с одной или двух сторон тугоплавким битумом с наполнителем или посыпкой асбестом, тальком и т.д. Для его защиты от гниения вводят антисептики, а для повышения погодоустойчивости – полимерные добавки. В марках рубероидов знаки означают: первый – назначение (К – кровельный, П – прокладочный); второй – вид посыпки (К – крупнозернистая, М – мелкозернистая, П – пылевидная, Ч – чешуйчатая); третий – масса 1 м2 основы. Например: РКК-500А, РКМ-350Б, РПП-300В.

Пергамин – кровельный рулонный беспокровный картон с пропиткой нефтяным битумом (температура размягчения не ниже 40 °С). Это гибкий и водонепроницаемый материал. Его используют как прокладочный под рубероид, а также для пароизоляции.

РАЗДЕЛ IV. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Глава 11. Другие органические и полупроводниковые материалы

Толь – кровельный картон с пропиткой дегтевыми продуктами и последующим нанесением минеральной посыпки с обеих сторон. Виды толя: ТКК

– кровельный с крупнозернистой посыпкой (используют для верхнего слоя плоских кровель); ТКП – кровельный с песочной посыпкой (для временных кровель); ТГ – гидроизоляционный с покровной пленкой. В разрыве толь должен иметь черный цвет без прослоек непропитанного картона.

11.4. Резиновыематериалы

Резина – это искусственный материал, который получают вулканизацией каучука с различными добавками. Вулканизация – превращение каучука с добавками серы в резину. При вулканизации макромолекулы синтетических каучуков связываются поперечными связками из серы, как мостиками, и поэтому повышается прочность, эластичность и теплостойкость вулканизированного каучука и резины. Резины пластически не деформируются и не растворяются в органических растворителях, по сравнению с каучуками. Резины при комнатной температуре – это высокоэластичный материал.

Резиновые материалы имеют плотность 910–2 050 кг/м3; низкую теплопроводность, газо- и водопроницаемость; высокое сопротивление разрыву и износу; химическую стойкость.

Резиновые материалы классифицируют по виду сырья: на НК – натуральный каучук; СКБ – синтетический каучук бутадиеновый; СКС – бутадиенстирольный каучук; СКИ – синтетический каучук изопреновый; СКН – бутадиеннитрильный каучук; СКФ – синтетический фторосодержащий каучук; СКЭП – сополимер этилена с пропиленом; ХСПЭ – хлорсульфополиэтилен; БК – бутилкаучук; СКУ – полиуретановые каучуки.

Наполнителями для резиновых материалов могут быть порошки и тка-

ни.

По степени упорядочения макромолекул и пористости различают резины мягкие, жесткие (эбонитовые), пористые (губчатые) и пастообразные.

Технология переработки резин – выдавливание, прессование и литье. Резины маркируют по ГОСТ 19198-73. Основным потребителем резин является шинная промышленность (≈ 50 %), а для изготовления резиновых изделий используется ≈ 20 %.

Состав резиновых материалов. Каучук – основной компонент резино-

вых материалов. При производстве резиновых материалов используют добавки: вулканизирующие вещества, ускорители вулканизации, активаторы ускорителей, наполнители; противостарители, пластификаторы, красители.

Вулканизирующие вещества (вулканизаты) – это основной материал резины, т.к. они образуют ее пространственно-сетчатую структуру. Чаще всего для вулканизации применяют серу (в количестве от 1 до 40 % от массы каучука). При этом, чем больше серы, тем выше твердость резиновых изделий. Если каучук насыщен серой максимально, то полученный материал будет твердый и жесткий. Его называют эбонит. Он имеет высокую химиче-

РАЗДЕЛ IV. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Глава 11. Другие органические и полупроводниковые материалы

скую стойкость, хорошие диэлектрические свойства, низкую теплостойкость

илегко обрабатывается.

Вкачестве вулканизатов также применяют селен и тиурам. Тиурам – это органическое сернистое соединение, которое используют при вулканизации резиновых материалов для электротехнической промышленности.

Ускорители вулканизации влияют на режим процесса вулканизации.

Вкачестве ускорителей используют: оксиды свинца и магния, полисульфиды (0,5–1,5 % от массы каучука).

Активаторами ускорителей являются цинковые белила и магнезия. Наполнители служат для придания необходимых физико-механических,

потребительских свойств и снижения стоимости резины. Наполнители могут быть: в виде порошков (сажа, каолин, мел, тальк); тканей из крученных синтетических нитей для повышения прочности (корд, бельтинг и др.); регенерата (продукт переработки старых резиновых изделий и резиновых отходов). Регенерат снижает стоимость резины и склонность ее к старению.

Противостарители (антиоксиданты) замедляют старение резиновых материалов. Они могут быть химическими – для замедления окисления каучука (альдоль, неозон Д и др.) и физическими – для создания защитных пленок (парафин, воск и др.).

Пластификаторы (мягчители) служат для улучшения обработки резиновой смеси. Они повышают пластичность, эластичность и морозостойкость резины. В качестве пластификаторов используют канифоль, стеариновую кислоту, парафин (8–30 % от массы каучука).

Красители служат для повышения эксплуатационных свойств. Белые, желтые и зеленые красители защищают от светового старения. Красителями являются охра, ультрамарин (до 10 % от массы каучука). Если светлоокрашенная резина должна работать при повышенных температурах, то в качестве наполнителя используют оксиды кремния (титана).

Классификация резиновых материалов. Резиновые материалы клас-

сифицируют на группы общего и специального назначения.

Врезинах общего назначения основной компонент – это неполярные каучуки (НК, СКИ, СКС и СКБ). Резины на основе НК имеют высокие эластичность, прочность, водо- и газонепроницаемость, электроизоляционные свойства. Наиболее распространены в промышленности резины на основе СКС (СКС-10, СКС-30, СКС-50), т.к. они хорошо работают при многократных деформациях, хорошо сопротивляются старению; по газонепроницаемости и диэлектрическим свойствам близки к резинам на основе НК. Из резин общего назначения изготавливают изделия для работы в воде, на воздухе, в

слабых растворах кислот и щелочей, при температурах от −35 до +130 °С (шины, рукава, конвейерные ленты, изоляцию кабелей и др.).

К резиновым материалам специального назначения относятся бензи-

номаслостойкие, химически стойкие, коррозионно-стойкие, светоозоностойких, тепло- и морозостойкие, электротехнические и износостойкие резины.

Бензиномаслостойкие резины изготавливают на основе наирита, тиокола, СКН и других каучуков. Они устойчивы к действию гидравлических

РАЗДЕЛ IV. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Глава 11. Другие органические и полупроводниковые материалы

жидкостей (для работы в масле используют резины на основе СКН, а в кремнийорганических – на основе НК и др.), масло-, бензино- и озоностойкие, водонепроницаемые. Бензиномаслостойкие резины на основе СКН работают в среде бензина, топлива, масел при температурах от −30 до +130 °С. Акрилатные резины марки БАК являются теплостойкими, обладают адгезией к полимерам и металлам, имеют низкую морозостойкость. Бензиномаслостойкие резины идут на изготовление шин, варочных камер, диафрагм, а акрилатные применяют в автомобилестроении.

К химически стойким резиновым материалам относятся те, которые изготавливают из бутилкаучука. Они имеют повышенные масло-, бензино-, растворителе- и теплостойкости. Их используют как транспортировочные ленты для подачи горючих материалов.

Коррозионно-стойкие резины изготавливают на основе ХСПЭ. Из них получают изделия для работы в морской воде.

Основой светоозоностойких резин являются насыщенные каучуки – СКФ, СКЭП, ХСПЭ и БК.

Резины на основе фторсодержащего каучука СКФ стойки к тепловому старению, действию масел, растворителей в широком интервале температур, негорючи, высокостойки к истиранию, но низкоэластичны и не стойки к действию тормозных жидкостей.

Резины на основе этиленпропиленовых каучуков СКЭП имеют высокую стойкость к действию сильных окислителей (азотная кислота) и в атмосферных условиях.

Резины на основе ХСПЭ – это конструкционный, противокоррозионный материал; используется для защиты от гамма-излучения.

Резины на основе БК – основной материал для изготовления шин, изделий для работы в среде концентрированных кислот.

Из светоозоностойких резин изготавливают гибкие шланги, диафрагмы, уплотнители для масло- и бензинобаков.

Основой теплостойких резин являются каучуки (НК, СКТ, СКС), и их используют для изготовления сверхтеплостойких изделий. Морозостойкие резины на основе НК, СКС-10, СКТ имеют низкие температуры стеклования.

Электротехнические резиновые материалы могут быть изоляционными (на основе неполярных каучуков НК, СКБ, СКС, СКТ и БК) и проводящими (на основе каучуков НК и СКН с добавлением сажи и графита), их используют для экранирования кабелей.

Износостойкие резины изготавливают на основе полиуретановых каучуков СКУ. Их рабочие температуры от −30 до +130 °С. Виды изделий из них: шины, амортизаторы, буферы, клапаны, обкладки в транспортных устройствах для абразивных материалов.

РАЗДЕЛ IV. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Глава 11. Другие органические и полупроводниковые материалы

Контрольныевопросыизадания

1.Какие материалы называют полупроводниковыми?

2.По каким признакам и на какие виды классифицируют полупро-

водники?

3.Опишите виды простых полупроводников.

4.Назовите виды и назначение органических и аморфных полупроводников.

5.Назовите элементы структуры дерева и опишите их.

6.Какие виды пороков существуют у деревьев?

7.Зачем древесину пропитывают антипиринами?

8.Какую древесину называют деловой?

9.Какие круглые лесоматериалы изготавливают из древесины? Дайте их характеристику.

10.Какие виды распиловки применяют для пиломатериалов?

11.Какие способы разделки используют для круглого леса?

12.На какие виды материалов классифицируют доски?

13.Как классифицируют пиломатериалы по назначению?

14.Назовите виды древесных материалов и дайте их характеристику.

15.Какие материалы называют бумажными?

16.По каким признакам и на какие виды классифицируют бумажные материалы?

17.Накакиевидыклассифицируютбумагупоназначению? Опишитеих.

18.Что такое резина? Каковы ее структура и свойства?

19.На какие виды классифицируют резины по виду сырья?

20.Назовите основные компоненты и виды добавок при производстве резиновых материалов. Опишите их.

21.На какие группы классифицируют резиновые материалы? Дайте их характеристику. Назовите области их применения.