4.12. Полимеры и пластические массы

Пластическими массами называются материалы, основу которых составляют искусственные или природные высокомолекулярные соединения – полимеры. Эти вещества придают пластмассам на определённой стадии их переработки пластичность, то есть способность принимать требуемую форму и сохранять её после снятия нагрузки.

По составу пластмассы представляют собой сложные вещества, главными компонентами которых являются связующее вещество (полимер), наполнители (органические или минеральные порошки, волокна, нити, ткани, листы) и пластификаторы, улучшающие формовочные свойства пластмасс. Пластификаторы должны растворять связующее вещество и быть химически инертным и малолетучим. Кроме того, в пластмассы вводят стабилизаторы, делающие свойства пластмасс устойчивыми во времени; катализаторы, ускоряющие химические процессы твердения; красители (пигменты), придающие пластмассам определённый цвет.

В основу классификации пластмасс положены их физико-механические свойства, структура и отношение к нагреванию. По физико-механическим свойствам пластмассы делятся на пластики и эластики. Они обладают хорошими механическими характеристиками: не подвержены коррозии, стойки против действия кислот (в некоторых случаях даже концентрированных), солей и щелочей. Пластмассы плохо проводят тепло, поэтому они являются теплоизоляционными материалами. Ценным свойством пластмасс является лёгкость их обработки и возможность получения изделий сложной формы литьём, прессованием, экструзией. Широка и сырьевая база для получения пластмасс: уголь, нефть, известь, газы, воздух.

Структура пластмасс зависит от вида вводимых в неё, кроме полимера, других компонентов, позволяющих получать пластмассы ненаполненные, газонаполненные и составные.

По отношению к нагреванию различают пластмассы термопластичные и термореактивные. Первые при нагревании размягчаются и приобретают пластичность, а при охлаждении твердеют; другие при нагреве переходят в неплавкое, нерастворимое твёрдое состояние и безвозвратно теряют способность плавиться.

К недостаткам пластмасс относят невысокую теплостойкость (70-200С), небольшую твердость, высокий коэффициент температурного расширения, повышенную ползучесть, старение (снижение прочности, твёрдости, появление хрупкости при действии света, воздуха, температуры). При возгорании пластмассы могут выделять токсические вещества.

Строительные материалы и изделия на основе полимеров используют для покрытия полов, внутренней отделки стен, потолков и встроенной мебели; для строительных конструкций, производства погонажных строительных изделий, синтетического клея и мастики; для тепло- и звукоизоляционных, синтетических лакокрасочных, кровельно-гидроизоляционных и герметизирующих материалов; для производства санитарно-технического оборудования, трубопроводов и арматуры.

5. Твердые сплавы и синтетические сверхтвердые материалы

5.1. Общая характеристика металлокерамических сплавов

Используемые в технике твёрдые сплавы называют металлокерамическими, так как они изготавливаются путём прессования металлических порошков в изделия необходимой формы и размеров и последующего спекания сформованных изделий, то есть нагрева в вакууме или в защитной атмосфере до температуры, составляющей примерно 2/3 температуры плавления материалов.

Металлокерамические сплавы имеют широкую гамму применения: материалы трения, электротехнические материалы, пористые материалы (фильтры), жаропрочные сплавы, тугоплавкие металлы, вакуумные материалы и собственно твёрдые сплавы. О последних необходимо поговорить подробнее, так как именно они используются в машиностроении, горном деле и геологии для оснащения режущего, горнобурового и других видов инструмента. К последним сплавам примыкают так называемые наплавочные сплавы, тоже являющиеся твёрдыми сплавами и применяющиеся для повышения износостойкости различных деталей и узлов машин.