21. Неметаллические материалы, их свойства и применение.

Неметаллические материалы находят большое применение в различных отраслях техники. Достаточная прочность, жёсткость, эластичность при низкой плотности, химическая стойкость во многих агрессивных средах, уровень диэлектрических свойств при их технологичности делают неметаллические материалы незаменимыми. По происхождению неметаллические материалы различают природные, искусственные и синтетические. К природным относятся такие органические материалы, как натуральный каучук, древесина, смолы (янтарь. канифоль), хлопок, шерсть, лён и др. Неорганические природные материалы включают графит, асбест, слюду и некоторые горные породы. Искусственные органические материалы получают из природных полимерных продуктов (вискозное волокно, целлофан, сложные и простые эфиры, целлюлоза). Синтетические материалы получают из простых низкомолекулярных соединений. Синтетические неметаллические материалы вытесняют природные и являются наиболее распространёнными. Пластмассы (пластики) представляют собой органические материалы на основе полимеров, способные при нагреве размягчаться и под давлением принимать определённую устойчивую форму. Простые пластмассы состоят из одних химических полимеров, сложные пластмассы, помимо полимеров, включают добавки: наполнители, пластификаторы, красит ели, отвердители, катализаторы и др. Наполнители в пластмассу вводят в количестве 40 – 70 % для повышения твёрдости, прочности, жёсткости, а также придания особых специфических свойств, например, фрикционных, антифрикционных и др. Наполнителями могут быть ткани, а также порошкообразные, волокнистые вещества. Пластификаторы (стеарин, олеиновая кислота, дибутилфталат) повышают эластичность, пластичность и облегчают обработку пластмасс. Их содержание колеблется в количестве 10 – 20 %. Отвердители (амины) и катализаторы в количестве нескольких процентов вводят в пластмассы для отверждения. Красители (минеральные пигменты, спиртовые растворы органических красок) придают пластмассам определённую окраску и снижают их стоимость. Пластмассы классифицируют по нескольким признакам:

- по виду наполнителя (с твёрдым наполнителем, с газообразным наполнителем);

- по реакции связующего полимера к повторным нагревам термопластичные пластмассы различаются при нагреве и отвердевают при последующем охлаждении. Термопласты отличаются низкой усадкой, от 1 до 3 %. Для них характерны малая хрупкость и большая упругость. Термореактивные пластмассы после тепловой обработки отверждения переходят в термостатическое состояние. Они отличаются хрупкостью, имеют большую усадку 10 – 15 % и содержат в своём составе наполнители. (Термопласты размягчаются при нагреве, а термореактивы при нагреве пластичными не становятся, а сразу плавятся). По применению: конструкционные – для силовых деталей и конструкций; для несиловых деталей – прокладочные, уплотнительные; фрикционные и антифрикционные; электроизоляционные и радиопрозрачные; теплоизоляционные; стойкие к воздействию огня, масел, кислот; облицовочно-декоративные.

Низкая теплопроводность, хорошие электроизоляционные свойства, низкая теплостойкость (60 – 80°С). Резины – пластмассы с редкосетчатой структурой, в которых связующим выступает полимер, находящийся в высокопластическом состоянии. В резинах связующим являются каучуки натуральные (НК) или синтетические каучуки (СК). Им присуща высокая пластичность, обусловленная особенностями строения их молекул. Резины являются сложной смесью различных ингридиентов, каждый из которых выполняет определенную роль в формировании её свойств. Помимо каучуков, в состав резины вводят: вулканизирующие вещества (сера, оксиды и др.). Их содержание в резинах составляет 5 – 7 %, в твёрдых (эбонит) – до 30 %; наполнители по воздействию подразделяются на активные и инертные. Активные наполнители (сажа, оксид кремния) повышают твёрдость и прочность резины и увеличивают её сопротивляемость истиранию. Инертные (тальк) вводят в состав резины с целью удешевления. Пластификаторы (вазелин технический, парафин, минеральные и растительные масла), присутствуя в составе резин (8 – 30 %) облегчают их переработку, увеличивают эластичность, морозостойкость. Противостарители замедляют процесс старения резины, препятствуют присоединению кислорода.