- •1. Потребительские свойства пластмасс
- •Общие требования к качеству полимерных изделий [5]
- •1.1. Эксплуатационные свойства пластмасс
- •Условия эксплуатации изделий и стандартные параметры, характеризующие эксплуатационные свойства [1]
- •Основные эксплуатационные свойства полимерных (неармированных) материалов [6]
- •1.2. Технологические свойства пластмасс
- •Основные процессы, протекающие при переработке пластмасс,
- •1.3. Дизайнерско-эргономические свойства
- •1.4. Технико-экономические свойства
- •2. Классификации пластмасс
- •2.1. Термопластичные и термореактивные
- •2.2. Классификация пластмасс
- •2.2.1. Классификация
- •Классификация пластмасс по совокупности параметров
- •Деление пластмасс на группы по области применения [3]
- •2.2.2. Классификация конструкционных пластмасс
- •3. Марочный ассортимент полимерных материалов
- •3.1. Базовые марки
- •Распределение базовых марок полимеров по методам переработки и характерным размерным группам изделий
- •3.2. Марки пластмасс с улучшенными
- •Назначение различных типов марок пластмасс с улучшенными
- •Основные процессы, протекающие при переработке, технологические свойства, связанные с этими процессами, типы марок пластмасс с улучшенными
- •3.3. Марки пластмасс с улучшенными
- •Основные условия эксплуатации пластмассовых изделий и соответствующие типы марок с улучшенными эксплуатационными свойствами
- •1) Марки с улучшенными механическими свойствами:
- •Основные способы направленного регулирования свойств полимеров для создания марок пластмасс с улучшенными эксплуатационными свойствами
- •Марочный ассортимент и области применения конструкционных термопластов [10]
- •Марочный ассортимент и области применения основных
- •Сопоставление эксплуатационных и технологических свойств
- •Минимальная серийность изделий, шт., обеспечивающая достижение экономического эффекта при различных методах переработки (обработки) пластмасс [2]
- •Глава 1
- •1.1. Структура производства пластмасс
- •1.2. Структура переработки пластмасс
- •Примерное распределение пластмасс по методам переработки
- •1.3. Структура применения пластмасс
- •Деление пластмасс на группы по области применения [3]
- •Рациональные области использования пластмасс в типовых изделиях.
- •Марочный ассортимент и области применения конструкционных термопластов [3, 6]
- •Марочный ассортимент и области применения основных
- •Наиболее распространенные области применения некоторых пластмасс
- •Структура применения пластмасс по областям (в % от общего выпуска пластмассы) [1]
- •Выбор полимерного материала для изготовления и эксплуатации изделия
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Показатели свойств:
|
||
а — |
коэффициент температуропроводности, м2/с; |
|
аб.н, ан — |
ударная вязкость по Шарпи на образцах без надреза и в надрезом, кДж/м2; |
|
аи.н — |
ударная вязкость по Изоду на образцах с надрезом, Дж/м; |
|
a — |
средний коэффициент линейного теплового расширения, °С–1; |
|
В, Вр, В24, Вст — |
влажность, равновесное водопоглощение при 23°С, водопоглощение в течение 24 ч при 23°С и равновесное влагопоглощение в стандартных условиях (относительная влажность воздуха 50—60% при 20—23°С), %; |
|
ср — |
удельная теплоемкость при постоянном давлении, Дж/(кг×К); |
|
g — |
скорость сдвига, с–1; |
|
ДС — |
дугостойкость, с; |
|
Еи, Ер и Есж — |
модуль упругости при изгибе, растяжении и сжатии, МПа; |
|
Еп — |
модуль ползучести, МПа; |
|
Епр — |
электрическая прочность, кВ/мм; |
|
еког — |
плотность энергии когезии, кДж/м3; |
|
e — |
деформация, %; |
|
eпр — |
диэлектрическая проницаемость; |
|
F — |
нагрузка, усилие, сила, Н; |
|
НБ — |
твердость при вдавливании шарика, МПа; |
|
h — |
толщина, мм; |
|
h — |
вязкость, Па∙с; |
|
hотн — |
относительная вязкость раствора полимера; |
|
hуд — |
удельная вязкость раствора полимера; |
|
КИ — |
кислородный индекс, %; |
|
Кизн — |
коэффициент износа по сетке, мм3∙(м∙см2)–1; |
|
Ксв — |
коэффициент светопропускания, %; |
|
Ктр — |
коэффициент трения по стали; |
|
L — |
длина, м; |
|
l — |
коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙К); |
|
М, , n — |
молекулярная масса, средняя, среднечисленная; |
|
η, ω, z — |
средневязкостная, среднемассовая и z-средняя молекулярная масса; |
|
ММР — |
молекулярно-массовое распределение; |
|
N — |
число циклов нагрузки; |
|
NВ — |
выносливость при циклической нагрузке; |
|
nD — |
коэффициент преломления; |
|
О. В — |
относительная влажность воздуха, %; |
|
ПТР — |
показатель текучести расплава; |
|
r — |
плотность, кг/м3; |
|
rv — |
удельное объемное электрическое сопротивление, Ом∙м; |
|
rs — |
удельное поверхностное электрическое сопротивление, Ом; |
|
s — |
напряжение, МПа; |
|
sт.р, sр, sи, sсж — |
предел текучести при растяжении, разрушающее напряжение при растяжении (прочность при разрыве), прочность при изгибе и при сжатии, МПа; |
|
sу — |
усталостная прочность, МПа; |
|
Т — |
температура, °С;
|
|
ТВ, Тр.и1 и Тр.и2 — |
температура размягчения по Вика при нагрузке 9,8 Н, температура размягчения при изгибе при напряжении 0,46 МПа и 1,8 МПа; |
|
Тд1, Тд2, Тд3 — |
температура длительной эксплуатации при тепловом старении с учетом сохранения механических (включая ударную прочность) и электрических свойств; с учетом сохранения механических (исключая ударную прочность) и электрических свойств; с учетом сохранения электрических свойств; |
|
Тпл, Тс, Тт — |
температура плавления, стеклования и текучести; |
|
Тхр — |
температура хрупкости при изгибе; |
|
t — |
время, с; |
|
tgd — |
тангенс угла диэлектрических потерь; |
|
t — |
напряжение сдвига, Па; |
|
VW — |
вандерваальсовский объем макромолекул, м3/кмоль; |
|
ЧВ — |
число вязкости раствора полимера, мл/г.
|
|
Пластмассы:
|
||
АБС — |
сополимер стирола с бутадиеном и нитрилом акриловой кислоты; |
|
АБС/ПВХ — |
материал на основе сополимера стирола с бутадиеном и нитрилом акриловой кислоты и поливинилхлорида; |
|
АБС/ПК — |
материал на основе сополимера стирола с бутадиеном и нитрилом акриловой кислоты и поликарбоната (стилон); |
|
АБС/ПСФ — |
материал на основе сополимера стирола с бутадиеном и нитрилом акриловой кислоты и полисульфона; |
|
АБС/ПУР — |
материал на основе сополимера стирола с бутадиеном и нитрилом акриловой кислоты и полиуретана; |
|
АБЦЭ — |
ацетобутиратцеллюлозный этрол; |
|
АК — |
сополимер полиамида 66 и полиамида 6; |
|
АЦЭ — |
ацетилцеллюлозный этрол; |
|
БСПЭ — |
блоксополимер пропилена с этиленом; |
|
МС — |
сополимер стирола с метилметакрилатом; |
|
МСН — |
сополимер стирола с метилметакрилатом и нитрилом акриловой кислоты; |
|
НЦЭ — |
нитроцеллюлозный этрол; |
|
ПА — |
полиамиды; |
|
ПА 66 — |
полиамид 66; |
|
ПА 6 — |
полиамид 6; |
|
ПА 610 — |
полиамид 610; |
|
ПА 612 — |
полиамид 612; |
|
ПА 11 — |
полиамид 11; |
|
ПА 12 — |
полиамид 12; |
|
ПАИ — |
полиамидимид; |
|
ПАЛИ — |
полиалканимид; |
|
ПАР — |
полиарилат; |
|
ПБО — |
полибензоксазол; |
|
ПБТФ — |
полибутилентерефталат; |
|
ПВДФ — |
поливинилиденфторид; |
|
ПВФ — |
поливинилфторид; |
|
ПВС — |
поливиниловый спирт; |
|
ПВХ, ПВХ В, ПВХ П — |
поливинилхлорид, поливинилхлорид непластифицированный (винипласт) и поливинилхлорид пластифицированный (пластификат); |
|
ПИ — |
полиимид; |
|
ПК — |
поликарбонат; |
|
ПММА — |
полиметилметакрилат; |
|
ПМП — |
поли-4-метилпентен-1 (темплен); |
|
ПОД — |
полиоксадиазол; |
|
ПП — |
полипропилен; |
|
ПС, ПСо, ПСбл, ПСэ, ПСс — |
полистирол, полистирол общего назначения, блочный, эмульсионный и суспензионный; |
|
ПСФ — |
полисульфон; |
|
ПТ — |
пентапласт; |
|
ПТФХЭ — |
политрифторхлорэтилен; |
|
ПТФЭ — |
политетрафторэтилен; |
|
ПУР — |
полиуретан; |
|
ПФ — |
полиформальдегид; |
|
ПФО — |
полифениленоксид; |
|
ПЭ, ПЭВП, ПЭВП ВМ, ПЭВП КН, ПЭНП — |
полиэтилен, полиэтилен высокой плотности, полиэтилен высокой плотности высокомолекулярный, полиэтилен высокой плотности (катализатор на носителе) и полиэтилен низкой плотности; |
|
ПЭИ — |
полиэфиримид; |
|
ПЭС — |
полиэфирсульфон; |
|
ПЭТФ — |
полиэтилентерефталат; |
|
САМ — |
сополимер стирола с a-метилстиролом; |
|
САН — |
сополимер стирола с нитрилом акриловой кислоты; |
|
СЭБ — |
сополимер этилена с a-бутиленом; |
|
СЭВ — |
сополимер этилена с винилацетатом; |
|
СЭП — |
сополимер этилена с пропиленом; |
|
СММА — |
сополимеры метилметалкрилата (с бутилакрилатом или метилакрилатом); |
|
СФ — |
сополимеры формальдегида; |
|
СТФ — |
сополимеры триоксана с диоксоланом; |
|
СФД — |
сополимеры формальдегида с диоксоланом; |
|
ФН — |
фенилон; |
|
ФТ — |
фторопласт; |
|
УПС — |
ударопрочные сополимеры стирола.
|
|
Типы марок:
|
||
А — |
антифрикционный; |
|
Аизн — |
антифрикционный преимущественно с повышенной износостойкостью; |
|
Акт — |
антифрикционный преимущественно с пониженным коэффициентом трения; |
|
Асд — |
антифрикционный с малым отличием статического и динамического коэффициентов трения; |
|
А (бронзовые шарики) — |
антифрикционный с бронзовыми шариками; |
|
А (графит) — |
антифрикционный с графитом; |
|
А (кокс) — |
антифрикционный с коксом; |
|
А (МоS2) — |
антифрикционный с дисульфидом молибдена; |
|
А (нитрид бора) — |
антифрикционный с нитридом бора; |
|
А (ПТФЭ) — |
антифрикционный с политетрафторэтиленом; |
|
А (ПЭ) — |
антифрикционный с полиэтиленом; |
|
А (сульфат бария) — |
антифрикционный с сульфатом бария; |
|
А (ТФЭ) — |
антифрикционный с тетрафторэтиленом; |
|
А (Ув) — |
антифрикционный с углеродным волокном; |
|
АД — |
с повышенной адгезионной способностью; |
|
АНТ — |
с улучшенными антистатическими свойствами; |
|
АФ — |
с повышенной стойкостью к антифризам; |
|
БЗ — |
с повышенной стойкостью к бензину; |
|
ВС — |
вспененный для улучшения теплозвукоизоляции и снижения плотности; |
|
ВСВ — |
с повышенной стойкостью в атмосфере сухого и влажного воздуха; |
|
Г — |
с повышенной стойкостью к воде (гидролизостойкий) |
|
ГЗН — |
с повышенной газонепроницаемостью; |
|
ДВ — |
с пониженным дымовыделением; |
|
ДС — |
с улучшенной дугостойкостью; |
|
ДЭ — |
с улучшенными диэлектрическими свойствами; |
|
ЖС — |
с повышенной жесткостью; |
|
ИСК — |
с улучшенной искростойкостью; |
|
МД — |
с повышенной стойкостью к меди; |
|
МР — |
с повышенной морозостойкостью; |
|
МС — |
с повышенной стойкостью к моющим средствам; |
|
МЦ — |
медицинского назначения (специализация не конкретизируется); |
|
МЦб.с — |
медицинского назначения, контактирующий с биохимическими средами (кровь и пр.); |
|
МЦм.и — |
медицинского назначения для медицинских инструментов (шприцы и пр.); |
|
МЦо.о — |
медицинского назначения для оправ и стекол очков и пр. (контакт с неповрежденной кожей); |
|
МЦо.ч — |
медицинского назначения, контактирующий с органами человека (внутренней средой организма); |
|
МЦр.о — |
медицинского назначения, способный рассасываться в организме человека (клеи, швы и пр.); |
|
МЦу.м — |
медицинского назначения для упаковки медикаментов (контакт с лекарственными препаратами); |
|
НА — |
наполненный асбестом; |
|
НАЭ — |
наполненный аэросилом; |
|
НБв — |
наполненный борным волокном; |
|
НБш — |
наполненный бронзовыми шариками; |
|
НК — |
наполненный каолином; |
|
НМЛ — |
наполненный мелом (карбонат кальция); |
|
НМН — |
наполненный минеральным наполнителем; |
|
НПс — |
наполненный полыми сферами; |
|
НС — |
наполненный стекловолокном; |
|
НСк — |
наполненный стекловолокном коротким; |
|
НСу — |
наполненный стекловолокном с повышенным армирующим эффектом; |
|
НСЛ — |
наполненный слюдой; |
|
НСЛу — |
наполненный слюдой с повышенным армирующим эффектом; |
|
НСш — |
наполненный стеклянными шариками; |
|
НСЖ — |
наполненный сажей; |
|
НТ — |
наполненный тальком; |
|
НУв — |
наполненный углеродным волокном; |
|
ОВО — |
оптический для волоконной техники; |
|
ОГН — |
с улучшенной огнестойкостью; |
|
ОГН1 — |
с улучшенной огнестойкостью — класс V1 по стандарту UL 94; |
|
ОГН2 — |
с улучшенной огнестойкостью — класс V0 по стандарту UL 94; |
|
ОЛЗ — |
оптический для линз, оболочек светопровода; |
|
ОПТ — |
оптический для светотехники; |
|
ОЧЦ — |
оптический для оптических изделий черного цвета; |
|
ПВг — |
пищевого назначения, контактирующий с горячей питьевой водой; |
|
ПВх — |
пищевого назначения, контактирующий с холодной питьевой водой; |
|
ПР — |
с улучшенной прозрачностью; |
|
ПЩ — |
пищевого назначения (специализация не конкретизируется); |
|
РК — |
рентгеноконтрастный; |
|
РС — |
с повышенной радиационной стойкостью; |
|
СГ — |
с повышенной стойкостью в атмосфере сухих газов; |
|
СД — |
с повышенной стойкостью к солидолу; |
|
СРВ — |
с улучшенной стабильностью размеров во влажной среде; |
|
СРР — |
с повышенной стойкостью к растрескиванию; |
|
СРТ — |
с улучшенной стабильностью размеров при повышенных температурах; |
|
ТВ — |
с повышенной твердостью; |
|
ТВфэ — |
с повышенной стойкостью к тепловому старению и горячей воде без ухудшения физиологической инертности и электрических свойств; |
|
ТК — |
тканеэквивалентный; |
|
ТР — |
с повышенной стойкостью к термитам; |
|
ТРИ — |
триингостойкий; |
|
ТС — |
с повышенной теплостойкостью; |
|
ТСТ — |
с повышенной стойкостью к тепловому старению; |
|
ТСТэ — |
с повышенной стойкостью к тепловому старению без ухудшения электрических свойств; |
|
ТУФВ — |
с повышенной стойкостью к тепловому старению, УФ-лучами и влаге; |
|
ТУФВэ — |
с повышенной стойкостью к тепловому старению, УФ-лучам и горячей воде без ухудшения электрических свойств; |
|
УП — |
с повышенной ударной прочностью; |
|
УПм — |
с повышенной ударной прочностью, сохраняющейся при низких температурах; |
|
УПмм — |
с повышенной ударной прочностью за счет увеличения молекулярной массы; |
|
УПс — |
с повышенной ударной прочностью в сухом состоянии (для гигроскопичных полимеров); |
|
УСА — |
с пониженной анизотропией усадки; |
|
УФ — |
с повышенной стойкостью с УФ-лучам; |
|
УФВ — |
с повышенной стойкостью к УФ-лучам и влаге; |
|
УФТ — |
с повышенной стойкостью к УФ-лучам и тепловому старению; |
|
ФП — |
фоторазрушаемый; |
|
ХС — |
с повышенной химической стойкостью; |
|
Э — |
с повышенной эластичностью; |
|
ЭП — |
с улучшенной электропроводностью; |
|
ЭП (бронза) — |
с улучшенной электропроводностью за счет бронзы; |
|
ЭП (графит) — |
с улучшенной электропроводностью за счет графита; |
|
ЭП (железный порошок) — |
с улучшенной электропроводностью за счет железного порошка; |
|
ЭП (сажа) — |
с улучшенной электропроводностью за счет сажи. |
1. Потребительские свойства пластмасс
Пластмассами (пластическими массами) называют полимерные материалы, основу которых составляют те термопластичные полимеры, которые находятся в период формования изделий в вязкотекучем или высокоэластическом состоянии, а при эксплуатации изделий – в стеклообразном или частично-кристаллическом, а также те термореактивные полимеры, которые при формовании изделий находятся в жидком агрегатном (вязкотекучем) состоянии, а при эксплуатации изделий – в твердом (отвержденном).
Из сказанного следует, что важны и те свойства, которые пластмассы проявляют при переработке (т. е. при формовании в изделия — так называемые технологические свойства), и те свойства, которыми обладают пластмассы при эксплуатации в изделиях (т. н. эксплуатационные свойства). При этом если какое-либо технологическое и какое-либо эксплуатационное свойство пластмассы определяются некоторым одним и тем же физико-механическим параметром, то такие технологическое и эксплуатационное свойства могут быть взаимно противоречивыми — когда улучшение технологического свойства влечет за собой ухудшение эксплуатационного свойства и наоборот. Примером является молекулярная масса (ММ) полимера: для заказчика изделия желательно, чтобы молекулярная масса материала изделия была высокой (т. к. чем выше ММ, тем больше жесткость и прочность изделия при эксплуатации). Однако с повышением ММ возрастает вязкость расплава полимера, т. е. ухудшаются его технологические свойства (что очень нежеланно для инженера-технолога). В таких случаях должен быть найден некий компромисс.
Для реализации разнообразных свойств в состав любой пластмассы, помимо полимера, могут входить и другие компоненты (взятые в разных, заранее определенных количествах, и имеющие различное назначение) — наполнители, пластификаторы, красители, стабилизаторы и другие добавки; поэтому в пластмассе доля собственно полимера может составлять от 20% до 100%.
Общие требования к свойствам пластмассовых изделий представлены в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Общие требования к качеству полимерных изделий [5]
Функциональное назначение |
Примеры изделий |
Требования, предъявляемые к качеству изделия |
Все отрасли промышленности |
||
Предметы народного потребления |
Галантерея, игрушки, посуда, баки, бидоны, ванны, фурнитура |
Привлекательный внешний вид, эргономические требования |
Бытовая техника |
||
Вспомогательные, декоративные детали; детали, находящиеся на наружной части изделий |
Ручки, корпуса и крышки изделий |
Привлекательный внешний вид, эргономические требования, удовлетворительные прочностные параметры |
Нагруженные и ненагруженные ответственные детали бытовых машин и приборов, детали, находящиеся внутри машин или приборов |
Подшипниковые узлы, кронштейны, стойки |
Удовлетворительные или высокие прочностные параметры и точность размеров, удовлетворительный внешний вид |
Окончание табл. 1.1
Функциональное назначение |
Примеры изделий |
Требования, предъявляемые к качеству изделия |
Машиностроение, приборостроение, электротехника, радиотехника, автомобилестроение, судостроение и др. |
||
Вспомогательные детали |
Ручки, кнопки, панели, кожухи, каркасы |
Удовлетворительные прочностные параметры и внешний вид, эргономические требования |
Несопрягаемые ответственные детали (нагруженные и ненагруженные) |
Лопатки турбин, рабочие колеса насосов |
Высокие прочностные параметры, удовлетворительные точность размеров и внешний вид |
Сопрягаемые ответственные детали (нагруженные) |
Подшипниковые узлы, корпусы механизмов, рабочие тела муфт и механических передач |
Высокие точность размеров и прочностные параметры, удовлетворительный внешний вид |
Любой объект, в том числе и полимерное изделие, может характеризоваться очень большим числом свойств. При этом любая комбинация каких-либо свойств также является свойством, но более общим, обобщенным (например, коэффициент трения и коэффициент износа составляют фрикционные свойства, которые, вместе с другими, определяют механические свойства, являющиеся, в свою очередь, эксплуатационными и т. д.). Таким образом, свойства рассматривают на различных уровнях, расчленяя на каждом уровне свойства на более простые; в конечном итоге при этом приходят к так называемым первичным свойствам, которые могут быть охарактеризованы количественно только одним каким-либо параметром (пример этого — табл. 1.2–1.3).
Для выбора полимерного материала (т. е. и для сравнения пластмасс между собой) используют в настоящее время около 50 первичных свойств, каждое из которых количественно описывают с помощью некоторого одного только параметра; количественное определение этих параметров регламентировано, как правило, различными стандартами и нормами (поэтому далее такие параметры будут называться стандартными). Свойства эти и параметры имеют самое непосредственное отношение к использованию пластмасс, к их потребителям (инженерам-технологам, инженерам по эксплуатации изделий, покупателям изделий), поэтому эти свойства и параметры называются потребительскими.
В свою очередь, потребительские свойства разделяются на 3 группы:
1) эксплуатационные свойства (в том числе дизайнерско-эргономические — т. е. внешний вид, удобство использования изделия человеком);
2) технологические;
3) технико-экономические (стоимость и доступность материала, себестоимость изделия, эффективность, производительность).