- •Москва 2010 Оглавление
- •1. Введение.
- •2. Структура твёрдых тел.
- •2.1. Механизм кристаллизации.
- •2.2. Термодинамика кристаллизации.
- •2.3. Правило фаз Гиббса, фазовые диаграммы.
- •2.4. Процессы структурообразования.
- •2.5. Надмолекулярная структура полимеров.
- •3. Основные свойства материалов.
- •3.1. Механические свойства материалов.
- •3.1.1. Особенности структуры и свойств полимерных материалов.
- •3.2. Теплофизические свойства материалов.
- •3.2.1. Теплоёмкость.
- •3.2.2. Теплопроводность.
- •3.2.3. Температуропроводность
- •3.2.4. Тепловое расширение.
- •3.2.5.Температуры фазовых переходов.
- •3.3. Электрические свойства.
- •3.3.1. Проводники, полупроводники и диэлектрики.
- •3.3.2. Основные электрические характеристики материалов.
- •Эта величина носит название температурный коэффициент диэлектрической проницаемости.
- •3.4. Магнитные свойства материалов.
- •4. Металлические материалы.
- •4.1. Сплавы железо – углерод
- •4.2. Легированные стали.
- •4.3. Термическая и химико-термическая обработка металлов.
- •4.3. Металлические проводниковые материалы.
- •4.3.1. Материалы высокой проводимости.
- •4.3.2. Материалы высокого удельного сопротивления.
- •Металлические материалы для приборов измерения температуры, основанных на тепловом расширении веществ.
- •4.4. Сверхпроводники и криопроводники.
- •4.5. Металлические магнитные материалы.
- •5. Диэлектрические материалы.
- •5.1. Стёкла, ситаллы.
- •5.2. Ситаллы.
- •5.3. Техническая керамика.
- •6.1. Традиционная электротехническая керамика.
- •6.2. Оксидная керамика
- •6.2.1. Керамика на основе ВеО (брокерит, броммелитовая керамика).
- •6.2.2. Керамика на основе МgО (периклазовая керамика).
- •6.2.3. Керамика из оксида алюминия – корундовая керамика.
- •6.2.4. Кварцевая керамика.
- •6.2.5. Керамика из диоксида циркония ZrO2
- •6.2.6. Керамика из оксида иттрия y2o3.
- •6.3. Керамика из бескислородных соединений.
- •6.3.1. Карбиды и карбидная керамика
- •6.3.1.1. Керамика на основе карбида кремния.
- •6.3.1.2. Карбид бора в4с.
- •6.3.1.3. Керамика на основе карбидов d – элементов.
- •6.3.2. Нитридная керамика.
- •6.3.2.2. Нитрид алюминия.
- •6.3.2.3. Керамика на основе нитрида кремния Si3n4
- •6.3.3. Боридная керамика.
- •6.3.4. Силицидная керамика.
- •6.4. Конденсаторная керамика - на основе диоксида титана, титанатов, цирконатов и других соединений с подобными свойствами.
- •6.5. Магнитная керамика
- •7. Полимерные материалы
- •7.1. Термопластичные полимеры.
- •7.1.1. Полиэтилен (пэ).
- •7.1.3. Полистирол (пс)
- •7.1.4. Полиметилметакрилат (пмма).
- •7.1.5. Поливинилхлорид (пвх).
- •7.1.6. Фторопласты.
- •7.1.9. Полиуретаны (пу).
- •7.1.10. Полиимиды (пи).
- •7.1.11. Эфиры целлюлозы (этролы, целлулоид).
- •7.2. Термореактивные полимеры – реактопласты.
- •7.2.1 Фенопласты.
- •7.2.2. Аминопласты (карбамидные пластики).
- •7.2.3. Эпоксидные смолы.
- •7.2.4. Ненасыщенные полиэфирные смолы (пн).
- •7.2.5. Эластомеры (каучуки и резины).
- •7.3. Герметики
- •7.3.1. Вулканизирующиеся, отверждаемые герметики (ог).
- •7.3.2. Высыхающие герметики (вг).
- •7.4. Тепло- и термостойкие полимеры.
- •7.4.1. Карбоциклические полимеры и связующие.
- •7.4.2. Гетероциклические полимеры и связующие.
- •7.5. Полимерные композиционные материалы (пкм).
- •7.6. Полимеры со специфическими свойствами
- •7.6.1. Полимеры со специфическими электрическими свойствами
- •7.6.1.1. Антистатические полимерные материалы.
- •7.6.1.2. Полимерные электреты.
- •7.6.1.3. Полимерные полупроводники и проводники.
- •7.6.2. Флуоресцирующие полимеры.
- •7.6.3. Оптические полимеры.
- •7.6.4. Светочувствительные полимерные материалы.
- •7.6.5. Ионнообменные полимеры.
- •7.6.6. Биодеструктируемые полимеры.
- •7.6.7. Полимерные материалы триботехнического назначения.
- •8. Углеродные материалы и композиции.
- •8.1. Углеродные волокна (ув).
- •8.2. Углепластики (уп).
- •8.3. Композиционные материалы на основе ув и углеродной матрицы
- •9. Полупроводниковые материалы.
- •9.1. Элементарные полупроводники.
- •9.2. Полупроводниковые соединения.
- •10. Технология конструкционных материалов.
- •10.1. Технология металлических материалов.
- •10.1.1. Характеристика литейного произвдства.
- •10.1.2. Обработка металлов давлением (омд).
- •10.1.2.1. Виды обработки металлов давлением.
- •10.1.3. Сварка и пайка металлов и сплавов.
- •10.2. Переработка полимерных материалов
- •10.3. Технология стеклянных материалов.
- •10.3.1. Вытягивание.
- •10.3.2. Прокат.
- •10.3.3. Растекание (флоат – способ).
- •10.3.4. Выдувание.
- •10.3.5. Прессование.
- •10.3.6. Центробежное формование.
- •10.4. Технология керамических материалов.
- •10.4.1. Прессование на механических прессах.
- •10.4.2. Гидростатическое прессование.
- •10.4.3. Литьё в пористые формы.
- •10.4.4 Формование способом выдавливания (пластический способ).
7.6. Полимеры со специфическими свойствами
Это достаточно условный термин, он подчёркивает применение некоторых полимеров не в качестве конструкционных, где требуется прочность, термо- и теплостойкость и т.п., не в качестве диэлектрика, где эксплуатируются присущие полимерам электрические свойства, а в иных качествах. Это флуоресцирующие полимеры, светочувствительные, оптические, антистатические, биодеструктируемые и т.п. Часто этими свойствами обладают уже рассмотренные конструкционные полимеры.
7.6.1. Полимеры со специфическими электрическими свойствами
7.6.1.1. Антистатические полимерные материалы.
Как известно, в большинстве своём полимеры являются диэлектриками, а одним из основных свойств диэлектриков, по определению, является способность длительно сохранять электростатическое поле. Статическое электричество может вызывать нарушение технологических режимов, приводить к взрыво- и пожароопасности при искровых разрядах, снижать производительность труда, оказывать неблагоприятное биологическое воздействие на организм человека. Поэтому особое внимание уделяется разработке и созданию антистатических полимерных материалов.
Электрические заряды в диэлектриках концентрируются в тонком поверхностном слое толщиной в несколько нм. Их накапливание и стекание тесно связаны с удельным поверхностным сопротивлением rs . Замечено, что при rs меньше 1010 Ом статические заряды не накапливаются. Отсюда понятно, что задача создания антистатических полимерных материалов сводится к созданию материалов с rs £ 1010 Ом.
Эта задача решается введением в полимер или на его поверхность специальных добавок. Вводя в полимеры токопроводящие частицы, например, сажу (графит), можно существенно уменьшить объёмное электрическое сопротивление вплоть до достижения электропроводности, присущей проводниковым материалам. Такие материалы не будут накапливать статическое электричество, но они уже не будут диэлектриками.
Поверхностная обработка полимерных материалов антистатиками не изменяет объёмного электрического сопротивления, но существенно изменяет поверхностное электрическое сопротивление. Антистатики можно вводить и в объём полимера. Соответственно различают поверхностные и внутренние антистатики. Строго говоря, антистатическими полимерными материалами можно считать только содержащие внутренние антистатики.
В качестве антистатиков используют преимущественно поверхностно- активные вещества (ПАВ). Молекулы типичных ПАВ состоят из гидрофобной и гидрофильной частей. Различают неионогенные и ионогенные ПАВ. Последние в водной среде практически полностью диссоциируют на ионы.
Основными факторами, влияющими на эффективность ПАВ как внутренних антистатиков полимеров, являются: совместимость с полимером; скорость миграции антистатика к поверхности; толщина поверхностного слоя ПАВ; состав ПАВ; поверхностные свойства ПАВ.
Антистатической модификации подвергают поливинилхлорид и его сополимеры, полиолефины – политэтилен, полипропилен, полиуретаны, АБС-пластики и термоэластопласты, феноло- и меламиноформальдегидные олигомеры.