Термореактивные пластмассы

Связующее вещество в этих пластмассах – термореактивные полимеры. Используются фенолформальдегидные, кремнийорганические, эпоксидные смолы. Теплостойкость этих полимеров 200...350 °С. Эпоксидные смолы способны к отверждению не только при нагреве, но и при комнатной температуре, без выделения побочных продуктов и с минимальной усадкой, что позволяет изготавливать из пластмасс на их основе крупногабаритные детали.

Термореактивные пластмассы являются многокомпонентными, в их состав входят наполнители, а также могут быть введены пластификаторы и красители.

Механические свойства пластмасс приведены в табл. 12.2.

Таблица 12.2

Физико-механические свойства термореактивных пластмасс

Пластмасса	Плотность, кг/м3	Предельная температура, °С	σв, МПа	δ,%	Е, МПа
Порошковые	1400	110	50....150	0,5	до 8000
Волокнит	1400	110	30...60	2	8500
Асбоволокнит	1950	200	-	3	18 000
Стекловолокнит	1800	280		2	-
Гетинакс	1350	150	80... 100	2	1000
Текстолит	1400	125	65...100	2	до 1000
Асботекстолит	1600	190	55	-	2000
ДСП	1350	200	180...300	-	до 3000
Стеклотекстолит	1750	300	250...600	-	до 3000
СВАМ	1900	200	350...1000		35 000

Пластмассы с порошковым наполнителем

В качестве наполнителя используют органические и минеральные вещества. Минеральные наполнители придают материалу водо- и химическую стойкость, повышенные электроизоляционные свойства. Такие пластмассы имеют аморфное строение, поэтому изотропны, их механические свойства невысоки. Основное применение – ненагруженные детали (в основном электроизоляционного назначения). Композиции на основе эпоксидных смол используют при ремонте для восстановления изношенных деталей, исправления брака литья (заполняют раковины).

Пластмассы с волокнистым наполнителем

К ним относят волокниты, асбо- и стекловолокниты. Механические свойства этих пластмасс более высокие, чем у пластиков с порошковым наполнителем. Они определяются свойствами волокон и их размером (подробнее см. в гл. "Композиционные материалы"). Параллельно расположенные волокна определяют анизотропию материала. Прочность в направлении волокна значительно выше, чем в поперечном направлении.

Наполнитель волокнитов – хлопковая целлюлоза. Волокниты применяют для изготовления деталей технического назначения: направляющие втулки, фланцы и т.д.

Для асбоволокнитов (наполнитель – асбест) в качестве связующего используют в основном формальдегидную смолу. Их преимущество – повышенная теплостойкость. Асбест обладает высокими фрикционными свойствами, что наряду с высокой теплостойкостью определяет применение асбоволокнитов для изготовления деталей тормозных устройств.

Стекловолокниты отличаются высокой удельной прочностью, хорошо сопротивляются вибрационным и знакопеременным нагрузкам. Их свойства зависят от характеристик стекловолокна – диаметра и длины волокон, состава стекла. Подробнее свойства стекловолокнитов рассмотрены в гл. "Композиционные материалы".

Слоистые пластмассы состоят из связующего и листового наполнителя, что определяет их слоистую структуру и анизотропию свойств.

Гетинакс – это материал, наполнителем которого служат разные сорта бумаги. Его можно использовать до 120...140 'С, он устойчив к действию растворителей. Гетинакс применяют как материал для внутренней отделки транспортных средств: железнодорожных вагонов, кают и т.д.

Текстолит (наполнитель – хлопчатобумажные ткани) обладает хорошими виброгасящими и антифрикционными свойствами. В зависимости от назначения текстолиты делят на конструкционные (σв = 80...100 МПа), электротехнические, прокладочные. Детали из текстолита достаточно широко применяются в машиностроении – это подшипники скольжения, корпусные детали и др. Температура эксплуатации текстолита от -60 до +60...80 °С.

Асботекстолит содержит около 40% связующего вещества – полимера, остальное асбестовая ткань. Это конструкционный материал (σв = 55 МПа), его применение определяется высокими фрикционными и теплоизолирующими свойствами. Возможна эксплуатация при 250...500 °С в течение нескольких часов, а также кратковременный нагрев до 3000 °С.

Наполнителем стеклотекстолитое является стеклоткань. Оптимальные механические свойства достигаются при содержании связующего около 30%. Стеклотекстолиты обладают высокой удельной прочностью, теплостойкостью до 200 °С, электроизоляционными свойствами. Их используют в самолето- и судостроении, радио- и электротехнике.

Промежуточное положение между стекловолокнитами и стеклотекстолитами занимают материалы типа СВАМ (стекловолокнистые анизотропные материалы). Наполнителем здесь служат склеенные в виде шпона стеклянные нити, которые могут быть расположены в связующем компоненте в одном или разных направлениях. Наличие в СВАМах продольных и поперечных слоев позволяет достичь более высокой однородности свойств по сравнению с другими стеклопластиками. Для достижения равнопрочности в двух перпендикулярных направлениях число тех и других слоев должно быть одинаково.

Древесно-слоистые пластики (ДСП) изготавливают из древесного шпона, пропитанного полимерным связующим. Выпускаемые марки различаются направлением волокон шпона (ДСП-А – продольное, ДСП-Б – смешанное, ДСП-В – звездообразное) и соответственно свойствами в разных направлениях. Теплостойкость ДСП достигает 140 °С, химическая стойкость невысока, но выше, чем у обычной древесины. ДСП – отделочный и конструкционный материал, его недостаток – влагопоглощение, что приводит к разбуханию.

Газонаполненные пластмассы

В этих пластмассах полимер (термопластичный или термореактивный) образует стенки ячеек или пор, в которых располагается вторая – газовая фаза (воздух), являющаяся наполнителем. Такая структура определяет низкую плотность пластмасс, а также их высокие тепло- и звукоизоляционные свойства.

Газонаполненные пластмассы делятся на пенопласты, поропласты н сотопласты.

Пенопласты – материалы с замкнутой пористой структурой. Газообразный наполнитель, находящийся в ячейках, изолирован от атмосферы. Такая структура обеспечивает высокие теплоизоляционные свойства, коэффициент теплопроводности низкий: 0,003...0,007 Вт/(м•К). Малая плотность пенопластов (20...300 кг/м3) определяет их высокую плавучесть.

Пенопласты применяются в качестве теплоизоляционного материала (холодильники, рефрижераторы, при прокладке труб и т.п.), а также для изготовления труднозатопляемых изделий.

Наиболее распространенные термопластичные пенопласты – пенополистирол и пенополивинилхлорид, их можно эксплуатировать в интервале температур от -60 до +60 °С. Термореактивные пенопласты на основе фенолформальдегидной смолы могут работать при температурах до 250 °С.

Поропласты – губчатые материалы с открыто-пористой структурой, предназначенные для поглощения жидкостей. Водопоглощение поропласта марки ТПВФ составляет 400...700% (от своего объема) за 2 ч.

Сотопласты изготавливают из тонкого листового материала, который первоначально гофрируют, а затем гофрированные листы склеивают в виде пчелиных сот. Материалом сотопластов служат различные ткани, пропитанные полимерным связующим. Сотопласты используют в качестве заполнителей трехслойных панелей, они клеятся между двумя обшивочными листами. Их назначение – тспло- и звукоизоляция.