Um7.ru

Аренда стройтехники
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Полимеры. Виды и применение. Как утроены и свойства. Особенности

Полимер представляет собой молекулу, звенья которой повторяются много раз. В состав такой молекулы обычно входит всего 4 элемента. Это азот, кислород, водород и углерод. Данные элементы могут сочетаться в различных комбинациях. Из них можно составить сотни тысяч разных полимерных веществ с неожиданными свойствами. К примеру, ПЭТ и кевлар являются полимерами. При этом из ПЭТ делают пластиковые бутылки. Они легкие, прозрачные, гибкие. Кевлар же состоит из тех самых 4-х элементов, но с другой атомной решеткой. Он в 5 раз прочнее стали. Благодаря этому его используют для производства бронежилетов, касок.

Polimery 2

Обычно под полимерами подразумевается пластик. Он является синтетической разновидностью полимера. На самом деле к ним можно отнести и естественные материалы, к примеру, древесину, резину, мел.

С понятием полимер тесно связаны термины полимеризация и макромолекула. Они были придуманы и введены в обиход Германом Штаудингером, который считается основателем учения о полимерах. Все современные вещества этого типа были созданы на основе его разработок. Под полимеризацией подразумевается непосредственно сам процесс создания искусственных полимеров, при котором маленькие молекулы мономеры соединяются в длинные цепочки ковалентными связями.

Макромолекула является большой молекулой полимера, состоящей из мономеров. Их количество может доходить до сотен тысяч. То есть, каждая молекула любого полимера — это макромолекула.

Свойства полимеров

Все они обладают особенными механическими свойствами, за счет чего выгодно выделяются среди остальных материалов. Благодаря их качествам они используются в разнообразных областях, начиная от медицины и заканчивая машиностроением. Одним из самых важных свойств выступает способность быстрого изменения физико-механических качеств при нанесении небольшого количества реагента.

Для разных полимеров характерны:
  • Эластичность.
  • Низкая хрупкость.
  • Способность молекул ориентироваться по направлению механического поля.
  • Высокая вязкость при растворении.

Многие полимеры при низком уровне прикладываемых усилий способны к растяжению и обратной деформации. Ярким тому примером является резина. Другие вещества, не являющиеся синтетическими или природными полимерами, данных качеств не имеют.

Кристаллический и стеклообразный полимер отличаются низким уровнем хрупкости. За счет этого при деформации или ударной нагрузке они сохраняют целостность, даже если не обладают эластичностью. Наиболее ярко эти качества выражены у пластмасс и органического стекла. Под воздействием направленного механического поля макромолекулы могут выстраиваться в определенную сторону. Это позволяет сформировать из них волокна. При растворении полимера даже при небольшой концентрации в растворе тот получается вязким.

Классификация полимеров
Разделение полимеров на виды возможно по нескольким параметрам. В первую очередь это можно сделать по химическому составу. По этому критерию они бывают:
  • Органические.
  • Неорганические.
  • Элементоорганические.

Органические состоят из органических звеньев главной цепи. За счет чего материал и получил такое название. У неорганического полимера нет органических звеньев вообще. Элементоорганический имеет углеводородные группы и неорганические звенья.

Также их разделяют на виды в зависимости от происхождения. Они бывают:
  • Природные.
  • Искусственные.
  • Синтетические.

Природные полимеры имеют естественное происхождение. Примером такого полимера может быть обыкновенная древесина, известь, кожа, шерсть и т.д. Искусственные являются тоже практически природными, просто имеющими некоторые усовершенствования, которые удалось добиться силами человека. За счет модификации они меняют свои первоначальные качества под необходимые свойства. Так, путем модификации целлюлозы был получен целлулоид. Синтетический полимер полностью является продуктом человеческого вмешательства. Самым первым представителем данной группы стала бакелитовая смола. Очень скоро количество подобных веществ выросло в сотни раз.

Polimery 3

Также выполняется разделение полимеров на виды по другим критериям. К примеру, по строению макромолекул. Они могут быть:
  • Линейными.
  • Развернутыми.
  • Лестничными.
  • Трехмерными сшитыми.
Группы полимеров
Хотя каждый полимер имеет свои уникальные качества, но все же, многие вещества имеют очень похожие свойства. В связи с этим их можно объединять в группы:
  • Термопласты.
  • Реактопласты.
  • Эластомеры.
  • Огнеупорные.

Термопласты включают в себя полимеры, которые в нормальных температурных условиях имеют твердое состояние. При нагревании они становятся очень эластичными или вязкотекучими. Переходы состояний являются обратимыми. За счет этого их можно повторять многократно. Термопласты отлично подходят для вторичной переработки, так как могут переплавляться в новые изделия. Примерами термопластов являются полиэтилен, АБС, ПВХ.

Polimery 4

Реактопласты являются веществами совершенно другого порядка. Они представляют собой пластмассы, которые уже нельзя расплавить или растворить. За счет этого вещества данной группы очень износоустойчивы. Обычно эти материалы существенно тверже, чем термопластичные. Примером реактопластов является эпоксидная смола, полиуретаны, полиамиды.

Эластомеры обладают высокой эластичностью и вязкостью. Каждый материал из этой группы может растягиваться существенно больше, чем его изначальная длина. При этом эластомеры возвращаются до исходного положения после снятия нагрузки. Нужно отметить, что многие вещества похожие на эластомеры относятся к термопластикам. Примерами эластомеров являлись каучук, бутилкаучук, цис-полиизобутиленовый, бутадиен-стирольный низкотемпературной полимеризации.

Polimer

Большинство синтетических полимеров не могут использоваться в сочетании с огнем. Они быстро воспламеняются. Специально для решения этой проблемы была создана группа материалов с противоположными свойствами. Полученный в результате полимер не боится воздействия огня, так как совершенно не горит. Он обычно выглядит как твердый легкий пластик. Материал не теряет форму при нагреве. За это качество он получил достаточно широкую сферу использования. Стойкость к горению и плавке делает его сложным материалом для вторичной переработки.

Читайте так же:
Раструбная сварка полипропиленовых труб
Применение полимеров
Полимеры благодаря легкости, коррозийной стойкости и прочности получили крайне широкое распространение. Их используют даже чаще чем металлы, и любые другие материалы. Особенно хорошо они применяются в следующих направлениях:
  • Автомобилестроении.
  • Авиастроении.
  • Судостроении.
  • Медицине.
  • Пищевой промышленности.

Полимер является неотъемлемым материалом для производства автомобилей. Из него делают резину для колес, пластик для внутренней отделки, краски и лаки. Также из него изготавливаются прочные легкие кузова автомобилей, теплоизоляцию и звукоизоляцию. Резина на шинах является полимером, также из него сделаны шланги, уплотнительные прокладки. Многие детали могут быть изготовлены исключительно из полимера, поэтому это крайне важное вещество для любого направления применения.

Полимер получил огромное распространение в авиации. Он очень легкий и обладает достаточной прочностью для применения в ответственных механизмах. В связи с этим он стал использоваться не только в авиастроении, но и производстве космических кораблей, ракет. Для этих целей применяют самые передовые материалы. В основном для производства колес, стекла, герметиков, клея.

Физико-химические и механические качества позволяют использовать полимер в медицине. В частности, из них делают специализированное оборудование, различные предметы для ухода за больными, инструменты. Также полимеры используются в хирургии. Из них вытачивают протезы. На основе полимеров создают кровезаменители и плазмозаменители. Каждый полимер для медицинского применения отличается низким уровнем разрушения при трении, но высокой химической устойчивостью.

Polimer 5

Полимеры также применяются для решения нужд пищевой промышленности. Для этой сферы они используются в огромных количествах. Так, любая упаковка продуктов — это полимер. Это фантики, обертки, пакеты всех типов, бутылки. Применение полимеров в пищевой отрасли вызвано необходимостью соблюдения санитарного режима. Каждое изделие в такой упаковке является изолированным от прямого внешнего воздействия. За счет дешевизны такие упаковки можно использовать одноразово. В дальнейшем в зависимости от типа полимера они могут переплавляться на новый товар или просто выбрасывать. Ведутся разработки по создании искусственной кожи из полимера.

Также полимеры получили широкое распространение в судостроении. Из них делают краски, пластиковые панели, уплотнители. Также из полимера могут изготавливаться небольшие рыбацкие лодки. Они очень легкие, потому используются повсеместно. В первую очередь это надувные лодки.

Видео

По классам соединений полимеры делятся на:

Полиолефины — полимеры, образованные из олефинов (алкенов). Пример:

Полидиены — полимеры, образованные из алкадиенов. Пример:

Особенности подвижности макромолекул полимеров при нагреве

Нагревание полимеров приводит к изменению их состояния, т. к. повышенная температура провоцирует увеличение среднего значения тепловой энергии макромолекул полимеров. Макромолекулы при этом становятся более подвижными.

Гибкость макромолекул полимеров

Молекулы пластика имеют между собой сильную связь. При нагреве макромолекулы не утрачивают связь полностью и самостоятельно передвигаться не могут. Полностью разорвать соединение макромолекул можно только лишь при воздействии энергии, которая будет сильнее энергии химической связи основной цепи. То есть разорвать полимерные молекулы можно, только если полностью деструктировать их химическую связь. Но, это сделать очень сложно, т.к. подключается такое свойство молекул, как гибкость макромолекул.

Гибкость молекул обеспечивается их длиной, превышающей поперечник в тысячи раз. Молекулы полимера обладают такой гибкостью, которую можно сравнить с гибкостью обычной нитки. Дополнительную гибкость обеспечивает деформирование валентных углов и увеличение расстояния между частицами в процессе нагрева. Вращение макромолекулярных частичек вокруг простых хим. связей без риска разрыва требует небольших энергетических затрат. Такое вращение называется конфирмация.

Перемещение молекул полимера происходит частями благодаря тепловому движению макромолекулярных звеньев и отличной гибкости. Величина частиц молекул определяет уровень их гибкости. Движение частиц зависит от внешних воздействий. При этом частицы могут приходить в движение независимо от соседних сегментов.

От молекулярной массы всего полимера будет зависеть гибкость макромолекулярных цепей. Чем она больше, тем выше уровень гибкости. А вот молекулярные связи наоборот снижают гибкость. Например: у двух молекул пластика с одинаковой массой гибкость будет хуже у той молекулы, где длиннее сегмент.

Разность гибкости молекул у разных аморфных пластиков обуславливает разность в их состоянии:

Стеклообразное или застывшее состояние. Характерно для пластиков находящихся в условиях низкой температуры. В таких условиях происходит их застывание и затвердение. При данных условиях молекулы абсолютно обездвижены, т.к. энергии для этого недостаточно. Полимер в таком виде может находиться неопределенное время.

Высокоэластичное состояние. Такое состояние для пластика характерно при подъеме температуры. Сегменты постепенно перемещаются и макромолекулы принимают различное положение. Могут либо полностью сворачиваться или выпрямляться. В данном случае молекулы могут значительно увеличиваться в длине. При обратном застывании они возвращаются в исходное состояние.

Вязкотекучее состояние. В такой вид полимер приходит в условиях сверхсильного нагрева. Полимер расплавляется и даже при небольшом воздействии начинает течь. В активность приходят не только сегменты, но и в отдельности молекулы.

В процессе постепенного нагрева полимер изменяет свое состояние в пределах определенного термического диапазона. Температурой перехода считается средняя температура интервала. Данные переходы можно хорошо пронаблюдать на термомеханической кривой.

С помощью такой кривой можно заметить три четких участка, соответствующих каждому из состояний полимера. Рассмотреть такой график для аморфных пластмасс, можно ниже.

Читайте так же:
Самодельный кузнечный горн видео

Полимерные материалы: нагрев и деформация пластмасс. График для аморфных пластмасс

График показывает, что на уровне первого участка деформация практически отсутствует или наблюдается в незначительном коэффициенте. Тхр — это термические значения показателя хрупкости пластика. Тс — температура, при которой происходит стеклование. Здесь полимер может переходить от высокоэластичного состояния к стеклообразному и наоборот. После того, как полимер перешел из стеклообразного состояния в эластичное, наступает переходной период. Повышение термических значений в данном случае провоцирует некоторые деформации, которые сохраняются на протяжение всего температурного интервала эластичного состояния. В случае вязкотекучего состояния деформация происходит очень быстро. Граничные термические значения характерные для высокоэластичного и вязкотекучего состояния называются Тт — температура текучести. Деформация нарастает до тех пор, пока пластик не разложится.

Температурно-механические кривые у разных видов пластика будут иметь отличия. Кривая будет зависеть от уровня полимерной кристаллизации и от молекулярной массы. Например, если полимер обладает малой молекулярной массой, то на кривой области высокоэластичности не будет заметно. У полимеров, которые кристаллизуются частично температура текучего состояния, будет значительно большей, чем температура плавления.

В обработке пластиков большое значение имеет интервал термического воздействия между состоянием текучести и разложения. От этого интервала зависит чувствительность процесса переработки к изменениям настройки параметров.

У компании «ТЭН24» вы можете заказать нагреватели для обработки полимеров. Мы производим электронагреватели стандартной и индивидуальной сборки абсолютно для всех типов оборудования. Самые часто запрашиваемые электронагреватели для полимеров от «ТЭН24»:

Электронагреватели для горячеканальных систем и литьевых машин: патронные нагреватели, спиральные ТЭНы, гибкие ТЭНы для пресс-форм.

«ТЭН24» работает в долгосрочной перспективе и ценит своих клиентов. Мы одни из немногих поставщиков, который предоставляет товар собственного производства, а не является дилером.

Особенности строения и свойств термопластичных полимеров

Природные полимеры — важнейший компонент химической организации живой природы. Однако без полимеров немыслима и жизнь современного индустриального общества, и повседневная жизнь человека.

Полимеры делятся на природные, искусственные и синтетические в зависимости от того, как они были получены.

Классификация полимеров

Природные высокомолекулярные вещества были исторически первыми полимерами, которые человек использовал для своих хозяйственных и бытовых нужд. Шерстяные, шёлковые, льняные, хлопчатобумажные ткани изготавливали из соответствующих нитей и волокон, получаемых на основе природных белковых (шерсть, шёлк) или целлюлозных (лён, хлопок) волокон. Древесина до сих пор применяется как наиболее экологически чистый, экономичный и эстетичный материал в строительстве и отделке помещений, изготовлении мебели и предметов домашнего обихода.

Однако изделия и материалы на основе природных полимеров не лишены недостатков. Они легко повреждаются микроорганизмами, быстро стареют и изнашиваются, подвергаются гниению и порче.

Искусственные полимеры

Во второй половине XIX в. учёные задумались над тем, каким образом можно придать природным полимерам новые свойства, которыми они не обладают. Вскоре решение было найдено. Взятый за основу природный полимер обрабатывали химическими веществами. Например, при обработке волокон целлюлозы концентрированной азотной кислотой получают продукт нитрования, в котором гидроксильные группы (две или все три) в структурном звене (остатке глюкозы) замещены на нитрогруппы. Таким образом, происходит замена одной группы атомов на другую, а полимерная цепь при этом не затрагивается:

Искусственные полимеры

В результате этой реакции получались вещества, которые имеют широкое применение: ди- и тринитроцеллюлоза.

Изменение химического состава и структуры полимера придавало ему новые свойства. Такой процесс назвали модификацией полимера, а полученные высокомолекулярные соединения, в отличие от природных, получили название искусственных.

Высокомолекулярные вещества, которые получают на основе природных полимеров путём их химической модификации, называют искусственными полимерами .

Общую схему модификации природных полимеров с получением искусственных можно изобразить следующим образом:

Пластмассы

В 1870 г. американский изобретатель Джон Хайатт добавил к динитрату целлюлозы камфору и получил блестящий материал молочно-белого цвета. Из этого вещества стали изготавливать бильярдные шары, заменившие дорогостоящие шары из слоновой кости (рис. 50). Новый материал получил название целлулоид и стал первой искусственной пластмассой.

Пластмассы — это материалы, изготавливаемые на основе полимеров с различными добавками, способные приобретать заданную форму при изготовлении изделия и сохранять её в процессе эксплуатации.

Не путайте термины «полимер» и «пластмасса» — это не одно и то же.

Свойства пластмассы как материала можно задать заранее с помощью введения дополнительных компонентов: наполнителей, которые обеспечивают жёсткость пластмассы, красителей, которые придают ей необходимый цвет, пластификаторов, которые делают полимерный материал более эластичным и гибким.

Помимо бильярдных шаров, из целлулоида делали украшения, расчёски, рукоятки инструментов, канцелярские принадлежности, фотоплёнку и многое другое. Однако целлулоид пожароопасен, поэтому области его применения ограничены. Из него изготавливают красивую блестящую облицовку музыкальных инструментов и теннисные шарики.

Кроме того, на основе нитратов целлюлозы изготавливают клеи, лаки и эмали.

Тринитрат целлюлозы используют в качестве пороха для снаряжения патронов и называют пироксилином.

Волокна

Полимеры используют для получения не только пластмасс, но и волокон.

Волокна — это полимеры линейного строения, которые пригодны для изготовления нитей, жгутов, пряжи и текстильных материалов.

Природный полимерный углевод — целлюлоза имеет волокнистую структуру. Из содержимого коробочек созревшего хлопчатника изготавливают хлопчатобумажные ткани и медицинскую вату. Изделия лёгкой промышленности на основе хлопка гигиеничны и экологичны. Но они легко мнутся и намокают, недостаточно прочны.

Читайте так же:
Распылитель для краски пневматический

Эти недостатки устраняются путём химической обработки целлюлозы уксусной кислотой:

Получается сложный эфир — триацетат целлюлозы, не имеющий волокнистой структуры. Поэтому его вытягивают в нити. Для этого была разработана специальная технология.

В раствор или расплав полимера добавляют красители, а также специальные добавки, повышающие эластичность волокна, его прочность и другие характеристики. Затем нагретую жидкость под давлением пропускают через специальные колпачки со множеством мельчайших отверстий — фильеры. Через отверстия просачивается тонкая струйка полимера, который обдувается нагретым воздухом. При этом растворитель, если он присутствовал, испаряется, струйки превращаются в волоконца, которые затем скручивают в нить.

Ткани из ацетатного шёлка красивы, прочны, легко окрашиваются, гигиеничны и недороги.

На основе целлюлозы получают ещё одно искусственное волокно — вискозу, которая обладает дополнительными экологическими и гигиеническими преимуществами по сравнению с ацетатным шёлком. Вискоза хорошо впитывает влагу, шелковистая и мягкая на ощупь, обладает воздухопроницаемостью и высокой интенсивностью цвета, не электризуется и, что немаловажно, стоит недорого.

Помимо волокон, на основе вискозы получают пластмассы и плёнки. Вы наверняка слышали название некогда распространённого упаковочного материала — целлофан. Эта вискозная плёнка широко использовалась для упаковки подарков, цветов, продуктов питания. Её главное достоинство — лёгкость разложения в природных условиях, что не приводит к загрязнению окружающей среды. Однако в настоящее время целлофан практически полностью вытеснен более дешёвыми полиэтиленом, полипропиленом, лавсаном. Эти полимеры относят к группе синтетических материалов, о которых пойдёт речь в следующем конспекте.

Справочная таблица «Полимеры»

Справочная таблица "Полимеры"

Конспект урока по химии «Классификация полимеров. Искусственные полимеры». В учебных целях использованы цитаты из пособия «Химия. 10 класс : учеб, для общеобразоват. организаций : базовый уровень / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков. — М. : Просвещение». Выберите дальнейшее действие:

Термопластичные углеродные материалы (PEEK)

Как известно, научные исследования и открытия в области материаловедения привели к появлению композитных материалов. Необходимость их была продиктована стремлением создать материалы, которые снижали бы вес изделия, но при этом сохраняли хотя бы те же параметры прочности, что и популярные металлы: сталь и прочные алюминиевые сплавы.

С открытием полимерных композитов на основе термореактивных смол, а также углеволокна в развитии авиационной, космической и машиностроительной областях народного хозяйства был совершен настоящие прорыв. Ну а далее эти материалы шаг за шагом покорили и остальные отрасли.

Требование времени

До недавних пор основная технология производства этих термореактивных полимерных композитных материалов требовала применения органических растворителей. Их применяют и сегодня. Но при этом существуют некие проблемы, главная из которых заключается в сложности утилизации. Это несет высокую нагрузку на окружающую среду, что в значительной степени связано с финансовыми затратами и имиджевыми потерями, особенно когда речь идет о выходе на мировые рынки, где в последнее десятилетие существует запрос на экологически безопасные материалы.

Еще одним неудобством для производств является срок хранения препрегов — «полуфабрикатов» для композитов. Это связано со сроками хранения использованного связующего вещества.

Термопластичные термостойкие матрицы

Использование именно этих материалов дало возможность обойти существующие недостатки термореактивных матриц. Так на рынке появились полиэфиримид, полисульфон или полиэфирэфиркетон.

Говоря про эти термопластичные углеродные материалы можно сразу обозначить ряд преимуществ:

срок хранения препрегов практически неограничен;

технологии изготовления не нуждаются в растворителях;

материалы имеют очень высокую устойчивость к ударным нагрузкам;

условия формования имеют самое минимальное значение для структуры матрицы;

гораздо проще осуществить ремонт конечного изделия, а также вторичную переработку. Это объясняется тем, что матрица может менять свое состояние, переходя в вязкотекучее и обратно.

Углепластики на основе полиэфирэфиркетонов (ПЭЭК)

peek-materiali-karbon.jpgДанные вещества имеют следующую структуру: многослойный тканый наполнитель, пропитанный расплавленным термопластичным полимером с последующим прессованием. Сегодня этот материал получают технологией автоматической выкладки жгута, пропитанного термопластом, либо технологией 3D-печати с термопластичным филаментом.

Кстати, известны данные материалы стали далеко не вчера. Их изобретение и первое применение относится еще к 80-м годам прошлого столетия, когда решались задачи создания материалов для летательных аппаратов и нужд космоса. Сегодня же эти материалы используются в производстве продукции разного назначения, но преимущественно там, где требуется повышенная прочность в условиях высоких нагрузок и повышенных температур.

Основные характеристики полиэфирэфиркетонов (PEEK)

В Европе PEEK производят несколько компаний, и несмотря на разные названия эти продукты имеют практически одинаковый химический состав.

Они представляют собой полимеры с полукристаллический структурой. Обладают целым списком характеристик, основной из которых является их устойчивость к высоким температурам, верхняя граница которых достигает +340 °C при кратковременном воздействии и +260 °C при длительном. При этом они сохраняют отличную механическую стойкость и выдерживают ударную нагрузку. В условиях повышенной температуры они также сохраняют свои высокие химические и электротехнические свойства. Каковы же основные из них?

Химическая стойкость позволяет полиэфирэфиркетону быть нейтральным к воздействию большинства кислот.

Он является самым устойчивым полимером к воздействию водяного пара и горячей воды.

Материал не ползучий и обладает низким коэффициентом трения.

ПЭЭК не страшны органические растворители и смазки.

Он не разрушается под воздействием гамма- и рентгеновских лучей.

Под интенсивным воздействием ультрафиолетового излучения PEEK также не разрушается. В отдельных случаях может наблюдаться небольшое изменение цвета до слабой желтизны.

Читайте так же:
Покрасочные камеры для легковых автомобилей

Он не впитывает влагу.

Под действием открытого пламени полиэфирэфиркетон почти не выделяет токсичные газы (минимальное количество), а при возгорании не образует сажи.

Склонен к самозатуханию при устранении источника открытого пламени.

При помещении его в вакуум материал демонстрирует низкую дегазацию.

При нагревании сохраняет стабильные размеры.

Несложно догадаться, что эти высочайшие эксплуатационные характеристики целиком оправдывают цену ПЭЭК.

Сферы применения ПЭЭК

peek-carbon-fiber-v-aviatsii.jpg

Традиционно этот материал используется в аэрокосмической и химической областях, а также в области ядерных исследований и производств. Но его использование всё больше становится универсальным в изготовлении высокотехнологичного оборудования и механизмов для решения задач разных областей промышленности.

Так, практически любая сфера использования, требующая устойчивость оборудования к высоким температурам воздуха, воды или водяного пара, уже использует этот термопластичный материал. Какие же это области?

  • Он незаменим там, где работа механизмов и частей конструкций происходит в непосредственном контакте с щелочами, растворителями, жирами и почти всеми видами топлива. Например, эти свойства повысили популярность PEEK в фармацевтический и биотехнологической промышленности.

Однако его не рекомендуют применять там, где задействована азотная и серная кислоты, а также галогены.

Углепластик на основе ПЭЭК используется там, где им целесообразно заменить металл. Это — детали компрессоров и насосов, подшипники и ролики, шестерни и высокотемпературные изоляторы, а также целый ряд деталей для автопроизводства. Тут наиболее всего ценятся такие его характеристики, как низкий коэффициент трения, малый вес, высокая прочность, устойчивость к динамическим и вибрационным нагрузкам и накоплению радиации.

Высокая температурная устойчивость позволила использовать материал при изготовлении оборудования для ВПК и оборудования специального назначения. Например, для детонаторов, активаторов и многих пиротехнических и взрывчатых составов.

Газовая отрасль также активно используется данный материал.

Благодаря тому, что полиэфирэфиркетон в своем обычном состоянии не выделяет токсичных веществ, его используют в пищевой промышленности. Он не выделяет токсичные вещества при замерзании и незначительном нагревании, а также химически нейтрален к продуктам питания. Иными словами, не меняет их вкус, запах и свежесть.

И это — далеко не полный список областей народного хозяйства, где в последние годы безальтернативно используется этот материал, поскольку технологии позволяют получать разные его модификации. Что же это за новые разновидности?

Модификации PEEK

PEEK Mod — модификация полиэфирэфиркетона с добавлением углеродного волокна. Отличается лучшим скольжением, что дает более устойчивую эксплуатацию изделий в условиях сухого трения. Благодаря этим характеристикам используется материал в производстве деталей машин, которые работают со скольжением.

PEEK CF30 — еще одна модификация, содержащая углеродное волокно. Имеет низкое поверхностное и сквозное сопротивление. Используется там, где применение обычных термопластов невозможно. А именно, для производства элементов конструкций и оборудования, которые подвергаются очень высоким механическим и термическим нагрузкам при обязательном дополнительном требовании: противодействие нагромождения электростатических зарядов.

PEEK GF30 — модификация ПЭЭК, в которой содержится до 30 % стекловолокна. Материал используют там, где требуется изготовить детали, способные переносить длительные статические нагрузки в условиях высокой температуры.

PEEK MG — наиболее чистая модификация PEEK, которая стала незаменимой при производстве деталей медицинской аппаратуры, где требуется устойчивость к высокому энергетическому излучению и температурам.

Это тоже далеко не полный перечень модификаций полиэфирэфиркетона, поскольку сегодня у предприятий есть возможность изготовить его под заказ.

Заключение

Термопластичные углеродные материалы на основе полиэфирэфиркетона (PEEK, ПЭЭК) являются наиболее оптимальной заменой ряду дорогостоящих материалов (вроде PAI или PEI, PES или PI, PPSU или PSU и других). Он не уступает им по эксплуатационным характеристикам, а по некоторым даже превосходит их.

Волокна

Волокна — полимеры, получаемые органическим синтезом для использования в текстильной промышленности. Из синтетических волокон делают так называемые синтетические ткани. Они отличаются от натуральных лучшими механическими качествами (несминаемость, прочность, износостойкость, устойчивость к различным деформациям). Некоторые синтетические волокна являются сополимерами:

  • нейлон — продукт поликонденсации гексаметилендиамина и адипиновой кислоты; нейлон - синтетическое волокно
  • лавсан — мономер, который состоит из сконденсированных этиленгликоля и терефталевой кислоты. лавсан - синтетическое волокно

Термоэластопласт (ТЭП) — материал, его свойства и применение

Термоэластопласт (ТЭП, англ. TPE) или термопластичный каучук — полимерная смесь или соединение, которое при температуре плавления проявляет термопластичный характер, который позволяет его формовать в готовое изделие и которое в пределах его расчетного температурного диапазона обладает характеристиками эластомеров без сшивания в процессе изготовления. Этот процесс является обратимым, и изделия из TPE можно перерабатывать и переделывать.

История термопластичных эластомеров/каучуков (TPR / TPE)

Первый термопластичный эластомер стал доступен в 1959 году, и с тех пор появилось множество новых вариантов таких материалов. Существует шесть основных групп TPE, которые доступны коммерчески: стирольные блок-сополимеры (TPE-S), полиолефиновые смеси (TPE-O), эластомерные сплавы, термопластичные полиуретаны (TPE-U), термопластичные сополиэфиры (TPE-E) и термопластичные полиамиды (TPE-A).

Cвойства ТЭП

Несмотря на то, что ТЭП является термопластичным, он обладает эластичностью, аналогичной эластичности сшитого каучука. Ключевым индикатором является их мягкость или твердость, измеренная по шкале дюрометра Шора. Подобно сшитому каучуку, ТЭП доступны в виде очень мягких гелевых материалов от 20 Shore OO до 90 Shore A, после чего они входят в шкалу Shore D и могут быть произведены с целью получения значения твердости до 85 Shore D, которая обозначает очень твердый материал.

Читайте так же:
Шлифовальный диск по бетону для болгарки 125

Конструкторы все чаще используют ТЭП из-за значительной экономии затрат, потому что их можно обрабатывать на оборудовании для переработки пластмасс. Обычный каучук, как натуральный, так и синтетический, представляет собой термореактивный материал, который должен подвергаться химической реакции сшивания во время формования или экструзии, обычно называемой вулканизацией. Благодаря этому процессу ТЭП обычно не обрабатывается в стандартном оборудовании для термопластов. Время, необходимое для завершения реакции вулканизации, зависит от многих факторов, однако в основном, это где-то между 1 минутой и несколькими часами. С другой стороны, термопластичные формовочные и экструзионные процессы, используемые для ТЭП, избегают стадии поперечной сшивки и могут достигать очень быстрых циклов, которые могут составлять всего 20 секунд. Для защиты окружающей среды затраты на издержки требуют, чтобы все больше и больше материалов подлежало переработке. Отходы от обработки ТЭП, отбракованные детали или продукты конечного использования можно легко перерабатывать, тогда как большинство термореактивных эластомеров заканчивают свою жизнь на полигоне.

Дополнительные преимущества по сравнению с термореактивной резиной, обеспечиваемые ТЭП, включают отличную цветоустойчивость и меньшую плотность.

Вот почему ТЭП являются одними из самых быстрорастущих сегментов пластмасс:

  • ТЭП — уникальный класс технических материалов, сочетающий внешний вид, упругость и эластичность обычной термореактивной резины и эффективность обработки пластмасс.
  • Перерабатываемость расплавленного ТЭП делает его очень подходящим для литья под давлением и экструзии с большими объемами. Его можно также утилизировать и перерабатывать.
  • Как эластомеры, ТЭП обладает высокой эластичностью.

Основные показатели

  • Отличная износостойкость при изгибе
  • Хорошие электрические свойства
  • орошая стойкость к разрыву и истиранию.
  • Устойчивость к низким и высоким температурам от -30 до + 140 ° С
  • Высокая стойкость к ударам
  • Низкий удельный вес
  • Отличная стойкость к химикатам и атмосферному воздействию
  • Совместная инъекция и совместная экструзия с полиолефинами и некоторыми инженерными пластмассами
  • Возможность окраски в любой цвет

Виды ТЭП (TPE)

Существует шесть основных групп ТЭП (TPE), доступных в продаже, и они перечислены в приблизительно возрастающем ценовом порядке:

  1. Стирольные блок-сополимеры (SBS,TPE-S) основаны на двухфазных блок-сополимерах с твердыми и мягкими сегментами. Блоки стирольных концов обеспечивают термопластичные свойства, а бутадиеновые средние блоки обеспечивают эластомерные свойства. SBS, вероятно, имеет самый большой объем производства, и обычно используется в обуви, адгезивах, модификации битума, уплотнениях и рукоятках с более низкой спецификацией, где устойчивость к химическим веществам и старение имеют низкий приоритет. SBS при гидрировании превращается в SEBS, так как устранение связей C = C в бутадиеновом компоненте приводит к получению промежуточного блока этилена и бутилена, поэтому используется аббревиатура SEBS. SEBS характеризуется значительно улучшенной термостойкостью, механическими свойствами и химической стойкостью.
  2. Термопластичные полиолефины (TPE-O или TPO). Эти материалы представляют собой смеси полипропилена (PP) и несшитого EPDM-каучука, в некоторых случаях присутствует низкая степень поперечной сшивки для повышения свойств терморезистентности и сжатия. Они используются в применениях, где требуется повышенная ударная вязкость по сравнению со стандартными сополимерами полипропилена, например, в автомобильных бамперах и приборных панелях. Свойства ограничены верхним пределом шкалы твердости, обычно 80 Shore A, и ограниченными эластомерными свойствами.
  3. Термопластические вулканизаты (TPE-V или TPV). Эти материалы являются следующим шагом по показателям от TPE-O. Это также соединения из полипропилена и EPDM, однако они динамически вулканизированы на стадии смешения. Данный материал стал хорошим заменителем EPDM в автомобильных уплотнениях, уплотнениях труб и других применений, где требуется термостойкость до 120 C. Значения твердости по Шору обычно составляют от 45 А до 45 D. В настоящее время внедряется ряд новых TPE-V, называемых «Super TPVs», которые основаны на инженерных пластмассах, смешанных с высокоэффективными эластомерами, которые могут обеспечить значительно улучшенную тепловую и химическую стойкость.
  4. Термопластичные полиуретаны (TPE-U или TPU). Эти материалы могут быть основаны на полиэфирных или полиэфир-уретановых типах и используются в тех случаях, когда изделие требует отличной прочности на разрыв, стойкости к истиранию и износостойкости. Примеры включают подошвы для обуви, промышленные ремни, лыжные ботинки, а также проволоку и кабель. Твердость ограничивается верхним краем шкалы Shore A, обычно 80 Shore A.
  5. Термопластичные сополиэфиры (TPE-E или COPE или TEEE) используются там, где требуется повышенная химическая стойкость и термостойкость до 140 С. Они также обладают хорошей устойчивостью к усталости и прочности на разрыв и поэтому используются в автомобильных применениях, а также для производства промышленных шлангов. Верхний предел твердости по Шору между 85А и 75D.
  6. Термопластические полиэфирные блок-амиды (TPE-A). Эти продукты обладают хорошей термостойкостью, имеют хорошую химическую стойкость и склеивание с полиамидными пластмассами. Их применения включают кабельные оболочки и аэрокосмические компоненты.

тэп, термоэластопласт

Из-за широкого спектра ТЭП и постоянно расширяющихся применений крайне важно, чтобы инженеры и конструкторы изделий, использующих ТЭП, оставались в курсе последних новшеств от поставщиков отрасли. Ниже приведен список показателей, которых можно достичь с помощью материалов TPE.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector