Пластические массы

Пластмассами называют искусственные материалы, получаемые на основе органических полимерных связующих веществ.

В качестве связующих для большинства пластмасс используют синтетические смолы. Связующее может быть и единственным компонентом, как, например, в полиэтиленах, органических стеклах и др.

Другим важным компонентом является наполнитель, придающий материалу те или иные специфические свойства. По виду наполнителя пластмассы делят на порошковые, волокнистые, слоистые и газонаполненные.

Для повышения эластичности и облегчения обработки в пластмассы добавляют пластификаторы.

Все полимеры по отношению к нагреву подразделяют на термопластичные и термореактивные. Термопласты при повышении температуры становятся пластичными, а после охлаждения вновь затвердевают, приобретая первоначальные свойства. Никаких необратимых химических превращений в процессе нагрева и охлаждения термопласты не претерпевают. Термореактивные полимеры при нагреве размягчаются, затем вследствие протекания химических реакций затвердевают и в дальнейшем остаются в твердом состоянии, которое является термостабильным.

Особенностями пластмасс являются малая плотность и низкая теплопроводность. Они обладают хорошими электро-, тепло, звукоизоляционными свойствами. Это определяет использование пластмасс как специальных материалов.

Механические свойства пластмасс значительно ниже, чем у металлических материалов, они подвержены старению, а при длительном пребывании под нагрузкой возможны проявления ползучести. Эти обстоятельства не позволяют использовать пластмассы для изготовления ответственных, нагруженных деталей. В то же время высокие антифрикционные и фрикционные, а также виброгасящие свойства, определяемые малым модулем упругости, дают возможность для их применения в ответственных узлах, определяющих работоспособность оборудования.

В качестве антифрикционных материалов используются как термореактивные (текстолит и ДСП), так и термопластичные (капрон, фторопласт) пластмассы. Отличительными особенностями этих материалов является то, что их работоспособность не ухудшается при отсутствии смазки, а также при попадании воды в зону трения. К тому же износ стального вала, работающего в капроновых подшипниках, значительно меньше, чем в бронзовых или баббитовых подшипниках.

Вместе с тем следует отметить, что применение антифрикционных пластиков ограничено. Они работоспособны лишь в малонагруженных узлах трения, т. е. при небольших давлениях (из-за низких механических свойств) и невысоких скоростях (при эксплуатации температура не должна превышать 80°С).

Наиболее высокими антфрикционными свойствами обладает фторопласт-4. Коэффициент трения в парах со сталью и чугуном у фторопласта в несколько раз ниже, чем у бронз.

Фторопласт, капрон и ряд других полимерных материалов применяют для изготовления подшипников скольжения. Применяются также комбинированные металлопластиковые подшипники, выдерживающие большие нагрузки.

В качестве фрикционных материалов для тормозных устройств и фрикционных муфт сцепления наиболее широкое применение нашли фрикционные асбополимерные материалы (ФАПМ), так называемые «феродо». Для изготовления ФАПМ используют каучуковое, смоляное и комбинированное связующие. Асбест используют в виде ткани, картона, асбестовой массы. ФАПМ на каучуковом связующем (ЭМ-1, ЭМ-2) – мягкие эластичные, допускающие гибку с различными радиусами. Эти материалы не обладают высокой термостойкостью, температура эксплуатации не выше 200°С.

Наиболее высокой термостойкостью обладают ФАПМ марок Ретинакс-А и Ретинакс-Б, которые допускают кратковременные нагревы до 1000 и 700°С, соответственно, и длительно работают при нагреве поверхности до 300^оС. Ретинакс-А формуется из асбосмоляного материала, армированного латунной проволокой, а Ретинакс-Б не армируется проволокой.

Основное применение ФАПМ – сменные накладки. Для увеличения срока службы узлов трения материалы пар трения и их твердость следует выбирать так, чтобы обеспечивался малый износ металлических контртел, а не сменных накладок. Твердость различных ФАПМ колеблется в пределах 15-48НВ.

Стекло

Структура стекла является промежуточной между структурами твердого кристаллического вещества и жидкости. В отличие от кристаллических веществ стекла находятся в некристаллическом – аморфном (стеклообразном) состоянии. От жидкости с ее неупорядоченным расположением атомов стекла отличает наличие ближнего порядка атомного расположения, но дальний порядок (периодичность) в стеклах отсутствует. При температуре стеклования жидкость переходит в стеклообразное состояние, приобретая хрупкость.

Стеклообразное состояние является неравновесным. Оно возникает только при быстром охлаждении в интервале температур кристаллизации, вследствие чего процесс кристаллизации подавляется. При длительной выдержке, достаточной для достижения равновесного состояния, вещество будет иметь кристаллическое строение. Стекла в силу неравновесности структуры имеют склонность к расстекловыванию, т. е. к изменению аморфной структуры на кристаллическую.