- •Матеріалознавство
- •Передмова
- •Умови роботи обладнання переробної промисловості
- •Розділ 1. Матеріалознавство. Особливості атомно-кристалічної будови металів
- •1.2. Метали, особливості атомно-кристалічної будови
- •1.3. Поняття про ізотропію і анізотропію
- •1.4. Алотропія, або поліморфні перетворення
- •1.5. Магнітні перетворення
- •Розділ 2. Будова реальних металів. Дефекти кристалічної будови
- •2.1. Дефекти кристалічної структури
- •2.2. Дислокація, її утворення та види
- •Розділ 3. Кристалізація металів. Методи дослідження металів
- •3.1. Механізм та закони кристалізації металів
- •3.2. Будова металевого злитку
- •3.3. Методи дослідження металів: структурні і фізичні
- •3.4. Визначення хімічного складу
- •3.5. Вивчення структури
- •3.6. Фізичні методи дослідження
- •Розділ 4. Загальна теорія сплавів. Будова, кристалізація і властивості сплавів. Діаграма стану
- •4.1. Поняття про сплави і методи їх отримання
- •4.2. Особливості будови, кристалізації і властивостей сплавів: механічних сумішей, твердих розчинів, хімічних сполук
- •4.3. Класифікація сплавів твердих розчинів
- •Розділ 5. Механічні та експлуатаційні властивості металів
- •5.1. Механічні властивості і способи визначення їх кількісних характеристик: твердість, в'язкість, втомна міцність
- •5.2. Експлуатаційні властивості
- •Розділ 6. Залізовуглецеві сплави. Діаграма стану «залізо – вуглець»
- •6.1. Залізовуглецеві сплави
- •6.2. Компоненти і фази залізовуглецевих сплавів
- •6.3. Структури залізовуглецевих сплавів
- •Розділ 7. СталІ. Класифікація і маркування сталей
- •7.1. Вплив вуглецю і домішок на властивості сталей
- •7.2. Призначення легуючих елементів та їх розподіл у сталях
- •7.3. Класифікація і маркування сталей
- •Розділ 8. Чавуни. Будова, властивості, класифікація і маркування чавунів
- •8.1. Класифікація чавунів
- •8.2. Будова, властивості, класифікація і маркування сірих чавунів
- •8.3. Високоміцний чавун із кулькоподібним графітом
- •8.4. Ковкий чавун
- •Розділ 9. Кольорові метали і сплави на їх основі
- •9.1. Титан і його сплави
- •9.2. Алюміній і його сплави
- •9.3. Магній і його сплави
- •9.4. Мідь і її сплави
- •Розділ 10. Пластмаси й їх класифікація, властивість і галузь застосування
- •10.1. Загальні відомості про пластмаси й їх класифікація
- •10.2. Термопластичні пластмаси
- •10.3. Термореактивні пластмаси
- •10.4. Синтетичні еластоміри, каучук, гума
- •Розділ 11. Деревина та її властивості
- •11.1. Загальні відомості
- •11.2. Будова дерев. Види деревини
- •11.3. Фізичні і механічні властивості деревини
- •11.4. Матеріали і напівфабрикати із деревини
- •Розділ 12. Скло. Властивості та застосування
- •12.1. Загальні відомості
- •12.2. Технологія отримання скла
- •12.3. Марки скла
- •12.4. Властивості скла
- •12.5. Види скла за призначенням
- •Протипожежне скло – армоване скло. Розділ 13. Практичне застосування матеріалів у харчовій і переробній промисловостЯх
- •13.1. Вироби з чорних та кольорових металів
- •13.2. Неметалеві матеріали в переробній промисловості
- •13.3. Екологічна небезпека матеріалів у переробній промисловості
- •Організація та методика проведення лабораторних робіт
- •Лабораторна робота 2 металографічний аналіз металів та сплавів
- •Лабораторна робота 3 вивчення структури сталей та чавунів
- •Лабораторна робота 4 вивчення мікроструктури кольорових металів та сплавів
- •Лабораторна робота 5 вивчення властивостей пластмас
- •Лабораторна робота 6 Вивчення властивостей деревини
- •6.2. Будова деревини
- •6.2.1. Макроструктура
- •6.2.2. Мікроструктура
- •6.3. Фізико-механічні властивості
- •6.3.1. Визначення вологості деревини прискореним методом
- •6.3.2. Визначення середньої густини деревини
- •6.3.3. Визначення граничної міцності за стискання
- •6.3.4. Визначення граничної міцності за згинання
- •6.4. Контрольні запитання для захисту роботи
Розділ 10. Пластмаси й їх класифікація, властивість і галузь застосування
10.1. Загальні відомості про пластмаси й їх класифікація
За об’ємами виробництва пластмас Україна значно відстає від технологій розвинених країн. Це призводить до значних перевитрат сталі, що щорічно перевищує ~3–5 млн тонн.
Пластмасами (пластиками) називаються тверді, міцні й пружні матеріали, одержані на основі полімерних сполук. Найчастіше формуються у вироби методами, заснованими на використанні їх пластичних деформацій.
Основою пластмас є полімери, властивості яких визначають властивості й технологічні процеси виробництва пластмасових виробів.
Пластмаси, як і полімери, поділяються на термопластичні й термореактивні.
Пластмаси можуть бути прості, що представляють собою чисті полімери, і складні, до складу яких крім полімеру можуть бути введені наповнювачі, пластифікатори, барвники й інші добавки різного призначення.
Залежно від методів переробки, пластмаси поділяються на ливарні (звичайні термопласти), штампувальні (листові термопласти), пресувальні (переважно термореактивні пластмаси).
За типом застосовуваних наповнювачів пластмаси поділяються на преспорошки, волокнисті й складні пластики.
Основними позитивними особливостями пластмас є простота технологічного процесу виготовлення з них виробів із максимальним використанням матеріалу (93–95 %), висока стійкість до агресивних середовищ і атмосферних впливів, низька питома вага виробів, високі діелектричні й теплоізоляційні властивості. У ряді випадків пластмаси мають хорошу механічну міцність, антифрикційні властивості, зносостійкість.
Вироби із пластмас відрізняються високим декоративним ефектом, оскільки пластмаси мають високу пластичність й оброблюваність.
10.2. Термопластичні пластмаси
Термопластичні матеріали мають властивість багаторазової переробки без зміни атомно-молекулярної будови.
Дамо характеристику найбільш широко розповсюдженим термопластичним пластмасам (термопласти).
Поліетилен. Залежно від способу виготовлення, може мати або низьку щільність (γ = 0,918–0,93 г/см3) і ступінь кристалічності 55– 65 %, або високу щільність (γ = 0,949–0,96 г/см3) і ступінь кристалічності 74–95 %. Він хімічно стійкий, має температурний інтервал експлуатації 70–100 °С. Кристалічна фаза надає поліетилену теплостійкість і високу механічну міцність (σв = 8,5–45 МПа). Щоб підвищити стійкість поліетилену до старіння, в нього вводять 2–3 % сажі. Використовується для виробництва плівок, труб, ізоляції проводів і кабелів, покриттів на металах і т. д.
У поліпропілену (γ = 0,9–0,92 г/см3) переважає кристалічна фаза. Хімічно стійкий, температура експлуатації становить від -15 до +150 °С, має високі фізико-механічні властивості (σв = 25 МПа). Основний недолік поліпропілену – низька морозостійкість. Застосовується у виробництві текстильних виробів у якості еластичних і міцних волокон. Плівки з поліпропілену більш міцні й менш газопроникні, ніж із поліетилену. Ці властивості поліпропілену дають підстави для його вибору в господарській діяльності людини. Наприклад, ми звикли накривати теплиці поліетиленовою плівкою, знаючи, що найменший зачіп за виступаючу частину каркаса може легко привести до її розриву. Крім плівок із поліпропілену виготовляють труби, водопровідні арматури, насоси, вентилятори, ємності, електроізоляційні деталі й деякі деталі машин.
Способи переробки: лиття під тиском, склеювання, зварювання, екструзія (видавлювання), механічна обробка.
Фторопласт. Існують дві модифікації фторопласта: фторопласт-3 (політрифторхлоретилен) і фторопласт-4 (політетрафторетилен). Більш широке застосування в народному господарстві одержав фторопласт-4. Це термічно стійкий матеріал, його температурна область застосування – від -269 до +250 °С. Механічна міцність фторопласта (σв = 14–35 МПа) зберігається до температури +250 °С. Він відрізняється високою механічною стійкістю проти кислот, лугів, окислювачів і розчинників, не змочується водою, характеризується малим коефіцієнтом тертя.
Галузь застосування: ущільнювальні деталі, хімічно стійкі деталі й покриття, плівки, волокна, тканинні матеріали, підшипники, що не вимагають змащення, електро- і радіотехнічні деталі.
Полівінілхлорид. Із полівінілхлориду виготовляють два різновиди пластмас: вініпласт і пластикам.
Характерні властивості: вініпласт має високу механічну міцність, стійкий проти впливу майже всіх мінеральних кислот, лугів і розчинів солей. Недоліки: схильність до повзучості, набухання у воді, низька ударна в'язкість, мала теплостійкість, великий коефіцієнт теплового розширення. Пластикам менш хімічно стійкий, ніж вініпласт.
Галузь застосування: з вініпласту виготовляють ємності для зберігання хімікатів, труби, деталі арматур.
Способи переробки: екструзія, прокатування, пресування, лиття під тиском, механічна обробка, зварювання.
Поліметилметакрилат (органічне скло). Від звичайних силікатних стекол органічне скло відрізняється низькою питомою вагою, пружністю, відсутністю крихкості аж до -50…-60 °С, вищою світлопрозорістю, легким формуванням й простотою механічної обробки.
Органічне скло використається у виробництві освітлювальної апаратури, в остекленні огороджувальних щитків на верстатах і т. д.
Поліаміди – пластинки, що кристалізуються, відомі під назвами капрон, нейлон й ін. Стійкі до бензину, спирту, лугів. Робоча температура поліамідів – від -60 до +110 °С. Маючи гарні механічні властивості (σв = 50–100 МПа), поліамід є гарним конструкційним матеріалом. Міцність поліамідних волокон досягає σв = 600 МПа. Цей матеріал добре протистоїть зношуванню, має високу ударну міцність і низький коефіцієнт тертя. Саме тому з цього матеріалу виготовляють панчохи, колготки й інші речі.
До поліамідів належить й лавсан (Лабораторія високомолекулярних сполук академії наук СРСР), що має високу хімічну й морозостійкість (до -70 °С).
Найбільше застосування мають поліаміди типу капрону, нейлону, лавсану. Використовуються у виробництві високоміцних волокон, плівок, для виготовлення деталей машинобудування. З поліамідів виготовляють шестірні, приводні ремені, підшипники. Поліамідне волокно йде на виготовлення шинного корду, канатів, рибальських снастей, предметів широкого застосування.
Способи переробки: лиття під тиском, екструзія профілів, видування, механічна обробка, зварювання. Для зміцнення термопластів використовується наповнювач – скловолокна. У шаруватих термопластиках знаходять застосування склотканини. Так, капрон із подібним наповнювачем має σв = 400–430 МПа, а його працездатність підтримується до +220 °С.