elektronik sigara Применение современных конструкционных полимеров в машиностроении

A+ A A-

Применение современных конструкционных полимеров в машиностроении

Оцените материал
(5 голосов)

И.Н.Дариенко, генеральный директор ОАО

«Институт полимеров»

Применение современных конструкционных полимеров в машиностроении К неметаллическим материалам на основе природных или синтетических полимеров, пригодных для изготовления деталей, приборов, машин, различных изделий и сооружений относят и термопластичные конструкционные полимеры. В последние годы широкое использование современных конструкционных полимерных материалов находит в таких отраслях

промышленности как автомобилестроение и авиастроение, космическая и судостроительная отрасли.35

   При разработке изделий для машиностроения или приборостроения широкое применение конструкционных пластиков зачастую сдерживается из-за отсутствия информации о полном комплексе характеристик новых конструкционных пластиков, о их поведении в различных трибологических системах, хотя их применение при изготовлении изделий для машиностроения существенно расширит область и условия эксплуатации, повысит ресурс работы изделия, узла, механизма или конструкции.

   Современные высокоэффективные пластики подразделяются на конструкционные, с температурой плавления от 100 °С до 150 °С и суперконструкционные, с температурой плавления свыше 150 °С .

   К конструкционным пластикам относят полимеры на основе полиоксиметилена, поликарбоната, полиамида, полибутилентерефталата, полиэтилентерефталата, СВМПЭ, полиэфиркетона, полиамидимида и ряда других полимеров.

  К суперконструкционным пластикам относят полимеры на основе полифениленсульфида, полиэриловых эфир сульфонов, полиэфир имидов, жидкокристаллические полимеры и длинноволоконные термопласты.

  Все эти пластики еще подразделяются на аморфные и частично кристаллические, что необходимо учитывать при технологии переработки материалов.

  Применение таких пластиков при производстве технических изделий обеспечивает для изделий:

 -температурную и размерную устойчивость и соответственно возможность использования в широком  температурном диапазоне;

  - возможность снижения массы конструкций при ее высокой прочности;

  - высокий уровень безопасности по электрической прочности, трекингостойкости, дугостойкости);

  - высокий уровень стойкости к УФ илучению;

 - возможность использования красителей для создания цветовой гаммы для изделий.

   Такие полимеры могут быть и наполненными с целью получения заданных характеристик ударопрочность, негорючесть или других и как правило, в качестве таких материалов в них вводят стекловолокно, стеклянную дробь, различные другие минеральные наполнители и добавки.

   Конструкционные пластмассы могут применяться в узлах и деталях, как фрикционного, так и антифрикционного назначения. Эксплуатационные свойства изделий из таких материалов определяются их триботехническими характеристиками, такими как коэффициенты трения, износостойкость трущихся рабочих поверхностей, наличие между ними смазывающей среды.

  При этом поведение конструкционного материала в каждом конкретном изделии определяется всей совокупностью факторов образующейся трибосистемы, и необходимо при выборе материала исходить как из условий взаимодействия и состояния трущихся поверхностей, так и основных режимов трения:

- трение по сухим, необработанным поверхностям, при котором между двумя соприкасающимися поверхностями полностью отсутствует промежуточная фаза;

- трение чистых сухих поверхностей. Коэффициент трения таких поверхностей достаточно велик и в общем случае определяется типом и свойствами их окисных пленок;

- переходное граничное трение, характеризуется наличием между трущимися поверхностями очень тонкого слоя промежуточной (третьей) фазы (сухой смазки);

- чисто граничное трение, наблюдается когда тонкий слой третьей фазы (смазки), разделяющей трущиеся поверхности, находится в границах их влияния на смазочное вещество;

режим трения, пограничный между граничным и гидродинамическим;

- чисто гидродинамическое трение, наблюдается при наличии между трущимися поверхностями промежуточного слоя смазки, зависит от вязкости смазки, гидродинамики ее течения.

    Поэтому к основным требованиям, предъявляемым к фрикционным полимерным материалам можно отнести необходимый уровень и стабильность сохранения коэффициента трения и износостойкости, независимость режима и характера трения от условий эксплуатации, необходимые физико-механические и теплофизические свойства, материал должен хорошо прирабатываться к контртелу и не схватываться с ним.    

   К дополнительным требованиям можно отнести технологичность переработки, экологическую чистоту, доступность сырьевой базы и приемлемую стоимость.

   Наиболее распространенными термопластичными антифрикционными материалами являются полиамиды, полиэтилен и полипропилен.

   Эти материалы имеют как положительные характеристики, так и недостатки.

   Наряду с достаточно низким низким коэффициентом трения (коэффициент трения по стали без смазки 0,1–0,2, со смазкой маслом — в пределах 0,05–0,10), они достаточно износостойкие, способны работать в интервале температур от –40 до +80°С (ПА) и до +60°С (ПЭ и ПП).

   К недостаткам полиамидов можно отнести невысокую теплопроводность, низкую несущую способность. Полиамиды не обладают стойкостью по отношению к маслу и влаге.

  Для улучшения физико-механических характеристик полиамиды армируют волокнистыми материалами (например, стекловолокном, углеродным волокном и т. д.), для улучшения антифрикционных свойств в полимер вводят твердые смазки (графит, дисульфид молибдена, и т. д.). Они могут применяться как в чистом виде, так и модифицированные добавками и наполнителями.

   Полиолефины свыше температуры +60°С из-за невысокой теплопроводности в нагруженном режиме работать не могут. Это ограничивает область их применения в качестве антифрикционных материалов. Для повышения работоспособности будущих изделий в полимер также вводят армирующие наполнители, повышающие его прочность, а также добавки, снижающие коэффициент трения, износ и температуру в зоне трения. При этом коэффициент трения у модифицированных полиолефинов может быть ниже 0,1. Компоненты, добавляемые к такой композиции, стандартны, однако существенно повысить температурную работоспособность материала можно только на 15- 20%) и такие материалы применяют в слабонагруженных узлах, работающих в относительно мягких условиях эксплуатации.

    Появление на рынке сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) с высокими физико-механическими характеристиками расширило его применение в тех областях, где обычные марки ПЭ и других термопластов не выдерживают жестких условий эксплуатации.

  Сверхвысокомолекулярным принято считать полиэтилен с молекулярной массой более 1,5•106. СВМПЭ характеризуется линейной структурой макромолекул, практически не имеющих боковых ответвлений.

   Механические свойства СВМПЭ обусловлены его молекулярными характеристиками – высокой линейностью макромолекул, высокой молекулярной массой и отсутствием низкомолекулярных фракций. СВМПЭ по многим показателям превосходит другие марки полиэтилена, а также некоторые другие полимеры. Уникальные технические характеристики СВМПЭ начинают проявляться у полимера с молекулярной массой 3,5•106.

   К основным эксплуатационным характеристикам СВМПЭ следует отнести его чрезвычайно высокую ударную вязкость, высокую износостойкость, низкий коэффициент трения, стойкость к растрескиванию, химическую стойкость, а также стабильность этих показателей в широком диапазоне температур от -200°С до +90°С.

  В машиностроении СВМПЭ используется при изготовлении втулок, шестерен, опор, подпятников, подшипников, клапанов, поршней, крыльчаток насосов и др.)

   Несмотря на явные преимущества СВМПЭ и изделий из него по целому ряду механических показателей, этот материал не лишен серьезных недостатков. Одним из них остается сравнительно низкая теплопроводность полимера, не позволяющая эффективно осуществлять формование массивных изделий из СВМПЭ методом горячего прессования. В результате неполного прогрева внутреннего объема изделия может наблюдаться недостаточное спекание частиц СВМПЭ, и как следствие, потеря прочности массивных деталей.

   Следующим недостатком СВМПЭ являются существенные усадки при формовании изделий методом горячего прессования, следует отметить и повышенную горючесть СВМПЭ (как и других полиэтиленов).

    Наполнители, как правило, позволяют избежать технологических усадок при формовании. Неорганические наполнители позволяют заметно понизить и горючесть материала. Кроме этого, правильным подбором наполнителей можно регулировать такие характеристики материала, как твердость, износостойкость, модуль упругости, ползучесть, ударная вязкость, теплопроводность, коэффициент теплового расширения. Также, значительным фактором при производстве значительных объемов продукции является снижение себестоимости материала за счет использования более дешевых по сравнению с основным полимером инертных наполнителей.

    Все более широкое применение находят новые марки полиамида на основе ПА 66 и в сравнении с ПA6, этот материал более плотный и жесткий, но также и более хрупкий. Обычно ПА 66 используют вместо ПА 6, когда требуется более высокая плотность и жесткость материала в ущерб упругости. ПА 66 имеет высокую износостойкость, низкий коэффициент трения, поэтому для скользящих деталей не требуется смазка. Материал имеет очень высокое растягивающее напряжение и прочность на сжатие, а вязкость материала более высокая, чем у полиамида 6.Однако к недостаткам следует отнести гигроскопичность материала и недостаточную маслостойкость, что может привести к изменению его механических и электрических свойств, геометрических размеров изделий. Обычно ПА 66 различных марок применяют при производстве зубчатых колес, эксцентриков, шкивов, малоизнашивающихся направляющих, колес и механических деталей.

   Марка полиамида PA4T (DSM), позволяет получить размерную стабильность, совместимость для бессвинцовой пайки, высокую жесткость и механическую прочность при повышенных температурах и находит применение в автомобильных электрических системах, воздушно/топливных, и трансмиссионных компонентах. Компания BASF Торговая марка Ultramid High Speed PA 66 (BASF) имеет текучесть, увеличенную на 100% за счет включения наночастиц и включение наночастиц также повышает устойчивость к термическому старению при высоких температурах. Марка Ultramid A3XZG5 (BASF) за счет введения cпециальных добавок имеет класс огнестойкости V0, что также расширяет сферу применения полиамидов на основе ПА 66.

    Новые марки ПА 66 предназначены для крупных компонентов в отсеке двигателя, таких как корпуса головок цилиндров или торцевые заглушки системы охлаждения, что дает возможность как для уменьшения массы, так и для выполнения требований по горючести материала. Для изделий, работающих в тяжелых условиях эксплуатации все более широкое применение находит полиоксиметилен (ПОМ). Материал обладает высокими механическим характеристикам, стойкостью к воздействию влаги и масла, высокой усталостной прочностью, ударопрочностью, в том числе ми при низких температурах, хорошей стабильностью размеров изделий, низким коэффициентом трения. В сравнении с ПА 6 ПОМ имеет более низкое сопротивление истиранию.

   Из ПОМ изготавливают подшипники, эксцентрики, зубчатые передачи с низким вращающим моментом, зубчатые колеса, конвейерные ролики и детали с точной обработкой, требующие хороших параметров формоустойчивости и плотности. Изделия из ПОМ могут использоваться в воде при температуре 80° C.

   Так как материал не гигроскопичен, он обычно используется для таких электрических деталей, как изоляторы, а благодаря своим хорошим химическим свойствам он подходит для изготовления из него деталей насосов, фланцев и комплектующих для химического оборудования.

 Основное применение ПОМ:

- в автомобилестроении - детали механизма ремней безопасности, механизм сидений, стеклоподъемники, люки, регулировка отопления, решетки вентиляции, дверные замки, датчик уровня топлива, топливный насос, отделитель воды, корпус распределителя, крышка бензобака, сетки и решетки динамиков, направляющие стеклоподъемника, шестерни,

- в производстве электроприборов- корпуса, шестерни, соединительные элементы, подшипники,

- в машиностроении - шнековые приводы, ролики конвейеров, держатели, буксы, подшипники скольжения, детали конвейерных цепей,

- в электронной промышленности - клавишные блоки телефонов, корпуса катушек, выключатели, пружинные элементы, якорные носители, видеокассеты, аутсертные платы,

- в точной механике и часовой промышленности – детали для измерительных приборов различного назначения, высокопрецизионные шестеренки, стрелки часов, детали фотоаппаратов и микроскопов.

  ПОМ имеет различные марки, которые могут перерабатываться различными способами и позволяют самые разнообразные применения - марки для литья под давлением, экструзии, легкотекучие типы и сверхлегкотекучие, модифицированные по скольжению, ударовязкие и высокоударовязкие, усиленные стекловолокном и стеклянными микросферами, марки для нанесения лазерной маркировки. Материал позволяет получать широкий спектр цветовой гаммы для изделий.

  Полибутилентерефталат (ПБТ) относят к частично кристалличным термопластичным полиэфирам на основе полибутилентерефталата.

  ПБТ характеризуется высокой твердостью и жесткостью, стабильностью свойств во времени, высокой теплостойкостью, особенно усиленных стекловолокном марок (эксплуатационная температура до + 140°C), неплохими свойствами скольжения и высокой износостойкостью, высокой стабильностью формы и размеров (низкий коэффициент термического расширения, низкое водопоглощение), хорошими электрическими свойствами, химической стойкостью, устойчивостью к образованию трещин, хорошей стойкостью к климатическим изменениям, позволяет покрывать поверхность изделия лаком, негорючестью (V0) и устойчивостью к ультрафиолетовому излучению для ряда армированных марок.

   Марочный ассортимент позволяет производить изделия – литьем под давлением, экструзией.

 ПБТ применяется для изготовления высококачественных и ответственных технических деталей: в электротехнике и электронике, в автомобильной промышленности и в производстве бытовой техники. В точной механике и машиностроении ПБТ используется в качестве материала для шестерен, подшипников и других деталей скольжения. Причем, он идеально комбинируется в этом применении с ПОМ.

  Полиэтилентерефталат (ПЭТ) - литьевой термопластичный полиэфир на основе полиэтилентерефталата. Полиэтилентерефталат (ПЭТ) производится поликонденсацией расплава терефталевой кислоты или диметилового эфира терефталевой кислоты с этиленгликолем и характеризуется следующими свойствами - высокой жесткостью и твердостью, очень хорошей устойчивостью к старению, возможностью лакирования поверхности, высокой устойчивостью формы при нагревании (эксплуатационная температура до 150°C), благоприятными свойствами скольжения, отличными электрическими и хорошими диэлектрическими свойствами, высокой устойчивостью по отношению к химикатам и к воздействию атмосферных явлений Для расширения спектра хороших механических свойств практически все марки ПЭТ усиливаются стекловолокном, процентное содержание которого различно в зависимости от конкретной марки.

  ПЭТ преимущественно применяется для тех технических деталей, к которым предъявляются высокие требования по нагрузкам. Благодаря хорошим показателям текучести расплава из этого материала можно изготавливать комплексные и тонкостенные детали. Главные области применения: электротехника, электроника, машино- и автомобилестроение.

  По сравнению с другими термопластами, усиленными стекловолокном, ПЭТ имеет лучшие свойства скольжения, что дает более широкие возможности применения этого материала для износостойких элементов в точной механике, например, для изготовления шестерен, подшипников, кулачков, муфт, деталей замков.

   Хорошая жесткость и очень хорошая устойчивость к старению делают его весьма важным материалом в машиностроении - ролики, цепи, фасонные детали вентилей, корпуса и рабочие колеса насосов.

  Полисульфон (PSU) – это неусиленный, аморфный полимер, главными характеристиками которого являются его высокие термические, электрические и механические свойства, которые типичны для кристаллического полимера.

  В сравнении с полиэфирсульфоном (PES), данный материал обладает более низкими термическими свойствами, хотя их уровень еще высок в сравнении с большинством других конструкционных пластмасс. Материал обладает стойкостью к воздействию высоких температур, стойкость к гидролизу и пару, высокие значения растягивающего напряжения, прочность на изгиб, коэффициент упругости, стойкость к химическому воздействию, очень хорошие электрические свойства, прозрачность.

  К недостаткам материала можно отнести низкую стойкость к ультрафиолету, поэтому он не может использоваться для наружного применения. Как правило, данный материал используют в электротехнике - печатные платы, катушки, изоляторы. В механике материал применяют там, где требуются высокие эксплуатационные характеристики, как, например, подшипники и высокоточные зубчатые передачи, функционирующие в условиях низких и высоких температур.

  Хорошая стойкость к воздействию минеральных кислот, щелочей и солевых растворов, однако PSU разрушается эфирами, хлоридными соединениями и ароматическими углеводородами. В химической промышленности применяют для изготовления комплектующих насосов, фланцев и т.д., которые находятся в контакте с жидкими пищевыми продуктами.

  Полиэфирэфиркетон (PEEK) – полукристаллический полимер, материал с высокими механическими и термическими свойствами (свыше 240 °C). Он устойчив к изменению характеристик под нагрузкой и износу, имеет низкий коэффициент трения, термостойкость без нагрузки выше, но она уменьшается при увеличении нагрузки, хотя и в ограниченном размере.

  Основные свойства - устойчивость при температуре до 240°C. (температура деформации материала при тепловом нагреве = 162°C), стабильность размеров, хорошая стойкость к химическому воздействию, хорошее сопротивление истиранию и низкий коэффициент трения, электрический изоляционный материал, высокaя мехaническaя прочность, жёсткость и твёрдость, очень хорошее сопротивление ползyчести , высокая устойчивость к высокой радиационной энергии (гамма- и рентгеновские лучи) . PEEK может применяться в качестве замены материала фторопласт.

  К недостаткам материала можно отнести то, что весовая нагрузка уменьшается при температуре выше 140 °C и не устойчивость к воздействию ультрафиолетовых лучей.

  Область применения - сильно нагруженные детали скольжения (втулки, упорные подшипники, направляющие планки и т.д.), детали со стабильными заданными размерами в технике точных приборов- втулки, скользящие планки, шестерни, ролики, распределительные поршни, кулачки, элементы насосов, а также изолирующие детали для электротехники.

   Поливинилиденфторид (PVDF)это полимерный материал с высокой максимально допустимой рабочей температурой на воздухе (150°C), с хорошей механической прочностью, жесткостью и стойкостью к текучести, хорошим качеством скольжения и износостойкостью. Материал обладает собственной низкой воспламеняемостью имеет хорошие электроизоляционные свойства, химическую и гидролизную стойкость, с стойкость к УФ и погодным условиям. Материал применяют при изготовлении корпусных блоков для промышленных рH-метров, работающих в тяжелой химической среде, для изготовления подшипника рычага посудомоечной машины и др.

   Например, марка PVDF 1000 является высококристаллическим армированным фторполимером, сочетающим хорошие механические, тепловые и электрические свойства с отличной химической стойкостью. Oн также показывает хорошую стойкость к радиации с высокой энергией.

     PVDF является универсальным конструкционным материалом, особенно применимым для производства изделий в нефтехимической, химической, металлургической, пищевой, бумажной, текстильной, фармацевтической и атомной отраслях промышленности.

  Полифениленсульфид (PPS) является, как правило, армированным, содержащим смазку полукристаллическим полимером, созданным для того, чтобы заполнить промежуток и в характеристиках, и в стоимости между стандартными термопластичными материалами (например, PA, POM, PET...) и высокотехнологичными усовершенствованными конструкционными полимерами для машиностроения (например, PBI, PI, PAI, PEEK.) и обладает следующими характеристиками - высокой максимально допустимой рабочей температурой на воздухе (220°C длительно с краткосрочными повышениями до 260°C), высокой механической прочностью, жесткостью и твердостью, даже при повышенных температурах , химической и гидролизной стойкостью, хорошими рабочими характеристиками по износу и трению, стабильностью размеров, стойкостью к излучению с высокой энергией (гамма- и рентгеновские лучи) и к УФ, низкой собственной способностью к возгоранию, хорошими электрическими изоляционными и диэлектрическими свойствами Применяют материал при изготовлении деталей для всех типах промышленного оборудования, таких как печи для сушки и обработки пищевых продуктов, оборудовании для химической обработки и электроизоляционных системах.

  В автомобильной промышленности - воздуховсасывающие системы, насосы, вентили, уплотнения, компоненты систем выхлопной и рециркуляционной систем), в электротехнике - штекеры и разъемы, корпуса катушек, детали реле, переключатели, герметизация конденсаторов и транзисторов. В машиностроении и в точной механике - применяется для изготовления функциональных деталей. Материал содержит лишь незначительный процент ионных примесей, вследствие чего имеет преимущества в области электроники по сравнению с другими пластмассами. Для многих формованных деталей, подвергающихся в процессе эксплуатации высоким нагрузкам PPS является лучшей альтернативой по отношению к сплавам легких металлов, реактопластам и некоторым другим термопластам.

   Материал поставляется в виде порошка и гранул. Добавками стекловолокна или смеси стекловолокна и минералов значительно повышаются жесткость, твердость и теплостойкость неармированного PPS. Ассортимент марок охватывает армированные типы для переработки экструзией и литьем под давлением, различающиеся вязкостью расплава. Особо легкотекучие марки предназначены для изготовления тонкостенных деталей с неблагоприятным путем течения и/или соотношением толщин стенок. Порошковые марки позволяют разнообразные применения для методик порошковой технологии, например, в качестве теплостойкого связующего и в качестве добавки к ПТФЭ — компаундам. Неусиленные гранулированные марки применяются преимущественно для изготовления волокон и для специальных применений в области экструзии.

   Полиамидимид (PAI) используется для изделий, эксплуатируемых при высоких температурах (250 °C), сохранение механической прочности и жесткости в широком температурном диапазоне, стойкость к износу и истиранию , стойкость к УФ и к радиации с высокой энергией (гамма- и рентгеновские лучи), низкая способность к возгоранию Применяют PAI при изготовлении скользящих лопастей во вращающихся компрессорах, для подставок для приваривания на стаканчиках в пищевых упаковочных машинах (запечатывание пластмассовых чашечек с йогуртом алюминиевой фольгой), такие подставки подвержены огромному износу и истиранию при температурах доходящих до 200°C, для гнезд и панелей печатных плат.

   К недостаткам материала можно отнести сравнительно высокое влагопоглощение, и для деталей, используемых при высокой температуре или изготовленных с плотными допусками, должны быть выдержаны условия по их сушке перед установкой в узел, так как если, набравшие влагу детали сразу будут подвергнуты воздействию температур выше 200°C, то может произойти тепловой удар, приводящий к деформации деталей.

  PAI разрушается под сильным воздействием многих химических веществ, а пар вызывает быструю деградацию этого материала, поэтому, если для изделий требуется значительная химическая и гидролизная стойкость, то лучше использовать другой полимер, в ряде случаев для оптимизации износостойкости и химической стойкости PAI рекомендуется произвести цикл термостабилизации после обработки деталей.

   Полибензоимидазол (PBI) – материал обладающий чрезвычайно высокой максимально допустимой рабочей температурой на воздухе(310 °C постоянно, с кратковременным повышением до 500 °C), сохранностью механической прочности и жесткости в широком диапазоне температур, большой стойкостью к износу и трению, низким коэффициентом линейного теплового расширения, стойкостью к излучению с высокой энергией (гамма- и рентгеновский диапазон), низкой собственной способностью к возгоранию, высокой чистотой в отношении ионного загрязнения и соответственно хорошими изоляционными и диэлектрическими свойствами, отличается низкой дегазацией (для сухого материала). Такие характеристики делают этот материал предпочтительным для высокотехнологичных отраслей, таких как полупроводниковая и аэрокосмическая промышленности. Однако высокая стоимость материала позволяет использовать его только для критических компонентов в целях снижения затрат на техобслуживание и получение значительного ресурса работы изделия.

   Применяют для изготовления высокотемпературных контактных деталей, таких как штыри, вакуумные колпачки и держатели световых колб и электрических соединителей, работающих при температуре воздействия выше 205 °C.

  Так как PBI очень твердый материал, это может вызвать проблемы с обработкой, если деталь изготавливается из заготовки. Поэтому производитель материала при серийном производстве рекомендует использовать алмазные инструменты, при этом все углы должны иметь радиусы (R > 1 мм), а края должны иметь фаски, чтобы максимально увеличить ударную вязкость детали.

   Обработанные с высокими допусками детали должны храниться в запечатанных мешках с влагопоглотителями, чтобы избежать изменений размеров в связи с влагопоглощением. Детали, которые быстро подвергаются воздействию температур свыше 200 °C, должны перед применением просушиваться, чтобы избежать деформации от теплового удара.

     Особое внимание следует уделить жидкокристаллическим полимерам, характерным признаком которых является молекулярная структура (Вектра). Такие полимеры состоят из жестких стержнеобразных макромолекул, которые при плавлении образуют нитевидную структуру. Когда жидкокристаллический полимерный расплав подвергается сдвигающему или растягивающему воздействию, что имеет место при всех процессах переработки термопластов, то жесткие макромолекулы упорядочиваются в волокна и фибриллы. При охлаждении они «замерзают». Отсюда вытекает специфическая морфология жидкокристаллических полимеров в твердом состоянии.

   Такая жесткая стержнеобразная структура приводит, по сравнению с исходными полимерами, к значительному улучшению механических свойств, преимущественно в направлении ориентации волокон, и к целому ряду других неординарных свойств - эксплуатационная температура до 240 °C, кратковременно до 300° C, очень низкая вязкость расплава, высокая размерная точность (допуски до класса ИТ6), очень малая теплота плавления (возможно короткое время цикла), безоблойное изготовление при литье под давлением, очень высокая прочность при растяжении и очень высокий модуль упругости в направлении течения, высокая ударная вязкость, очень низкий коэффициент линейного расширения , сравнимый со сталью и керамикой, собственная сопротивляемость возгоранию (V0, частично 5 VA), хорошая стойкость к химикатам и окислению, низкое влагопоглощение.

   Прочность при растяжении и жесткость повышаются в направлении течения настолько, насколько сильнее ориентирован расплав, поэтому в тонкостенных деталях значения жесткости и твердости более высокие и свойства жидкокристаллического полимера, которые определяются высокой ориентацией макромолекул, показывают ярко выраженную анизотропию. Так, прочность и жесткость в направлении ориентации существенно выше, чем в поперечном направлении, а коэффициент теплового линейного расширения в перпендикулярном направлении к ориентации выше, чем в параллельном к нему. Эта анизотропия смягчается наполнителями и усиливающими веществами и доводится до уровня других армированных волокном полимеров. Жидкокристаллические полимеры сегодня выпускаются под торговой маркой Вектра (Тикона) и выпускаемые марки основаны на различных типах основного полимера, различающихся температурой плавления, теплостойкостью, жесткостью и индексом текучести расплава.

  Используемые базовые полимеры при их модификации наполняющими и усиливающими веществами (стекло — и углеродные волокно, минералы, графит, ПТФЭ и их комбинации) позволяют получать материалы с требованиями конкретных областей применения. В настоящее время жидкокристаллические полимеры используют для изготовления деталей электрики и электроники, в соединительных деталях волоконной оптики, в телекоммуникационных приборах, в аппаратах химического производства, в медицинских приборах, в автомобилестроении и машиностроении, в авиации и космической отрасли.

   Многие формованные детали из сплавов легких металлов, реактопластов и некоторых других термопластов могут быть изготовлены из жидкокристаллического полимера. Ограничение – высокая стоимость материала.

    В последние годы расширилось и применение длинноволоконных термопластичных материалов (Цельстран, Тикона) и охватывает термопласты, усиленные длинным волокном, которые могут иметь различные свойства в зависимости от предъявляемых требований. В качестве термопластичной матрицы могут использоваться практически все частично кристаллические и аморфные термопластичные пластмассы.

   Производство осуществляется специальным запатентованным методом пултрузии, который позволяет получить высокое качество импрегнирования без повреждения волокна и пропитку каждого сегмента усиливающего волокна. Усиливающие волокна могут быть при этом из стекла, угля, арамида или нержавеющей стали. Длина волокна — 10-15 мм. Материал под торговой маркой Цельстран перерабатывается преимущественно литьем под давлением.

   Формованные детали из Цельстрана имеют максимально длинные волокна и большую долю волокна и имеют высокую стабильность размеров и хорошие механические свойства, значения ударной вязкости, трещиностойкости, прочности, жесткости и усталостной прочности варьируются в зависимости от конкретных целей и могут регулироваться комбинацией и соотношением волокна и матрицы, что включает также разнообразие их химического соединения. Экономичный метод переработки и краткое время цикла при производстве деталей позволяют получить изделия с оптимальным соотношением цены и качества. Материал может многократно перерабатываться вторично. Сегодня выпускаются следующие марки материалов - марки, усиленные стекловолокном: доля стекловолокна: 30-60 %, а в качестве полимерной матрицы используется - ПП, ПА 66, ПЭНД; Цельстран S - содержит волокно нержавеющей стали для электрического экранирования; наполненные стекловолокном специальные марки на базе матриц: ПК/АБС, ПФС, ПУ, ПБТ, ПОМ; наполненные углеволокном (40%), матрицы: ПА, ПФС, ПУ; наполненные арамидом (30 %), матрицы: ПА, ПФС, ПОМ.

   Область применения длинноволоконных термопластов достаточна широка, так Цельстран предлагается к применению там, где предпочтительна замена металла на современные, более легкие, экономичные и подвергающиеся стопроцентной вторичной переработке материалы, а обычные наполненные или армированные коротким стекловолокном пластмассы не удовлетворяют поставленным требованиям это функциональные и декоративные детали в автомобиле (аккумуляторный отсек, педаль сцепления, рычаг коробки передач, впускные трубы, резервуары для кабеля и приборов управления), в электротехнике и электронике (экранированные к электромагнитному излучению корпуса), в машиностроении (износостойкие шестерни).

   Такой имеющийся ассортимент конструкционных пластиков позволяет при конструировании изделий использовать наиболее оптимальную марку полимера для изготовления каждой деталей, что и решает вопрос долговечности изделия и повышения усталостной прочности механизма, узла или конструкции.

Последнее изменение Вторник, 25 Сентябрь 2012 20:39
Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии

Войти or Регистрация

Войти

Регистрация

User Registration
Отмена