Материал: А27878 Андреев АК Материалы для низкотемпературной техники

ратуре он практически не растворим в большинстве органических растворителей, хотя в некоторых из них интенсивно разбухает. При температуре более 80 С растворяется в ароматических углеводородах, например в ксилоле и толуоле. Полипропилен отличается химической стойкостью по отношению к действию различных агрессивных сред: кислот, щелочей и т. п.

Таблица 5.8

Теплоемкость и температурный коэффициент линейного расширения полипропилена

196

Основными способами получения изделий из полипропилена являются методы литья под давлением, экструзии и прессования.

Полипропилен перерабатывается всеми методами переработки термопластов. Операции по изготовлению из него заготовок и деталей различного назначения, а также его обработка подобны переработке полиэтилена, но производятся при более высоких температурах процессов.

Метод литья под давлением широко используется при получении заготовок, деталей и изделий различного назначения. При этом рекомендуется использовать литьевые машины с предпластикацией, параметры переработки зависят от свойств перерабатываемой композиции (показатель текучести расплава полимера, наличие наполнителей и др.). Для получения качественных деталей и изделий рекомендуется применять запорные форсунки.

Литье под давлением выполняют при температуре расплава полимера от 270 до 300 °С и температуре литьевой формы от 20 до 100 °С. Повышение температуры формы обеспечивает улучшенный глянец на поверхности. Давление впрыска достигает 120 МПа, при этом желательна длительная выдержка под давлением. Усадка

внаправлении течения составляет от 1,3 до 2 %, а поперек – от 0,8

до 1,8 %.

Экструзию полипропилена производят на одно- и двухшнековых машинах. Наилучшие результаты достигаются на установках со шнековым механизмом кратковременного давления. Температура экструзии находится в диапазоне от 235 до 270 °С, а давление

вголовке экструдера – от 8 до 12 МПа. Основным армирующим наполнителем для экструзионных и литьевых марок полипропилена является рубленое стекловолокно. Для упрочнения полипропилена, как и полиэтилена, чаще используют дисперсные наполнители: технический углерод, аэросил, химически осажденный мел, тальк, древесную муку, отходы хлопковых производств и др.

Экструзионное выдувное формование используют для изготовления тары различного объема. При выдувании крупногабаритных сосудов высокую прочность изделий получают двухосной вытяжкой. Пленки и рулонные полипропиленовые материалы хорошо перерабатываются всеми видами формования (штамповки).

Механическая обработка полипропилена. Для обработки стержней, труб, плит или листов из полипропилена на обычных ме-

197

таллорежущих токарных и фрезерных станках требуются специальные оснастка и заточка инструмента. В большинстве случаев при данной операции охлаждение не требуется.

Склеивание. Вследствие неполярности поверхности полипропилена достижение высокой адгезионной прочности при использовании конструкционных эпоксидных и полиуретановых клеев невозможно без предварительной подготовки поверхности. Основные методы модификации поверхности полипропилена такие же, что и полиэтилена.

Сварка. Полипропилен хорошо сваривается теми же методами, что и полиэтилен: горячим газом, фрикционным способом и нагревательным элементом. Высокочастотная сварка ненаполненных композиций невозможна.

Областями применения полипропилена являются: машиностроение и транспортное строительство – газоходы, сильфоны, лопасти вентилятора, корпуса насосов, вентиляторы, тюбики для красок, гильзы для шпуль; электротехника – корпуса трансформаторов, крепежные детали для выводов кабеля, детали антенн, изоляция для различных по назначению проводов и проволок и т. п. В строительстве изделия из полипропилена представлены направляющей арматурой, моечными баками, трубопроводами и радиаторами отопления.

Широко применяется полипропилен для изготовления товаров народного потребления. Наибольшее распространение получили полипропиленовые детали посудомоечных и стиральных машин, детали пылесосов и кухонных приборов; широко используются высокопрочные пленки и посуда, чемоданы, коробки для инструмента, транспортировочная тара, бытовые контейнеры, стерилизуемые медицинские инструменты, аптечная посуда, упаковочная лента, канаты и тросы.

Еще одной областью использования полипропилена являются детали и покрытия спортивных сооружений; например, из полипропилена изготавливают искусственные травяные покрытия

илыжные трассы.

Втабл. 5.9 приведены данные об удельной теплоемкости ряда полимеров на основе полиолефинов, выпускаемых зарубежными фирмами. Аналогами зарубежных материалов SBuna (L) является полиэтилен низкого давления; SBuna (Н) – полиэтилен высокого

198

давления с частично упорядоченной структурой; Montecatine – полипропилен изотактический.

Таблица 5.9

Значения удельной теплоемкости полимерных соединений на основе полиолефилинов

5.2.2. Полимерные материалы на основе полистирола

К данному классу полимеров относятся полистирол и его сополимеры, а также модифицированный полистирол, полученный методом блок-сополимеризации стирола с каучуком. В связи с низкой стоимостью исходного сырья, удовлетворительными физикомеханическими свойствами и разнообразием технического использования полимерные материалы на основе стирола по объему производства занимают третье место после полиолефинов и поливинилхлорида.

Полимерные материалы на основе стирола выпускают пяти основных видов: полистирол общего назначения; ударопрочный полистирол; акрилонитрилбутадиенстирольные пластики (АБС-плас- тики); сополимеры стирола; вспенивающийся полистирол. Полистирол представляет собой твердый, жесткий и прозрачный полимер без запаха и вкуса.

Полистирол общего назначения и ударопрочный поли-

стирол. Полистирол общего назначения получают полимеризацией мономерного стирола. Обычно применяется аморфный (атактический) полистирол с молекулярной массой 50–300 тыс. Увеличение молекулярной массы приводит к уменьшению текучести расплава,

199

которая может изменяться от 2 до 10 г/10 мин; повышаются прочность при растяжении и теплостойкость. В то же время такие свойства, как твердость и модуль упругости при изгибе, от молекулярной массы зависят незначительно. Следует отметить, что ударная вязкость полистирола весьма мала и находится в пределах от 19,6 до 27,4 кДж/м2, что делает его практически неприменимым для деталей низкотемпературного назначения, эксплуатируемых в условиях динамического нагружения, и резко сужает область его низкотемпературного назначения. Дополнительным ограничением по применению полистирола в качестве низкотемпературного материала является то, что в процессе эксплуатации его хрупкость увеличивается из-за старения полимера.

Ударопрочный полистирол представляет собой продукт сополимеризации стирола с каучуком. Это твердый непрозрачный продукт белого цвета. Он имеет двухфазную структуру: непрерывная фаза (матрица) образована полистиролом; дискретная (микрогель) – частицами овальной формы размером 1–5 мкм, окруженными тонкой пленкой привитого сополимера стирол–каучук, внутри частиц содержится оклюдированный полистирол. Материал обладает свойствами термопласта и сохраняет свою структуру в расплаве. При одинаковом содержании исходного каучука объем микрогеля в ударопрочном полистироле можно изменять, варьируя условия получения материала. Полистирол получают методами блоч- но-суспензионной полимеризации и полимеризации в массе.

В зависимости от методов изготовления различают блочный (отличается высокими показателями диэлектрических свойств), эмульсионный (имеет повышенные механические характеристики) и суспензионный (по электроизоляционным свойствам приближается к блочному полистиролу, а по механическим – к эмульсионному) полистирол.

Основными достоинствами полистирола являются: отличные диэлектрические характеристики, высокий коэффициент лучепреломления, отсутствие хладотекучести, абсолютная стойкость к воде. В то же время полистирол имеет низкую деформационную теплостойкость (70–80 °С по Мартенсу), невысокие значения удельной ударной вязкости (до 200 Дж/см2) и химической стойкости. Основные свойства полистирола приведены в табл. 5.10–5.12

200