Классификация современных конструкционных полимеров

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).

Заключение

Столь широкий 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.

Список использованных источников

1. Литье пластмасс под  давлением. Оссвальд Т., Турнг Л. - Ш., Грэманн П. Дж., под ред. под  ред. Э.Л. Калинчева. - 750 стр., Издательство: Профессия. - 2005.

2. Производство изделий  из полимерных материалов. Издательство: Профессия. - 2006.

3. Как делать литьевые  формы, Г. Менгес. Издательство Профессия. - 2007

4. Журнал "Полимерные материалы"

5. Материалы микроэлектронной  техники: учебное пособие для  вузов/ Под ред.

В. М. Андреева, - М.: Радио и связь, 1989.

6. Пасынков В.В., Сорокин  В.С., Материалы электронной техники, - М.:Высшая школа, 1986.

7. Материаловедение/ Под  ред. Б.Н. Арзамасова. – М.: Машиностроение,1986.