Инженерные пластики и их применение. Часть 2

Чаще всего рассматриваются такие инженерные пластики, как ацетали, нейлоны, фторуглероды, фенолы, поликарбонат и полифениленоксид, и это лишь некоторые из них. Это действительно инженерные материалы, и для таких применений они обычно используются в относительно небольших количествах по сравнению с неинженерными пластиками, которые используются в коммерческих объёмах. Это материалы, характеризующиеся высокими эксплуатационными свойствами и, за исключением фенольных смол, как правило, по достаточно высокой цене за килограмм. Однако, если кто-то хочет расширить определение для инженерного пластика, по крайней мере, с некоторых точек зрения, другие материалы, такие как более прочные и долговечные полиолефины, АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол), акрилы, жёсткий поливинилхлорид, уретановые эластомеры и некоторые другие материалы также находят применение в технике, то есть PVC-U (непластифицированный ПВХ), из которого изготавливают промышленные трубы и трубопроводную арматуру, также относится к инженерным пластикам.

Преимущества и недостатки пластмасс можно определить следующим образом. Для большинства технических применений пластмассы считаются конкурентоспособными в первую очередь по сравнению с металлами, хотя, конечно, существует значительная конкуренция среди самих пластмасс. По сравнению с металлами пластмассы обладают определенными свойствами, которые, как правило, считаются предпочтительными для применения в технике. По большей части пластмассы обладают лучшей химической и влагостойкостью и более устойчивы к ударам и вибрации, чем металлы. Они легче по весу и обычно либо прозрачные, либо, по крайней мере, полупрозрачные в тонких срезах. Они имеют преимущество поглощения звука и вибрации, а некоторые обладают большей долговечностью и износостойкостью, чем металлы. Некоторые из них, как, например, в случае с нейлонами, являются самосмазывающимися. Важно отметить, что одной из наиболее важных характеристик пластмасс является то, что их обычно легче изготовить, чем металлы. Как вы знаете, некоторые пластмассы могут быть покрыты металлом, но, возможно, ещё более важным свойством является то, что пластмассы могут быть пигментированы в широком разнообразии цветов.

Наконец, из-за их меньшего веса, что даёт многим из них преимущество в стоимости на кубический сантиметр по сравнению с металлами, и, поскольку их обычно легче изготовить, готовые пластмассовые детали чаще всего менее дороги, чем металлические. Продолжая это сравнение пластмасс с металлами, мы должны признать, что пластмассы также характеризуются определенными отрицательными свойствами. Начнем с того, что пластмассы не так прочны, как металлы. Вообще говоря, они обладают более низкой термостойкостью и большинство из них легковоспламеняющиеся. Они характеризуются гораздо большим тепловым расширением, часто менее пластичны, чем металлы, и большинство из них гораздо более подвержены охрупчиванию при низких рабочих температурах. И, к сожалению, для многих применений, для которых используются или желательны пластмассы, они более подвержены ползучести. Пластмассы мягче, чем металлы, и некоторые из них, когда они поглощают воду или растворители, изменяют свои размеры, что является весьма негативным фактором, когда эти материалы используются для зубчатых колес и других деталей с малыми допусками.

Кроме того, большинство пластиков подвержены деградации под воздействием ультрафиолета. Наконец, большинство пластиков стоят дороже, чем металлы в расчете на килограмм, а некоторые из них стоят дороже, чем некоторые металлы в расчете на кубический сантиметр. Когда пластмассы сравнивают с металлами с точки зрения обычных преимуществ или недостатков, некоторые из их свойств могут считаться либо благоприятными, либо неблагоприятными в зависимости от применения. Среди них характеристики мягкости и гибкости пластмасс, даже с учетом более жестких типов. Ненаполненные пластмассы не являются проводниками тепла и электричества и подвержены деформации под воздействием тепла и / или давления. К счастью, как для инженера, так и для производителя пластмасс, пластмассы могут быть модифицированы путем добавления других материалов, модификаторов. Пигментация, например, уже упоминалась. Кроме того, в пластики могут быть включены антипирены, поглотители ультрафиолета (светостабилизаторы) и другие добавки, чтобы улучшить их свойства, а в пластмассы могут быть добавлены наполнители и армирующие материалы, чтобы придать им преимущества в сравнении с другими материалами.

Использование наполнителей, усиливающих агентов и химических добавок достаточно распространённые практики для придания пластикам желаемых свойств. Ранее было указано, что некоторые из полиолефинов использовались для определенных технических применений. Например, включение стеклянных волокон в полиолефин повысит его прочность, ударную вязкость, жесткость, стабильность размеров и даже его термостойкость, в результате чего армированный материал будет совершенно другого класса, чем тот материал, который не был так модифицирован. Другие армирующие агенты для пластмасс включают асбест, который увеличивает прочность и термостойкость; и технический углерод, который повышает устойчивость к атмосферным воздействиям и придает смазывающее действие и электропроводность. Добавление металлических порошков или металлических волокон обеспечивает термо- и электропроводность пластмасс, повышает прочность материалов и придает другие желательные свойства.

Даже такие материалы, как тальк и древесная мука, которые можно более правильно называть наполнителями, обладают такими преимуществами, как улучшенная стабильность размеров, улучшенная ударная вязкость и, что важно, более низкая стоимость. Здесь мы пытаемся подчеркнуть, что сами по себе пластмассы являются достаточно функциональными материалами, но иногда их можно сделать намного лучше по эксплуатационным характеристикам, добавляя наполнители, усиливающие агенты и химические добавки. Возможно, наиболее важным вкладом наполнителей является снижение стоимости, которую они придают пластикам. С другой стороны, используются более дорогие армирующие агенты из-за желательных свойств, которые они придают пластику, и такие армированные пластмассы будут стоить дороже и даже больше, чем неармированные материалы. В следующей части начнём более подробно рассматривать области инженерного применения пластиков.