Расширенное руководство по полимерам. Свойства термопластов. Полиамиды, полиарилаты, полиэфиры

Компании-производители предлагают различные марки полиамид-имидов, универсальные материалы, выполненные по технологии литья под давлением, износостойкие составы с добавлением ПТФЭ / графита, армированные графитовым волокном компоненты, а также армированные стекловолокном изделия и некоторые другие. Прочность при растяжении при комнатной температуре незаполненного PAI составляет около 192 МПа (28 тыс. фунтов на квадратный дюйм), его прочность на сжатие около 220 МПа (32 тыс. фунтов на квадратный дюйм). При температуре +232 °C (+450 °F) его предел прочности при растяжении составляет около 65 МПа (9500 фунтов на квадратный дюйм), то есть такой же сильный, как у многих инженерных пластиков при комнатной температуре. Продолжение выдержки при температуре +260 °С в течение 8000 часов не приводит к значительному снижению его свойств при растяжении. Ненаполненная марка PAI имеет рейтинг UL 94 V-0 при толщине всего 0,002 см и имеет кислородный индекс 45%.

PAI чрезвычайно устойчивы к пламени и имеют довольно низкое дымообразование. Некоторые усиленные марки превышают требования международных стандартов в отношении воспламеняемости, плотности дыма и выбросов токсичных газов. Радиационная стойкость PAI хорошая, прочность на разрыв падает только на 5% после воздействия гамма-излучения под углом 110°. Их химическая стойкость очень хорошая, полиамид-имиды практически не подвержены влиянию алифатических и ароматических углеводородов, а также галогенированных растворителей и большинства кислотных и основных растворов. Однако PAI подвергается воздействию некоторых кислот при высоких температурах, пара при высоком давлении и при высоких температурах сильных оснований. Изделия из PAI поглощают влагу во влажной среде или при погружении в воду; однако скорость при этом низкая, и этот процесс обратимый. Например, при относительной влажности 50% и температуре +23 °C (+73 °F) PAI поглощают около 1% веса за 1000 часов. Изделия могут быть восстановлены до их первоначальных размеров путем сушки.

Далее рассмотрим такой материал, как полиарилат или PAR. PAR является формой ароматического термопластичного полиэфира (аморфного). Материал проявляет превосходный баланс свойств, таких как жесткость, стойкость к ультрафиолетовому излучению, стойкость к горению, высокая температура теплового искажения, низкая чувствительность к надрезу и хорошие диэлектрические значения. Использование включает в себя солнечное остекление, оборудование для обеспечения безопасности, электрооборудование, компоненты для транспортных средств и изделия в строительной отрасли. Полиарилаты используются главным образом в электронике, электротехнике и автомобильной отраслях. Хорошими примерами являются световые конструкции и отражатели. Эти материалы также находят применение в микроволновом оборудовании, наружном освещении и медицинском оборудовании.

Теперь рассмотрим такой материал (а точнее, группу материалов), как полиарилэфиркетон или PAEK. Семейство пластиков PAEK является лидирующим материалом среди высокотемпературных стабильных термопластов. Эти материалы могут быть достаточно сильно нагреты и при этом испытывать значительные механические воздействия. В определенных применениях они обеспечивают хорошую экономию вкупе с технологическими преимуществами по сравнению с термостабильными реактопластичными материалами и фторполимерами. PEAK обеспечивает постоянную рабочую температуру +250 °C (+480 °F) и, в зависимости от типа кратковременной нагрузки, до +350 °C (+662 °F). Без добавок он имеет класс огнестойкости UL94 V-0 если толщина образца для испытаний составляет не менее 0,01 см.

Плотность паров ПАЭК под воздействием открытого пламени является самой низкой среди термопластичных материалов. Кроме того, они имеют исключительно низкие показатели токсичности и едкости дыма при горении. Количество тепла, выделяющегося при возникновении пожара, довольно мало и соответствует авиационным нормам для использования внутри помещений. ПАЭК обладает высокой устойчивостью к гидролизу и хорошей устойчивостью ко многим различным химическим веществам. Свойства этого семейства пластмасс включают предел прочности при разрыве 85 МПа (12 300 фунтов на квадратный дюйм), относительное удлинение при разрыве 56 процентов, модуль упругости при растяжении 0,6 x 10° фунтов на квадратный дюйм, растягивающее напряжение при текучести при температуре +23 °С (+74 °F) равно 104 МПа (15 100 фунтов на квадратный дюйм) и при температуре +160 °С (+320 °F) оно равняется 37 МПа (5400 фунтов на квадратный дюйм). Удлинение при разрыве составляет 6% при комнатной температуре +23 °С (+74 °F) и 2% при температуре +160 °С (+320 °F) при использовании ударных тестов Izod без надреза.

PAEK — это пластмассы, в которых основные молекулярные группы связаны друг с другом через кислородные мостики (эфирные и карбонильные группы, кетон) и могут рассматриваться как основная особенность этого класса пластмасс. Их соотношение влияет на температуру стеклования (Tg) и температуру плавления (Tm) полиэфиркетонов. Они также отличаются такими характеристиками, как термостойкость и температура обработки. Например, высокое содержание кетона приводит к более высокой Tg (температуре стеклования) и более высокой Tm (температуре плавления) Могут быть получены различные сложные конфигурации, например, такие, как полиэфиркетонэфиркетонкетон (PEKEKK). Другие соединения представляют собой PEEK (полиэфирэфиркетон), PEK (полиэфиркетон), PEEKK (полиэфирэфиркетонкетон) и PEKK (полиэфиркетонкетон). Часть этих материалов будет рассмотрена в следующих главах.