Тема 4. Номенклатура ПКМ та області їх застосування.

4.1. Дисперсно-зміцнені ПКМ

Номенклатуру наповнених пластиків утворюють групи матеріалів конструкційного та спеціального призначення з додатковими функціональними властивостями, що містять дисперсні наповнювачі в твердому, рідкому та газоподібному станах.

Порошкові пластики містять дисперсні наповнювачі в твердій фазі. В цю групу входять такі матеріали:

·     конструкційні пластики – ПКМ з матрицею з конструкційних термопластів, що містять тверді наповнювачі неметалевої природи. Вони призначені для виготовлення легко і середньо навантажених ДМ (ущільнюючих кілець, зубчатих коліс, корпусів);

·     металонаповнені пластики – ПКМ, що містять в якості наповнювача металеві порошки. Існує 4 методи формування таких матеріалів. Найменш енерго- і трудомістка технологія полягає в змішуванні металевих порошків і полімерних матеріалів, що використовуються у в8игляді порошків у змішувачах різного типу. Особливість методів 2-ї групи полягає в тому, що на основі металевого наповнювача формують суспензію, змішують її з розчином полімеру і коагулюють. В результаті досягається високо однорідність. Третю групу утворюють технології, які побудовані на віброподрібненні металу в рідині на основі полімера або мономера. Відрізняються від попередньої групи використанням меншої кількості спеціальних компонентів (ПАР, стабілізатори). Четверта група призначена для отримання пластиків з найменшим розміром часток металу (0,4 мкм) шляхом термічного розкладу металоорганічних сполук (карбоніл);

·     графітопластики – ПКМ, що містять як наповнювач природній і штучний графіт, або карбонізовані продукти (кокс, термоантрацит). Наприклад, графітонаповнений поліамід (АТМ-2) – антифрикційний самозмащуваний литий матеріал на основі капрону;

·     сажонаповнені каучуки – матеріали, що складаються з натуральної (синтетичної) каучукової матриці наповненої графітовими включеннями з наступною вулканізацією;

·     порошкові фено- та амінопласти – матеріали, що містять полімерну (поліамідну) основу і наповнювач (SiO2, Al2O3  - 95%);

·     текстуровані матеріали – матеріали на основі кристалічних матеріалів, де кристалічні ділянки утворюють елементи макроструктури (текстуру) з заданою орієнтацією, що обумовлює анізотропію властивостей.

Наповнені пластики, що містять компоненти в рідкій фазі – матеріали, в полімерній матриці яких присутні пори заповнені рідиною. В цю групу входять такі матеріали:

·     антимікробні КМ – матеріали, що проявляють антимікробну та бактеріостатичну дію (Собінова та нітробензойна кислоти, їх солі і ефіри, антибіотики, іони металів);

·     іонно-обмінні смоли – нерозчинні в воді і органічних розчинниках високомолекулярні поліелектроліти (полімери, в склад яких входять групи, що розпадаються на іони в розчині) при контакті яких з розчинами електролітів відбувається обмін іонів смоли на іони електроліту. Наприклад, пом’якшення води шляхом заміни Ca+, Mg+ на Na+;

·     антикорозійні пластики – ПКМ, що містять інгібітори корозії. Існує 2 види таких пластиків: матеріали, що містять закриті або з’єднані пори.

ПКМ, які містять компоненти в газовій фазі – це пінопласти, поропласти; пластики з порожнистим наповнювачем. Дані матеріали використовують для захисту машин від теплового обміну, вони виконують також акустичний і звукоізоляційний захист.

 

4.2. Волокнисті ПКМ

Волокнисті пластики – КМ, що містять вуглецеві, борні, полімерні та інші високоміцні волокна. Волокнити – прес-матеріали, що складаються з рубленого волокна просоченого термореактивною синтетичною смолою. Волокнити, що містять бавовняне або хімічне волокно називають органоволокнитами, вуглецеве – карбоволокнитами, борне – бороволокнитами. Матриці виготовляють з ФФС резольного або новолачного типів.

Номенклатуру волокнистих пластиків складають:

·     склопластики – складаються з полімеру та скловолокна (висока електроізоляція, радіопрозорість, низька теплопровідність і щільність, висока міцність). Використовуються переважно в судно- та авіабудуванні;

·     азбопластики – складаються з полімеру та азбесту. Виготовляють хімічну апаратуру, триботехніку, теплостійкі деталі. Пароніт – ПКМ на основі каучука наповненого азбестом;

·     вуглепластики – складаються з полімеру і вуглеволокна. Характеризуються високою термо-, тепло-, електро-, хімічною стійкістю та низьким ТКЛР;

·     боропластики – складаються з термореактива та бороволокна. Характеризуються високою міцністю, жорсткістю, термостійкістю.

Шаруваті армовані пластики – це КМ, що містять пошарово розміщені наповнювачі (скло-, азбо-, вуглепластики). Найпоширенішим є:

·     текстоліти – матеріали, що складаються з тканини, що просочена термореактивною синтетичною смолою. Характеризуються високою міцністю, що мало залежить від температури. Розрізняють текстоліти на основі бавовни, склотекстоліти, азботекстоліти, карбо- і органотекстоліти. З текстолітів виготовляють великогабаритні вироби складної форми, вкладиші підшипників тощо. Азботекстоліти використовують як фрикційний матеріал;

·     дубильні пластики - шарові матеріали, що складаються з листів поліетилену, поліпропілену та інших термопластів з’єднаних з тканиною, або хімічно-стійкою гумою. Переважно при цьому поєднуються два хімічно-стійких компоненти. Наприклад, дуплен – листовий поліетилен, просочений бутилкаучуком. Різновидом є також прогумовані тканини – просочені з однієї або двох сторін гумою, які поєднують в собі високу міцність з стійкістю до впливу зовнішнього середовища. Лінолеум – полімерний матеріал на тканинній основі із застосуванням алкідних смол, ПВХ, синтетичних каучуків та інших полімерів;

·     гетинакс - шаровий пластик на основі паперу, просочений термореактивною смолою. Характеризуються високими механічними, електроізоляційними властивостями. Для виготовлення гетинакса електротехнічного призначення використовують папір з сульфатної целюлози. Органогетинакс - шаровий пластик на основі паперу з синтетичних волокон. Інколи гетинакс армують металевою фольгою і покривають скляними, азбестовими чи іншими волокнами. Як в’яжучі застосовують ФФС, епокси-фенольні і меламіно-формальдегідні смоли;

·     металопласти – конструкційні матеріали, що складаються з металевого листа, що покритий з однієї або двох сторін шаром полімеру (поліетилен, фторопласт, ПВХ). Технологія виготовлення включає в себе наклеювання на металеві листи полімерної плівки, нанесення пластмас, або напилення порошкоподібного полімеру;

·     деревинно-шарові пластики (ДШП) – матеріали, що отримані шляхом гарячого пресування тонких шарів деревини, просочених синтетичними термореактивними смолами. Наприклад, просочення шпону (береза, бук, липа) товщиною 0,3...0,8мм водоемульсійними або розчиненими в спирті смолами в автоклавах. Інколи смолу на шпон наносять валками, потім підсушують, збирають в пакети і пресують з підігрівом. 

За спеціальною технологією отримують сотопласти – армовані пластики, макроструктура яких являє собою закономірно розміщені комірки певної форми (соти).

 

4.3. Суміші ПКМ

Суміші – група ПКМ, структура яких являє собою переплетені неперервні фази матеріалів матриці і наповнювачів. Функцію матриці і наповнювачів виконують різні полімери. При цьому суміщують їх в твердому або рідкотекучому станах. Така модифікація полімерних матриць полімерними наповнювачами дозволяє в широких межах змінювати властивості матеріалу. При введенні поліуретанового наповнювача в матрицю поліаміда суттєво підвищується пластичність останнього. Високою зносостійкістю відрізняються матеріали, що містять поліетилен і фторопласт в поліамідній матриці. Основними з них є органосилоксанові матеріали, органосилікатні  матеріали, зокрема:

·     суміші органосилікатні – композити на основі матриці з органічних й елементоорганічних полімерів, що містять компоненти органічної й силікатної природи (наприклад, полімерцемент – матеріал, що містить органічний полімер і неорганічну в’яжучу речовину;

·     нетканні матеріали - текстильні матеріали з натуральних або хімічних волокон, що виготовлені без процесу ткання. Наприклад, шляхом просочення волокон в’яжучим;

·     студні полімерів – структуровані системи типу „полімер-розчинник”, що утворюються при твердненні полімерів, або набуханні твердих полімерів. Специфічною властивістю студнів є синерезис – самовільне зменшення об’єму, що супроводжується виділенням рідини;

·     деревинні плити – ПКМ, що формуються із сумішей деревної тирси або волокон з невеликим вмістом в’яжучого. Дані плити виготовляють шляхом формування волокнистої деревинної маси з добавлянням 4…8% синтетичної смоли. ДСП виготовляють пресуванням або екструзією суміші деревної тирси і в’яжучого. Для підвищення водо-, вогнестійкості, стійкості проти мікроорганізмів вводять антипірени, антисептики.