Тема 2.8. Неметаллические материалы

Студент должен:

иметь представление:

о разновидностях неметаллических материалов; о свойствах неметаллических материалов; о перспективах га применения в технике;

знать: основные виды и свойства неметаллических материалов,

применяемых в промышленности.

Неметаллические материалы, их классификация, свойства, достоинства и недостатки, применение в промышленности.

Пластмассы. Простые и термопластичные пластмассы: полиэтилен, полистирол, полихлорвинил, фторопласты и др. Сложные пластмассы: гетинакс, текстолит, стеклотекстолит.

Каучук. Процесс вулканизации. Материалы на основе резины.

Состав и общие свойства стекла. Ситаллы: структура и применение.

Древесина, ее основные свойства. Разновидности древесных материалов.

Литература: 1, с. 450...488; 2, с. 434...520

Методические указания

Неметаллические материалы получили большое применение благодаря малой плотности, антикоррозийности, простоте обработки и дешевизне. Производство пластических масс основано на использовании дешевого природного сырья, что дает значительную экономию государственных средств. Применение пластмасс разрешает сэкономить значительное количество черных и цветных металлов, дерева, стекла и других дорогостоящих и трудоемких в обработке материалов.

Однако неметаллические материалы нельзя рассматривать только как заменители других материалов, в ряде случаев они превосходят их по своим свойствам. Пластмассы нашли широкое применение во всех областях промышленности, так как в настоящее время разработаны неметаллические материалы, обладающие высокой конструкционной прочностью, полупроводниковые, магнитные и др. Они стали важнейшим конструкционным материалом, из них делают бесшумные шестерни, подшипники, тормозные ленты и многие другие детали.

Материал этой темы подробно изложен во всех учебниках. Изучение ее начните с основных общих физико-механических свойств пластмасс.

Нужно знать способы получения высокомолекулярных искусственных соединений, сущность реакций полимеризации и поликонденсации, разницу между ними. Нужно знать, какие пластмассы называются термопластичными, термореактивными и термостабильными.

Разберите, как классифицируются пластмассы по составу. При изучении сложных пластмасс в первую очередь нужно обращать внимание на наполнители, так как главным образом они определяют свойства пластмасс. Нужно знать, какие наполнители наиболее часто применяются. В зависимости от наполнителя пластмассы обычно и получают свое название. Нужно знать, какие пластмассы находят наиболее широкое применение в промышленности, область их применения.

Выпишите в конспект по две-три пластмассы, обладающие общими свойствами, укажите эти свойства, состав пластмассы (полимер, наполнитель), метод получения и область применения.

В последнее время значительно увеличилось количество пластических масс, которые по своим свойствам могут заменять резиновые материалы. Но все же резина и резинотехнические изделия еще достаточно широко применяются во всех отраслях промышленности. Основное сырье для получения резины - натуральный и синтетический каучук, который получают путем синтеза простых органических веществ. Имеются различные виды синтетических каучуков.

Нужно знать сущность основных способов получения синтетического каучука и исходное сырье для этого.

Резину получают путем химической переработки каучуков. Нужно знать основные процессы получения резиновых изделий - приготовление резиновой смеси (сырой резины), изготовление полуфабрикатов из сырой резины, вулканизация, отделка изделий. В состав резиновых смесей для улучшения физико-механических свойств каучука входят различные добавки: вулканизирующие вещества, наполнители, мягчители, противостарители и др. Нужно знать основные компоненты резины и их назначение, так как от них в значительной степени зависят свойства резиновых изделий. Нужно также знать, что в зависимости от содержания серы получается мягкая и твердая резина. Разберите процесс получения твердой резины без серы - эскапона. Сырая резина представляет собой однородную пластичную массу, которой легко придать нужную форму.

Резиновые изделия, которым нужна прочность (шланги, резиновые рукава, покрышки, транспортные ленты и др.), армируют, то есть в резиновую смесь при изготовлении изделий вводят упрочняющий материал - стальную проволоку или ленту, стеклянную или капроновую ткань. При изготовлении резинометаллических изделий нужно учитывать, что усадка и коэффициент линейного расширения резины значительно больше, чем у металла.

Полученные резиновые изделия подвергают вулканизации, при которой происходит химическое взаимодействие каучука с серой. Разберите, как производится холодная и горячая вулканизация. В массовом производстве вулканизацию производят на специальных автоматах. Имеются литьевые вулканизационные автоматы, на которых резиновые изделия получают методом литья с одновременной вулканизацией. При получении резиновых изделий прессованием применяют ротационные прессы, на которых также одновременно происходит прессование и вулканизация. Ротационные прессы и литьевые автоматы имеют высокую производительность.

Нужно знать основные характерные свойства резиновых изделий, их разновидности и область применения мягкой, армированной и твердой резины.

Древесина в качестве конструкционного материала применяется в виде натуральной древесины и в виде разнообразных древесных материалов. Нужно знать достоинства и недостатки древесины как конструкционного материала, а также способы повышения долговечности древесных изделий.

Древесные искусственные материалы изготовляют в виде фанеры, лингостона, лингофоля и др. Нужно знать, что собой представляют эти материалы, как их получают и где применяют. Армированная фанера, состоящая из листов шпона и металлической сетки, вклеенной между листами шпона, обладает высокой прочностью и устойчивостью против ударных нагрузок. Она хорошо гнется, штампуется, склеивается.

Древеснослоистые пластики (ДСП), прессованная древесина (ДП) используются как конструкционные, электроизоляционные, тепло- и звукоизоляционные материалы. Из них делают детали машин, работающие с ударными нагрузками (кулачки, сегменты зубчатых передач, прокладки и др.). Стойкость вкладышей подшипников из ДСП в 3-5 раз больше стойкости бронзовых. Снижается износ стальных шеек вала, уменьшается расход смазочного масла. Выпишите достоинства и недостатки каждого древесного материала и их область применения.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие материалы называются пластмассами?

2. Сущность реакции полимеризации и поликонденсации? Какая между ними разница?

3. Какие пластмассы называются термопластичными, термореактивными и термостабильными?

Как классифицируются пластмассы по составу?

5. Какие пластмассы называются пенопластами? Их свойства и область применения.

6. На основе каких полимеров изготовляют кинофотопленку?

7. Состав, свойства и область применения гетинакса.

8. Какие пластмассы обладают высокими диэлектрическими свойствами?

9. Какими свойствами обладают фторопласты? Область их применения.

10. Укажите основное исходное сырье для получения синтетических каучуков.

11. Укажите назначение основных составляющих резиновых смесей.

12. Сколько серы входит в мягкую, а сколько - в твердую резину?

13. В чем сущность пресса вулканизации?

14. Назовите основные процессы, из которых состоит получение резиновых изделий.

15. Достоинства и недостатки древесины как конструкционного материала

16. Свойства армированной фанеры и область ее применения.