Конструкционные полимерные материалы
По принципу целевого использования полимерные материалы подразделяют на следующие основные классы: каучуки, пластики, волокна, смеси полимеров и композиты. В табл. 7.1 приведен сравнительный анализ механических свойств полимерных материалов, кварца и металлов. Из табл. 7.1 следует, что величины модуля упругости и прочности пластиков и волокон сопоставимы с таковыми для кварца и металлов, а модуль… Читать ещё >
Конструкционные полимерные материалы (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
По принципу целевого использования полимерные материалы подразделяют на следующие основные классы: каучуки, пластики, волокна, смеси полимеров и композиты. В табл. 7.1 приведен сравнительный анализ механических свойств полимерных материалов, кварца и металлов. Из табл. 7.1 следует, что величины модуля упругости и прочности пластиков и волокон сопоставимы с таковыми для кварца и металлов, а модуль упругости каучуков по порядку величины сравним с модулем упругости газов. Таким образом, полимерные материалы охватывают практически весь диапазон упругих и прочностных характеристик.
Таблица 7.1
Основные механические параметры различных материалов.
Материал. | Модуль упругости, ГПа'. | Прочность, ГПа. | Удельная прочность, (ГПа-смЭ/г. |
Сталь. | 200−250. | 2−4. | 0,25−0,5. |
Алюминий. | = 70. | = 2. | = 0,7. |
Кварц. | 80−100. | <3,5. | < 1,2. |
Газ. | 10'4 | ; | ; |
Полимеры: | |||
каучуки. | (2−3) Ю'4 | —. | ; |
пластики. | 15−20. | < 1,0. | < 0,8. |
волокна. | <200. | < 4,5. | < 3−3,5. |
Полиэтилен: | |||
каучук. | = 2,5−10 4 | ; | ; |
пластик. | 8−12. | 0,6−0,8. | О о. |
волокно. | < 170. | <3,0. | < 2,8−3,0. |
Важным инженерным параметром является удельная прочность, т. е. прочность, нормированная на плотность материала. В условиях эксплуатации изделие испытывает нагрузки, вызванные его собственным весом. Это особенно актуально для крупномасштабных и длинномерных конструкций, таких как несущие балки, пролеты, тросы и т. д. В этом случае избежать или снизить риск разрушения под действием собственного веса можно, лишь уменьшая плотность (удельный вес) материала. Плотность полимеров лежит в пределах 0,95—1,45 г/см3, что в несколько раз меньше плотности неорганических материалов. В результате удельная прочность полимеров намного выше, чем удельная прочность металлов.
Перспективы развития производства полимерных материалов определяют увеличение их прочности до 10 ГПа, модуля упругости — до 450 ГПа и удельной прочности — до 6,5 (ГПа-см3)/г.
Отметим, что на базе одного полимера можно получить весь спектр полимерных материалов. Так, на основе полиэтилена возможно производство как каучуков, так и пластиков и волокон (см. табл. 7.1).
К основным достоинствам полимерных материалов следует отнести коррозионную стойкость, стойкость к агрессивным средам, атмосферным и радиационным воздействиям, а также низкую теплопроводность. Недостатки промышленных полимерных материалов связаны в первую очередь с их низкой термостойкостью (от 100 до 400°С). Кроме этого для многих полимерных материалов затруднены процессы утилизации и повторного использования Рассмотрим основные классы конструкционных полимерных материалов более подробно.