ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Нормализация свойств полимерных материалов в изделиях и полуфабрикатах из "Применение полимерных материалов в конструкциях, работающих под нагрузкой" В предыдущих главах упоминалось, что по разным причинам детали и полуфабрикаты из полимерных материалов (листы, трубы, стержни и другие профили) поступают к потребителю в состоянии, когда не гарантирована стабильность их свойств при эксплуатации, например неполное отверждение реактопластов в деталях и полуфабрикатах, различная степень кристалличности по сечению изделий из кристаллических полимеров. [c.270] В задачу технолога-машиностроителя по применению полимерных материалов па первой же стадии поступления деталей и полуфабрикатов из этих материалов входит создание способов нормализации их свойств. В этом нет ничего нового. Технолог-машиностроитель, имеющий дело с металлами и их сплавами, привык к назначению различных режимов термообработки сплавов железа, алюминия и других металлов с целью нормализации их определенных свойств. Имеются критерии, по которым можно точно назначить режимы термообработки данного металла или сплава (микроструктура образца, диапазон механических свойств). [c.271] Более трудное положение создается при применении полимерных материалов, поскольку установленных, хорошо проверенных критериев нормализации свойств этих материалов в настоящее время нет и существуют лишь отдельные экспериментальные работы, результаты которых здесь и будут рассмотрены. [c.271] Полученные результаты весьма важны для тех случаев, когда детали из текстолита работают под нагрузкой при повышенных температурах (зубчатые колеса в автомобильном двигателе, колеса червячных передач в редукторах). [c.273] Тепловая нормализация термопластов. Экспериментально доказано, что литые детали из полистирола вследствие остаточных термических напряжений самопроизвольно растрескиваются в присутствии нефтепродуктов (типа керосина), а также примесей стп-рола и дивинилбензола. Длительное нагревание в воздушном термостате при температуре на несколько градусов ниже Тс термопласта приводит к выравниванию термических напряжений по объему образца, и растрескивание прекраш ается. Такая обработка представляет собой отжиг типа отжига изделий из силикатных стекол. [c.273] Второй тип тепловой нормализации относится к кристаллическим полимерам. [c.273] Ранее уже упоминалось, что в кристаллических полимерах каждой температуре соответствует определенное равновесное соотношение кристаллической и аморфной компонент. Указывалось также, что установление равновесного соотношения — процесс релаксационный, зависяш ий от времени и температуры. Именно по этой причине при кратковременных процессах переработки кристаллических полимеров в изделия (литье под давленпем, экструзия) практически никогда не получаются изделия, сечения которых были бы однородны по соотношению компонент. [c.273] В действительности в изделиях из кристаллических полимеров поверхностные слои по сравнению с центральными закалены , т. е. обеднены кристаллической компонентой. [c.273] Если искусственно создать условия, при которых подвижность молекул полимера была бы в максимальной степени увеличена, а время пребывания молекул в этом состоянии значительно превышало бы время релаксации (повышенные температуры), можно достигнуть высокой упорядоченности кристаллических участков и равновесного соотношения кристаллической и аморфной компонент во всех сечениях изделий. Это и будет тепловая нормализация кристаллических полимеров. [c.273] ВЫСОКИХ температурах (180—200° С для капрона).. В работе полностью отрицается необходимость термообработки в масле и рекомендуется только кипячение в воде (из расчета 10 мин на каждый 1 мм толщины детали). [c.274] Нетрудно понять причины таких разногласий, если указать, что авторы упомянутых работ сосредоточили свое внимание именно на изыскании методов стабилизации размеров, включая ликвидацию термодинамически неравновесных состояний структуры полимера (путем соответствующей термообработки) и изменение объема при переменной влажности окружающей среды. При этом протекают операции, не имеющие прямого отношения к стабилизации неравновесных состояний структуры полимера, — вымывание низкомолекулярных продуктов, которые хорошо растворимы в воде. [c.274] Исходя пз данных рис. 129, можно назначать оптимальный режим тепловой нормализации деталей из полимера с заданным модулем упругости. Из рис. 129 видно, что после закалки полимера при температуре на 20—25° С ниже его (постоянные и с ) можно получать изделие с максимальной жесткостью. В тех случаях, когда требуется эластичная деталь (малая величина Е), литье под давлением должно осуществляться в охлаждаемую до возможно более низкой температуры прессформу. [c.274] Кривая 1 на рис. 129 является усадочной кривой для тех случаев, когда деталь из кристаллического полимера получена на режиме холодного формования. Как видно из сравнения рис. 129 с рис. 118, кривая 1 (рис. 129), полученная при исследовании отпуска вытянутого волокна, по форме совпадает с кривыми i и 2 (рис. 118, стр. 253), характеризующими усадку изделий. [c.275] Кривая 1 (рис. 129) имеет следующее практическое зпаченне. Если максимальная температура эксплуатации троса пз волокон полимера равна -Ь50° С, его следует подвергнуть отпуску посредством нагревания при несколько более высокой температуре (-1-55° С) до достижения постоянной величины усадки при этой температуре. По кривой 1 можно определить, какова будет усадка троса по д.лине. [c.275] ДЛЯ каждого полимера экспериментальные кривые (типа 1 п 2 на рис. 129) в координатах 1п Г — Е и 1п Г — Д/, определить графически численные значения и Сз, и 6 в уравнениях (V, 2) и (V, 3) и пользоваться ими для расчетов. [c.276] Нормализация по содержанию жидкостей. В гл. II и III было подробно рассмотрено действие воды и других жидкостей и их паров на свойства полимерных материалов. Основным результатом действия жидкостей и их паров является изменение линейных размеров деталей из полимерных материалов. [c.276] Нормализация по содержанию жидкостей проводится для стабилизации размеров изделия при работе в определенных условиях, например при постоянном действии жидкости (за исключением коррозионных жидкостей), при изменяющейся влажности пли при циклическом действии капельной жидкости (дождь — ясный день). [c.276] Рассмотрим в качестве примера работу текстолитового вкладыша подшипника при смазке водой. В этом случае вкладыши перед монтажом следует выдерживать в воде до насыщения. Для текстолита (образец толщиной 10 мм) предел насыщения водой составляет 6—9% от нервоначальной массы образца (в зависимости от содержания смолы). Этот предел достигается при нормальной температуре примерно через 300—500 суток, а при 90—94° С — примерно через 48 ч. Поликапроамид (капрон) имеет предел насыщения водой примерно 12%, который достигается кипячением в воде в течение 1—2 ч. [c.276] Вернуться к основной статье