Классификация пластмасс по совокупности параметров

эксплуатационных свойств (к рис. 2.1) [1]

Как видно, в основу классификации конструкционных пластмасс по совокупности параметров эксплуатационных свойств положены два таких важнейших эксплуатационных параметра, как прочность (т. е. способность пластмассы сопротивляться внешним нагрузкам) и теплостойкость (т. е. способность пластмассы сохранять работоспособность в определенном интервале температур). Такой подход допустим в связи с тем, что даже при наличии уникального комплекса эксплуатационных свойств недостаточные прочность и теплостойкость изделия резко сужают области его эксплуатации (если не приводят вообще к невозможности его использования).

Таким образом, пластмассы инженерно-технического назначения характеризуются в общем более высокими параметрами механических свойств и теплостойкости. Хотя отдельные параметры пластмасс общетехнического назначения и могут иметь более высокие значения, чем это указано на рис. 2.1, но в совокупности значения параметров эксплуатационных свойств этих пластмасс — ниже, чем у пластмасс инженерно-технического назначения.

Приведенные на рис. 2.1 значения механических параметров характеризуют поведение пластмасс при нормальной температуре. При повышенных температурах и кратковременной механической нагрузке поведения конструкционных пластмасс общетехнического и инженерно-технического назначения существенно различаются:

1) пластмассы общетехнического назначения имеют сравнительно низкий предел текучести при растяжении s_т.р и жесткость Е _р при обычной температуре и низкую теплостойкость, что определяет резкое снижение их механических характеристик с повышением температуры. Поэтому пластмассы общетехнического назначения неработоспособны при повышенных температурах (выше 50 °С) даже при кратковременной нагрузке; такие пластмассы предназначены для работы в ненагруженном и слабонагруженном состоянии при обычных и средних температурах (до 50 °С);

2) пластмассы инженерно-технического назначения имеют сравнительно высокие значения параметров механических свойств при обычной температуре и высокую теплостойкость, что определяет меньшее снижение этих параметров (особенно у аморфных полимеров) с повышением температуры, нежели чем у пластмасс общетехнического назначения. Поэтому у пластмасс инженерно-технического назначения при повышенных температурах механических характеристики — сравнительно высокие, и эти пластмассы могут работать при кратковременной нагрузке при таких температурах.

Кроме того, большое различие между пластмассами общетехнического и инженерно-технического назначения проявляется и при действии длительной статической нагрузки:

1) пластмассы общетехнического назначения имеют весьма низкие модули ползучести Е _п при обычной и средней (до 50 °С) температурах, а при температурах выше 50 °С под нагрузкой работать вообще не могут. При длительной нагрузке их применяют для изготовления малонагруженных изделий, работающих главным образом при обычной температуре;

2) пластмассы инженерно-технического назначения имеют сравнительно высокие модули ползучести при обычной и повышенной температурах и высокую температуру длительной эксплуатации под нагрузкой (выше 75 °С). Поэтому их можно применять для изготовления ответственных изделий, работающих при длительной статической нагрузке при повышенных температурах.

Таким образом, из пластмасс общетехнического назначения изготавливают ненагруженные изделия культурно-бытового, санитарно-гигиенического, медицинского и технического назначения, работающие при обычных температурах: пленки, трубы, профили, покрытия, уплотнительные детали, емкости, панели, корпусные детали, тару и т. п.

Пластмассы инженерно-технического назначения применяют для изготовления ответственных деталей, работающих при длительной нагрузке при нормальных и повышенных температурах: деталей машино- и приборостроения (шестерней, втулок, кулачков, направляющих рычагов, роликов, вкладышей подшипников, других прецизионных деталей); печатных плат; деталей, подвергаемых стерилизации; различных деталей, применяемых в строительстве и т. д. (кроме того, пластмассы инженерно-технического назначения можно применять, очевидно, взамен пластмасс общетехнического назначения).

Как пример различного подхода к классификации пластмасс отметим, что в [Крыж] конструкционные пластмассы делятся не на 2, а на 4 больших группы (табл.), —
а именно, из группы пластмасс инженерно-технического назначения выделяются в отдельные группы теплостойкие и высокопрочные пластмассы, а также материалы специального назначения. Таким образом, получаем такое деление пластмасс:

1) пластмассы общетехнического назначения;

2) пластмассы инженерно-технического назначения;

3) теплостойкие и высокопрочные пластмассы (именно для этих пластмасс взаимная противоречивость эксплуатационных и технологических свойств выражена наиболее ярко — повышенная жесткость макромолекул высокопрочных полимеров зачастую приводит к их нерастворимости, что исключает возможность использования традиционных способов переработки в изделия и вызывает необходимость модификации таких полимеров);

4) материалы специального назначения (это множество пластмасс с гигантским разнообразием свойств, производимых в очень небольших количествах для решения самых разнообразных задач и не представляющих практического интереса для большинства потребителей).

Пластмассы одной группы существенно отличаются от пластмасс других групп не только по прочности и теплостойкости, но и по другим показателям — твердости, ползучести, модулям упругости и т. д.; отличаются они и по объемам производства и стоимости — ориентировочное соотношение объемов производства термопластичных материалов четырех указанных групп составляет 1000: 100: 10: 1, в то время как их стоимости характеризуются обратным соотношением — 1: 10: 100: 1000.

Таблица 1.5

Деление пластмасс на группы по области применения [3]