XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Развитие мировой химической промышленности в третьем тысячелетии характеризуется бурным ростом индустрии полимерных материалов (ПМ), основными направлениями которой являются улучшение качества полимеров и совершенствование методов их переработки, создание новых пластиков, а также расширение областей их применения.

Благодаря улучшенному комплексу свойств (теплостойкости, термостойкости, механической прочности, стабильности размеров, устойчивости к химическим реагентам, огне- и влагостойкости, низкой удельной плотности и др.) и более высоким технико-экономическим показателям (меньшим энергозатратам, высокой производительности переработки, более благоприятной экологии производства изделий и т.д.) ПМ вышли на первое место в сырьевом балансе по объему производства (м3) и потребления во многих отраслях промышленности, сельского хозяйства, и в быту. Так, например, в 2002 г. 26,2 % всего объема реализованных ПМ в мире нашли свое применение в автомобилестроении, 23,4 % - в электронной и электротехнической отраслях, 19,8 % - были востребованы предприятиями - производителями потребительских товаров, 15,1 - другими отраслями перерабатывающей промышленности, 15,5 - в прочих секторах мировой экономики.

В настоящее время объемы производства ПМ превышают объемы производства традиционных конструкционных материалов, таких как сталь, стекло, керамика и др. При этом мировой выпуск ПМ постоянно возрастает. Так, если в 2000 г. он составлял 179 млн т., в 2003 г. - около 200 млн т. (включая термореактопласты), то планируется, что к 2015 г. он увеличится до 400 млн.т. По прогнозам специалистов предполагается, что опережающие темпы выпуска пластмасс по сравнению с другими материалами будут сохраняться и на ближайшую перспективу.

Одно из ведущих мест в индустрии пластмасс отводится вопросам создания новых ПМ с повышенными эксплуатационными характеристиками. К числу наиболее перспективных полимерных связующих относятся полиамиды (ПА). Отличительной чертой ПА является наличие в основной молекулярной цепи повторяющейся амидной группы -СО-ЫН- Различают алифатические и ароматические ПА; известны также ПА, содержащие в основной цепи как алифатические, так и ароматические фрагменты.

Одним из наиболее важных преимуществ ПА является низкий коэффициент трения при смазке маслом (0,05 - 0,10) и повышенная износостойкость. Однако, при работе в условиях без смазки, коэффициент

трения ПА резко возрастает, а недостаточно высокие теплопроводность, несущая способность и стойкость по отношению к маслу и влаге ограничивают области применения изделий из ПА.

Учитывая это, для повышения основных эксплуатационных характеристик весьма целесообразным является введение в состав полиамидных связующих дисперсных и волокнистых наполнителей (Нп).

Полиамидные композиты с дисперсными наполнителями

В качестве минеральных Нп полиамидных связующих используются тальк, мел, каолин, слюда, ультрадисперсный алмаз, золы и органоземы, оксид кремния, силикаты, порошкообразные металлы и их оксиды, глины, микроволластонит, силикон, фторопласт-4, оксид и дисульфид молибдена, ультрадисперсные порошковые Нп на основе нитрида кремния, нитрид бора, графит и др. Количество Нп, в зависимости от поставленной задачи, может достигать до 60 %. При этом каждый вид Нп придает пластикам особые свойства: например, тальк и кварц усиливают электроизоляционные свойства, а графит и дисульфид молибдена снижают коэффициент трения.

Так, разработаны составы ПК на основе ПА-6 с добавками талька и мела. Минералонаполненные ПА марок ПА6-ТМ20 (ПА-6 + 20 % молотого талька) и ПА6-ММ20 (ПА-6 + 20 % модифицированного карбоната кальция) обладают высокой ударной вязкостью, повышенной прочностью и низкой усадкой, позволяющей достигать высокой точности размеров деталей. Указанные ПК в ряде случаев с успехом могут заменить цветные металлы, полистирол, поликарбонат и другие дорогостоящие пластики.

Изотропностью механических свойств, теплостойкостью, стабильностью размеров, низким короблением и усадкой, хорошим декоративным внешним видом обладают ПК на основе ПА-66, содержащего 20 - 30 % талька, мела, каолина или слюды. Из минералонаполненного

ПА-66 изготавливаются корпусные и другие промышленные детали, требующие повышенной точности размеров литьевых изделий без дополнительной механической обработки и эксплуатируемых при различных температурах и влажности окружающего воздуха. При переработке обеспечивают низкий износ литьевых машин и оснастки.

Композиции с улучшенными механическими свойствами и теплостойкостью, формуемые литьем в материалы с улучшенными поверхностными свойствами и пониженным короблением при формовании, содержат ПА и 0,5 -30 % набухающих частиц слюды, обработанных простыми полиэфирами со звеньями.

Список литературы

1. Петрова, Т.Н., Перфилова, Д.Н., Грязнов, В.И., Бейдер, Э.Я. Термопластичные эластомеры для замены резин [Текст] // Авиационные материалы и технологии. -2012. -№ 8. - С. 302 -308.

2. Петрова, Г.Н., Бейдер, Э.Я. Конструкционные материалы на основе армированных термопластов [Текст] // Российский химический журнал. -2010. -T.LIV.№1. - с. 34 -40.

3. Петрова, Т.Н., Бейдер, Э.Я. Литьевые термопластические материалы авиакосмического назначения [Текст] // Российский химический журнал,-2010.-T.LIV.№l.-c. 41 -45.

4. Петрова, Г.Н., Румянцева, Т.В., Перфилова, Д.Н., Бейдер, Э.Я.,Грязнов, В.И. Термоэластопласты - новый класс полимерных материалов [Текст] // Авиационные материалы и технологии. -2010.-№ 4. - с. 20 -25.

5. Biron, М. Future prospects for Thermoplastics and Thermoplastic Composites [Текст] // Thermoplastics and Thermoplastic Composites (Second Edition). -2013. - A volume in Plastics Design Library. - P. 985 - 1025.

6. Композиты и компаунды 2014 [Электронный ресурс]. - Режим доступа,-http://creonenergy.ru/ consulting/detailConf.php?ID=l 10657 .

7. Айзенштейн, Э. М. Технические полимерные материалы в автомобилестроении [Электронный ресурс] / Э. М. Айзенштейн // Технический текстиль. - 2004. - №9. - Режим доступа. -http://rustm.net/catalog /article/455, html.

8. Калинчев, Э.Л. Полимерные материалы - важный фактор химизации экономики страны [Текст] / Э.Л. Калинчев // Пластические массы. — 2010. — №1. - С. 10-20.

Код для цитирования: Скопировать