Контрольная работа по "материаловедению"

 

Таблица 12. Химический состав в % материала ЛО70-1

Fe	P	Cu	Pb	Zn	Sb	Bi	Sn	Примесей
до 0.07	до 0.01	69 - 71	до 0.07	27.2 - 30	до 0.005	до 0.002	1 - 1.5	всего 0.3

Примечание: Zn - основа; процентное содержание Zn дано приблизительно.

 

Таблица 13. Механические свойства при Т=20^oС материала ЛО70-1 .

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5		y	KCU	Термообр.
	мм	-	Мпа	Мпа	%		%	кДж / м2	-
сплав твердый			680-750		3-5
сплав мягкий			320-380		55-65
Твердость материала ЛО70-1 , сплав твердый						HB 10 -1 = 145 - 155 Мпа
Твердость материала ЛО70-1 , сплав мягкий						HB 10 -1 = 55 - 65 Мпа

 

Таблица 14. Физические свойства материала ЛО70-1 .

T	E 10- 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9
Град	Мпа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	1.05		117	8600		72
100		19.7

 

Таблица 15. Коэффициент трения материала ЛО70-1 .

Коэффициент трения со смазкой :	0.0082
Коэффициент трения без смазки :	0.3

 Таблица 16. Литейно-технологические свойства материала ЛО70-1 .

Температура плавления, °C :	935
Температура горячей обработки,°C :	650 - 750
Температура отжига, °C :	550 - 650

 

Специальные латуни по коррозионной стойкости не уступают меди. Введение в простую латунь алюминия, марганца или никеля повышает стойкость сплава к атмосферной коррозии, а введение кремния - в морской воде.

Латуни широко применяются в качестве материала для труб конденсаторов в паросиловых установках, особенно для корабельных конденсаторов, охлаждаемых быстро протекающей морской водой.

Для простых латуней характерен вид коррозии, который называется обесцинкованием. Латунь на отдельных участках поверхности подвергается специфическому разрушению, в результате которого возникает рыхлый слой меди. Вначале в раствор переходят одновременно цинк и медь. Затем ионы меди вторично выделяются из раствора, а образовавшийся осадок меди, выполняя роль добавочного катода, ускоряет электрохимическую коррозию латуни. В результате в раствор переходят ионы цинка, и с течением времени коррозия распространяется так глубоко, что приводит к образованию сквозных повреждений. Если процесса обесцинкования не происходит, то скорость разрушения латуней в морской воде невелика и составляет 0,008 - 0,01 мм/год.

Для уменьшения обесцинкования латуней сплав дополнительно легируют оловом, никелем, алюминием, а чаще всего мышьяком в количестве 0,001 - 0,012%.

Латуни в условиях эксплуатации склонны к коррозионному растрескиванию. Это явление наблюдается при наличии в атмосфере аммиака или сернистого ангидрида, а также в растворах, содержащих аммиак, комплексные аммиачные или цианистые соли. Дополнительное легирование латуней небольшими добавками кремния (0,5 %) повышает их стойкость к коррозионному растрескиванию. Кремнистые латуни, содержащие не более 1 % Si при 20 % Zn, обладают хорошими механическими и технологическими свойствами.

Для изготовления теплохимических аппаратов чаще всего применяют латуни марок ЛМц58-2 с содержанием марганца 1-2% и ЛО70-1 с содержанием олова 1-1,5 % . Латунь ЛО70-1 стойка в морской воде, поэтому ее называют морской латунью или адмиралтейским металлом.

 

5. Опишите полярные термопластические пластмассы (полиамиды, пентон, поликарбонаты и др.). Их состав, свойства и область применения.

Полиамиды (ПА) - группа пластмасс выпускаемая промышленностью под торговыми марками: "капрон", "найлон", "анид" и др. Полиамиды применяются для производства изделий всеми способами переработки пластмасс. Наиболее часто - литьем под давлением для выпуска конструкционных деталей и экструзией для получения пленок, труб, стрежней и других профилей. Кроме того, ПА широко применяется в текстильной промышленности для производства волокон, нитей, пряжи, тканей и т.д. В настоящее время на рынке Полиамидов все более существенную роль играет вторичный ПА, который предлагают различные производители компаундов.

В составе макромолекул полимера присутствует амидная связь и метиленовые группы, повторяющиеся от 2 до 10 раз. Полиамиды - кристаллизующиеся полимеры. Свойства различных полиамидов довольно близки. Они являются жесткими материалами с высокой прочностью при разрыве и высокой стойкостью к износу, имеют высокую температуру размягчения и выдерживают стерилизацию паром до 140°С. Полиамиды сохраняет эластичность при низких температурах, так что температурный интервал их использования очень широк. Однако полиамиды отличает довольно высокое водопоглощение. Однако после высушивания первоначальный уровень свойств восстанавливается. В этом отношении лучше ПА-12, у которого водопоглощение меньше, чем у ПА-6 и ПА-6,6. ПА обладают высокой прочностью при ударе и продавливании, легко свариваются высокочастотным методом. ПА обладает очень высокой паропроницаемостью и низкой проницаемостью по отношению к газам, поэтому их применяют в вакуумной упаковке. На ПА легко наносится печать. Прозрачность ПА-пленок высока, особенно двуосно-ориентированных, блеск также улучшается при ориентации. Электрические и механические свойства материала зависят от влажности окружающей среды. Новейшей разработкой является получение аморфного Полиамида. Он имеет меньшую паропроницаемость по сравнению с кристаллическими полиамидами.

1. Алифатические кристаллизующиеся (гомополимеры и сополимеры)

PA 6 - Полиамид 6, поликапроамид, капрон.

PA 66 - Полиамид 66, полигекса- метиленадипамид.

PA 610 - Полиамид 610, полигекса- метиленсебацинамид.

PA 612 - Полиамид 612.

PA 11 - Полиамид 11, полиундекан- амид.

PA 12 - Полиамид 12, полидодекан- амид.

PA 46 - Полиамид 46.

PA 69 - Полиамид 69.

PA 6/66 (PA 6.66) - Полиамид 6/66 (сополимер).

PA 6/66/610 - Полиамид 6/66/610 (сополимер)

PEBA (TPE-A, TPA) - Термопластичный полиамидный эластомер, полиэфирблокамид.

2. Алифатические аморфные

PA MACM 12 - Полиамид MACM 12.

PA PACM 12 - Полиамид PACM 12.

Полуароматические и ароматические, кристаллизующиеся - (PAA)

PPA (PA 6T, PA 6T/6I, PA 6I/6T, PA 6T/66, PA 66/6T, PA 9T, HTN) - Полифталамиды (полиамиды на основе терефталевой и изофталевой кислот) PA MXD6 - Полиамид MXD6.

Полуароматические и ароматические, аморфные (PAA) PA 6-3-T (PA 63T, PA NDT/INDT) - Полиамид 6-3-T.

3. Стеклонаполненные Полиамиды (Полиамиды КС и Полиамиды ДС)

Полиамиды стеклонаполненные относятся к композиционным материалам, состоящим из полиамидной смолы, наполненной отрезками стеклянных комплексных нитей.

Преимущества: полиамиды стеклонаполненные обладают небольшой плотностью, высокой прочностью, высокой прочностью к ударным нагрузкам, хорошей масло- и бензостойкостью, низким коэффициентом трения и неплохими диэлектрическими показателями.

Применение: стеклонаполненные полиамиды перерабатываются в изделия различными методами: простым литьем, литьем под давлением, прессованием и др. методами. Предназначены для изготовления различных изделий конструкционного, электротехнического и общего назначения.

Стеклонаполненные полиамиды нетоксичны и при нормальных условиях не оказывают вредного воздействия на организм человека.

Примеры получения полиамидов

Аналоги полипептидов можно получить синтетически из w-аминокислот, причем практическое применение находят соединения этого типа, начиная с "полипептида" w-аминокапроновой кислоты. Эти полипептиды (полиамиды) получаются нагреванием циклических лактомов, образующих посредством бекмановской перегруппировки оксидов циклических кетонов:

 

 

 

Из расплава этого полимера капроновой смолы вытягиванием формуют волокно капрон. В принципе этот метод применим для получения гомологов капрона.

Полиамиды можно получать и поликонденсацией самих аминокислот (с отщеплением воды):

 

 

Полиамиды указанного типа идут для изготовления синтетического волокна, искусственного меха, кожи и пластмассовых изделий, обладающих большой прочностью и упругостью (типа слоновой кости). Наибольшее распространение получил капрон, в следствии доступности сырья и наличие давно разработанного пути синтеза. Энтант и рильсан обладают преимуществом большой прочности и легкости.

Стеклонаполненная термостабилизированная, ударопрочная полиамидная композиция, стойкая к действию масел и бензина. ПА6-ЛТ-СВУ4 рекомендуется для изготовления корпусных деталей электро- и пневмоинструментов, строительно-отделочных и других машин, работающих в условиях ударных нагрузок и вибраций.

Поликарбонаты - группа термопластов, сложные полиэфиры угольной кислоты и двухатомных спиртов общей формулы (-O-R-O-CO-)_n. Наибольшее промышленное значение имеют ароматические поликарбонаты, в первую очередь, поликарбонат на основе Бисфенола А, благодаря доступности бисфенола А, синтезируемого конденсацией фенола и ацетона.

Методы синтеза

Синтез поликарбоната на основе бисфенола А проводится двумя методами: методом фосгенирования бисфенола А и методом переэтерификации в расплаве диарилкарбонатов бисфенолом А.

В случае переэтерификации в расплаве в качестве исходного сырья используется дифенилкарбонат, реакцию проводят в присутствии щелочных катализаторов (метилат натрия), температуру реакцинной смеси повышают ступенчато от 150 до 300 C, реакцию проводят в вакуумированных реакторах периодического действия при постоянной отгонке выделяющегося в ходе реакции фенола. Полученный расплав поликарбоната охлаждают и гранулируют. Недостатком метода является относительно небольшая молекулярная масса (до 50 КДа) получаемого полимера и его загрязнённость остатками катализатора и продуктов термодеструкции бисфенола А.

Фосгенирование бисфенола А проводят в растворе хлоралканов (обычно - хлористого метилена CH₂Cl₂) при комнатной температуре, существует две модификации процесса - поликонденсация в растворе и межфазная поликонденсация.

При поликонденсации в растворе в качестве катализатора и основания, связывающего выделяющийся хлороводород используют пиридин, гидрохлорид пиридина, образующийся в ходе реакции, нерастворим в хлористом метилене и по завершении реакции его отделяют фильтрованием. От остаточных количеств пиридина, содержащегося в реакционной смеси, избавляются отмыванием водным раствором кислоты. Поликарбонат высаждают из раствора подходящим кислородсодержащим растворителем (ацетоном и т.п.), что позволяет частично избавиться от остаточных количеств бисфенола А, осадок сушат и гранулируют. Недостатком метода является использование достаточно дорогого пиридина в больших количествах (более 2 молей на моль фосгена).

В случае фосгенирования в условиях межфазного катализа поликонденсация проводится в два этапа: сначала фосгенированием бисфенолята А натрия получают раствор смеси олигомеров, содержащих концевые хлорформиатные -OCOCl и гидроксильные -OH группы, после чего проводят поликонденсацию смеси олигомеров в полимер.

Переработка

При переработке поликарбонатов применяют большинство методов переработки и формовки термопластичных полимеров: литьё под давлением (производство изделий), выдувное литьё (разного рода сосуды), экструзию (производство профилей и плёнок), формовку волокон из расплава. При производстве поликарбонатных плёнок также применяется формовка из растворов - этот метод позволяет получать тонкие плёнки из поликарбонатов высокой молекулярной массы, формовка тонких плёнок из которых затруднена вследствие их высокой вязкости, в качестве растворителя обычно используют метиленхлорид.