57. Технологія отримання покриттів і вогнетривких мас.

Широко используются неорганические связующие в производстве различных огнеупорных масс. АФС применяют для получения огнеупорных масс ( бетонов, набивных кремнеземистых масс ), безобжиговых огнеупорных изделий, пористых и плотных изделий из порошков плавленного кварца. Введение АФС упрочняет изготовление изделий, снижает темпе­ратуру обжига, повышает прочность прессованных заготовок, формируемость плотных и пористых образцов.

АФС используют при изготовлении магнезитовых огнеупорных бетонов ( плавленный магнезит ). Их термостойкость достигает 15-17 циклов при 1300°С. Для таких бетонов нет огневой усадки и увеличение линейных размеров при нагреве не превышает 0,2%. Огнеупорные бетоны получают на основе АФС ( 15% ) и кварцитов ( или кварцевого песка ), а также АФС с наполнителем - карбидом кремния.

На основе АФС получают также динасовые, дунитовые огнеупоры и бетоны, магнезитовые ( М 0 плавленный ) и циркониевые бетоны. Бетоны на основе и АФС отвергаются только при нагреве до 600°С. Набивную огнеупорную массу получают, смешивая карбид кремния с АФС.

Фосфатные связки применяют для получения легкого гранулирован­ного огнеупорного наполнителя на основе Аl2O3. Технология предусмат­ривает грануляцию с использованием связки и последующий обжиг. Получают материал " фосфозит" ( по аналогии с керамзитом ) плотностью 0,3-0,8 г/см³, пористостью 35-55% и прочностью при сжатии 2-5 МПа. Огнеупорность такого гранулированного наполнителя 1920-1960°С

Теплоизоляционные материалы получают на основе АФС, тонкомолотого

шамота и отходе в меднорудного производства, керамзита, а также алю­миниевой пудры. Огнеупорный поризованный материал готовят на АФС с наполнителем муллитом и огнеупорной глиной.

В промышленности используют способность растворимого стекла вступать в реакции при высоких температурах с кремнеземом. Таким образом можно получать огнестойкие и огнеупорные материалы.

Разработана технология получения жароупорного бетона на жидком стекле. Вяжущее в таком бетоне представлено жидким стеклом с добавкой кремнефторида натрия. Тонкомолотым наполнителем служит шамот, кварцевый песок, хромит, мелким и крупным наполнителем - щебень из хромита и из изверженных горных пород. Модуль применяемого жидкого стекла составляет не менее 2,4. Предназначен жароупорный бетон для работы при 900°С и выше. Его прочность при сжатии 10-20 МПа. Применяют такой бетон в очень многих областях народного хозяйства. В химической и металлургической промышленности его используют в фундаментах домен­ных печей, для футеровки туннельных печей, печей для обжига руд цветных металлов и др.

Применение гидроксохрсматных и гидроксохлоридных связок в огнеупорной технологии позволяет получить прочный и плотный сырец и сохранить прочность в процессе температурной обработки. Готовые изделия отличаются хорошей прочностью и плотностью, термостойкость возрастает с 2-5 теплосмен до 8-10, снижается кажущаяся пористость и газопро­ницаемость.

58. Фізико-механічні властивості композиційних матеріалів.

Физико-механические свойства. Пластмассы представляют собой материалы с разнообразными физико-механическими свойствами: от жестких материалов, напоминающих керамику или дерево до гибких, упругих резиноподобных. Плотность различных пластмасс колеблется от 0,9 до 2,2 г/см3. В среднем пластмассы в два раза легче алюминия, в 5-7 раз легче стали, меди, свинца, бронзы. Особый класс представляют собой пено- и поропласты с очень малой плотностью ( 0,02-0,1 г/см3 ) и малой теплопроводностью. У пенополистиролов коэффициент теплопроводности при 25°С составляет 0,038 Вт/(м2 . °С).

Прочностные показатели ( при растяжении, сжатии, ударе ) у большинства пластмасс ниже, чем у металлов, но при сопоставлении прочности материалов с учетом их плотности у некоторых пластмасс условный показатель прочности ( отношение предела прочности к плотности ) оказывается выше, чем у лучших марок стали:

Материал Сталь лучших сортов Стеклопластики Древесно слоистые пластики

Плотность г/см3 7,8 1,8 1,4

Разрушающее напряжение при растяжении, МПа 1280 300-700 350

Условная прочность 160 170-400 250

Коррозионная стойкость. Основные види пластмасс, в отличии от металлов, противостоят не только атмосферной коррозии, но и воздействию различных кислот, щелочей растворителей.

Фрикционные свойства и стойкость к износу, Многие пластмассы отличаются низким коэффициентом трения и весьма малым износом. Текстолит, древеснослоистые пластики и капрон применяют в подшипниках и

других узлах трения. Некоторые пластмассы имеют большой коэффициент трения и применяются в тормозных устройствах.

Износоустойчивость капрона выше чем у бронзы и баббита, при

смазке в 10-20 раз, при сухом трении в 100-160 раз.

Диэлектрические свойства. Большинство пластмасс - хорошие диэлектрики, т.е. проводят плохо или совсем не проводят электрический ток, причем некоторые из них известны как лучшие диэлектрики современной техники, а в высокочастотных устройствах радиосвязи, телевидения, генераторах токов высокой частоты они незаменимы.

Внешний вид. Большинство пластмасс и изделия из них имеют твердую блестящую поверхность. Изделия из пластмасс не нуждаются в лакировке, а также поверхностном окрашивании, т.к. в процессе производства путем добавления различных пигментов можно получить любые цвета и оттенки изделий, в том числе и многоцветной имитации натуральных камней, кожи, перламутра.

Простота переработки в изделиях. Главное преимущество пластика - возможность изготовления из них изделий разнообразными методами: литьем под давлением, прессованием, каландрованием, экструзией и др. Трудоемкость изготовления самых сложных деталей из пластмасс ничтожные по сравнению с трудоемкостью изготовления изделий из других материалов механической обработкой.

Коэффициент использования материала при переработке пластмасс 0,95-0,98, а у металлов при механической обработке 0,2-0,6; при литье 0,6-0,8.

Одновременно с перечисленными выше ценными свойствами пластмассам присущи и некоторые недостатки.

Низкая теплостойкость. Наиболее распространенные пластмассы могут удовлетворительно работать лишь в сравнительно небольшом интервале температур: термопласты от -60 до + 80°С и реактопласты до 120°С. Рабочие температуры пластмасс на основе кремнийорганических полимеров и фторопластов гораздо выше ( 200°С и выше ).

Низкая теплопроводность. Теплопроводность пластических масс в 500-600 раз ниже теплопроводности металлов, что вызывает значительные трудности при их применении в узлах и деталях машин, где необходим быстрый отвод тепла. Для повышения теплопроводности пластмасс иногда прибегают к применению теплопроводящих наполнителей ( графита, металлических порошков и др.).

Низкая твердость. Твердость по Брикеллю ( характеризуется ко степени вдавливания шарика в материал ) колеблется в интервале 60-600 МПа или 6-60 кг/мм2 .

Ползучесть. Это свойство у пластмасс, особенно у термопластов, выражено гораздо сильнее, чем у металлов, что необходимо учитывать при конструировании деталей.

Прочность. Механическая прочность самих жестких пластмасс (стеклопластиков ) в 1,2-1,5 раза меньше, чем у металлов.

Старение. Пластмассы изменяют свои свойства под действием нагрузки, тепла, влаги, света, воды, при длительном пребывании в атмосферных условиях.

В целом практически все физико-механические и эксплуатационные свойства полимерных композиционных материалов определяются составом и свойствами составляющих их компонентов, степенью завершенности процессов взаимодействия между ними при переработке и отверждении.