На каждый день | Пластмассы
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
На прочностные и деформационные свойства пластмасс существенное влияние оказывают температурно-влажностные, атмосферные, химически агрессивные и другие факторы. Поскольку отдельные виды пластмасс значительно отличаются составом компонентов, микро- и макростроением, технологией изготовления и т. д., то влияние отдельных факторов проявляется для разных видов материалов в различной степени.
Так, механические свойства термопластов - оргстекла, винипласта, некоторых видов пенопластов весьма чувствительны к изменениям температуры и в то же время мало зависят от влажностных факторов. На механические свойства древесноволокнистых и древесностружечных плит решающее влияние оказывает влажностное состояние, а изменение температуры в пределах обычных эксплуатационных режимов не имеет существенного влияния. Сотопласты на основе пропитанной смолами хлопчатобумажной ткани достаточно хорошо противостоят влажностным воздействиям, в то время как сотопласты на бумажной основе чувствительны и к повышению влажности воздуха. Подобная избирательная чувствительность разных видов пластмасс к отдельным факторам учитывается при назначении пластмасс для применения в тех или иных конструкциях.
Коэффициенты условий работы, на которые следует умножать расчетные сопротивления и модули упругости пластмасс, длительное время эксплуатируемых в условиях повышенных температур и влажностей, приведены в табл. 1.
Таблица 1. Коэффициенты условий работы пластмасс в конструкциях, эксплуатируемых при повышенных температурах и влажностях
Материал |
Температура в °С |
При длительном увлажнении в воде |
При длительном прерывании в условиях повышенной влажности воздуха (порядка 90 % относительной влажности) |
|
40 |
60 |
|||
|
Стеклопластик полиэфирный листовой: |
|
|
|
|
|
при сжатии и растяжении |
0,6 |
- |
0,5 |
0,75 |
|
при изгибе |
0,4 |
- |
0,5 |
0,75 |
|
Стеклопластики КАСТ-В, СВАМ, АГ-4 |
0,85 |
0,65 |
0,7 |
0,85 |
|
Стекло органическое |
0,7 (0,75) |
0,4(0,6) |
0,8 |
0,95 |
|
Винипласт листовой |
0,5 (0,55) |
0,3(0,45) |
0,9 |
0,95 |
|
Пластики древеснослоистые марки: |
|
|
|
|
|
ДСП-Б |
0,8 (0,7) |
0,75(0,6) |
- |
- |
|
ДСП-В |
0,95 (0,7) |
0,95(0,55) |
- |
- |
|
Древесноволокнистые плиты: |
|
|
|
|
|
сверхтвердые |
- |
- |
- |
0,5 |
|
твердые |
- |
- |
- |
0,4 |
|
Древесностружечные плиты |
- |
- |
- |
0,7 |
|
Пенопласт марок: |
|
|
|
|
|
ПСБ, ПСБ-С, ПСБт, ПСБ-Ст, ПС-4, ПС-1 |
0,8 |
0,6 (0,5) |
- |
- |
|
ПХВ-1 |
0,8 |
0,5 (0,4) |
- |
- |
|
ФРП-1, ФЛ-1 |
0,85 |
0,7 |
- |
- |
|
Сотопласты на основе крафт-бумаги и изоляционно-пропиточной бумаги |
- |
- |
- |
0,5 (0,6) |
Коэффициенты условий работы при повышенных температурах и влажностях для модулей упругости, не совпадающие по величине с соответствующими коэффициентами для расчетных сопротивлений, даны в скобках. При одновременном воздействии влажностных и температурных факторов коэффициенты условий работы следует перемножать. Эксплуатация винипласта при температуре ниже -10° С не рекомендуется вследствие повышения хрупкости материала.
Коэффициенты условий работы клеевых соединений при сдвиге приведены в табл. 4 как для повышенных, так и для пониженных температур, поскольку для ряда клеев расчетные сопротивления при отрицательных температурах понижаются вследствие увеличения концентрации напряжений.
Таблица 2. Коэффициенты условий работы клеевых соединений при различных температурах при сдвиге
Температура в °С |
Эпоксидные клеи |
Дифенольные клеи |
Каучуковые клеи |
||||
ЭПЦ-1 |
К-153 |
К-147 |
К-134 |
ДТ-1 |
ДТ-3 |
КС-1, 88-Н, 88-НП |
|
|
-40 |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,3 |
1,2 |
0,5 |
|
-20 |
0,7 |
0,8 |
1,0 |
1,5 |
1,1 |
1,0 |
0,8 |
|
+20 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
|
+40 |
0,5 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
1,0 |
0,7 |
0,2 |
|
+80 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,5 |
1,0 |
0,5 |
0,1 |
Для соединений алюминия с пенопластами на эпоксидных клеях ЭПЦ-1 и К-153 и асбестоцемента с асбестоцементом на клее ДТ-1 температурные коэффициенты условий работы при сдвиге и равномерном отрыве принимаются по склеиваемым материалам и поэтому в табл. 3 не вошли; коэффициент условия работы для каучуковых клеев принят не при 80, а при 60° С.
Таблица 3. Коэффициенты условий работы стеклопластиков, эксплуатируемых в атмосферных условиях
Материал |
Расчетные сопротивления |
Модули упругости и сдвига |
||
в районах средней полосы |
в южных районах |
в районах средней полосы |
в южных районах |
|
|
Фенольный стеклотекстолит КАСТ-В |
0,7 |
0,7 |
0,8 |
0,8 |
|
Стеклопластик полиэфирный листовой |
0,75 |
0,65 |
0,85 |
0,8 |
Из эпоксидных клеев наиболее низкие коэффициенты условий работы при крайних значениях температуры имеет жесткий клей ЭПЦ-1, не содержащий пластификатора. Остальные марки эпоксидных клеев и дифенольные клеи, содержащие в разных количествах пластификаторы, имеют при крайних температурах более высокие коэффициенты. Каучуковые клеи плохо работают при повышенных температурах.
Стойкость пластмасс в отношении атмосферного старения различна. Полиэфирные стеклопластики, изготовленные, как правило, с недостаточно отвержденным связующим, претерпевают при воздействии атмосферных факторов изменения, связанные как со старением стеклопластиков, так и с дополнительным отверждением полиэфирной смолы. Процесс старения ведет к снижению механических свойств, дополнительное отверждение связующего приводит к значительному повышению модуля упругости и в меньшей степени к повышению предела прочности.
Развитие процессов старения в фенольном стеклотекстолите КАСТ-В протекает более монотонно и проявляется в систематическом снижении начальных значений предела прочности и модуля упругости. Кроме того, исследования позволили выявить зависимость интенсивности развития процессов старения и, следовательно, снижения механических свойств от толщины материала и величины действующих напряжений.
В табл. 3 даны коэффициенты условий работы стеклопластиков, эксплуатируемых в атмосферных условиях.
Коэффициенты включают влияние периодического увлажнения и нагрева в процессе эксплуатации стеклопластиков и даны для материалов толщиной 2-7 мм. В случае применения материалов толщиной 1-2 мм приведенные коэффициенты умножаются па 0,8, а при толщинах, меньших 1 мм, - на 0,6.
Вернуться к списку
|
Распечатать
|
