Когда мы думаем о «небьющихся» материалах, пластик обычно не первое, что приходит на ум
Когда мы думаем о «небьющихся» материалах, пластик обычно не первое, что приходит на ум. Однако достижения в материаловедении привели к разработке пластиков, которые невероятно прочны и устойчивы к разрушению. Давайте рассмотрим концепцию небьющегося пластика в этой статье.
Понимание «неразрушаемого» в материаловедении
В материаловедении термин «неразрушаемый» вводит в заблуждение, поскольку ни один материал не является полностью устойчивым к повреждениям. Однако некоторые из них могут противостоять растрескиванию или деформации под давлением.
Важно различать прочность и ударную вязкость: прочность — это способность материала выдерживать нагрузки без разрушения, а ударная вязкость — это его способность поглощать энергию без растрескивания. Твердые материалы выдерживают удары лучше, чем прочные, но хрупкие.
Высококачественные пластмассы, известные своей долговечностью
Высокопроизводительные пластики специально разработаны для того, чтобы иметь высокие механические свойства, которые подходят для сложной рабочей среды. Вот более подробный обзор свойств некоторых известных высокопроизводительных пластиков:
Полиэфирэфиркетон (ПЭЭК)
PEEK обладает чрезвычайно высокой механической прочностью, химически инертен и может работать при высоких температурах до 260°C/500F. Он обладает хорошей усталостной прочностью и поглощает лишь незначительное количество влаги, что обеспечивает хорошую размерную стабильность. PEEK также биосовместим и, следовательно, подходит для использования в медицинских целях.
Полиэфиримид (ПЭИ)
PEI — термопластичный полимер, характеризующийся выдающейся термической стабильностью и очень хорошими механическими свойствами. Его можно выпекать при температуре до 170 °C (338 °F), и он имеет хорошую размерную стабильность. Однако PEI также обладает относительно высокой химической стойкостью и используется в тех процессах, где требуется высокая прочность наряду с размерной стабильностью.
Полифениленсульфид (ПФС)
Материал PPS обладает превосходными характеристиками термостойкости и химической стойкости, а также сохранением прочности до 260 °C (500 °F). К его свойствам относятся низкое влагопоглощение и, следовательно, его размерная стабильность под нагрузкой. PPS также обладает прекрасными электроизоляционными свойствами и может использоваться в высокотехнологичных приложениях.
Полиэфиркетон (ПЭК)
Полиэфиркетон (ПЭК) обладает улучшенной термостойкостью и механическими свойствами, а его CST превышает 250 °C. При воздействии высоких температур на ПЭК не происходит никаких изменений размеров или потери эксплуатационных характеристик.
Перфторалкоксиалканы (PFA)
Перфторалкоксиалканы (PFA) обычно характеризуются хорошей термической стабильностью и высокой химической стойкостью, при этом CST > 300 °C. PFA обладает замечательными механическими характеристиками с низким трением и может изнашиваться в течение длительного времени в любых условиях.
Методы повышения прочности пластика
Повышение долговечности пластика является очень важным фактором, который позволяет ему служить дольше; он также обеспечивает улучшенные характеристики в областях, где предъявляются высокие требования. Это можно сделать несколькими способами:
Выбор материала
Долговечность достигается за счет правильного выбора полимера. PEEK, PPS и полиимиды — это высокопроизводительные пластики, специально разработанные для обеспечения превосходной прочности, термостойкости и химической стойкости. Производитель может значительно продлить срок службы пластиковых изделий, если используемые материалы изначально долговечны.
Добавки и наполнители
Эти добавки и наполнители добавляются для улучшения свойств в том или ином отношении. Например, добавление стекловолокна, углеродного волокна или даже минеральных наполнителей улучшит такие свойства, как прочность на разрыв, удар и термическое поведение. В дополнение к этому, УФ-стабилизаторы и антиоксиданты будут помогать в предотвращении ухудшения состояния окружающей среды из-за УФ-излучения и окисления соответственно.
Армирование пластмасс композитами
Эти свойства значительно улучшаются при армировании пластика композитами. Например, термопластики можно комбинировать со стекловолокном или арамидными волокнами для улучшения таких свойств, как прочность и ударопрочность. Эта технология широко используется в аэрокосмической, автомобильной и строительной промышленности, где требуется большая долговечность.
Технологии обработки
Также важным вопросом является то, что технологии обработки могут быть оптимизированы для влияния на долговечность пластика. Такие методы, как литье под давлением, экструзия с раздувом или формование, могут быть реализованы способами, оптимизирующими молекулярную конфигурацию пластикового материала. Такие процессы могут включать такие вещи, как отжиг, чтобы уменьшить внутримолекулярные напряжения и позволить продукту быть более стабильным по размерам и, следовательно, более долговечным.
Заключение
Хотя небьющегося пластика в чистом виде не существует, значительные достижения в материаловедении привели к разработке пластиков, которые предлагают замечательную долговечность и прочность. Понимание этих материалов и их свойств имеет важное значение для принятия обоснованного решения в различных областях применения.