Полимеры
Полимеры – органические вещества, получаемые путём многократного повторения различных групп атомов, называемых «мономерными звеньями». В зависимости от структуры мономера и особенностей его связывания в цепь, полимеры имеют весьма различные, иногда уникальные, свойства.
Полиамид
Достаточно часто у проектировщиков и производителей продукции возникает необходимость в использовании крепежа, обладающего высокой устойчивостью к воздействию агрессивных химических сред. Традиционные металлические материалы, даже в сочетании с защитными покрытиями, не всегда в состоянии выдержать такие эксплуатационные условия. В этом случае на помощь могут придти крепежные изделия, изготовленные из полиамида.
Полиамид — уникальный полимерный материал с плотностью 1010-1140 кг/м3, характеризующийся высокой стойкостью в таких средах как ацетон, бензин, различные технические масла, пищевые жиры и масла, вазелин, воск и пр. Полиамид является безусловным лидером по применяемости. Он построен на амидном мономере —CO—NH— и существует в нескольких разновидностях. В частности, широко распространенный полиамид-6 имеет звено, содержащее 6 атомов углерода.
Кроме того, полиамид не магнитен и не электропроводен, что делает его в некоторых случаях просто незаменимым.
При этом он обладает низким коэффициентом трения, устойчивостью к ударным нагрузкам и хорошими механическими характеристиками:
- Прочность на разрыв (сухой / влажный), Н/мм2: 85/60
-
Относительное удлинение на разрыв (сухой / влажный), %:
30-60/120-280 - Предельное изгибающее напряжение (сухой), Н/мм2: 130-135
-
Модуль упругости (сухой / влажный), Н/мм2:
2600-2900 / 1700-2000
Однако следует обратить внимание на заметное снижение механических свойств в результате свойственного полиамиду влагопоглощения, достигающего в нормальном климате
При использовании изделий из полиамида необходимо также учитывать тепловой фактор. Температура плавления полиамидов зависит от природы исходных компонентов и находится в пределах
В заключение, отметим, что полиамиды все-таки растворяются в таких сильнополярных растворителях, как кислоты, фенолы, фторированные спирты и амиды.
Следует иметь в виду, что полиамиды с введенными в них добавками зачастую получают свои фирменные наименования. Например, повсеместно известен нейлон, он же полиамид-66, который является идеальным сырьем для производства волокон и тканей, а применительно к крепежу – для кабельных стяжек.
Все полиамиды – лёгкие и термопластичные, обладают высокой механической прочностью, твёрдостью, эластичностью, износостойкостью, теплостойкостью и химической стойкостью.
Полиамиды легко перерабатываются прессованием, литьём под давлением, экструзией, хорошо обрабатываются на станках. Это делает их незаменимыми при производстве дюбелей самых разных форм и конструкций.
Высокая химическая стойкость и хорошая механическая обрабатываемость позволяют использовать полиамиды для изготовления машиностроительного крепежа, предназначенного для работы в условиях химических производств. Следует иметь в виду, что поля допусков для изделий из полиамида принимаются в 2 раза большими по сравнению с теми же изделиями из металлов и сплавов.
Ниже приводятся значения моментов затяжки изделий из полиамида-66.
Ориентировочные значения моментов затяжки МА (Н·м) для воздушно-сухих винтов и гаек из РА66 при 20°С
Номинальный размер |
МЗ |
М4 |
М5 |
Мб |
М8 |
М10 |
М12 |
М16 |
Винты |
0.1 |
0.2 |
0.5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
8 |
Гайки |
0.1 |
0.3 |
0.6 |
1.5 |
3.0 |
4 |
6 |
12 |
Полиамиду, как и многим другим полимерам, свойственна способность формоваться методом экструзии в виде волокон из растворов или расплавов. Полученное волокно используется при плетении синтетических канатов, шнуров, лент и т.п. такелажных изделий.
Перечислим некоторые характеристики полиамидов (полиамид-66). Отметим, что на свойства полиамидов заметное влияние оказывает влажность (механические характеристики влажного полимера существенно ниже, чем сухого):
Механические свойства |
Сухой |
Влажный |
Прочность на разрыв, Н/мм2 |
85 |
60 |
Относительное удлинение при разрыве, % |
30…60 |
120…280 |
Поглощение влаги в нормальном климате, % |
3.4…3.8 |
|
Термические свойства |
Сухой |
Влажный |
Температура плавления, ºС |
250...255 |
- |
Диапазон рабочих температур,ºС |
-40…+85 |
Полиамиды устойчивы в ацетоне, бензине, масле сливочном, масле дизельном, формальдегиде, фруктовых соках, алкоголе, поте, молоке, керосине, мыле, пищевых жирах, вазелине, воске и многих других веществах. Значительно менее устойчивы они в борной и хромовой кислоте, едких щелочах, феноле, концентрированной серной кислоте, смоле, горячей воде.
Полиэтилен
Термопластичный полимер этилена. Является органическим соединением и имеет длинные молекулы …—CH2—CH2—CH2—CH2— . Самый распространённый в мире пластик. Химически морозостоек, является изолятором, не чувствителен к удару (амортизатор), при нагревании размягчается (80—120°С), при охлаждении застывает, адгезия (прилипание) — чрезвычайно низкая. Часто в обиходе называется целлофаном. Это неверно, т.к. целлофан — похожий материал, но растительного происхождения.
Полиэтилен устойчив к действию воды, не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими кислотами, даже концентрированной серной кислоты. Однако, он разлагается при действии 50%-ой азотной кислоты при комнатной температуре и под воздействием жидкого и газообразного хлора и фтора.
Применяется при изготовлении пленок, особенно упаковочных, тары, полимерных труб различного назначения, электроизоляционных деталей. В крепеже полиэтилен используется для изготовления отдельных видов дюбелей:
Дюбель для электромонтажных скоб с гвоздем;
Полипропилен
Близкий родственник полиэтилена. Самый неплотный из всех пластмасс. Однако, обладает высокой твердостью и термостойкостью. Температура плавления 175°C. Используется для производства плёнок (особенно упаковочных), мешков, тары, труб, деталей технической аппаратуры, предметов домашнего обихода. Обладает электроизоляционными и вибро- и шумоизоляционными свойствами.
Востребованными крепежными изделиями из полипропилена являются:
Полистирол
Продукт полимеризации, относится к полимерам класса термопластов, имеет низкую плотность и термическую стойкость (до 105 °С). Обладает отличными диэлектрическими свойствами. Широкое применение полистирола базируется на его невысокой стоимости, простоте переработки и огромном разнообразии марок. Популярным крепёжными изделием из полистирола является фиксатор рядовый RK.
Поливинилхлорид (полихлорвинил)
Термопластичный полимер винилхлорида. Отличается химической стойкостью к щелочам, минеральным маслам, многим кислотам и растворителям. Не горит на воздухе, но обладает малой морозостойкостью (−15°C). Нагревостойкость: +65°C. Применяется для электроизоляции проводов и кабелей, производства листов, труб, пленок, поливинилхлоридного волокна, профилей для изготовления окон и дверей.
Сводные данные по рабочему диапазону температур для различных полимерных материалов по данным фирмы Sormat представлены в таблице.