Конструкционные полимерные материалы

Наряду с высокими физико-механическими, химическими и технологическими свойствами пластмассы имеют недостатки, ограничивающие область их применения. Большинство из них имеет низкую теплостойкость, которая обычно не превышает 100—120 °С. Некоторые стеклопластики (кремнийорганические), фторопласты обладают теплостойкостью до 350 °С. При температуре 250—450 °С почти все пластмассы подвержены термической деструкции (обугливаются, разлагаются и горят). Некоторые пластмассы обладают хладноползучестью при 20 °С,   что   препятствует   применению   их   в   нагруженных  конструкциях. Со временем пластмассы подвергаются старению в результате взаимодействия с кислородом воздуха, вызывающим окислительную деструкцию (нарушение структуры) полимера. Особенно интенсивно развиваются разрушения под влиянием ультрафиолетовых лучей и повышенной температуры. Серьезным препятствием к использованию пластмасс в судостроении является их токсичность — способность в процессе производства и при эксплуатации выделять в окружающую среду вредные для здоровья человека химические вещества (например, незаполимеризовавшиеся частицы стирола).

Однако, несмотря на упомянутые недостатки, благодаря многообразию положительных свойств пластмассы находят очень широкое применение в судостроении, что позволяет экономить дефицитные металлические материалы и повышать технико-экономические показатели постройки судов. Наибольшее распространение в судостроении получили полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, фторопласты, полистирол, полиамиды, фенопласты, эпоксипласты, полиэфиры, пено- и поропласты (табл. 9.5 и 9.6).

Таблица 9.5. Примеры применения пластических масс в судостроении

Область применения	Примеры применения	Материалы
Антифрикционные детали	Втулки и вкладыши подшипников; подшипники скольжения	Волокниты; фторопласты 3; 4;4Д; полиамиды А и Б; полиформальдегиды А и Б; текстолита ПТК; ПТ; ПТМ-1; пластики древеснослоистые ДСП; поликарбонат
Вентиляционные изделия	Детали судовых вентиляционных систем; арматура вентиляции; вентиляционные головки; дроссельные заслонки	Стекловолокнистые пресс-материалы; стеклопластик АГ-4С; сополимер стирола СНП; пресс-материал на эпоксидной смоле
Гребные винты	Цельнопластмассовые гребные винты малых и средних размеров; лопасти крупных гребных винтов; обтекатели винтов	Стеклопластики; стеклотекстолит; полиамиды
Дельные вещи	Водогазонепроницаемые двери; крышки люков; каютные двери; задрайки; ручки задраек; накидные гайки; арматура судовых дверей	Полиамиды (капрон и др.); слоистые пластики; стекловолокнистые пресс-материалы; сополимер стирола СНП
Декоративно-отделочные и облицовочные материалы	Отделка жилых и служебных помещений судна; облицовка подволоков и переборок кают; зашивка теплоизоляции; облицовка дверей; гидрозащита изоляции; покрытия полов и палуб	Фенопластовые пресс-материалы различных марок; аминопласты А и Б; органическое стекло (поделочное, светотехническое); декоративные бумажно-слоистые пластики; трудносгораемый слоистый пластик; древесноволокнистые плиты; стеклопластики на различных смолах и стеклотканях; полиуретановый поропласт; текстовинит; павинол; линкруст; полихлорвиниловый линолеум
Корпуса судов и корпусные конструкции	Корпуса судов; катера и шлюпки; лодки; переборки; выгородки; надстройки; корпуса различных -плавучих средств и корпусные детали	Стеклопластики на основе полиэфирных смол НПС-609-21М, НПС-609-27, НПС-609-29 и др.
Судовая мебель	Несущие элементы судовой мебели; крышки столов; обивка сидений	Литьевые композиции типа винакрилов; сополимеры МСН; декоративный бумажнослоистый пластик; полиуретановый поропласт
Мелкие предметы оборудования судовых помещений; фурнитура; установочные детали	Ручки управления; кнопки; рукоятки; таблички; стойки ламп; корпуса приборов; капельницы к иллюминаторам; мебельная фурнитура	Прессовочные фенопласты различных марок; аминопласты А и Б; полиэтилены НД и ВД; сополимеры стирола МСН и СНП; полиметилметакрилаты; блочный и эмульсионный полистиролы всех марок; поликарбонаты; поливинилхлорид; слоистые пластики; стеклотекстолит; пенопласты и поропласты
Палубные покрытия	Покрытия нескользящие, противокоррозионные, выравнивающие, декоративные, теплоизоляционные	Поливинилхлоридные линолеум и плитки; латексно-цементные составы; нескользящие мастики; полимерцементные композиции
Противокоррозионные защитные покрытия и облицовки	Покрытия полов и стен; противокоррозионные покрытия металлов	Фенольные пресс-материалы К17 и К18; фторопласты 3 и 4Д; полиэтилен ВД; поливинилхлорид
Светотехнические и оптические изделия	Остекление иллюминаторов; арматура светильников; сигнальные стекла; остекление приборов; линзы	Полиметилметакрилаты Л-1 и ЛПТ; поливинил-бутиральная клеящаяся пленка; органическое светотехническое стекло
Тепло- и звукоизоляция	Детали тепло- и звукоизоляции жилых и служебных помещений	Пенопласты на основе пенополистирола, фенольных смол; пенополиуретан
Трубопроводы и арматура	Трубы напорные; детали судовой арматуры	Фенольный пресс-материал АМТ-1; фторопласт 4Д; полиамиды А и Б; полиэтилены ВД и НД; полипропилен; винипласты; стекловолокниты; полиформальдегид
Цистерны, баки, сосуды, тара, емкости	Цистерны питьевой воды, масляные, бензиновые, топливные; аккумуляторные баки	Фенольные пресс-материалы АНТ-1, К17, К18; полихлорвинил; полиэтилен ВД; полипропилен; блочный полистирол; винипласт

Полиэтилен — продукт полимеризации газа этилена, получаемого при крекинг-процессе нефти. Выпускается в виде белого прозрачного порошка или гранул, которые перерабатываются в изделия. В зависимости от способа производства получают полиэтилен высокого (ВД), среднего (СД) и низкого (НД) давления. Наиболее распространены полиэтилены НД и ВД. Полиэтилен НД более прочен и теплостоек, чем полиэтилен ВД, но пленки из полиэтилена ВД благодаря их чистоте и высокой эластичности обладают непревзойденными электроизоляционными свойствами. Полиэтилен отличается низкими паропроницаемостью и водопоглощением, устойчивостью к воздействию морской воды, различных агрессивных сред и растворителей. Под влиянием атмосферных условий, воздействия внешних температур и длительного действия солнечных лучей полиэтилен стареет: приобретает хрупкость, теряет эластичность и прочность, ухудшается его внешний вид. При нагревании полиэтилен легко плавится, поэтому его перерабатывают в изделия литьем под давлением, экструзией, прессованием, напылением и сваркой. При этом в обозначение марки полиэтилена соответственно добавляются буквы Л, Э, П, Н, С (например, полиэтилен Л, полиэтилен П). Переработка полиэтилена литьем и экструзией осуществляется при температуре 200—260 °С, а прессованием — при 140—180 °С. Влияние температуры на предел прочности и относительное удлинение полиэтилена показано на рис. 9.13. Полиэтилен нетоксичен, поскольку не содержит в своем составе вредных веществ, не имеет вкуса и запаха, вполне безвреден для организма человека. Различают полиэтилен низкой (918—930 кг/м³), средней (931—945 кг/м³) и высокой плотности (946—970 кг/м³). Полиэтилены высокого и низкого давления могут быть получены любой плотности.