Вход

Фторполимеры

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Дипломная работа*
Код 356992
Дата создания 12 июня 2013
Страниц 73
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 29 марта в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
3 290руб.
КУПИТЬ

Описание

Виды, свойства фторполимеров ...

Содержание

Содержание


Введение 4
Глава первая. Свойства Ф-4 подверженного электронному облучению (литературный обзор)
7
1.1 Описание свойств фторполимеров 7
1.2 Механизмы радиационного изменения свойств политетрафторэтилена
20
1.3 Перспективность радиационного модифицирования фторполимеров
29
Глава вторая. Методики эксперимента 39
2.1 Методика измерения прочности на разрыв и относительного удлинения для Ф-4
39
2.2 Методика определения износостойкости на истирание 41
2.3 Методика электронного облучения образцов 43
2.4 Методика оценки радиационной стойкости Ф-4 44
Глава третья. Экспериментальная часть 46
3.1 Описание результатов экспериментов 46
3.2 Обсуждение результатов экспериментов 54
Заключение 70
Список использованной литературы 73

Введение

Введение


В нашем быстро развивающемся мире резко возрос спрос на полимерные материалы. Трудно себе представить полноценную работу заводов, электростанций, котельных, электрической бытовой техники, которая нас окружает дома и на работе, современных вычислительных машин, автомобилей и много другого без использования этих материалов.
В настоящее время выпускают более 20 видов и более 40 марок фторполимеров. В кабельной промышленности применяют 5-6 основных видов фторполимеров и значительное количество марок и разновидностей материалов, в связи с этим необходимо коротко рассмотреть структуру и основные свойства полимеров.
Фторопласты отличаются очень высокой химической, коррозионной стойкостью, а также обладают отличной атмосферостойкостью, теплостойкостью и морозостойкостью (-160 ÷ 260°С). Фторопласты негорючи или самозатухают при возгорании. Эти полимерные материалы имеют низкий коэффициент трения, очень низкое водопоглощение и газопроницаемость, хорошие диэлектрические характеристики и высокую электрическую прочность, надежно противостоят ферментам и микробам. Фторопласты плохо растворимы или вообще нерастворимы во многих органических растворителях. Такой набор свойств действительно уникален.

Фрагмент работы для ознакомления

Рисунок 3 – Изменения ПТФЭ после воздействия радиациейС точки зрения механизма не совсем правильно называть получаемый продукт радиационной модификацией ПТФЭ, поскольку под этим обычно понимают изменение химической структуры вещества. В данном случае она изменяется незначительно (разве что цепи становятся короче и увеличивается концентрация концевых групп). Более корректно говорить о способе получения совершенного ПТФЭ путем радиационной «закалки».1.3 Перспективность радиационного модифицирования фторполимеров1.3.1 Применение фторопластов в кабельной промышленностиПо тому, насколько широко используют фторопласты, можно судить о технологическом уровне развития страны. Этот материал используют в США (35%), Западная Европа (Франция, Германия, Нидерланды и даже Швейцария в часовой промышленности, вкупе 31%), Япония (11%). Доля России на этом фоне пока не велика - всего 2%. К настоящему времени в нашей стране выпускается значительное количество марок фторполимеров, большинство из которых нашло применение в кабельной технике. Увеличение выпуска нагревостойких проводов и кабелей обеспечивается в первую очередь за счет расширения производства проводов и кабелей с фторопластовой изоляцией.Разнообразие видов фторполимеров, применяемых в кабельной технике, предопределяет широкие возможности их использования. Являясь отличными диэлектриками, они применяются прежде всего в качестве изоляции проводов и кабелей. Для этой цели используют как строганые, так и сырые пленки ПТФЭ, суспензии различных фторполимеров, порошок ПТЭФ и термопластичные экструдируемые фторполимеры. При необходимости получить герметичную оболочку используют экструдируемые фторполимеры. Специфической областью применения фторполимеров являются плоские ленточные кабели, изоляцию которых получают за счет сварки различных пленок. Из сказанного следует, что фторполимеры находят широкое применение в различных конструктивных элементах кабелей и проводов.1.Токопроводящие жилы и экраны кабелей с изоляцией из фторполимеров. Токопроводящие жилы и экраны проводов и кабелей с фторопластовой изоляцией по конструкции не отличаются от аналогичных элементов кабельных изделий нормальной нагревостойкости, а разница заключается только в применяемых материалах.Особенности эксплуатации проводов и кабелей с фторопластовой изоляцией предопределяют ряд специфических требований к материалам для токопроводящих жил и экранов:а) Следует учитывать, что при увеличении температуры возрастает удельное электрическое сопротивление проводников, снижается прочность и относительное удлинение.б) Эксплуатация при длительном воздействии повышенной температуры способствует ускорению коррозии за счет окисления, что также ведет к ухудшению электрических и физико-механических свойств проволоки.2. Проводов и кабелей с фторопластовой изоляцией. Уникальные свойства фторполимеров, большое разнообразие их типов и постоянная потребность в новых кабельных изделиях обуславливают непрерывное расширение номенклатуры выпускаемых проводов и кабелей. Поэтому к настоящему времени почти во всех основных группах кабельных изделий имеются провода и кабели, в которых применяются фторопласты.Применение фторопластов в тех или иных кабельных изделиях определяется в первую очередь необходимостью повысить максимальную рабочую температуру. В некоторых случаях главным фактором, определяющим применение фторопластов, является их чрезвычайно высокая химостойкость и негорючесть. В ряде кабельных изделий, особенно малогабаритных, используют высокие механические свойства некоторых фторопластов. По этим причинам фторопласты нашли широкое применение.3. Низковольтные монтажные провода. Для выпуска монтажных проводов низкого напряжения расходуется наибольшее количество фторопласта, потребляемого кабельной промышленностью. К проводам, применяемым в современных системах радиоэлектроники и приборостроения, предъявляют сложный комплекс разнообразных требований. Провода должны надежно работать при длительных и кратковременных воздействиях различных механических, климатических и тепловых факторов, быть стойкими к воздействию пламени, радиации и т. д. При этом габаритные размеры и массы проводов должны быть минимальны, а технология их производства на кабельных заводах должна быть достаточно простой, высокопроизводительной и надежной.С учетом сказанного, становится понятным широкое применение различных фторопластов для изготовления монтажных проводов повышенной нагревостойкости. Анализ мировой практики показывает, что в настоящее время для монтажных проводов находят применение все виды фторопластов, используемых кабельной промышленностью.Толщину изоляции современных монтажных проводов устанавливают хотя и в зависимости от рабочего напряжения, но не на основании электрического расчета, а исходя в первую очередь из технологических возможностей производства и предъявляемых требований по стойкости к механическим воздействиям. Чем выше качество изоляционного материала, совершеннее технологическое оборудование и стабильнее технологический процесс, тем меньшую толщину изоляции можно обеспечить. Поэтому толщина изоляции в определенной море может свидетельствовать о техническом уровне производства и качестве материалов. В современных монтажных проводах толщина изоляции из фторопластов достигает 0,15 мм и менее. Примерами низковольтных монтажных проводов являются марки МГТФ(Э), МС16-11.4.Высоковольтные провода и кабели. Высоковольтные провода и кабели с фторопластовой изоляцией находят широкое применение в современной электронной аппаратуре для внутри- и межблочных соединений, для выводов высоковольтных трансформаторов и в качестве проводов зажигания авиационных двигателей. Наивысшая из всех фторполимеров нагревостойкость в сочетании с высокой мгновенной электрической прочностью и отличными диэлектрическими свойствами выдвигают ПТФЭ на первое место при применении в качестве изоляции высоковольтных кабелей. Примерами высоковольтных проводов являются марки ПВСТ, ВЗП-400.5. Бортовые авиационные провода. Зарождение и развитие реактивной авиации и ракетно-космической техники потребовало в 50-х годах разработки новых бортовых проводов, отличающихся главным образом повышенной нагревостойкостью. В качестве изоляции таких проводов начали применять пленки из ПТФЭ. Практически бортовые авиационные провода были первым типом кабельных изделий, в которых нашли применение фторопласты.Основное назначение бортовых авиационных проводов — передача электрической энергии для питания различного электрооборудования и приборов на борту самолета. Необходимость создания бортовых проводов повышенной нагревостойкости определялась как повышением надежности бортовой сети, так и увеличением токовых нагрузок, в связи с ростом энерговооруженности самолетов, а также увеличением температуры среды, окружающей бортовую сеть. Последнее обусловлено тем, что существенно возросли как количество электрооборудования, выделяющего теплоту в окружающую среду, так и температура в особо горячих отсеках самолетов, например вблизи зоны реактивного двигателя; кроме того, увеличение высоты полетов в разреженной атмосфере приводит к резкому ухудшению отвода выделяемой теплоты в окружающую среду.Специфика эксплуатации аппаратуры на борту самолета предопределяет ряд воздействий на бортовые провода, что позволяет отнести условия эксплуатации к особо жестким. Хотя бортовые провода предназначены в основном для работы в условиях фиксированного монтажа, но уже при прокладке жгутов по борту их подвергают неоднократным перегибам из-за ограниченности пространства я необходимости протаскивать жгут через отверстия в перегородках небольшого размера. В процессе эксплуатации корпус самолета подвергается значительной вибрации, которая передается на жгут от стенок и элементов крепежа. Поэтому провода жгутов подвергаются интенсивным продавливающим и истирающим нагрузкам. Кроме того, не исключена возможность попадания на поверхность проводов различных агрессивных жидкостей, имеющихся на борту: бензина, керосина, масел, гидравлических жидкостей и др. Поскольку самолеты эксплуатируют в различных климатических зонах, а температура корпуса резко изменяется, например, когда самолет после стоянки на солнце, где его поверхность может прогреваться до 50—70 °С, поднимается на значительную высоту, где температура может составлять 40—50 °С, то ясно, что провода должны быть устойчивыми к циклической измене крайних температур. Это особенно необходимо для самолетов, скорость которых значительно превышает скорость звука, так как их обшивка подвергается значительному дополнительному нагреву из-за трения о воздух.В последние годы с увеличением скоростей гражданских самолетов и их вместимости постоянно ужесточаются требования по обеспечению безопасности полетов, что приводит к появлению новых требований к проводам. За последнее время значительно ужесточились требования по негорючести проводов, возникли нормы по количеству выделяющегося при горении дыма и т. д. Примерами бортовых проводов служат ПТЛ (Э)-200, ПТЛ(Э)-250.6. Многожильные кабели. Фторопластовая изоляция так же применяется в контрольных и монтажных кабелях и кабелях управления. Контрольные кабели применяют как для питания электроэнергией групп электрических установок небольшой мощности, так и для передачи сигналов от датчиков к блокам измерительной электроаппаратуры и для соединения блоков между собой в условиях неподвижного монтажа. Контрольные кабели с фторопластовой изоляцией используют на электрических станциях и подстанциях, железнодорожном транспорте и в метро, для пожарной сигнализации в высотных зданиях и т. п., в тех условиях, где необходимо обеспечить жесткие требования по повышенной нагревостойкости, негорючести и радиационной стойкости.Кабели управления применяют в тех же случаях, как и контрольные, но в условиях гибкого монтажа, когда кабель по условиям эксплуатации подвергают различным деформациям: изгибам, перемоткам и т. п. Монтажные кабели применяют обычно в качестве электрожгутов заводского изготовления для соединения блоков электроаппаратуры между собой.В контрольных кабелях фторопласты начали применять сравнительно недавно и их ассортимент невелик. Наиболее известны стандарты США MIL-C-27072, MIL-C-555437.Обмоточные провода. В обмотках специальных электродвигателей, трансформаторов, аппаратов и приборов находят применение обмоточные провода с фторопластовой изоляцией. Изоляцию наиболее простых проводов выполняют из суспензии ПТФЭ, методом электрофореза, что дает возможность получать очень тонкую изоляцию (от 5 до 150 мкм). Ввиду низких механических свойств столь тонкой изоляции из суспензии ПТФЭ, а также малой адгезии с медью подобные провода не получили широкого применения. Отечественная промышленность выпускает, в частности, обмоточные провода марки ПЭКФ с керамикофторопластовой изоляцией с жилами диаметром от 0,10 до 1,95 мм.8. Кабели для геофизических исследований. Проведение различных геофизических исследований, связанных с поиском полезных ископаемых и изучением свойств горных пород, требует проведения работ в скважинах, для чего необходимы специальные - кабели, передающие информацию от различных датчиков к измерительным приборам и электроэнергию для питания приборов.Обычно скважина заполнена промывочной жидкостью, представляющей собой взвесь глины, песка и частиц породы в воде; в ряде случаев скважина заполнена водой, нефтью .или газом. Спуск и подъем кабеля осуществляют лебедкой с двигателем через направляющий ролик, смонтированный на буровой вышке. В процессе эксплуатации кабель подвергается действию значительных механических нагрузок: продавливающих, истирающих, растягивающих, а также многократным смоткам и намоткам при одновременном воздействии повышенных гидростатических давлений и температур.Глубины скважин в настоящее время достигают 10 км, температура в забое 200—250 °С и гидростатическое давление 100—150 МПа, что привело к необходимости создания геофизических кабелей высокой надежности.Специфика эксплуатации определяет конструктивные особенности рассматриваемых кабелей. Отечественная промышленность выпускает кабели по с изоляцией из фторопласта-40 марок КГ 1-24-180, КГ1-53-80, КГЗ-67-180, КГ7-68-180. Полимеры используют в тех механизмах и устройствах, разработка которых требует высокого уровня развития технологий и к которым предъявляются особые требования по температуре, химической стойкости, коэффициенту трения, диэлектрическим свойствам и прочее.1.3.2 Другие области применения политетрафторэтиленаВ настоящее время обычный (не модифицированный) политетрафторэтилен широко применяется в качестве уплотнительных элементов поршней без смазочных компрессоров, уплотнений гидро- и пневмоцилиндров, уплотнений шаровых кранов на магистральных и промышленных нефте- и газопроводах и др. Технический прогресс выявил необходимость совершенствования конструкций маслонаполненных трансформаторов, высоковольтных выключателей и другого силового электрооборудования для повышения его эксплуатационной надежности и экологической безопасности. Радикальное решение этой проблемы возможно при комплексном применении фторированных жидкостей и фторполимеров в качестве теплоносителей, конструкционных, изолирующих и уплотнительных материалов, антикоррозионных, антиадгезионных и противообледенительных покрытий.Термодинамические и физические свойства ряда негорючих диэлектрических теплопроводных фторорганических жидкостей с температурой кипения от 100 °С до 180 °С позволяют использовать их в качестве эффективных теплоносителей в силовых трансформаторах вместо горючего углеводородного трансформаторного масла. Охлаждение обмоток трансформаторов достигается за счет испарения фторированной жидкости без принудительного ее перемешивания. В таких трансформаторах меньшая часть обмотки погружена в жидкость. Пары фторуглеродов при избыточном давлении 1 атм имеют такую же диэлектрическую проницаемость, как и жидкость, благодаря чему допускается частичное заполнение трансформатора и исключается пробой изоляции обмоток. В мощных силовых трансформаторах обмотка постоянно орошается фторированной жидкостью, которая, испаряясь с нагретых поверхностей, отбирает тепло, затем пары конденсируются в баке и жидкость возвращается в резервуар, откуда подается к форсункам для орошения обмоток. В этом случае для охлаждения трансформатора достаточно несколько литров фторированной жидкости и не требуется ее принудительная циркуляция. Опасность загорания такого трансформаторного масла полностью исключена. Положительными свойствами фторуглеродных трансформаторных жидкостей являются также низкие значения температуры замерзания, вязкости и поверхностного натяжения, высокая плотность, теплопроводность и способность к самогашению. Известны эффективность и эксплуатационная надежность обмоточных и монтажных проводов и кабелей во фторопластовой изоляции, уплотнений из резины на основе фторкаучуков, фторполимерных антикоррозионных покрытий оборудования и металлоконструкций в изделиях военной техникиКомплексное использование фторполимеров позволяет увеличить продолжительность межремонтной эксплуатации силового электрооборудования до 30 лет и более, приблизив ее к сроку службы оборудования, и обеспечить экологическую безопасность объектов. Фторполимеры существенно превосходят полиэтилен, резины, лаки, герметики, применяемые в газовой промышленности для антикоррозионной защиты и уплотнения трубопроводов, компрессоров, емкостного оборудования, арматуры и приборов, по химической стойкости, тепло- и морозостойкости, атмосферостойкости, диэлектрическим свойствам и сроку службы.Этот материал применяют для антикоррозионной защиты стыков газовых труб магистральных газопроводов, трубопроводов, арматуры, металлоконструкций, в том числе мачт линий электропередачи, на действующих и строящихся газовых и газоконденсатных предприятиях.Фторполимеры эффективны в качестве конструкционных материалов и изделий медицинской техники. Были разработаны, освоены в производстве и клинической практике фторопластовые протезы кровеносных сосудов, трикотажная ткань, медицинский фетр, капилляры, катетеры, а так же фильтры, диффузионные мембраны, в широком ассортименте лабораторная химическая посуда.В атомной промышленности может быть решена актуальная проблема создания уплотнительного элемента в контуре охлаждения атомных реакторов. В настоящее время в качестве такого элемента используются медные прокладки, которые не обеспечивают необходимого уплотнения в течение длительного времени, в результате чего возникают течи. Графитовые уплотнения, которые в последнее время рекомендуются, обладают большим, чем медные, рабочим ресурсом, но уступают политетрафторэтилену по механическим свойствам, обеспечивающим качество уплотнения.Значительное расширение областей применения политетрафторэтилена ожидается в связи с приданием ему более высокой радиационной стойкости. Это позволит использовать его в космической технике в качестве терморегулирующих покрытий класса солнечный отражатель, узлов трения и бортовой кабельной изоляции на внешних поверхностях космических аппаратов. В области создания материалов инженерно-технического, санитарно-гигиенического и медицинского назначения перспективным представляется изготовление из радиационно-модифицированного политетрафторэтилена мембран и фильтров, работающих в агрессивных жидких и газообразных средах. Преимущества предлагаемого продукта по сравнению с применяемыми материалами связаны с более высокими показателями по комплексу вышеупомянутых свойств.Получение нового материала позволит использовать его в космической и атомной отраслях; устойчивость к трению - в авиационной, химической, нефтегазовой, автомобильной, машиностроительной и других отраслях промышленности. Как уплотнительный материал он может использоваться в погруженных насосах для добычи нефти, в компрессорах на газовых магистралях и подземных хранилищах, шаровых кранах на теплотрассах и в коммунальном хозяйстве и даже в качестве опор скольжения в конструкции мост - перечислять области применения можно долго. По сути, получив материал, с рекордно низким коэффициентом трения, обладающий упругостью, термо- и химостойкостью, затрагиваются все отрасли промышленности.Радиационные модификации фторопластов не имеют аналогов ни по технологии получения, ни по свойствам и в настоящее время проходят квалификационные испытания на ряде предприятий (Роскосмос и Росатом). Можно ожидать, что в ближайшее время и бытовые кабели будут иметь термостойкую изоляцию. Это уменьшит вероятность пожаров в жилых помещениях в результате короткого замыкания. К перспективным областям применения нового материала относятся отрасли промышленности, традиционно потребляющие политетрафторэтилен. Комплекс свойств радиационно-модифицированного полимера, сочетающий исходные и придаваемые характеристики, обеспечивает значительное увеличение рабочего ресурса тех изделий, где политетрафторэтилен уже используется, и позволяет решать материаловедческие проблемы там, где его использование до сих пор было невозможно. Глава вторая. Методика эксперимента2.1 Методика измерения прочности на разрыв и относительного удлинения для Ф-4Испытания проводились на разрывной машине ЦМГИ-250 (рисунок 4). По ГОСТу 14236-81. Этот стандарт распространяется на полимерные пленки толщиной до 1 мм и устанавливает метод испытания на растяжение. [13]Метод основан на растяжении испытуемого образца с определенной скоростью деформирования. Скорость раздвижения захватов машины (100±10) мм/мин. Зажимы машины обеспечивали надежное крепление образцов и совпадение продольной оси образца с направлением растяжения и не вызывала разрушений образцов в месте крепления.Рисунок 4 – Разрывная машина ЦМГИ-250Образцы имели гладкую ровную поверхность, без вздутий, сколов, трещин, раковин и других видимых дефектов (рисунок 5).Перед испытанием на образцы наносились необходимые метки, которые определяли длину рабочей зоны. В нашем случаи она составила 25 мм.

Список литературы

Список использованной литературы


1. Хатипов С. А., Артамонов Н. А. «Создание нового антифрикционного и уплотнительного материала на основе радиационно-модифицированного политетрафторэтилена». г. Москва, 2008. – 19 с.
2. Конова Е. М., Хатипов С. А., Артамонов Н. А. «Радиационно-модифицированный политетрафторэтилен: структура и свойства». г. Москва, 2008. – 24 с.
3. Иванов B.C. «Радиационная химия полимеров». – г. Санкт-Петербург, 2004. – 206 с.
4. Паншин ЮЛ., Малкевич С.Г., Дунаевская Ц.С. «Фторопласты». - Санкт-Петербург, 2004. – 24 с.
5. Пугачев А. К. «Переработка фторопластов в изделия». г. Москва, -2007. – 182 с.
6. Паншин Ю. А., Малкевич С. Г. «Фторопласты». г. Санкт-Петербург, 2008. – 228 с.
7. Уолла Л. «Фторполимеры». г. Москва, 2005. – 448с.
8. Логинов Б.А. «Удивительный мир фторполимеров». г. Москва, 2009. – 157 с.
9. Аввакумова Н.И., Бударина Л.А., Дивгун С.М., Заикин А.Е., Кузнецов Е.В., Куренков В.Ф. «Практикум по химии и физике полимеров». г. Санкт-Петербург, 1990. – 304 c.
10. Зуев В.В., Успенская М.В., Олехнович А.О. «Физика и химия полимеров». г. Санкт-Петербург, 2010. – 45 с.
11. Презентация DuPontTMдля кабельной промышленности «Фторполимеры». г. Томск, 2011. – 24 с.
12. ГОСТ 9.706-81 «Материалы полимерные. Методы испытаний на стойкость к радиационному старению»
13. ГОСТ 14236-81 «Пленки полимерные. Метод испытания на растяжение»
14. ГОСТ 30480-97 «Обеспечение износостойкости изделий. Методы испытаний на износостойкость»
15. Машков Ю. К. «Трение и модифицирование материалов трибосистем».г. Москва 2000. – 280 с.
16. Смехов Ф.М., Непомнящий А. И., Санжаровский А.Т., «Высокомолекулярные соединения». г. Москва, 2009. – 321с
17. Чарлзби А.Ч. «Излучения и полимеры». 2001. – 522 с.
18. Сажин Б.И. «Электрические свойства полимеров». 2006. – 224 с.
19. Тареев Б.М. «Физика диэлектрических материалов», 2002. – 317 с.
20. Маслов В.В. «Радиационная стойкость диэлектриков», 2001. – 216 с.
21. Лобанов А.М. «Свойства полимеров», 2007. – 192 с.
22. Волков В.А. «Полимерные материалы», 2004. – 304 с.
23. http://www.fluoroplast.ru/compositions.php;
24. http://www.polymerbranch.com/catalogp/view/10.html&viewinfo=4
25. http://www.ftorpolymer.ru/grade/f-30p.html
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00535
© Рефератбанк, 2002 - 2024