ГРАФИТОПЛАСТЫ
, композиц. материалы на основе углеграфитовых наполнителей
и полимерных связующих. Наполнителями служат графиты (природный, тигельный,
коллоидный) в кол-ве 5-15% по массе, обычно в сочетании (20-80%) с искусственными
углеродными или графитированными материалами (измельченными отходами электродного
произ-ва), коксом, термоантрацитом, стеклянными или углеродными волокнами,
металлич. порошками
(бронза, медь) и др. Углеграфитовые наполнители характеризуются высокой
хим. стойкостью, теплостойкостью, низким температурным коэф. линейного
расширения и невысокой плотностью (1,22-2,25 г/см3), пористостью
(20-30%), развитой пов-стью частиц. Состав и св-ва углеграфитовых наполнителей
существенно зависят от месторождения исходного сырья, технологии его обогащения
и произ-ва. Содержание в них углерода составляет 75-99,5%, золы (минер.
примеси)-0,5-25%, летучих-0,2-6%;
5-10000 МПа,
1,7-100 МПа,
3-100 МПа; коэф. теплопроводности 0,009-0,19 Вт/(м*К);
240-7*10-2 Ом*м. См. также Углеграфитовые материалы.
В кач-ве связующих используют феноло-формальд., эпоксидные, фурановые
смолы, кремнийорг. полимеры, фторопласты, полиамиды, полиимиды и др. Г.
могут содержать также отвердители и ускорители отверждения, пластификаторы,
антиоксиданты, MoS2, BN и др. добавки.
Технология получения Г. включает подготовку сырья (гл. обр. измельчение
смолы и наполнителей до требуемого гранулометрич. состава), дозирование
и смешение исходных компонентов, пропитку наполнителей связующим (вальцевание,
экструзия), послед. измельчение (получение пресс-порошка из реактопластов
или гранулирование термопластов). Г. перерабатывают в изделия компрессионным
или литьевым прессованием, заливкой в форму, экструзией, литьем под давлением,
прокаткой и др. Пресс-формы и литники оборудования должны иметь повышенную
твердость и износостойкость; металлич. рабочие пов-сти целесообразно хромировать,
т. к. коэф. трения углеграфитовых материалов по хромистым сталям наиб.
низкий. Готовые изделия могут подвергаться термообработке для доотверждения
и снятия остаточных напряжений, спеканию, карбонизации или графитации связующего.
Для мех. обработки деталей из Г. используют режущий инструмент универсального
типа из твердых сплавов.
Г. на основе термореактивных связующих-высоконаполненные химически стойкие
материалы; коэф. теплопроводности 8-195 Вт/(м • К), температурный коэф.
линейного расширения (2,2-8,5)*10-6 oС-1;
18-50 МПа,
80-120 МПа,
20-150 МПа, теплостойкость на воздухе 170-600°С (до 2000°С в инертной среде).
Недостатки: хрупкость, низкая предельная деформация разрушения. Из-за низкой
прочности при растяжении оптим. режим работы этих Г.-всестороннее сжатие.
При использовании термопластичных связующих и низких степенях наполнения
получаются материалы с повышенными стойкостью к ударным нагрузкам и температурным
коэф. линейного расширения [до (3-10)*10-5 °С -1],
пониженным коэф. теплопроводности [до 0,7-1,0 Вт/(м*К)]. Из таких Г. можно
изготавливать конструкционные тонкостенные детали сложной формы.
Все Г. на воздухе обладают самосмазывающимися св-вами (коэф:
трения 0,05-0,20), интенсивность их изнашивания 10-9-10-12
м/м в зависимости от условий эксплуатации. Узлы трения из Г. выдерживают
в неск. раз более высокие ударные и статич. нормальные нагрузки, чем антифрикционные
графитовые материалы, их можно эксплуатировать в условиях полужидкостного
трения, однако предельная т-ра эксплуатации Г. ниже в 1,5-3 раза (она определяется
теплостойкостью связующего). В криогенных условиях узлы трения из Г. на
основе термореактивных связующих работоспособны только при достижении точки
росы, т. к. в сухих газах наполнители не обладают самосмазывающими св-вами,
а термореактивные связующие не антифрикционны (в отличие от термопластичных).
Электропроводность Г. повышается с увеличением содержания наполнителя
и повышением в последнем доли графитового материала, с введением электропроводящих
металлич. добавок. Г. обладают хорошей коммутацией.
Применяют Г. для изготовления узлов трения с.-х. техники, компрессоров
без смазки, насосов, сепараторов водоэмульсионных сред, скользящих электроконтактов,
химически стойких узлов оборудования, в т.ч. теплообменников для агрессивных
сред (за исключением окислительных). После дополнит. обработки изделий
из Г. (трубы, фланцы и др.) их используют для изготовления высокотемпературной
теплообменной коррозионностойкой хим. аппаратуры. Г. используют также для
получения высокочистых порошков карбидов тугоплавких металлов, пористых
теплозащитных и теплоизоляц. материалов и изделий. В составе таких Г. соотношение
между карбонизуемым связующим, углеграфитовым наполнителем и оксидом металла
должно быть таким, чтобы после формования изделия и послед. термообработки
содержание С (из связующего и наполнителя) было достаточно для восстановления
оксида металла до карбида.
Лит.: Энциклопедия полимеров, т. 1, М., 1972; Бобков С. А. [и
др.], "Пластические массы", 1979, № 5. с. 27-29; Сто л я ро в а В. А..
Шлегель Ф.И., М аматовЮ.М., там же. 1980. № 1. с. 20-22; Васильев Ю. Н.
[и др.]. "Трение и износ", 1981, т. 2, № 2, с. 356-60; Кац С. М., Высокотемпературные
теплоизоляционные материалы, М., 1981; Технич. свойства антифрикционных
самосмазывающихся пластмасс. Обзорная информация, под ред. Г. В. Сагаласва.
Н. Л. Шембель, М.. 1982. С. А. Колесников. Н.Л. Шембель.
|