Конструкционные пластики - микроструктура, характеристики, применения. Учебно-справочное руководство

Предисловие
Глава 1. Введение
1.1. Введение
1.2. Полимеры в бытовых
изделиях
1.2.1. Пластиковый
чайник
1.2.2. Устройство видеокассеты (VHS)
1.2.3. Разборное полимерное
кресло
1.2.4. Телефонная
трубка
1.2.5. Резюме
1.3. Механические и оптические свойства
полимеров
1.3.1. Образование трещин и разрушение
шариковой ручки
1.3.2. Пластичность лент из полиэтилена низкой
плотности
1.3.3. Оптические свойства компакт-дисков (CD) и
полиэтиленовой
пленки
1.3.4. Старение полимеров под действием
солнечного света
1.3.5. Вязкоупругость пенопластовых
покрытий
1.4. Идентификация
полимеров
1.4.1. Маркировка для вторичной
переработки1.4.2. Внешний вид неокрашенного
изделия
1.4.3. Плотность
1.4.4. Температура
плавления
1.4.5. Модуль
упругости
1.5. Особенности полимеров при
переработке
1.5.1. Изделия, получаемые
раздувом
1.5.2. Изделия, получаемые
экструзией
1.5.3. Изделия, получаемые литьем под давлением
1.5.4. Изделия, получаемые
термоформованием
1.5.5. Пленки, получаемые экструзией с
раздувом
1.5.6. Бутылки, получаемые литьем под давлением
с раздувом
1.6. Заключение
Глава 2
Молекулярная структура
полимеров
2.1. Введение
2.1.1. Масштабный
фактор
2.1.2. Типы
полимеров
2.1.3. Крупнотоннажные и конструкционные
термопласты
2.1.4. Термореактивные полимеры и
каучуки
2.2. Межмолекулярные связи в
полимерах
2.2.1. Ковалентные
связи
2.2.2. Ван-дер-ваальсовое
взаимодействие
2.2.3. Водородные
связи
2.2.4. Ионные
связи
2.3. Полимеризация
2.3.1. Полимеры, получаемые радикальной
полимеризацией
2.3.2. Поликонденсация
2.3.3. Молекулярно-массовое распределение
2.4. Регулярность
цепи
2.4.1. Радикальная полимеризация
стереорегулярных
полимеров
2.4.2. Сополимеризация
2.4.3. Блок-сополимеры
2.5. Разветвленные и сшитые
полимеры
2.5.1. Разветвление
цепи
2.5.2. Термореактивные
полимеры
2.5.3. Каучуки
2.6. Технология и экономика
производства
2.6.1. Производство
мономеров
2.6.2. Технологические процессы при
полимеризации
2.6.3. Экономика и масштаб
производства
2.7. Марки и характеристики крупнотоннажных
полимеров
2.7.1. Полиэтилен
2.7.1.1. Плотность и индекс текучести
расплава
2.7.2. Полипропилен
2.7.3. Поливинилхлорид
2.7.4. Полистирол
2.7.5. Добавки
Глава 3
Структура полимеров
3.1. Введение
3.2. Моделирование формы
макромолекул
3.2.1. Структура и конформация
С-С-связи
3.2.2. Метод случайных блужданий по
кристаллической решетке
3.3. Аморфные полимеры
3.3.1. Основные формы
полимеров
3.3.2. Молекулярная масса и размер
молекулы
3.3.3. Сетка зацеплений макромолекул в
расплавах
полимеров
3.3.4. Упругость полимерной цепи в сетчатой
структуре
3.3.5. Каучуки
3.3.6. Температура
стеклования
3.3.7. Микроструктура аморфных
полимеров
3.3.8. Модуль упругости аморфных
полимеров
3.4. Частично-кристаллические
полимеры
3.4.1. Введение
3.4.2. Кристаллическая
решетка
3.4.3. Модули упругости
кристаллов
3.4.4. Форма
кристаллов
3.4.5. Строение
кристаллов
3.4.6. Сферолиты
3.4.7. Скорость
кристаллизации
3.4.8. Степень
кристалличности
3.4.9. Дифракция рентгеновских
лучей
3.4.10. Ориентация кристаллической
фазы..
3.4.11. Заключение
Глава 4
Полимерные
композиты
4.1. Введение
4.2. Модуль
упругости
4.2.1. Модуль сдвига металлополимерных
пружин.
4.2.2. Сжатие многослойных пружин
4.2.3. Модуль упругости в направлении
ориентации волокон
4.2.4. Предельные значения модуля
упругости
4.3. Многослойные структуры
4.3.1. Жесткость при изгибе
4.3.2. Литье под давлением конструкционных
пенопластов
4.4. Упрочнение
каучуками
4.4.1. Упрочнение и
структура
4.4.2. Модуль упругости и концентрация
напряжений
4.4.3. Текучесть и возникновение
трещин...
4.4.4. Пластическое течение
4.5. Многофазные
структуры
4.5.1. Блок-сополимеры.
4.5.2. Литье под давлением сшивающегося
полиуретана
4.5.3. Термоэластопласты
4.6. Модуль упругости полиэтилена со
сферолитной структурой
4.6.1. Механизмы деформации
сферолитов
4.6.2. Модуль упругости полиэтилена со
сферолитной структурой
4.7. Пенопласты
4.7.1. Получение
пенополиуретана
4.7.2. Структура пенопласта с открытыми
порами
4.7.3. Сжатие пенопластов с открытыми
порами
4.7.4. Структура пенопласта с закрытыми
порами
4.7.5. Сжатие поропластов с закрытыми
порами
4.8. Армирование короткими
волокнами
4.8.1. Волокна и их
ориентация
4.8.2. Модуль
упругости
4.8.3. Прочность на растяжение
Глава 5
Переработка термопластов
5.1. Введение
5.2. Механизм
теплопередачи
5.2.1. Теплопроводность
5.2.2. Конвекция
5.2.3. Число Био
5.2.4. Излучение
5.2.5. Разогрев расплава при вязком
течении
5.3. Течение расплава
термопластов
5.3.1. Сдвиговое
течение
5.3.2. Продольное течение
5.3.3. Влияние молекулярной
массы
5.3.4. Влияние температуры на течение
расплава
5.4. Экструзия
5.4.1. Плавление и
пластификация
5.4.2. Производительность
экструдера
5.4.3. Стадия
охлаждения
5.4.4. Плунжерная
экструзия
5.5. Формование раздувом
5.5.1. Получение пленки экструзией с
раздувом
5.5.2. Экструзия с
раздувом
5.5.3. Литье с раздувом
5.5.4. Термоформование
5.6. Литье под
давлением
5.6.1. Конструкция
пресс-формы
5.6.2. Цикл литья
5.6.3. Контроль заполнения
пресс-формы
5.6.4. Заполнение
пресс-формы
5.6.5. Реакционно-литьевое
формование
5.6.6. Формование
пенопластов
5.7. Макетирование
Глава 6
Переработка термопластов в расплаве
6.1. Введение
6.2. Изменение
микроструктуры
6.2.1. Влияние скорости охлаждения на степень
кристалличности и
плотность
6.2.2. Эффекты напряжения в расплавах
аморфных полимеров
6.2.3. Напряжения в расплаве
частично-кристаллических
полимеров
6.2.4. Сварные швы в полимерном
изделии
6.3. Макроскопические
эффекты
6.3.1. Усадка и
коробление
6.3.2. Шероховатость
поверхности
6.3.3. Остаточные напряжения в
экструдатах
6.3.4. Остаточные напряжения в литьевых
изделиях
6.4. Сплавление частиц и гранул
полимеров
6.4.1. Смешение
6.4.2. Переработка порошка
ПВХ
6.4.3. Переработка порошка
сверхвысокомолекулярного
полиэтилена
6.4.4. Переработка вспененного гранулированного
полистирола
Глава 7 Вязкоупругие свойства
7.1. Введение
7.2. Линейные вязкоупругие
модели
7.2.1. Модель
Фойгта
7.2.2. Ползучесть в обобщенной модели
Фойгта.
7.2.3. Расчет релаксации
напряжения
7.2.4. Температурная зависимость вязкоупругих
свойств
7.3. Ползучесть
7.3.1. Расчет ползучести
7.3.2. Расчет линейной
вязкоупругости
7.3.3. Расчет псевдоупругой
ползучести
7.3.4. Восстановление и ползучесть при
циклическомнагружении
7.4. Циклическая
деформация
7.4.1. Анализ линейной
вязкоупругости
7.4.2. Виброизоляция
машин
7.4.3. Демпфирующие покрытия для
металлических панелей
7.4.4. Полимеры с высокой демпфирующей
способностью
Глава 8
Пластическое
течение
8.1. Молекулярный механизм пластического
течения
8.1.1. Аморфные
полимеры
8.1.2. Частично-кристаллические
полимеры
8.2. Деформирование в различных напряженных
состояниях
8.2.1. Образование шейки при
растяжении
8.2.2. Пластичность при
изгибе
8.2.3. Потеря устойчивости и пластическое
Течение при сжатии
8.2.4. Локальное пластическое течение при
сжатии
и твердость
8.2.5. Локализованное пластическое течение и
задирповерхности
8.2.6. Перфорация пленки
8.3. Пластическое течение при различных
масштабах времени
8.3.1. Влияние скорости
растяжения
8.3.2. Разрушение при
ползучести
8.4. Ориентационное
упрочнение
8.5. Микромеханизмы пластического
течения
8.5.1. Крэйзинг
8.5.2. Энергетика роста
крэйза
8.5.3. Пластический коллапс пен
Глава 9
Разрушение полимеров
9.1. Введение
9.2. Характеристика поверхности
разрушения
9.3. Зарождение
трещины
9.3.1. Концентрация упругих
напряжений
9.3.2. Предел текучести
9.3.3. Трещины в хрупких поверхностных
слоях
9.3.4. Остаточные
напряжения
9.3.5. Заключение
9.4. Рост
трещины
9.4.1. Механика
разрушения
9.4.2. Коэффициент интенсивности напряжения
9.4.3. Критическое значение коэффициента
интенсивности напряжения
К1С
9.4.4. Текучесть в кончике трещины и модель
Дагдейла
9.4.5. Разрушение толстых пластин в условиях
плоской деформации
9.4.6. Разрушение тонких пленок в условиях
плосконапряженного
состояния
9.4.7. Влияние скорости
растяжения
9.5. Ударные
испытания
9.5.1. Ударные испытания по Изоду и
Шарпи
9.5.2. Ударные испытания тонких
пластин
9.5.3. Испытания на удар
изделий
9.5.4. Инструментальные испытания на
удар
Глава 10
Деструкция и влияние окружающей
среды
10.1. Введение
10.2. Деструкция при
переработке
10.2.1. Полиолефины
10.2.2. Поливинилхлорид
10.2.3. Вода и полимеры, получаемые ступенчатой
полимеризацией
10.3. Деструкция при повышенных температурах
10.3.1. Окисление
полиолефинов
10.3.2. Гидролиз
10.3.3. Максимальная температура
эксплуатации
10.4. Горение
10.4.1. Стадии
горения
10.4.2. Испытания на
огнестойкость
10.4.3. Антипирены и пламегасители
10.4.4. Огнестойкость кабелей и
пенопластов
10.5. Атмосферное
воздействие.
10.5.1. Воздействие ультрафиолетового
излучения
10.5.2. Влияние атмосферных
условий
10.5.3. Защита от
фотоокисления
10.5.4. Ускоренные
испытания
10.6. Растрескивание под воздействием
окружающей среды
10.6.1. Явление
растрескивания
10.6.2. Набухание крэйзов в
жидкостях
10.6.3. Возникновение трещин и
крэйзов
10.6.4. Рост трещины в жидкой
среде
10.6.5. Полное
разрушение
Глава 11
Явления переноса
11.1. Газы
11.1.1. Растворимость
11.1.2. Равновесная диффузия
газов.
11.1.3. Нестационарная диффузии
газов
11.1.4. Применение в упаковочных
материалах.
11.1.5. Металлические и керамические
покрытия
11.1.6. Разделение
газов
11.2. Жидкости
11.2.1. Бензобаки из полиэтилена высокой
плотности
11.2.2. Экстракция добавок из полимеров
пищевыми продуктами
11.2.3. Обратный осмос и мембраны для
диализа
11.3. Твердые
вещества
11.4. Оптические свойства
11.4.1. Преломление и отражение
света
11.4.2. Рассеяние
света
11.4.3. Волоконная
оптика
11.5. Теплозащита
Глава 12
Электрические
свойства
12.1. Объемное и поверхностное удельное
сопротивление
12.2. Полимерные диэлектрики и
полупроводники
12.2.1. Низковольтная
изоляция
12.2.2. Высоковольтная
изоляция
12.2.3. Статическая электризация
12.2.4. Пластиковые экраны электромагнитных
волн
12.2.5. Полупроводящие полимеры для
аккумуляторов
и топливных
элементов.
12.3. Диэлектрические
свойства
12.3.1. Диэлектрическая постоянная и
диэлектрические
потери
12.3.2. Потери при
поляризации
12.3.3. Высокочастотная изоляция и
конденсаторы
12.4. Гибкие переключатели и
электреты
12.4.1. Пленочные
переключатели
12.4.2. Электреты
12.4.3. Пьезоэлектрические
пленки
Глава 13
Конструирование изделий: выбор материала
и формы
13.1. Введение
13.2. Выбор
полимера
13.2.1. Системы автоматизированного выбора
полимера
13.2.2. Сочетание свойств и выбор
материалов
13.2.3. Обивка двери
автомобиля
13.2.4. Трубчатая рама кузова автомобиля
13.3. Форма и жесткость
изделия
13.3.1. Рифление
13.3.2. Ребра на литьевых
изделиях
13.3.3. Продольный изгиб ребер
жесткости.
13.3.4. Кручение балок постоянного поперечного
сечения
13.3.5. Кручение балок непостоянного
сечения
13.4. Формы литьевых
изделий
13.4.1. Постоянная толщина
деталей
13.4.2. Уменьшение толщины детали при удалении
от литника
13.4.3. Корпус
инструмента
13.4.4. Пружинные выступы и
защелки
13.4.5. Встроенные
петли
13.5. Приборная панель
автомобиля
13.5.1. Форма приборной
панели
13.5.2. Испытания на удар с помощью модели
головы
13.5.3. Совершенствование марок
полимеров
13.5.4. Переработка
Глава 14
Разработка изделий из
пластиков
14.1. Введение
14.2. Трубопроводы для
газа
14.2.1. Введение
14.2.2. Испытание на разрушение при
ползучести
14.2.3. Выбор
полимера
14.2.4. Расчет толщины стенки
трубы
14.2.5. Заключение по конструкторским
требованиям
14.2.6. Монтаж и соединение
труб
14.3. Велосипедные
шлемы
14.3.1. Введение
14.3.2. Биомеханические критерии травм
головы.
14.3.3. Геометрия шлема в месте
удара...
14.3.4. Конструкция подкладки шлема
14.3.5. Выбор
пенопласта
14.3.6. Заключение
14.4. Носители информации на поликарбонатных
дисках
14.4.1. Сохранение информации на полимерных
дисках
14.4.2. Оптическая система хранения
информации
14.4.3. Диски DVD
14.4.4. Требования к пластику и выбор
полимера
14.4.5. Переработка
поликарбоната
14.4.6. Контроль
двулучепреломления
14.5. Заключение
Глава 15
Использование полимеров в спортивных
и медицинских
товарах
15.1. Введение
15.2. Альпинистские
веревки
15.2.1. Введение
15.2.2. Гибкость
веревки
15.2.3. Динамические нагрузки при
падении.
15.2.4. Конструкция и производство
веревки
15.2.5. Выбор
полимера
15.2.6. Оптимизация прочности и жесткости
веревки
15.2.7. Влияние окружающей среды на
долговечность веревки
15.2.8. Испытания
веревки
15.2.9. Другие источники
информации
15.3. Разработка контейнеров для
крови
15.3.1. Введение
15.3.2. Выбор полимера для контейнеров
крови.
15.3.3. Пластификаторы
ПВХ
15.3.4. Прозрачность
контейнера
15.3.5. Требования к эластичности
контейнера.
15.3.6. Теплостойкость контейнера для
проведения стерилизации.
15.3.7. Прочность материала контейнера
15.3.8. Проницаемость
15.3.9. Переработка и
сварка
15.3.10. Биосовместимость
15.3.11. Заключение
15.4. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен для
суставных протезов
15.4.1. Введение
15.4.2. Марки
СВМПЭ
15.4.3. Конструкция колпачка вертлюжной
чашки
15.4.4. Стерилизация СВМПЭ перед
имплантацией
15.4.5. Структура СВМПЭ и механические
свойства
15.4.6. Биомеханика
движения
15.4.Т: Физиология смазки суставов
15.4.8. Механизм износа ПЭ
15.4.9. Реакция организма на продукты износа
СВМПЭ
15.4.10. Повышение износостойкости
ПЭ
15.4.11. Заключение
Список литературы
Приложение А
Теплопередача и диффузия
примесей
А.1. Молекулярные модели
диффузии
А.2. Дифференциальные уравнения
диффузии
А.З. Решение дифференциальных
уравнений
А.3.1. Постоянная поверхностная концентрация С0
в полубесконечном теле
А.З.2. Постоянная поверхностная концентрация в
Плоском листе
Литература
Приложение Б
Анализ течения расплавов
полимеров
Б.1. Скорость течения в
каналах
Б.2. Сдвиговое течение на выходе из щелевой или
цилиндрической
насадки
Б.З. Представление данных о течении расплавов
Приложение В
Общие представления о механике
нагружения
Б.1. Изгиб
балки
В.1.1. Напряжения и деформации при
изгибе
В. 1.2. Момент инерции и жесткость балки при
изгибе
В. 1.3. Момент инерции балок различного
сечения
В.1.4. Прогиб балки
В. 1.5. Потеря устойчивости стержня при осевом
сжатии
В. 1.6. Большие упругие прогибы
балки
Б.2. Двуосные напряжения и упругость при плоской
деформации
Б.3. Трубы под
давлением
Приложение Г
Вопросы
Глава 2
Глава 3
Глава 4
Глава 5
Глава 6
Глава 7
Глава 8
Глава 9
Глава 10
Глава 11
Глава 12
Глава 13
Приложение Д
Решение задач к главе 14