Графитопласты

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 o}С^-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.