Конструкция современного радиатора включает аналогичные полиамидные бачки, сформованные вместе с присоединяющимися патрубками. Такие радиаторы применяются практически на всех современных автомобилях, в том числе на моделях ВАЗ 2108, ВАЗ 2109. Специальные марки полиамида 66 для указанных целей выпускают зарубежные фирмы "BASF", "Rhone-Poulene", "Arzo Plasties" и другие, а у нас Орехово-Зуевское ПО "Карболит" производит полиамид ПА-66-ЛТО-СВЗО по ТУ 6-05-211-1404-85.
С другой стороны, отечественная промышленность пластических масс по объему производства и перспективам роста более ориентирована на выпуск полиолефинов. Поэтому представляло интерес изучение возможности использования в этих ответственных изделиях отечественного стеклонаполненного полипропилена (СНПП) типа Армлен ПП СВ 30. Его выпускает в промышленном масштабе НПП "Полипластик" (Москва) по ТУ 6-05-11378612-11 -92.
Установлено, что СНПП превосходит СНПА-66 по технологичности при переработке литьем под давлением и по стойкости изделий к растрескиванию. Кроме того, полипропилен стоек к компонентам антифриза типа Тосол (вода, моно- и диэтиленгликоли), а полиамид-66 не стоек как с точки зрения набухания, так и с точки зрения химической деструкции. Эти процессы, как известно, приводят к постепенному ухудшению стойкости материала к действию агрессивной Среды. Особенно они ускоряются с повышением температуры.
Следует отметить, что в исходном состоянии СНПА-66 превосходит СНПП по основным физико-механическим показателям (таблица). Но известно, что прочностные свойства полиамидов (в отличие от полипропилена) заметно изменяются с повышением влажности окружающего воздуха или среды. Так, с увеличением влажности воздуха от 0 до 50% равновесная прочность при изгибе полиамида ПА-66-ЛТО-СВ 30 уменьшается в 1,25 раза, жесткость (модуль упругости при изгибе) - в 1,33 раза. По теплостойкости в исходном состоянии СНПА-66 (250°С) превосходит СНПП (165°С). Но поскольку при температуре выше 125°С антифриз типа Тосол интенсивно кипит, то теплостойкость 160°С для полипропилена является больше требуемой.
Были выполнены сравнительные испытания СНПП и СНПА-66 на стойкость в антифризе (Тосол А40 - при повышенной температуре и Тосол-А60 - при пониженной температуре) на стандартных образцах, как полученных литьем под давлением, так и вырезанных из отлитых бачков радиаторов.
Длительная выдержка образцов в виде стандартных лопаток (тип 2 по ГОСТ 11262-80) в антифризе показала, что форма материалов сохраняется в интервале температуры от -60 до 125°С. После выдержки в антифризе в течение 300 ч при 120°С степень набухания СНПП равна 0,36%, СНПА-66 - 10,4%. Увеличение ширины лопатки из СНПП = 0 и СНПП-66 составило 4,2%, толщины - 6,6% и длины - 0,32%. Различие усадки обусловлено явлением ориентации стекловолокна и приводит к появлению дополнительных остаточных напряжений. Коэффициент сохранения прочности при растяжении в этих условиях для СНПП равен 74%, для СНПА-66 - 38%. При этом у полиамида довольно резко падает жесткость, у полипропилена она снижается заметно меньше. Это различие в изменении прочностных свойств объясняется тем, что в первом случае играет роль как набухание, так и тепловое старение, а во втором - только тепловое старение. Результаты испытаний материалов на стойкость к антифризу Тосол | Материал | Температура и время выдержки в антифризе | Набухание е1), % | Модуль упругости при растяжении2), МПа | Ударная вязкость по Шарли, кДж/м2 | Тепло-стойкость по Вика3), Р=1кг | | при 20°С | при -50°С | | стеклонаполненный полиамид 66 | исх. мат.
125°, 48ч
-60°, 72ч | –
12,0
0,1 | 8750
3370
8960 | 49,4
54,2
26,0 | 28,4
25,2
20,4 | 250
230
245 | | стеклонаполненный полипропилен | исх. мат.
125°, 48ч
-60°, 72ч | –
0,7
0,1 | 5210
4280
5830 | 20,4
11,9
16,7 | 19,4
13,5
16,7 | 165
166
167 |
1) ГОСТ 1 2020-72; 2) ГОСТ 9550-8 1; 3) ГОСТ 1 5065-69
Учитывая высокую степень набухания СНПА-66 в антифризе, можно также сделать вывод, что бачки радиаторов медленно пропускают вредные компоненты антифриза за счет диффузии через стенки с последующим прониканием их в салон автомобиля при работающем горячем двигателе.
В процессе длительной выдержки в горячем антифризе (90°С) ударная вязкость СНПА-66 сначала увеличивается за счет сильного набухания материала, а затем постепенно уменьшается из-за химической деструкции и продолжения набухания.
При отрицательной температуре (до -60°С) в процессе выдержки в антифризе прочностные показатели СНПП изменяются меньше, чем СНПА-66 (т.е. морозостойкость соответственно лучше).
Применение специальных добавок типа стабилизаторов в рецептуре СНПА-66 для бачков радиаторов в принципе не позволяет придать полиамиду абсолютную стойкость к антифризу типа Тосол, а только снижает скорость процессов химического и физического взаимодействия.
Таким образом, показана принципиальная возможность альтернативного конструкционного материала для изготовления пластмассовых бачков радиаторов автомобилей. Им может служить стеклонаполненный пропилен типа Армлен ПП СВ 30. Использование этого материала для бачков радиаторов позволит повысить качество изготовления изделий, экономить дорогостоящую латунь, припой и другие металлы, а при замене СНПА-66 снизить расходные нормы по сырью на 20%. СНПП не требует длительной сушки перед переработкой, для него легче соблюдаются режимы литья, образуется меньше технологического брака и легче в сравнении с СНПА-66 решается проблема использования технологических отходов А.В. Лунин, В.А. Бурганов, С.М. Дружбина
Источник: Пластические массы |
