1.4.Сравнительная характеристика матриц на основе термореактивных смол
Эпоксидные смолы обладают высокими прочностными свойствами, максимальными для смол. Они обладают высокой адгезией к практически всем наполнителям.
Эпоксидные смолы могут модифицироваться для получения конкретных технологических показателей.
Область применения: аэрокосмическая техника, машиностроение, электротехническая промышленность, в быту.
Недостатками эпоксидных свойств являются высокая стоимость, сложный температурный режим отверждения.
Фенольные смолы – высокая теплостойкость, электрические свойства, негорючесть.
Применяются: в электротехнической промышленности, строительстве.
Недостатки: хрупкость, небольшое относительное удлинение, гидрофильность и большое водопоглащение.
Ненасыщенные полиэфирные смолы: возможность отверждения на “холоду”, достаточно высокие прочностные свойства.
Применение: строительство, судостроение, автопромышленность.
Недостатки: невысокая химическая прочность, горючесть.
Кремний органические смолы: высокие диэлектрические свойства, теплостойкость.
Применение: электротехническая промышленность, строительство, антикоррозионная техника.
Недостатки: высокая пористость, низкие прочностные свойства.
1.5.Термопластичные матрицы
Практически все термопласты могут использоваться в качестве матричной фазы. Однако при этом следует учитывать как назначение изделия, так и свойства наполнителя. Практика показывает, что для получения композитов с повышенной прочностью, стойкостью на длительные нагрузки применяются:
Полиамиды (ПА 6, ПА 6.6), наполненные от 20 до 40%стекловолокна.
Полистирол, наполненный древесной мукой, стеклянными сферами, эластомерами до 40% позволяет получить повышенную стойкость при сжатии и трещинообразовании.
ПВХ, наполненный тальком, асбестом, силикатами имеет повышенные механические свойства, износостойкость, ударопрочность.
Полиэтилен наполняют бутилкаучуком, полиизобутиленом, обеспечивая повышенную стойкость к растрескиванию.
Стеклонаполненный полипропилен обладает повышенной стойкостью к росту трещин, ползучести, имеет также повышенную жесткость и прочность растяжений.
Полиформальдегид, наполненный дисульфидом молибдена, обладает повышенной износостойкостью, небольшим коэффициентом линейного расширения. А наполненный алмазной пылью имеет повышенную износостойкость.
Полисульфон наполняется стекловолокном до 40%, при этом композиции имеют низкий коэффициент расширения, стойкость к ползучести, повышенные прочностные свойства.
По структуре композиционные материалы делятся на: гомогенные и анизотропные (гетерогенные).
Лекция 3
1.6. Гомогенные км. Газонаполненные. Дисперснонаполненные. Км с взаимопроникающими фазами
Если анализировать определения КМ, то термин гомогенный может быть применим лишь с рядом ограничений.
Чтобы понять это нужно учесть, что при рассмотрении структуры любого материала имеется три уровня:
δ-уровень – это микроскопический уровень (микроуровень).
Рассмотрение структуры на этом уровне требует использование микроскопа с увеличением от 100 до 1000 крат (микроуровень). На микроуровне все КМ гетерогенны.
Более высокий уровень организации материала переходный или S-уровень.
s-уровень – это элементарный объем КМ, который включает все элементы структуры (например: гелькоут ‑ футеровочный слой, силовой слой на основе холста; эмульсионного стеклохолста – силовой слой на основе стеклоткани, три огнезащиты).
При рассмотрении изделия в целом говорят про L-уровень.
Гомогенные КМ рассматриваются как материалы, обладающие одинаковыми однородными свойствами на s-уровне. В зависимости от агрегатного состояния компонентов в КМ различают несколько типов композитов как структурных систем: твердое – газ, твердое – жидкость, твердое – твердое.
Системы твердое – газ – это КМ типа пенопластов, поролонов, твердых пен, в которых газовая фаза (воздух, СО2) распределена в матрице полиэтилена, бутадиен-стирольного каучука, эпоксидной смолы, полистирола и т.п.
Системы твердое – жидкость – это материалы типа желеобразных существ (медузы), искусственных изделий типа желатиновая оболочка, наполненная нитроглицерином.
Системы твердое – твердое – это КМ, состоящие из полимерной матрицы с твердыми частицами наполнителя различной формы и разделов. Частицы неправильной формы (а), которые получаются при измельчении минералов (глина).
Форма может быть сферической (б) (например: стеклосферой, которая может быть пустотелой).
Дисперсным наполнителем могут являться иглы (в) кристаллов неорганических веществ.
Наполнителями могут являться пластинчатой формы (г) в виде ромба или прямоугольника (тальк, графит).
Часто для наполнения применяются искусственные или природные волокна (д) искусственные (стеклянные, борные); природные (асбест). Длина волокон до 50-70 мм. Каждый наполнитель оказывает значительное влияние на физико-механические свойства КМ: σр и σсж, модуль упругости Ераст, а также на специальные свойства: теплопроводность, электропроводность, коэффициенты линейного расширения, модуль упругости, а также реологические характеристики, поэтому выбор формы частиц неслучаен.
Разновидность КМ твердое – твердое представляют структуры со взаимопроникающими друг в друга компонентами, непрерывная матрица и дискретный, с точки зрения распределения в матрице, но непрерывный, с точки зрения протяженности в одном направлении. К подобным материалам относятся в частности АБС пластики в которых высокоэластичный наполнитель (Н) распределен в стеклообразной матрице (М) полистирола, в результате возникает ударопрочная система, наполнитель которой арматизирует напряжение, возникающее в матрице.
