ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные морфологические параметры из "Упрочненные газонаполненные пластмассы " Необходимым условием контроля качества изделий и корректных расчетов технических характеристик газонаполненных материалов, в том числе и полимерных, является строгая количественная оценка распределения кажущейся плотности. Для классических пенопластов вполне достаточным оказывается плоскостной учет распределения плотности, т. е. в двух измерениях. Совершенно очевидно, что для интегральных структур необходимо принимать во внимание именно объемное распределение плотности, т. е. изменение р в трех измерениях. Поскольку графическое представление взаимосвязи какого-либо свойства ИП в трехмерном пространстве не всегда наглядно, на практике используют плоскостную зависимость свойство — плотность в каком-либо сечении образца и чаще всего в плоскости, перпендикулярной поверхности корки. С другой стороны, для интегральных структур само понятие кажущаяся плотность нуждается в уточнении, так как оно имеет различные смысл и численные значения в зависимости от того, для какой части образца оно определено и каким способом произведена такая оценка. [c.52] Для всех известных типов ИП значение С составляет 3—9 для монолитного полимера С = О (p/p = 1) для равномерно вспененного полимера (обычного пенопласта) С = оо. Однако трудности графического метода нахождения фактора С, с одной стороны, и неясный физический смысл этого фактора, с другой, ограничивают его практическое использование (см. с. 73). [c.53] Важность введения этих параметров наглядно иллюстрируется следующим примером. Образцы интегрального ППУ, имеющие одинаковую р = 220 кг/м , но различный характер распределения плотности в переходной зоне, были подвергнуты испытанию на изгиб [380]. Оказалось, что а зг тем меньше, чем выше значения Аротд и Ор, т. е. чем резче изменение плотности поверхностной корки и сердцевины образца (рис. 17), причем зависимость Сизг = = / Ор) более наглядна, чем р з = / (Ар ). [c.54] Характер распределения плотности в переходной зоне оказывает значительное влияние на прочность ИП. В самом деле, если этот переход резкий (высокие значения Ор, Ар и Аротн). то возникает опасность расслаивания изделия при термических и механических нагрузках за счет значительного различия в прочности, коэффициентах теплопроводности и модулях упругости поверхностной корки и сердцевины. С другой стороны, плавный переход (параметры Ор, Ар и Аротн низкие) приводит к повышению плотности ИП. [c.54] Практически не изученным остается вопрос о влиянии градиента плотности в пределах корки [95, 382, 392] на прочностные показатели ИП. [c.54] Таким образом, даже в том случае, когда усредненная кажущаяся плотность ИП одинакова и одинаковы значения р сердцевины и корки, различия в прочностных свойствах весьма значительны при разном характере распределения р в переходном слое. [c.54] Однако и параметры Ор, Ар и Аро н не являются исчерпывающими характеристиками макроструктуры ИП. Не меньшее влияние на весь комплекс физико-механических свойств оказывают абсолютные значения толщины сердцевины (б,,) и корки (б по отношению к толщине изделия в целом (б ), а также соотношения бс/б , б ./б и б /би. Влияние этих морфологических параметров на свойства ИП рассмотрено ниже (см. с. 67). [c.54] Усредненная кажущаяся плотность большинства коммерческих марок ИП составляет 300—700 кг/м , что соответствует объемному содержанию газовой фазы 20—50% 140]. До недавнего времени считалось, что сердцевина всех ИП содержит исключительно замкнутые ячейки [319]. Последние данные показывают, однако, что в общем случае это положение нуждается в серьезном уточнении. Так, сердцевина большинства термопластичных ИП, действительно, содержит замкнутые ячейки. Напротив, сердцевина ИП на основе реакционноспособных олигомеров имеет ячейки смешанного типа — и изолированные, и сообщающиеся. Так, для полиуретановых ИП найдено [393], что наряду с преимущественно закрытоячеистой структурой сердцевины в переходной зоне содержится до 76% сообщающихся ячеек. По нашим данным, ИП на основе ФФО содержит до 30% сообщающихся ячеек в сердце-вине и до 80% — в переходной зоне. Существование сообщающихся ячеек в переходной зоне термопластичных ИП отмечено в нескольких работах [84, 378, 393]. В дальнейшем (см. с. 64) будет показано, что подобная открытоячеистая структура переходной зоны не случайна и определяется самой спецификой процесса получения ИП. [c.55] В отличие от обычных пенопластов для рассматриваемых пеноструктур понятие средний размер ячеек теряет свой смысл. В самом деле, этот показатель варьируется в пределах нескольких порядков в зависимости от того, какая зона интегральной структуры имеется в виду. Так, размер ячеек (пор) поверхностной корки может колебаться от десятков и сотен [14, 75, 212, 394, 395] ангстрем (обычные размеры микропор монолитных пластиков) до 0,1—0,38 мм (интегральный ПВХ) [396], 0,25 мм (интегральный полиизоцианурат и ППУ) [75, 174, 212] и 0,005—0,05 мм (интегральный ПС) [381]. Соответственно первые называют монолитной коркой, а вторые — микропористой [75, 79, 174, 212, 394, 395,. 397, 398]. [c.55] Толщина корки (бJ, зависящая от множества технологических параметров (см. с. 58), может достигать до 50% толщины изделия [399]. Кирш [171] приводит следующие значения минимальной толщины корки (в мкм) для ИП на основе различных полимеров 6.- 8—30- 100 (ПУ), 4—50 (ПС), 3—40 (АБС). Для интегрального ПВХ минимальное значение 6 , сбычко ссставляет 200 мкм [89]. [c.55] Размеры ячеек сердцевины могут составлять от нескольких мкм до нескольких мм. Так, в интегральном полиарилате более 50% ячеек сердцевины имеют размер 5 мм и более [61 ]. Естественно, что в, переходной зоне дисперсия ячеек по размеру всегда выше, чем в центре образца [95]. [c.55] по-видимому, несколько меньше, чем в соответствуюш,их неинтегральных пенопластах. [c.56] В заключение остановимся на особенностях морфологии ИП, наполненных стеклянными волокнами. Неоднократно отмечалось [22, 105], что ячейки таких материалов более мелкие и не столь разнородны по размерам, как соответствующие ненаполненные ИП, что, по-видимому, связано с тем, что сам наполнитель и поверхность раздела наполнитель — полимер выполняют функции нуклезиата. [c.56] Однако наиболее примечательная особенность макроструктуры данных материалов состоит в том, что распределение стеклянного волокна в объеме изделия никогда не бывает равномерным большая часть наполнителя сосредоточена в корке, причем волокна располагаются параллельно плоскости корки [71, 73, 74, 105, 407], образуя псевдоламинатную структуру. [c.56] Вернуться к основной статье