Композиционные материалы природа фаз

Фазовые переходы и связанные с ними критические явления являют собой яркие примеры единства и универсальности законов природы. Современная теория фазовых переходов является не только достоянием физики конденсированного состояния, Методы теории фазовых переходов все чаще применяются в различных областях естествознания, технических и даже в гуманитарных науках. Объединяют явления адгезии и фазовых переходов межфазные процессы массопереноса и межфазные взаимодействия. Особо велико значение теории фазовых переходов и адгезии для технологии получения композиционных и полимерных материалов с заданными свойствами. К сожалению, в большинстве образовательных и специальных курсов по физики и химии полимеров, а также теоретических основ технологии композиционных материа юв, волокон и полимеров, адгезии и фазовым переходам не уделяется должное внимание. Цель данного материала ознакомить учащихся и специалистов с основами теории. Поэтому в разделах 1 и 3 приведен обзор современных теорий. В части 2 и 4 приведены результаты, полученные авторами. [c.4]

Композиционный материал анода структурно неоднороден. Это обусловлено различной природой и степенью термообработки наполнителя и связующего. [c.164]

Проблема конструирования композиционного полимерного материала является чрезвычайно важной п достаточно сложной. Однако в настоящее время практически отсутствуют количественные критерии и теоретические разработки, позволяющие научно обосновать требования к связующему, наполнителю и арматуре. Но даже зная физические характеристики полимерного связующего, наполнителя и элементов арматуры, пока еще нельзя с достаточной точностью предсказать свойства композиционного материала заданного состава и конструкции. Достаточно сказать, что до сих пор нет аналитических зависимостей, описывающих влияние размеров, формы и природы частиц порошкообразного или волокнистого наполнителя а свойства наполненного материала. [c.51]

В ряде работ отмечено [119, 120, 197, 198], что закономерности термоокислительной деструкции ПЭ на новерхности металлов и дисперсных оксидов зависят не только от природы субстрата, но и от предыстории композиционного материала. Замечено, что по мере увеличения площади контакта ПЭ с наполнителем (многократное плавление и прессование композиции) сначала наблюдается интенсификация каталитического термоокисления ПЭ, а затем оно снижается. Этот эффект объясняют одновременным действием двух факторов ростом каталитического действия субстрата (металла) за счет непосредственного контакта макромолекул с поверхностью и уменьшением количества кислорода воздуха на новерхности раздела по указанной выше причине. Можно предположить, что снижение интенсивности термоокислительной деструкции наполненного ПЭ может быть связано также с уменьшением тепловой подвижности макромолекул, взаимодействующих с твердой поверхностью. Особенно отчетливо этот эффект проявляется, если взаимодействие приобретает химический характер. [c.134]

При изучении и прогнозировании горючести полимерных композиционных материалов необходимо прежде всего знать, как ведут себя при горении отдельные компоненты, входящие в их состав. Каждый компонент, входящий в состав композиции, является ли он поли.мером, органическим или неорганическим веществом, вносит определенный вклад в горючесть композиции в целом. Хотя присутствие негорючих компонентов может оказывать заметное влияние на горючесть полимерных композиций, однако решающее влияние на характер процесса горения и скорость потери массы при горении композиционного материала оказывает природа и количество полимера. [c.320]

Совместимость полимеров — термин, используемый в технологии переработки полимеров и отражающий возможность получения композиционного материала путем смешения двух или более высокомолекулярных компонентов, обладающего определенным комплексом свойств. Она не является постоянной величиной для данной пары полимеров и зависит от условий получения смеси полимеров, их природы, молекулярной массы и от присутствия в системе других ингредиентов [1, с. 10]. К критериям совместимости относят механическую однородность, оптическую прозрачность, наличие одной Тс и гомогенность на субмикронном уровне. [c.9]

Технологические параметры переработки зависят от природы базового полимера, состава используемого композиционного материала, метода переработки, конструктивных особенностей основного и вспомогательного оборудования и оснастки, фундаментальных и технологических свойств материалов, типа и функционального назначения получаемых изделий и ряда других факторов. [c.199]

Для различных связующих и наполнителей толщина межфазных слоев колеблется от десятков до сотен нанометров. Толщина МФС дает возможность оценивать интенсивность взаимодействия поверхности наполнителя с полимером. Знание величины Фн.кр необходимо также и для определения концентрационной зависимости модуля упругости композиционного материала, инвариантной относительно природы наполнителя, если вместо Ф использовать отношение ф /фн кр Ф [c.174]

К переменным факторам технологического процесса, влияющим на свойства готового изделия, можно отнести контроль рисунка намотки, контроль натяжения волокна и соблюдение правил обращения с волокном, обеспечивающих его минимальное повреждение контроль соотношения наполнителя и связующего, программирование оборудования для достижения максимальных рабочих характеристик применяемых материалов стандартизацию оборудования создание оборудования, отвечающего требованиям изготовления изделий разных типоразмеров достаточную универсальность оборудования, позволяющую применять различные типы армирующего материала, такие как стеклоленты, стекложгуты, керамика и др. воспроизводимость и контроль качества. Свойства этого композиционного материала определяются не только природой и качеством материалов, но и технологией изготовления изделий. Поэтому технология [c.143]

Композиционный материал — это образованный в природе в результате протекания естественных процессов или искусственно созданный человеком двух- или многофазный компактный материал с существованием границ раздела между отдельными составными компонентами (фазами). При этом одна из фаз — матрица (фаза I) — обычно непрерывна и находится в твердом (кристаллическом или стеклообразном) состоянии. В матрице распределены дискретно частицы фазы П, которые могут быть в твердом, жидком или газообразном агрегатном состояниях. Они представляют собой своеобразные поры в матрице. [c.11]

Композиционные материалы, содержащие наряду с основным матричным компонентом еще упрочняющие или модифицирующие компоненты, широко распространены в природе (например, древесина) и известны с глубокой древности (примером может служить армирование кирпича соломой). Практически любой современный конструкционный или строительный материал представляет собой композицию. Это полностью относится к полимерным материалам, которые обычно являются не индивидуальными высокомолекулярными соединениями, а полимерными композициями, содержащими кроме полимера-связующего еще наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, пигменты и т. д. наполнители могут быть твердыми, жидкими или газообразными (в пенопластах). В настоящем разделе мы остановимся только на твердых наполнителях, оказывающих большое влияние на физико-механические свойства композиционных полимерных материалов. [c.470]

НЫМ представителем полусинтетических адсорбентов, разработка методов получения и исследование свойств которых является одним из направлений работы нашего научного коллектива. Можно предложить следующее определение полусинтетических адсорбентов это композиционные материалы, приготовленные из природного минерального сырья путем их хемосорбционного модифицирования органическими или неорганическими соединениями, осаждением на них простых или сложных оксидов или другой обработкой, в результате чего получаются сорбенты с отличными от исходного минерала природой поверхности и пористой структурой, сочетающие в себе полезные свойства исходного материала и синтетических сорбентов. [c.213]

Прочностные, упругие и другие механические свойства пространственной сетки, безусловно, зависят от природы наполнителя, дисперсности и формы его частиц. Например, минеральные наполнители повышают жесткость материала, рост дисперсности волокон приводит к увеличению упругой деформации. Каучукоподобные наполнители придают материалу эластичность, ударную прочность. Большое значение для обеспечения долгосрочной службы композиционных материалов имеет снятие внутренних напряжений, способствующих преждевременно- [c.449]

Абсолютной характеристикой материала является его газопроницаемость, определяемая потоком газа через исследуемый материал. Газопроницаемость композиционных полимерных материалов обусловлена химической природой, строением и структурой полимера, а также количеством, природой и формой на- [c.7]

В соответствии с элементарной теорией изгиба гомогенных материалов модуль упругости при изгибе имеет такую же природу, как и модуль упругости при растяжении. Следовательно, формулы, выведенные ранее для расчета модуля упругости при растяжении с учетом объемных долей компонентов, должны быть справедливы и при расчете модуля упругости при изгибе. Однако следует учитывать ошибки, которые вытекают из негомогенности материала, как, например, в случае листовых стеклопластиков с покрытием из слоя отвержденной полиэфирной пасты или композиционных материалов со смешанным типом наполнителя, когда армирующий наполнитель состоит из компонентов с резко различной жесткостью. Так, для листового полиэфирного стеклопластика с хаотическим распределением волокон, имеющего на поверхности слой отвержденной полиэфирной пасты (гелевый слой), расчетный модуль упругости при изгибе на 7% меньше расчетного модуля упругости при растяжении (см. раздел 4.8.4). [c.188]

Опыты, выполненные разными авторами [215—227], показали, что временная зависимость прочности наблюдается для самых разнообразных, сложных по строению и композиции материалов. Для примера на рис. 16, д приведены результаты исследований зависимости долговечности от напряжения при комнатной температуре для таких гетерогенных материалов, как бумага, древесина, цемент и стеклопластики. Видно, что и для всех этих материалов связь между долговечностью и напряжением при постоянной температуре испытания подчиняется уравнению т —Лехр(—аа). Опыты показали также, что по крайней мере для некоторых из этих материалов, в частности, для бумаги и стеклопластиков имеет место и температурная зависимость долговечности [215—227]. Для сложных композиционных материалов следует, конечно, ожидать появления ряда особенностей, усложняющих температурно-временную зависимость прочности, причины которых в каждом конкретном случае должны выясняться особо. Тем не менее, и для таких сложных материалов иногда в некотором интервале температур оказывается справедливым общее уравнение для долговечности с постоянными коэффициентами То, Уо и у. Изучение температурно-временной зависимости прочности таких материалов, как показывает приведенный ниже пример, позволяет не только получить важные для практики сведения об их долговечности, но и выяснить некоторые существенные вопросы о природе их разрушения, влияния на процесс разрущения взаимосвязи между отдельными компонентами материала (наполнителем и связующим) и т. п. [c.93]

Реактопласты — это сложные композиционные материалы. Они состоят из связующего (смолы), наполнителя (повышающего прочность материала, его электроизоляционные, химические или другие специальные свойства—в зависимости от природы наполнителя), красителя (придающего материалам необходимый цвет), смазывающих веществ (способствующих течению массы при переработке). [c.7]

В композиционных материалах играет роль не только структурирование связующего под действием температуры, но и природа наполнителя. При введении наполнителя происходит структурирование связующего в межфазной области и повышение начальной теплопроводности материала. Ниже приведены данные о теплопроводности [в Вт/(м-К)] полиэтиле- [c.27]

На горючесть наполненных полимерных материалов оказывает влияние не только химическая природа наполнителя, но и его дисперсность, а также прочность сцепления наполнителя и связующего. С увеличением адгезии возрастает прочность материала, что зачастую сопровождается увеличением огнестойкости и стабильности к термоокислению. Например, при введении аэросила в поливинилхлорид температура разложения увеличивается с 580 до 610 °С, а при введении кварцевого песка температура разложения уменьшается до 565 °С [125]. Однако даже в случае удачного подбора наполнителя процесс воспламенения и горения композиционных материалов определяется степенью однородности и изотропности материала, концентрацией негорючих частиц в поверхностных слоях материала. [c.105]

Необходимо отметить, что высокожаропрочные никелевые сплавы в дисках и лопатках ГТД отличаются различным типом структуры (равноосная поликристаллическая, направленная столбчатая, монокристаллическая и композиционная) при этом в области рабочих температур отмечается микроструктур-ная нестабильность этих сплавов, обусловленная в основном изменением морфологии частиц упрочняющей у -фазы и эволюцией формы и размеров карбидных выделений. Эти обстоятельства должны быть отражены в математических моделях, положенных в основу метода оценки и прогнозирования и учитывающих особенности разрушения и деформирования этих сплавов. При этом следует иметь в виду, что процессы деформирования и разрушения имеют статистическую природу и, в этой связи, только при вероятностном подходе к оценке характеристик жаропрочности и применении для их прогнозирования температурно-временных зависимостей, отражающих статистические аспекты длительного разрушения и деформирования материала, можно ожидать надежных результатов. [c.8]

Целью модификации битумов полимерами является получение композиционного материала (компаунда) с преобладающими свойствами полимера, такими, как высокая прочность, широкий интервал рабочих температур - , высокая химическая стойкость, хорошая переносимость больших пластических деформаций, стойкость к действию климатических факторов и т.п.Температурный диапазон работоспособности дорожных битумов (алгебраическая сумма температуры размягчения по КиШ и температуры хрупкости по Фраасу) составляет обычно 50-65°, что обусловлено главным образом природой нефти, т.е. низкотемпературными свойствами ее низкомолекулярных компонентов и групповым химическим составом тяжелых остатков (сырья для производства битумов).Битумы малоэластичны, т.к. их пространственная структура, создаваемая за счет коагуляционных контактов между частицами дисперсной фазы (асфальтеновых ассоциатов), обусловливает минимальные по сравнению с недисперсными системами величины обратимых деформаций . В то же время условия эксплуатации дорожных, мостовых, аэродромных асфальтобетонных покрытий диктуют необходимость обеспечить трещиностойкость при температурах до -50°С и ниже, теплостойкость до 60-70°С и весьма существенно увеличить долю обратимых деформаций (эластичность). Для решения этих задач исследователи пошли по пути изменения структуры битума за счет создания в нем дополнительной эластичной структурной сетки полимера способного распределяться в битуме на молекулярном уровне. [c.51]

Свойства диэлектриков с гальваническими металлопокрытиями зависят от природы исходных материалов и технологии получения деталей и покрытий. Основным показателем для их практического применения является прочность сцепления покрытия с основой. От ее величины зависят и другие свойства получаемого композиционного материала (например, стойкость к перепаду температуры, ИЗН0С0-, теплостойкость и др.). [c.5]

Следует уточнить, что понимают под вяжущими свойствами йдких стекол. Это уровень прочности искусственного камня, лученного при твердении цемента на основе жидкого стекла идкое стекло+тонкодисперсные порошки+добавки различного значения), или композиционного материала на основе жидкого екла или-жидкого стекла с отвердителем. Вяжущие свойства йдкого стекла отождествляют также со значением его адгезии подложкам различной природы. Применительно к жидкому еклу способ определения вяжущих свойств никак не стандарти- [c.185]

В работе [298] показано, что природа наполнителя оказывает существенное влияние на процесс термической и термоокислительной деструкции полибензимидазолов. Так, мелкодисперсное (300 нм) железо ускоряет термодеструкцию ФФС, эпоксидных смол и полибензимидазола, алюминий влияет очень мало на этот процесс. В связи с этим предлагается использовать для наполнения полибензимидазола алюмированные порошки железа, что позволит сохранить при повышенных температурах физико-механические и магнитные свойства композиционного материала. [c.164]

Прочностные свойства резко возрастают за счет образования пространственной сетки из частнц дисперсной фазы. Чем анизо-метричнее форма частнц, тем при меньшей их концентрации образуется пространственная структура. Особенно эффективны в этом отношении волокнистые наполнители, широко используемые в качестве армирующего компонента. Основную часть механических нагрузок на такой материал принимает на себя пространственная сетка из наполнителя, матрица передает эти нагрузки от частицы к частице, и если она мягче наполнителя, то служит кроме того, в качестве амортизатора. Прочностные, упругие и другие механические свойства пространственной сетки, безусловно, зависят от природы наполнителя, дисперсности и формы его частиц. Например, минеральные наполнители увеличивают жесткость материала, рост дисперсности волокон приводит к увеличению упругой деформации. Каучукоподобные наполнители придают материалу эластичность, ударную прочность. Большое значение для долгосрочной службы композиционных материалов имеет снятие внутренних напряжений, способствующих преждевременному разрушению материала. Если в бетонах внутренние наиряжения понижают с помощью вибрации прн твердении или добавлением ПАВ, то у металлов это достигается введением специальных модификаторов (обычно поверхностно-активных), в том числе гетерофазных включений. [c.393]

Приведенное описание относится к дисперсным структурам глобулярного типа, в которых непрерывный каркас —носитель прочности образуется в результате сцепления отдельных частиц дисперсной фазы при превращении свободнодисперсной системы в связную. Существуют и другие типы структур, например ячеистые (в отвержденных пенах и эмульсиях), где каркас представлен непрерывными пленками твердообразной дисперсионной среды. Такие структуры, характерные для некоторых высокомолекулярных систем, могут возникать при конденсационном выделении новой фазы в смесях полимеров. Отдельного подхода к описанию механических свойств требуют и структуры с резко выраженной анизометрией частип (волокнистого типа). Вместе с тем наряду с пористыми структурами существуют и разнообразные компактные микрогетерогеншые структуры, в том числе современные композиционные материалы, а также строительный материал живой природы (древесина, кости животных и т. д.). [c.376]

Полимерные композиционные материалы (ГЖМ) или ар.мированные пластики состоят из высокопрочных волокон (частиц, слоев) различной природы (стеклянных, углеродных, металлических, по.лимерньк и др.) и полимерного связующего - матрицы, склеивающей волокна в монолитный материал. Настоящий бул1 в современном материаловедении возник в конце первой П0Л0В1ПП.1 XX в., когда появились прочные и легкие стеклопластики и из них начали делать планеры, а затем и многое другое. [c.132]

Рассмотрим прежде всего некоторые общие закономерности формирования структуры композиционных материалов на основе термопластов и эластомеров различной природы. Размер частиц эластичного наполнителя во всех рассмотренных системах (на основе ПВХ, наирита, каучуков общега назначения) определяется исходным размером его частиц и дополнительным измельчением в процессе смешения с материалом матрицы [1, 6]. Чем жестче материал матрицы — тем сильнее дополнительное измельчение, тем мельче размер частиц эластичного наполнителя в системе. Поэтому оптимальная степень наполнения может меняться в зависимости от условий смешения. С уменьшением исходного размера частиц степень их дополнительного измельчения уменьшается. При введении в полимерную матрицу тонкодисперсных вулканизатов (с размером частиц до 2 мкм) дополнительное измельчение практически не наблюдается. Применение тонкодисперсных вулканизатов (дисперсионного порошкового регенерата) должно обеспечивать большую стандартность свойств получаемых систем, иоско-льку при этом размер час-- [c.72]

Одной из главных особенностей рассмотренных выше соединений является их способность превращаться в готовый материал практически в смеси любого состава, даже в случае малой совместимости компонентов. Применение разнообразных по своей химической природе олигомеров и мономеров позволяет путем их сочетания в значительной хмере расширить ассортимент материалов и изделий на их основе. В последние годы возрос интерес к так называемым гибридным связующим, взаимопроникающим сеткам, полимер-олигомерным системам и другим перспективным композиционным материалам. [c.24]

При анализе работы разрушения композиционных материалов учитывалась микромеханика процессов разрушения и влияние на нее природы компонентов материала и характера их взаимного распределения. С точки зрения конструирования изделий необходим анализ макропроцессов разрушения композиционных материалов в присутствии надрезов, дефектов и других параметров конструкций, размеры которых значительно превосходят диаметр волокон. С первого взгляда это кажется невозможным, так как разрушение композиционных материалов в значительной степени меняется при наличии слабых границ раздела, а характер распространения трещин не удовлетворяет условиям, необходимым для применения основ механики разрушения. Однако экспериментальные данные свидетельствуют о возможности при определенных условиях применения к композиционным материалам основных представлений механики разрушения. Ву [135] показал, что подход механики разрушения к анализу распространения трещин в гомогенных, но анизотропных пластинах, может быть ограниченно применен к однонаправленным волокнистым композиционным материалам. Он определил критическое напряжение, необходимое для роста трещин различной длины параллельно волокнам при растяжении и сдвиге, и показал, что для всех случаев соотношение [c.132]

Способ обработки поверхностей зависит от типа пластмассы и природы клея. Композиционные пластики и пластмассы на основе отвержденных реактопластов перед склеиванием обрабатывают преимущественно механическим способом (зашкуривание, дробеструйная обработка, опескоструивание, снятие стружки) [38, 115, 273, 306, 307, 325, 328]. При этом не только увеличивается истинная площадь склеивания и на поверхности материала обнажаются частицы более легко склеивающегося наполнителя, но и удаляются различные загрязнения, смазки и т. д. Так, прочность склеивания необработанного полиэфирного стеклопластика может быть на порядок ниже прочности обработанного. Механическая обработка рекомендуется в первую очередь для пластиков с гладкой поверхностью [273, с. 125 328]. Стеклопластики зашкуривают до оголения стекловолокна наж- [c.255]

Установлено также, что независимо от природы наполнителя и вида среды отяосительное уменькние модуля упругости композиционных матераалов на основе термореактивных смол имеет линейную зависимость от количества низкомолекулярного вещества, сорбированного композицией, цри условии, что процесс сорбции определяется законом диффузии. Поэтому для качественной оценки изменения деформативности номпозиционного материала можно исследовать изменение веса полимерной композиции в агрессивной среде. [c.84]