Армированные системы

Взаимодействие полимерных молекул с твердыми телами приводит к существенному изменению всего комплекса их свойств. Это связано г тем, что адсорбционное взаимодействие на границе раздела уменьшает молекулярную подвижность цепей и в ходе формирования полимерного материала, и при его эксплуатации, а это приводит к изменению структуры граничного слоя, изменению температур, при которых в граничных слоях происходят термодинамические и структурные переходы, и к ряду сопутствующих явлений [ 18—21 ]. Между тем структура граничного слоя и условия ее формирования прежде всего зависят от характера адсорбции и определяются прежде всего структурой собственно адсорбционного слоя. Таким образом, проблема межмолекулярных взаимодействий в наполненных и армированных системах — это также проблема адсорбции. Следует отметить еще один аспект данной проблемы — влияние адсорбции на процессы синтеза высокомолекулярных соединений, протекающие на границе раздела фаз с твердыми телами [ 1 ]. Адсорбция растущих полимерных цепей переменного молекулярного веса и изменяющегося молекулярно-весового распределения существенным образом изменяет кинетические условия реакции, а в случае получения трехмерных пространственных сеток влияет также на их структуру 122, 23]. Следовательно, адсорбционные явления играют важную роль не только в процессах переработки или эксплуатации полимерных материалов, но и при их синтезе. [c.5]

Как известно, релаксационные свойства полимеров определяются молекулярной подвижностью цепей, их сегментов и боковых групп. Молекулярная подвижность полимеров в граничных слоях определяется гибкостью полимерной цепи и характером ее взаимодействия с поверхностью. С этой точки зрения существенный интерес представляют релаксационные процессы в наполненных и армированных системах. Их исследование дает сведения о поведении композиции в целом, которое в значительной степени определяется существованием граничных слоев и их вкладом в релаксационные свойства системы. Сравнение характеристик релаксационных свойств наполненных гетерогенных систем позволяет судить о [c.88]

В таких армированных системах напряжения распределяются неравномерно. Нагрузка воспринимается в основном армирующими частицами, а связующее обеспечивает одновременность работы всех асимметричных частиц. Деформация волокон с высокими деформационными показателями сопровождается перемещением асимметричных частиц внутри макрофибрилл. В результате этого в материале может возникнуть своеобразный жесткий каркас. Вследствие того, что деформация каркаса затруднена, напряжения распределяются в основном по микрофибриллярным элементам структуры. [c.122]

Таким образом, в армированных системах сочетаются прочность твердого тела и гибкость тонкого стеклянного волокна с упругими свойствами полимера. Роль полимерного связующего состоит в передаче напряжений на соседние волокна при изменении вследствие деформации формы какой-либо нити. [c.275]

Процесс формирования надмолекулярных структур протекает по-разному в зависимости от расстояния до поверхности и связан с энергией когезии полимера. Влияние поверхности на формирование структур обусловливает возникновение неоднородностей в наполненной или армированной системе на. надмолекулярном уровне. Так как возникновение молекулярной структурной и химической неоднородности является следствием формирования полимерного материала в присутствии наполнителя, то механические свойства связующего в такой наполненной системе всегда хуже свойств связующего, отвержденного в отсутствие наполнителя. Ухудшение свойств полимерной фазы компенсируется ее взаимодействием с наполнителем и существованием структуры наполнителя, играющей важную роль в свойствах композиционного материала. [c.284]

При введении асбеста композиции с модификатором ЭД-6 несколько увеличивают эластичность. Это, очевидно, происходит в результате армирования системы частицами асбеста, равномерно распределенного в ней. [c.125]

Более сложными для расчетов системами будут детали из полимерных материалов, армированных металлами. Во всех армированных системах, исключая склеенные материалы, которые будут рассмотрены особо, мы предполагаем, что адгезионные силы соединения неметаллов с металлами больше когезионных сил, действующих в неметалле. [c.210]

В последние годы работами многих ученых было показано [7, 10, 31, 52—54], что решение этой проблемы возможно лишь на основе исследования напряженно-деформированного состояния и устойчивости армированной системы с учетом особенностей стеклопластиков, обусловленных податливой матрицей и существенной неоднородностью материала, прочностные и деформативные свойства которого не являются детерминированными. Развитием такого подхода явилось предложение о введении понятия сплошности композита [55, 56], которое предполагает сплошность всех компонентов, отсутствие нарушений связи по границам их соприкосновения и однородность всей системы в целом. Стеклопластик рассматривается как сплошное тело, если потеря его прочности происходит вследствие нарушения сплошности армирующих элементов при достижении в них предельных напряжений. Необходимость введения понятия сплошности композита связана с тем, что для расчета конструкций из стеклопластика применяется классический аппарат теории упругости анизотропного тела, который может быть использован лишь для сплошных, монолитных материалов. [c.131]

Направленный синтез исходных компонентов, обладающих определенным комплексом свойств, является важнейшим звеном проблемы создания высокопрочных ориентированных композитов. Эта работа может быть проведена лишь на основе знания механизма разрушения композита, исследования напряженно-деформированного состояния и устойчивости армированной системы. При этом необходим учет особенностей, обусловленных податливостью матрицы, существенной неоднородностью [c.5]

Ниже будут получены условия, выполнение которых необходимо для создания высокопрочной ортогонально-армированной системы, свободные от указанных ограничений. [c.13]

Физико-механические свойства композитов зависят как от свойств компонентов, так и от технологических параметров процесса формования, в результате которого должна быть создана механическим путем сложная армированная система. [c.61]

Аналогичные уравнения предложены для расчета внутренних напряжений в армированных системах [c.40]

Усадочные напряжения могут быть измерены и при непосредственном расположении тензодатчиков в связующем. По данным [66], петлевые датчики помещали между слоями стеклопластика с тканевой основой. По этому методу измерялись результирующие напряжения, перпендикулярные и параллельные оси стеклянного волокна на всех стадиях отверждения. Тарировка петлевых датчиков проводилась только в одном направлении — вдоль базы датчика. Для моделирования напряженного состояния в армированных системах применяли остеклованные тензодатчики. При применении остеклованных тензодатчиков был обнаружен ряд общих закономерностей в изменении внутренних напряжений, которые наблюдались также при использовании поляризационно-оптических методов. Было установлено, что на величину внутренних напряжений оказывает влияние толщина пленки. С увеличением толщины от 50 до 1000 мкм напряжения в полиэфирных системах возрастают более чем в 2 раза при последующем повышении толщины величина их остается неизменной. Эти данные хорошо согласуются также с результатами работ [51, 67]. Следует отметить, что величина внутренних напряжений зависит от природы поверхности применяемых тензодатчиков. Так, величина как радиальных, так и осевых напряжений на границе волокно — полимер в поли- [c.46]

Условия обработки стеклянного волокна модификатором оказывают значительное влияние на водостойкость стеклопластиков. Наибольшую водостойкость обнаруживают стеклопластики на основе стеклянного волокна, обработанного бензольными растворами модификатора оптимальной концентрации, причем максимум прочности при кипячении в воде уменьшается и смещается в сторону меньших концентраций раствора модификатора степень этого смещения зависит от способа его отмывки. При нанесении модификатора из водных растворов водостойкость стеклопластиков при оптимальной его концентрации ниже, чем в случае модифицирования из бензольных растворов. Отмывка модификатора как в воде, так и в бензоле приводит к резкому понижению внутренних напряжений в армированных системах, что связано, вероятно, с уменьшением взаимодействия на границе полимер — стеклянное волокно в результате частичного удаления модификатора с поверхности стеклянного волокна, особенно в случае преобладания физической его адсорбции из бензольных растворов. Обращает на себя внимание и тот факт, что при отмывке модификатора с поверхности стеклянного волокна не наблюдается экстремального изменения внутренних напряжений. Это свидетельствует о том, что модификатор после дополнительной отмывки его с поверхности волокна не переходит в связующее, а распределение его на поверхности стеклянного волокна становится иным по сравнению с образцами модифицированного волокна, не подвергавшегося отмывке. [c.78]

Армированные пластики представляют собой гетерогенные системы, состоящие из волокон и полимерных связующих. Поэтому создание таких материалов требует, с одной стороны, изучения особенностей структуры и свойств армирующих волокон и гомогенных полимеров, а, с другой стороны,— исследования физико-химического взаимодействия этих компонентов, их поведения в процессе совместной деформации, установления основных закономерностей, определяющих эффективное использование свойств компонентов в армированной системе и обусловливающих получение материалов с заданными характеристиками. [c.3]

Монография состоит из четырех глав. В первой и второй главах рассматриваются соответственно строение и свойства стеклянных и некоторых других видов волокон и полимерных связующих с линейной и сетчатой структурами. Третья глава посвящена вопросам теории физико-химического взаимодействия стеклянных волокон и полимеров, методам исследования адгезии и факторам, влияющим на величину адгезионной прочности. В четвертой главе подробно освещаются основные особенности структуры и физико-механические свойства ориентированных стеклопластиков, рассматриваются факторы, влияющие на свойства и поведение стеклопластиков в различных условиях, а также закономерности, определяющие возможность эффективного использования свойств исходных компонентов в армированной системе. [c.4]

Особый интерес представляет изучение адгезионного сцепления с поверхностью стеклянных волокон, так как это позволяет приблизиться к реальным условиям, существующим в армированной системе. Кроме того, методы определения адгезии непосредственно на волокнах имеют ряд преимуществ перед методами измерения адгезионной способности полимеров к поверхности образцов из массивного стекла. [c.180]

Прочность ориентированного материала также является статистической величиной (при данных условиях получения), которая уже определяется лишь вероятностью возможного располон ения стыков (нахлестов) и дефектов компонентов армированной системы. [c.284]

Объемное содержание стекловолокна и смолы, или, что то же, относительная площадь сечения обоих компонентов армированной системы, выражается через их весовое содержание (определяемое путем сжигания органической части стеклопластика) и удельные веса стекловолокна и смолы [c.285]

Более поздние исследования, проведенные в нашей лаборатории [7, 64—67], позволили определить количественно величину высокоэластических деформаций в армированных системах. [c.293]

Так как коэффициент линейного расширения а стеклянных волокон гораздо ниже, чем у полимеров (см. рис. 112), то коэффициент линейного расширения стеклопластиков зависит как от соотношения обоих компонентов в армированной системе, так и от расположения волокон. В определенном интервале температур а изменяется, что вызвано, по-видимому, механизмом совместной деформации волокна и смолы. По мере повышения температуры стекловолокно с низким значением а как бы препятствует расширению смолы. [c.305]

II полимерных пленок, а отсюда — увеличением прочности всей армированной системы. [c.319]

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ ВОЛОКОН В АРМИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ [c.336]

Совместная деформация армирующих волокон и пленок полимерного связующего для монолитного армированного материала описана в работах Рабиновича [543, 544]. Наиболее полное использование прочности армирующих волокон в стеклопластике может быть достигнуто тогда, когда наряду с высокими адгезией и смачивающей способностью связующее обладает комплексом свойств, который позволяет обеспечить совместную работу волокон в процессе деформации и наибольшую монолитность системы. Для обеспечения совместной работы волокон и пленок связующего при нагружении наиболее выгодно соотношение модулей упругости стеклянного волокна и полимера, равное 10 1 [545]. Для эффективной работы волокна необходимо обеспечить также определенное соотношение между удлинениями полимера и волокна. При использовании прочных и жестких смол с удлинениями при разрыве меньшими, чем удлинение стеклянного волокна, разрушение армированной системы начинается с разрушения этих жестких смол. Если же полимерное связующее эластично и обладает большими удли- [c.274]

Если обратиться к биологическим системам, то оказывается, что все ткани, предназначенные для механической работы, представляют собой анизотропные системы [549]. Кожа, кости, любая ткань организма — армированные системы. Поэтому образование армированных структур при использовании стеклянного волокна является не каким-то частным случаем, а общим принципом создания композиций с высокими механическими показателями. Интересно, что структура ряда полимерных материалов, в том числе волокон, чрезвычайно близка к структуре армированных систем и отличается лишь тем, что армирующими элементами являются части самого полимерного вещества. Возникает самоармирование, заключающееся в том, что кристаллические образования в виде хорошо выраженных фибрилл формируют прочный скелет, аналогичный стеклянным волокнам в стеклопластиках. [c.276]

Стекловолокнистый наполнитель — стеклокорд — начинает находить применение и в шинной промышленности [73, 74]. Проблема связи эластомера со стеклянным волокном является одной из основных при разработке армированной системы эластомер — стеклокорд [73—76, 91]. Для повышения прочности связи в этой системе пытаются применять меркаптансодержащие крвхМ-нийорганические аппреты [75]. [c.335]

В настоящее время все шире применяются материалы и конструкции, в которых полимеры используют в тонких слоях. Это пенопласты и пенорезины, наполненные, в частности, армированные системы, покрытия, клеевые соединения. В отличие от свойств полимеров в блоке поведение полимеров в топких прослойках изучепо мало. [c.193]

Несколько позже при исследовании однослойного композита Мелвином была предложена упрощенная модель [67], состоящая из шести параллельных стержней (два из которых имеют разрывы), помещенных в полимерную матрицу. В основу расчета положены гипотезы, принятые Аутвотером, и предположение о том, что величина касательных напряжений является мерой склонности композита к расслоению. В работе предложено уравнение, которое может рассматриваться как критерий сплошности армированной системы [c.132]

В работе [2] рассматривается возможность двух механизмов потери устойчивости армированной системы, при которых разрушение связующего происходит под действием либо растягивающих, либо сдвиговых напряжений. Следовательно, прочность стеклопластика при сжатии в значительной степени обусловлена сдвиговой прочностью связующего. При достаточно высокой адгезионной связи арматуры и связующего этот же фактор определяет прочность стеклопластика на сдвиг. Поэтому можно полагать, что существует зависимость между прочностью ориентированного композита при сжатии (сгсж) и сдвиге (Тсдв). [c.33]

В данной главе рассматриваются некоторые вопросы, связанные с процессом получения композита. Исследование влияния технологического процесса на свойства композита, особенно в статистическом аспекте, — исключительно трудоемкая задача. Поэтому не всегда возможно и даже целесообразно изучать влияние этих факторов при различных видах напряженного состояния материала. Выше была установлена связь между значениями прочности армированной системы при некоторых видах нагружения (например, при сжатии и сдвиге). Это позволяет УхМеньшить объем экспериментального исследования, не снижая, однако, общности и корректности результатов и выводов. [c.62]

Приведенные выше уравнения не отражают действительного сложного напряженного сотояния, возникающего в наполненных и армированных системах [58—60]. Они не учитывают также существенного влияния на величину и характер распределения внутренних напряжений прочности адгезионного взаимодействия на границе полимер — наполнитель, в зависимости от которой с увеличением концентрации наполнителя внутренние напряжения могут возрастать, резко понижаться или оставаться неизменными. [c.40]

Для выяснения специфики структурообразования в армированных системах, определяющей их физико-механические свойства, исследовалось влияние концентрации водных растворов модификатора на структуру армированных покрытий (рис. 3.6). Из рисунка видно, что для стеклопластиков из исходного немодифицированного стеклянного волокна, отмытого от замаслива-теля, характерна неоднородная глобулярная структура полимера с глобулами диаметром 20—50 нм. После обработки стеклянного волокна олигомером на границе стекловолокно — полимер обнаруживается переходный слой, структура которого четко не [c.75]

Было установлено [174], что внутренние напряжения и другие физико-механические характеристики армированных полиэфирных покрытий зависят от природы пленкообразующего, прочности взаимодействия на границе полимер-волокнистый наполнитель, концентрации и характера распределения связей на границе раздела фаз, химического состава, структуры волокна и способа распределения армирующего материала, а также условий формирования. Наибольшие внутренние напряжения возникают в армированных системах на основе термореактивных олигомеров, полимеризующихся с образованием сетчатой структуры. [c.174]

Небольшая способность к проявлению высокоэластических деформаций у жестких сетчатых полимеров (по сравнению с линейными полимерами) все же является достаточной, чтобы обеспечить перераспределение напряжений между армируюш ими волокнами и связующим, возникающих в армированных системах при их нагружении, что обусловливает уменьшение концентрации напряжений, имеющей место при нагружении такого гетерогенного материала, каким является стеклопластик. [c.71]

Из рис. 138 видно, что оптимальным соотношением стекловолокна и полимерного связующего в стеклопластике на бутваро-фенольной смоле является соотношение 65 35—70 30 (объемн. %). Возможно, что для других полимерных связующих, обладающих физико-механическими свойствами, отличающимися от свойств бутваро-фенольной смолы, и нри других методах получения образцов (например, при намотке с натяжением) абсолютная ве-аичина этого оптимального соотношения компонентов в армированной системе будет иметь несколько другое значение. [c.286]

Взаимосвязь между величиной адгезии и механической прочностью сте-клоплаешков. Так как в стеклопластик1ах сильно развита поверхность стекловолокнистой арматуры, то, естественно, чем выше прочность адгезионной связи между этой поверхностью и полимерными связующими, тем прочнее вся система. Высокая адгезионная и смачивающая способность полимерных связующих к стеклянным волокнам обеспечивает одно из необходимых условий получения монолитной армированной системы, а это, в свою очередь, позволяет эффективно использовать высокую исходную прочность стеклянных волокон. [c.341]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология