Механические свойства волокон модуль упругости

Для получения соответствующих ПАН-волокон и для исследования процессов структурообразования, происходящих на различных этапах их формования, при выполнении данной работы была сконструирована и изготовлена лабораторная установка, позволяющая в щироких пределах изменять условия реализации этих этапов. С помощью комплекса физических методов для системы ПАН-диметилацетамид различного состава получены следующие результаты установлены временные характеристики процесса гелеобразования исследуемой системе показано влияние условий перехода раствор-гель-ксерогель-ориентированное волокно на структуру и форму получающихся волокон, а также на их механические свойства. Оказалось, что исследованные волокна характеризуются более высокими значениями прочности и модуля упругости, чем волокна, приготовленные из того же полимера по обычной технологии. [c.76]

Попытки установить зависимости между механическими характеристиками изделий и компонентов, входящих в состав композиционного материала, многочисленны, но предлагаемые формулы не всегда удобно применять в инженерной практике. Кроме того, при выводе формул обычно принимаются во внимание лишь соотношения между некоторыми характерными свойствами (прочность, модуль упругости, коэффициент Пуассона), которые считаются определяющими [42, с. 41]. Однако нельзя не принимать во внимание различия в релаксационном характере свойств различных компонентов пластиков. Необходимость учета большого числа факторов в ряде случаев затрудняет создание расчетных формул общего вида [54]. Иногда целесообразны расчетные формулы частного характера, справедливые для какого-либо определенного состава композиции. Примерами могут служить приближенные зависимости для расчета стеклопластиков, в которых использованы маты, непрерывные волокна или ткани [55, с. 1 56, с. 43]. [c.24]

Из табл. 2 и рисунка следует, что базальтовые волокна не уступают по своим физико-механическим свойствам волокнам из стекла бесщелочного состава и даже несколько превышают их. Значительно более высокая температура размягчения (на 300— 350° С) и большая величина модуля упругости (примерно на 35%) базальтовых волокон по сравнению со стеклянными весьма перспективны для получения армированных пластиков с более высокими модулем упругости и термостойкостью. [c.81]

Кроме неорганических волокон для создания армированных эпоксидных пластиков применяют полимерные волокна, в частности новые высокопрочные синтетические волокна, наиболее известным из которых является волокно кевлар-49 [3, 21, 23]. Как видно из табл. 8.5, прочность некоторых полимерных волокон приближается к прочности стеклянных волокон в то же время их плотность значительно ниже, что позволяет достигать высокой удельной прочности. Однако модуль упругости этих волокон сравнительно невелик, что ограничивает применение армированных пластиков на их основе. Кроме того, данные волокна представляют собой сильно ориентированные полимеры с малой прочностью в поперечном направлении, что затрудняет получение материалов с достаточно высокой прочностью при сжатии и растяжении поперек волокна. Малые значения модуля упругости этих волокон снижают требования к механическим свойствам связующего, но для таких систем на первый план выступают вопросы специфического взаимодействия компонентов эпоксидного связующего с волокном, которые еще мало исследованы. [c.214]

Степень кристалличности вискозных волокон зависит в основном от условий осаждения и в некоторой степени — от ориентационной вытяжки. Высокое содержание кристаллической фракции в готовых волокнах, как правило, благоприятно влияет на их физико-механические свойства повышается прочность в кондиционном и мокром состоянии, растет модуль упругости, лучше сохраняется форма изделий. [c.21]

Для создания условий устойчивого равновесия сил при формовании волокна, необходимо, чтобы любому возмущающему действию противодействовали силы, возрастающие по величине и способные возвратить систему в состояние равновесия. Такими силами являются силы упругости формующейся (твердеющей) нити. Следовательно, при рассмотрении вопроса устойчивости формования необходимо учитывать кинетику коагуляции и механические свойства образующейся нити, в частности ее модуль упругости и разрывное напряжение в зоне формования. Иными словами, необходимо учитывать соотношение возникающих в материале напряжений и запас его прочности. [c.239]

Как было показано, порошкообразные наполнители увеличи вают твердость матричного полимера, но не всегда способствуют возрастанию ударной вязкости или прочности при растяжении. Последнее зависит от податливости матрицы и степени адгезии между наполнителем и матрицей. Во многих случаях ударная вязкость фактически уменьшается при введении сферических или существенно изометричных частиц, особенно, если имеется хорошая адгезия между матрицей и наполнителем. С другой стороны, композиции, содержащие волокна, даже короткие, обнаруживают синергизм механических свойств, т. е. обладают наряду с высоким модулем упругости также высокой прочностью и ударной вязкостью. [c.359]

Свойства композиций с профильными волокнами изучены еще недостаточно полно. Отмечено [38, с. 401], что в сложно-нагруженных изделиях при сдвиге поперек волокон механические характеристики значительно выше, чем в обычных волокнитах. Например, при одинаковой степени наполнения (Ув=0,7) и соотнощении модулей упругости компонентов ( в/ с=21) жесткость пластика с волокнами треугольного сечения в поперечном направлении превышает жесткость пластика с волокнами круглого сечения почти в 1,5 раза. Профили армирующих волокон показаны на рис. 1.7. [c.19]

Уникальная комбинация механических свойств может быть получена для сополиэфиров, образующих жидкокристаллические расплавы. Жидкокристаллическая природа достигается использованием мономеров, имеющих длинные, плоские, достаточно жесткие молекулы. Полимерная цепь содержит много ароматических ядер, что, однако, не приводит к высокой вязкости расплавов и плохой перерабатываемости. Использование жидкокристаллических расплавов способствует развитию чрезвычайно высокого уровня ориентации в твердом состоянии. Как следствие, механические свойства образцов, полученных литьевым формованием, анизотропны, т. е. различаются в зависимости от взаимного положения направлений деформирования при испытании и молекулярной ориентации при течении. Некоторые свойства сополиэфиров могут превышать свойства усиленных стекловолокном термопластов. Из сополиэфиров могут быть сформованы также высокоориентированные волокна, которые после термообработки приобретают необычно высокие модуль упругости и прочность. Авторы полагают, что использование полимеров, дающих жидкокристаллические расплавы, решает проблему получения высокопрочных материалов из термопластов. [c.187]

Высокие значения модуля упругости и прочностных характеристик вытянутого полимера в аксиальном направлении, во много раз превосходящие соответствующие параметры для изотропного материала, важны для практического использования волокон и пленок. Спряденные волокна и сформованные пленки не обнаруживают ни высоких значений модуля упругости, ни большой прочности в аксиальном (или машинном) направлении. Последующая вытяжка, т. е. пластическая деформация, придает изделиям их полезные механические свойства в направлении вытяжки. [c.206]

В связи с созданием конструкционных углепластиков, для изготовления которых применяется высокопрочное высокомодульное углеродное волокно, возникла необходимость определения механических свойств элементарных нитей. Для волокон этого типа определяются прочность и модуль упругости при растяжении, изгибе и сдвиге и разрывное удлинение. Механические свойства при разных условиях нагружения особенно важны для анизотропных материалов, к которым относятся высокопрочные волокна [c.263]

Так называемая теория стесненных слоев постулирует, что передача усилия от низкомодульной матрицы к высокомодульным волокнам может быть равномерной и эффективной, если между ними находится межфазный слой с промежуточным модулем упругости [49]. Поскольку экспериментально показано, что частицы наполнителя могут изменять плотность упаковки макромолекул эластичного полимера и уменьшать их подвижность, а следовательно, изменять механические свойства полимера на расстояние до 150 нм от поверхности, эти представления кажутся многообещающими. Был сделан вывод, что аппреты способны уплотнять структуру полимера на границе раздела, оставаясь химически связанными с поверхностью стекла [39]. Однако эти представления трудно увязать с релаксацией напряжений в пограничной области прп компенсации термических усадок [29]. [c.46]

Однако оказалось, что экспериментально измеренные напряжения в волокнах ПП почти в 2 раза меньше значений, получаемых расчетным путем по (3.3). Это различие было объяснено появлением в композите ПЭ—ПП упрочненного слоя ПЭ в зоне контакта с волокнами. Этот упрочненный слой, обусловленный упорядоченным расположением макромолекул ПЭ на подложке (см. гл. 2), способен воспринимать дополнительную нагрузку, что и приводит к изменению механических свойств композита по сравнению со свойствами, предсказываемыми правилом смесей. Толщина модифици системе ПЭ—ПП составляет 10 мкм этого слоя необходим при оценке свойств композиционных материалов. В частности, для модуля упругости композиционного материала в [15] предложено выражение [c.122]

Рис. 14. Зависимость физико-механических свойств пресс-материала волокнит от температуры Е — модуль упругости прн изгибе другие обозначения — см.

Таким образом, оказывается, что измерения предела прочности не характеризуют в достаточной мере условий разрушения материала, которые определяются структурными изменениями при предшествуюшем разрыву нагружении. Известно лишь очень ограниченное число экспериментов, в которых изучалось изменение вязкоупругих свойств полимера при нагружении до разрушения. Тем не менее имеющиеся результаты весьма интересны. Так, Нильсен [3] при исследовании образцов армированного стекловолокном полиамида обнаружил, что при деформациях, предшествующих разрушению, происходит заметное увеличение тангенса угла механических потерь и снижение модуля упругости. Поскольку частично кристаллические полимеры можно рассматривать как двухфазные системы, естественно предположить, что аналогичные изменения механических характеристик должны наблюдаться также в неармированных частично-кристаллических полимерных волокнах. Поэтому мы решили провести систематическое исследование динамических вязкоупругих свойств таких материалов в условиях, приводящих к разрушению образца. [c.42]

В соответствии со структурно-химическими превращениями из- меняются механические свойства волокна. При дегидратации и окислении прочность волокна снижается (рис. 4.3), но параллельно с ароматизацией углерода она начинает возрастать и особенно заметно в процессе карбонизации при температурах 500—800X. Модуль упругости изменяется иначе. При дегидратации модуль упругости уменьшается, а при окислении и карбонизации до 400 °С — изменяется мало (рис. 4.4). Видимо, это связано с наличием межмолекулярных связей, возникающих во время окисления. Резкое возрастание модуля упругости протекает симбатно с увеличением прочности волокна. Интенсивный рост прочности и модуля упругости при температуре выше 500 °С свидетельствует о том, что происходит образование трехмерных структур. [c.211]

Для ВЫ-волокна максимально достигнутая прочность при растяжении составляет 150 кгс/мм . Методом рентгеноструктурного анализа не обнаруживается ориентация кристаллитов, следовательно, механические свойства волокна не зависят от направления приложения нагрузки. Серийное волокно выпускается с прочностью 36—91 кгс/мм , модулем упругости 0,29-10 —0,87-10 кгс/мм и разрывным удлинением 2—3%. Размеры кристаллитов, которые для ВМ-волокна невелики (50—150А), оказывают влияние на его механические показатели. Вероятно, наилучшими свойствами должно обладать волокно с небольшими по размерам кристаллитами, прочно связанными между собой. В этом случае энергия, вызывающая рост и развитие трещин и предшествующая разрыву волокиа, более равномерно распределяется между больщим числом кристаллитов, ориентированных под разными углами к оси волокиа [8]. [c.363]

Последнее десятилетие характеризуется интенсивными исследованиями в области создания волокон с заданными свойствами. Наиболее быстро внедряются в промышленность способы получения углеродньгх волокнистых материалов на основе химических волокон, главным образом, полиакрилонитрильных (ПАН) и гидратцеллюлозньгх [132]. Наряду с указанными материалами в промышленности осваиваются способы производства углеродных волокон из пека, поскольку Ьни стоят в 5-10 раз дешевле, чем углеродные волокна из вискозы и ПАН. Углеродные волокна обладают уникальными механическими свойствами большой прочностью и высоким модулем упругости. [c.233]

Эти уравнения приблин енно описывают взаимосвязь максимальных и средних напряжений с механическими свойствами адгезива и субстрата, а также отражают влияние толщины слоя адгезива и длины склейки. Однако в них не учитываются основные особенности полимерных клеев — их способность к неупругим (высокоэластическим и пластическим) деформациям. В рассматриваемой нами склеенной системе полимер — стекло механические свойства стекла, как субстрата, играют меньшую роль (или, во всяком случае, всегда одну и ту же), чем свойства адгезива — полимера. Стекла (и стеклянные волокна) нри нагружении в нормальных условиях (комнатная температура и 50—60%-ная относительная влажность) следуют закону Гука вплоть до разрушения, т. е. обладают практически только упругими деформациями. В то же время механические характеристики полимеров — модуль упругости, прочность, относительное удлинение при разрыве, величина упругих и неунругих деформаций, в сильной степени определяются химической структурой полимера и могут изменяться весьма значительно и оказывать различное влияние на величину устанавливающейся адгезионной связи. Поэтому здесь мы будем рассматривать в основном влияние механических свойств адгезива иа величину адгезии. [c.221]

Последующие три термомеханические кривые (рис. 1.3, г, д, е) даны для полимеров, волокна из которых в пределах температур эксплуатации находят широкое применение в различных областях. Увеличение деформируемости после перехода который находится ниже Т, обусловливает эластичность волокна при повышенных нагрузках в то же время деформируемость не столь велика, чтобы резко снизить модуль упругости волокна. С ростом температуры деформируемость несколько повышается (а модуль упругости падает). Но эти изменения в пределах Т — Т" незначительны. Рассматриваемые три случая, представленные на рис. 1.3 (г, д, е), различаются между собой. Для случая, приведенного на рис. 1.3, г, температура стеклования и температура плавления находятся выше температуры интенсивного термического распада р. Подобные полимеры не могут быть переработаны через расплав, о чем уже упоминалось ранее. Наиболее типичным примером такого полимера является целлюлоза. Для случая, изображенного на рис. 1.3, д, область стеклования лежит также выше Т", но ниже р-, однако выходит за пределы Г .р- В качестве примера можно указать на диацетат целлюлозы, Гтек которого несколько превышает Т р. Делались многочисленные попытки снизить диацетата целлюлозы путем введения пластификаторов. Однако при этом происходит и сдвиг температуры стеклования которая оказывается в области температур эксплуатации, что может привести к ухудшению механических свойств волокна. [c.25]

Методом электростатического нанесения порошков нентапласта в облаке заряженных частиц был получен армированный компози-пионный материал на основе нентапласта и высокомодульного угле-графито ого волокна [45, с. 40]. Однонаправленный углепластик на основе пентанласта отличается исключительно высокими физико-механическими показателями. Его модуль упругости при изгибе достигает 36,75 ГПа (375 ООО кгс/см ), а разрушающее напряжение при изгибе 0,52 ГПа (5300 кгс/см ), что в 35 и 9 раз соответственно превышает свойства немодифицнрованного пентапласта. Материал обладает анизотропией электро- и теплопроводности. [c.90]

Если в тонких волокнах есть микродефекты, вызывающие локальные концентрации нащ)яжений, то прочность углеродных волокон уменьшается Дефектность волокон обуславливает линейную зависимость их прочности от длины с увеличением длины значительно снижается прочность и несколько увеличивается модуль упругости. По уровню механических свойств углеродные волокна делятся на три гругшы низкие, средние, высокие (табл. 1.5) [c.71]

Введение резотропина приводит также к изменению ряда физико-механических показателей вулканизатов. Повышаются модули упругости и эластичность, улучшается сопротивление тепловому старению. Одновременно понижается разрывное удлинение и снижается выносливость при многократном растяжении 124-126 Избыток резотропина отрицательно влияет на механические свойства вискозного волокна. Оптимальным содержанием резотропина в смеси является 3—5 вес. ч. При конденсации резотропина не весь выделяющийся аммиак участвует в смолообразовании. Поэтому несколько более высокие результаты по прочности связи дает совместное введение в резиновую смесь резотропина с резорцином или 5-метилрезорцнном в соотношении 1 1. [c.207]

Стеклянное волокно отличается большой прочностью при растяжении, высоким модулем упругости, малой гигроскопич-ностьк>, хорошими диэлектрическими свойствами, химической устойчивостью, влагостойкостью, негорючестью и неспособностью к гниению. Лучшие диэлектрические характеристики, вы сокую механическую прочность и химическую устойчивость имеет стеклянное волокно, изготовленное из бесщелочного и малощелочного алюмоборосиликатного стекла. Различают два основных вида стеклянного волокна [c.658]

Описанные изменения свойств полимера на поверхности в результате взаимодействия с ней имеют существенное значение для понимания механизма усиления полимеров, в частности стеклянным волокном, где важную роль играет соотношение модулей упругости наполнителя и отвержденного связующего. Эффекты упрочнения обусловлены- не только высокими механическими показателями армирующего материала, не только изменением условий перераспределения напряжений в системе при деформации, но и изменением микрогетерогенности полимеров в тонких слоях на поверхности наполнителя вследствие ограничения их гибкости и из менения характера упаковки. Отсюда ясно что влияние прочности адгезионной связи наполнйтеля и полимера сказывается не только на условиях перераспределения напряжений в системе, но и на изменении свойств самого полимера. Можно считать, что адгезия, зависящая от свойств полимера, в свою очередь, оказывает влияние на его свойства. Увеличение прочности адгезионной связи приводит к более эффективному повышению жесткости цепей и способствует возрастанию рыхлости упаковки молекул в поверхностном слое. Более рыхлая упаковка молекул способствует релаксации напряжений при деформации. Это может иметь важное значение как фактор, изменяющий условия развития трещин в образце при его [c.281]

Механические свойства [1191—1194] политетрафторэтилена зависят от величины молекулярного веса полимера и степени кристалличности и изменяются с изменением температуры. Так, прочность политетрафторэтилена, как и остальных полимеров, уменьшается с увеличением температуры. Добан, Спер ати и Сандт [1195] показали, что в интервале от комнатной температуры до 300° логарифмы прочности при разрыве, модуля упругости и предела текучести соответственно равны 1,73 -f 505/Г 2,95 4- 555/Г 1,684 + 484/Г. Прочность политетрафторэтилена в виде волокна достигает 3500 кПсм [1102]. [c.407]

Пленки обладают более сложными механическими характеристиками, чем волокна. Характеристики их механических свойств с позиции теории упругости могут быть описаны девятью независимыми постоянными упругости. Рассмотрим сформованный лист, в котором можно выделить продольное направление и два поперечных направления. При этом следует учесть три модуля Юнга Е , Е2 и Еу три независимых модуля сдвига Сд и Сд и три коэффициента Пуассона Уз1, Уз2 и у 2- Методы измерения этих девяти постоянных описаны в книгах Уорда [3] и Уорда и Хэдли [4]. [c.248]

Б. качестве армирующих наполнителей в настоящее время широко используются металлические и металлизированные углеродные волокна, фелт-металл, нитевидные кристаллы, фольга, спеченные методами порошковой металлургии пористые металлические каркасы. За последние >5—10 лет в нашей стране и за рубежом разработан ряд металлополимерных материалов, армированных волокнами с различными механическими свойствами (борными, стеклянными, металлизированными углеродными и др.), что позволило значительно повысить модуль упругости, износостойкость, ударную вязкость и прочность этих материалов. Одно из новых оригинальных направлений регулирования свойств металлополимерных материалов — создание нолиматричных систем или систем в которых слои волокнистого композиционного материала чередуются со слоями фольги, что позволяет регулировать степень анизотропии свойств материала, улучшать его характеристики. Изменением направления армирования волокон в различных слоях композиционного материала регулируются его свойства в плоскости армирования [3]. [c.81]

Практически оказалось, что при однонаправленном армировании самые различные механические и термические характеристики (модуль упругости, коэффициент Пуассона, теплопроводность, термическое расширение) вдоль направления волокон подчиняются простому закону смешения. Следует отметить, что рассмотренные модели дают довольно скромные результаты при оценке свойств в поперечном направлении. В этом случае целесообразно привлекать более сложные модели. Использование таких моделей привело к выводу о том, что свойства в поперечном направлении и модуль сдвига композиционного материала чувствительны к разности в значениях коэффициента Пуассона, геометрии волокна, способу упаковки волокон и, в особенности, к свойствам матрицы. [c.81]

Несколько иначе на свойства пластика влияет искривление волокон, причем существует принципиальное различие в искривлении волокон в стеклянных наполнителях нетканых и тканых структур. Даже небольшое искривление волокон в пластике, содержащих ориентированный нетканый наполнитель, приводит к неодновре-менности их работы и разнонапряженности, вызывает значительное снижение прочности и жесткости пластика [94]. В тканых наполнителях волокна не только регулярно искривлены, но и механически связаны между собой. За счет упругих свойств волокон создается слабое их предварительное напряжение, в результате чего достигается равнонапряженность, высокая степень одновременности работы почти всех волокон в пластике и реализации их модуля упругости при некотором снижении прочности в результате дополнительных контактных напряжений в местах скрещивания волокон. [c.151]

Низкомодульные неконструкционные карбоновые волокна характеризуются модулем упругости, значение которого не превышает 7000 кгс/мм , разрушающее напряжение при растяжении менее 100 кгс/мм а плотность составляет 1,3—1,8 г/см . Высокомодульные карбоволокна конструкционного назначения имеют прочность выше 150 кгс/мм при модуле упругости более 15 000 кгс/мм2. В табл. V. приведены показатели механических свойств наиболее распространенных карбоволокон. Большинство высокомодульных волокон, изготовленных из вискозного волокна, имеет приблизительно одинаковое удлинение при разрыве (зависимость о=/( ), изображенная на рис. У.4, линейна). Для карбо- [c.206]

Кроме предельных случаев жестко- и гибкоцепных полимеров существуют промежуточные ситуации, когда достижение высоких модулей упругости зависит от сочетания частичной жесткости цепи и воздействия течения. Полимер Х-500, например, проявляет жесткость цепи, промежуточную между присущей таким типичным жесткоцепным полимерам, как ПБА, и таким типичным гибкоцепным, как ПАН. Несмотря на то, что Х-500 неспособен к образованию анизотропных растворов, полужесткоцепная природа его макромолекул должна как-то сказаться на возможности получения высокомодульных волокон, поскольку для ПАН при сопоставимых условиях невозможно достичь высоких механических свойств. Цель этой работы — выявление основного механизма, объясняющего, почему из полужесткоцепных полимеров можно получить высокомодульные волокна, несмотря на их неспособность существовать в нематической фазе в состоянии покоя. [c.153]

Наполненные композиции на основе феноло- и крезолоформаль-дегидных связующих, выпускаемые в промышленном масштабе, находят применение в различных областях техники. Такие материалы обладают повышенной износостойкостью в водной среде, что подробно рассмотрено в следующем разделе, а также хорошими антифрикционными свойствами при их использовании в сочетании с традиционными смазочными материалами. Наибольшее распространение нашли композиции, наполненные асбестом в виде тканей, нитей из крученого волокна, матов с хаотическим распределением волокон, войлоков. Для таких материалов характерен высокий уровень физико-механических свойств. Так, прочность при сжатии и модуль упругости при изгибе слоистого пластика на основе фенолоформальдегидной смолы и асбестового войлока соответственно равны 400 и 16000 МН/м . [c.231]

Волокно из ПМ, подвергавшееся термовытяжке, обладало значительно бсЗльшими прочностью и модулем упругости, но меньшей эластичностью. По механическим свойствам при комнатной [c.187]

Значения модуля упругости были вычислены на- основании данных изменения параметров кристаллической решетки и общего увеличения длины образца в предположении, что волокно можно представить в виде модели, состоящей из двух последовательно связанных Чуковских пружин, одна из которых характеризует деформацию идеального кристалла, а-другая — деформацию ориентированной аморфной части. Второе предположение — это отсутствие скольжения вдоль цепей молекул (см. Механические свойства волокон , Д. Херл). [c.427]

В табл. 8.1 приводятся данные о механических свойствах ряда поликристаллических волокон, заимствованные из различных литературных источников. Как правило, волокна имеют высокую прочность — более 200 кгс/мм . Характерным для них является также высокий модуль упругости (35-10 —50 10 кгс/мм ) исключение составляет ВЫ-волокно, имеющее высокую прочность и низкий модуль. Наиболее высокими механическими показателями обладает борное волокно 2гОг- и ВМ-волокна в зависимости от текстильной формы изготавливаются с невысокими механическими свойствами, но и они находят применение в различных областях. [c.360]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология