Изотропные материалы волокна

Природные волокна имеют заранее ориентированную структуру до их переработки. В изделиях из резин и пластмасс, в которых материал находится практически в изотропном состоянии, ориентация, обычно незначительная, возникает лишь в процессе деформации. При эксплуатации этих изделий обычно наблюдаются небольшие деформации или вообще такие виды напряженного состояния (например, сжатие), при которых заметное упрочнение материала не происходит. Поэтому для упрочнения резин и пластмасс пользуются другими методами, например введением различных наполнителей. [c.134]

Когда все размеры элемента соизмеримы с длиной волокна или больше его, наблюдается хаотическое расположение волокон в пространстве. Материал при этом обладает изотропией свойств. Изотропными можно считать стеклопластики в деталях из вальцованных (типа СИК-2-27) и экструдированных прессматериалов. [c.81]

Наиболее достоверное заключение, которое вытекает из описанных экспериментов, сводится, по-видимому, к существенному влиянию технологических факторов, благоприятствующих ориентации, на прочность волокна. Особенное значение имеет способность материала ориентироваться в процессе деформации до разрыва, как мы это наблюдаем на примере изотропного ксантогенатного волокна (см. кривую 4 на рис. 11.57). Было проведено исследование [382] девяти модельных образцов нитей из вискозы различных типов. Зная степень растяжения по отнощению к длине сухого волокна, можно найти конечную длину в относительных единицах (у = 1 + е , е. — относительное растяжение) и относительную длину при разрыве Тр = 1 + вр (где — относительное удлинение при разрыве). [c.126]

Уже при малых степенях вытяжки цепи в кристаллической решетке оказываются почти полностью ориентированными в направлении деформации. При дальнейшей вытяжке степень ориентации увеличивается незначительно. В аморфной области организация цепей существенно менее совершенна, но степень ориентации возрастает непрерывно в процессе всей вытяжки. Кристаллические области, разделенные аморфными слоями, ориентированы более или менее перпендикулярно к направлению волокна. Стоит обратить внимание на то, что большой период L, характеризующий чередование аморфных и кристаллических областей в анизотропном состоянии, является однозначной функцией температуры вытяжки, слабо зависит от скорости вытяжки и совершенно не зависит от большого периода исходного изотропного материала [7]. [c.205]

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]

Установлено, что на свойства материала оказывает влияние место приема волокон на барабан (табл. 3). Сравнивали структуру и свойства материала, полученного при приеме факела в центр барабана и по касательной к его образующей. В случае, если факел принимается в центр барабана, волокна нетканого материала укладываются хаотически. При приеме же волокон по касательной к барабану с попутным направлением вращения укладка волокон преимущественно перпендикулярна образующей барабана. От способа укладки волокон нетканого материала зависит анизотропия физико-меха-нических свойств. Как видно из табл. 3, при приеме волокон в центр барабана получается более изотропный материал. [c.126]

Известно, что эффект кристаллизации аморфных полимеров сопровождается появлением на рентгенограмме новых интерференций. Мы сделали эту проверку. Были сняты обычным способом текстурная диаграмма вытянутого на 180% в растворе гидратцеллюлозного волокна и рентгенограмма того же волокна, но искусственно приведенная к картине рассеяния изотропного волокна. Для этого образец во время съемки вращали вокруг оси, совпадающей с направлением пучка рентгеновских лучей. Благодаря этому рентгеновские интерференции, характерные для текстуры, описывают на пленке дуги, аналогичные дебаевским кольцам неориентированного материала. [c.61]

Стекло — наиболее древний искусственный материал его ценными качествами являются прозрачность и изотропность свойств, ко оно хрупко и мало прочно. Вместе с тем, на основе стекла получают слоистые пластики, относящиеся к наиболее прочным (прн расчете на единицу веса) материалам. Последнее объясняется тем,, что при изготовлении их применяют не трехмерное, объемное стекло, а практически одномерное — стеклянные нити (стеклянное волокно). Было доказано, что прочность стеклянных нитей так же, как и в случае других волокон, находится в обратной зависимости от их диаметра и что при достаточно малом диаметре их удельная прочность может быть в десятки и сотни раз выше прочности объемного стекла. Так, прочность на разрыв объемного стекла (толщина образца 10 лш) 3—5 кг/мм , тогда как прочность нити [c.507]

При увеличении частоты число циклов до разрушения несколько уменьшается, при этом эффект тем больше, чем меньше уровень напряжения эффект выражен сильнее в изотропном материале. Было предположено, что повышенная температура понижает модуль упругости, что, в свою очередь, увеличивает неэффективную длину волокна и, таким образом, снижает способность материала противостоять напряжениям. В другом исследовании [170] была подчеркнута критическая роль гистерезисного разогрева, обусловливающего разрушение как ненаполненных, так и наполненных стеклянным волокном полимеров. Кроме того, было найдено, что хорошая связь матрицы с волокном благоприятствует увеличению усталостной прочности. [c.366]

Армирующие волокна обладают не только механическими свойствами, превосходящими механические свойства матрицы, но и более высокой теплопроводностью и отличными от матрицы электрическими свойствами. Очевидно, что ориентация волокон относительно вектора потока энергии должна оказывать влияние на соответствующие свойства композиционных материалов. Наблюдаемая при этом анизотропия свойств, связанных с явлениями переноса, является одной из характерных особенностей таких материалов и отличает их от больщинства металлических материалов конструкционного назначения. Теплопроводность в продольном направлении композиционного материала (вдоль оси волокна) даже в случае изотропного армирующего наполнителя может быть на 30% выще, чем в поперечном направлении (перпендикулярном оси волокна). Композиционные материалы на основе углеродных волокон имеют отнощение теплопроводности в осевом направлении к теплопроводности в поперечном направлении около 50 1. [c.286]

Коэффициенты теплопроводности. Пусть и i — коэффициенты теплопроводности стеклянного волокна и связующего (оба материала считаются изотропными), [c.223]

При соединении труб из термопластов и других изделий, которые условно можно отнести к изотропным, способ формования резьбы не оказывает существенного влияния на прочность соединения. Однако в деталях из слоистых пластиков резьбу рекомендуется выполнять так, чтобы волокна армирующего наполнителя располагались перпендикулярно к направлению действующей нагрузки. При нарезке резьб в таких изделиях (трубах и оболочках) слои наполнителя оказываются перерезанными, и прочность резьбового соединения определяется не столько механическими свойствами пластика, сколько прочностью связующего при сдвиге (равной приблизительно 5—10 МПа) [39 48, с. 72]. Наибольшая прочность резьбовых соединений достигается в тех случаях, когда волокна наполнителя повторяют рисунок профиля резьбы. При этом разрушающее напряжение материала при сдвиге, а следовательно, и несущая способность резьбы, повышаются в 3—4 раза [48, с. 72]. Резьбы такого типа создают различными методами формования материалов. [c.111]

Волокно как конструкционный материал характеризуется анпзометричностью (бесконечная длина при диаметре 5—100 мк) и анизотропностью свойств. Это означает, что если из изотропного полимерного материала вырезать элемент, соответствующий по геометрии волокнам, то такой элемент будет обладать низкой прочностью на разрыв и плохими деформационными свойст-вамп прочность на разрыв изотропных полимерных материалов составляет 5—10 кГ/мм , а необратимая деформация до 80—100%. Минимальная прочность волокон из тех же полимеров составляет 15 кГ1мм , а для многих современных технических волокон достигает 100 кПмм н выше. [c.283]

Таким образом, принцип получения полимерных композиционных материалов заключается в создании заранее заданной комбинации двух различных фаз (наполнителя и матрицы) с помощью тех или иных технологических приемов. Получаемый материал может быть изотропным или анизотропным в зависимости от того, в какой форме применен в них наполнитель - в виде дисперсных частиц или армирующего волокна, ткани и т.п. [c.11]

Предполагается [91], что явление спонтанного удлинения полимерного материала связано с переходом макромолекул в аморфных участках в упорядоченное состояние, сопровождающееся доориентацией полимера вдоль направления предварительной вытяжки (оси волокна). Допускается, что этот переход фазовый, однако прямых измерений термодинамических характеристик в области такого перехода практически не проводилось. Естественно ожидать, что процесс самоудлинения (доориентации) может приводить к улучшению физико-ме-ханических свойств волокон. Возможно, что в ряде случаев именно эффект доориентации предопределяет повыщение прочности и модуля упругости волокон в результате термообработки. Об этом свидетельствует тот факт, что, как правило, для волокон, полученных из анизотропных растворов, влияние термообработки не столь существенно, как в случае формования из изотропных растворов. Создается впечатление, что максимальная ориентация материала реализуется уже при течении анизотропных растворов, тогда как для достижения высокой степени молекулярной ориентации волокон, формуемых из изотропных растворов жестко- или нолу-жесткоцепных полимеров, требуется проведение дополнительной обработки. [c.179]

Таким образом, рассмотрен особый случай продольной деформации эласто-осмотических структур, когда площадь поперечного сечения пленки (волокна) сохраняется неизменной и весь объем принятого или отданного несжимаемого растворителя уходит на растяжение или сокращение образца. Это случай особой анизотропии деформирующегося полимерного геля. Однако и в случае изотропного вязко-упругого полимерного материала существенна именно продольная деформация. В конструкциях двигательных моделей на искусственных мышцах [31] перемещение и усилие отводятся по оси, совпадающей с продольной ориентацией сократительных пленок (волокон), и даже в тех схемах, где полимерные пленки натянуты подобно барабанным перепонкам [27, 31], перемещение трансформируется вдоль одного основного направления пленочных образцов. [c.155]

КМУУ с дискретным волокном [10-11] имеют относительно изотропные свойства, повышенные прочность и плотность. Одним из вариантов таких материалов могут быть нетканые углеродные войлоки из вискозных волокон, пропитанные смолами или пеками и термообработанные. Кроме того, для получения волоконного каркаса применяется изотропное литье, пульпирование, газоструйное осаждение. При этом полной изотропности материала не достигается. [c.643]

Представляет большой интерес вопрос о том, каким образом осуществляется переход от структуры неориентированного полимера к структуре ориептированного нри его деформации. В работах [18—20] предполагается, что этот переход происходит путем полного разрушения кристаллической структуры исходного изотропного материала и образования новой структуры ориентированного волокна. Однако такой механизм не является единственно возможным. В последнее время часть исследователей, принимая во внимание сложное строение хорошо развитых надмолекулярных образований, в частности крупных сферолитов, считает, что процессы структурных превращений при деформации протекают но ступенчатому механизму и могут сопровождаться разрушением высших структур при сохранении более простых структурных элементов [21, 22]. По-видимому, в зависимости от условий деформации и надмолекулярной структуры полимера могут наблюдаться различные степени разрушения исходной структуры. [c.339]

Постоянные упругости однонаправленного материала. При построении статистической модели однонаправленного материала предполагают, что волокна идеально прямые (они параллельны оси Хз), но диаметры их и расположение в плоскости, перпендикулярной направлению армирования, произвольные. Будем считать, что стеклянное волокно и связующее изотропны. Пусть модули упругости (модули Юнга) их равны а и Ес, а коэффициенты поперечной деформации (Пуассона) — соответственно Ра и Хс относительное объемное содержание стеклянного волокна равно Рц, а связующего составляет Рс- [c.211]

Если в качестве армирующего материала используются волокна, уложенные параллельно друг другу, то композит имеет однонаправленную структуру и является трансверсально-изотропным материалом в плоскостях, перпендикулярных направлению армирования. При получении стеклопластика слоистой структуры в качестве армирующего материала используют ровинги, нетканые армирующие материалы, а также ткани различного переплетения. Слоистые композиты могут быть ортогонально армированы с различным соотношением продольных и поперечных слоев арматуры, т. е. ортотропными в осях, совпадающих с направлениями армирования. Волокна могут быть уложены и под другими произвольными углами. В зависимости от числа направлений армирования в слое материал называют двух-, трех- и л-направленным. При достаточно большом п имеем материал с так называемым веерным [c.117]

Помимо целлюлозы исследовали также полиамидные, полиэфирные, полиакрнлонитрильные и другие волокна в виде изотропных [207] и ориентированных [847] прессованных пленок. Давление и продолжительность прессования выбирали в зависимости от типа материала. При работе с пластичными материалами нужно учитывать возможность деформирования образца и появление изменений в его структуре, поэтому этот метод препарирования пригоден лишь при качественных исследованиях. В еще большей мере сказанное выше относится к случаям, когда прессование проводят в нагретой форл1е вблизи температуры плавления [269,410, 1909]. [c.80]

В конструкциях, изготовленных методом намотки, направление действующих напряжений может быть разнообразным. Это позволяет проектировать такие конструкции, в которых материал использован с большой степенью эффективности [18]. Волокна стеклопластика можно ориентировать в направлении действующих напряжений, обеспечивая необходимую прочность. Изотропные материалы, как, например, листовой металл, лишены этого преимущества. Типичный пример неравнонаправленного нагружения представляют цилиндры внутреннего давления, где главными напряжениями являются окружные. Намотка обеспечивает в таких случаях высокое сопротивление разрушению. [c.17]

Основная концепция линейной механики разрушения применима к композитам и другим материалам с адгезионными соединениями с известными оговорками. Поскольку концепция механики разрушения разработана применительно к гомогенным изотропным материалам, предполагается ее независимость от вида нагружения и характеристики трещины. В адгезионных соединениях и, в частности, в композитах параметры вязкости разрушения меняются в зависимости от направления нагрузки и армирующих волокон. Если трещинообразование происходит в основном в матрице, то считается, что достаточно знать вязкость ее разрушения для прогнозирования разрушения материала в целом. Однако свойства матрицы на границе с волокном, подложкой могут значительно отличаться от свойств в объеме. Степень взаимодействия матрицы с субстратом, а также структура композита отражаются на сопротивлении трещинообразо-ванию. Тем не менее исследование процессов трещинообразова-ния в адгезионных системах используют как при разработке композитов, клеев и др., так и при оценке их долговечности и надежности при действии различных эксплуатационных факторов [41]. [c.54]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология