Структура армированных пластиков

Структура армированных пластиков [c.214]

Реальная структура армированного пластика, образующаяся в процессе формования изделий, определяется как природой компонентов, так и технологическим режимом изготовления. На рис. 1.10 представлена микрофотография сечения эпоксидного стеклопластика. Как видно из рисунка, волокна армирующего наполнителя окружены переходным (межфазным) слоем. [c.26]

Одним из недостатков рассмотренного метода является постулирование цилиндрической формы пор, в то время как рассмотрение тонкой структуры армированных пластиков под электронным микроскопом показывает, что поперечное сечение дефектов представляет собой сложную фигуру. Поэтому для описания размеров нарушений сплошности более корректным представляется введение гидравлического радиуса-отношения площади поперечного сечения / к периметру П [c.60]

Исследования тонкой структуры армированных пластиков при помощи электронного микроскопа позволяют выявить форму боковой поверхности пор, конфигурацию поперечного сечения, извилистость порового канала, взаимное соединение пор, микрорельеф поверхности и многие другие особенности внутреннего строения композитов [40, 48, 49]. [c.62]

Процессы капиллярной конденсации и капиллярного поднятия, ведущие к появлению в структуре армированного пластика новой фазы, различаются как по интенсивности, так и по абсолютной величине равновесной сорбции, достигаемой материалом. При контакте с жидкой фазой происходит заполнение не только субмикроскопических, но и микроскопических дефектов. Наряду с капиллярными явлениями в стеклопластиках происходит и медленное диффузионное проникновение низкомолекулярного вещества. Однако в отличие от неармированных полимеров этот процесс идет не только с поверхности контакта, но и через стенки капилляров по межфазным дефектам полимерного связующего. Благодаря этому сорбционное равновесие в армированных пластиках устанавливается за менее продолжительное время. Если максимальное водопоглощение химически стойких полиэфирных смол достигается за срок более 3 лет [101], то в случае стеклопластиков равновесная сорбция устанавливается в течение 1,5-2 лет, а иног да и значительно быстрее-в течение 2-3 месяцев. Конкретный механизм влияния среды на служебные свойства (адсорбционное понижение прочности, пластифицирующее действие, деструктирующее действие и т.п.) зависит от природы и количества сорбированной среды. Таким образом, сорбционная активность в значительной степени определяет и химическое сопротивление стеклопластиков и изделий на их основе. [c.109]

Коррозионностойкие армированные пластики занимают ведущее положение как конструкционные химически стойкие материалы. Они работают в самом материалоемком интервале эксплуатационных условий от криогенных температур до 150 °С, от глубокого вакуума до давления 20 МПа, в широком диапазоне жидких и газовых агрессивных сред. В качестве связующих коррозионностойких стеклопластиков используют ненасыщенные полиэфирные, эпоксидные, фенольные и фурановые смолы. Для обеспечения длительной работоспособности в условиях воздействия агрессивных сред наибольшее применение получила многослойная структура. Она включает в себя [c.97]

В литературе наибольшее внимание уделяется изучению адгезии между матрицей и наполнителем и взаимодействия на межфазной границе. Физико-химические процессы, протекающие при формировании структуры материала и ее изменении при эксплуатации изучены в значительно меньшей степени, хотя их влияние на свойства пластиков очень велико. В частности, со структурными изменениями связано влияние на свойства пластиков технологии их изготовления и изменение их характеристик при различных видах старения. Поэтому в данной главе мы сосредоточим внимание именно на структуре армированных материалов и ее влиянии на их свойства, а также приведем основные характеристики эпоксидных полимеров, применяемых для изготовления армированных пластиков. [c.208]

Наибольшее влияние на свойства армированных пластиков и их поведение в различных средах оказывают поры [19, 26—33]. Именно пористость в наибольшей степени изменяется при изменении технологии изготовления армированных материалов. Так как армирующий наполнитель образует жесткую пространственную сетку, размер и форма пор определяются структурой наполнителя и зависят главным образом от формы пространств между волокнами. Несмотря на сложную форму пор, пх в первом приближении можно характеризовать средним размером I, который можно определить микроскопически [27—34]. [c.217]

ПВХ с эластомером может возникнуть межмОлекулярная или межструктурная пластификация, причем наибольший эффект повышения удельной ударной вязкости достигается у привитых сополимеров ПВХ с ограниченно совместимым каучуком ввиду образования наиболее рыхлой упаковки и увеличения гуковской упругости пачек. Такие привитые сополимеры служат своеобразной эластичной прокладкой между высокоорганизованными структурами и напоминают армированные пластики [c.79]

Известное сходство по своей структуре с армированными пластиками имеют так называемые нетканые текстильные материалы [56], напоминающие войлок при производстве некоторых из них трудоемкие процессы прядения и ткачества заменяются склеиванием волокон между собой растворами или дисперсиями полимеров. [c.473]

При создании полимерных материалов с заданным химическим строением и физической структурой особое значение имеет получение армированных пластиков и наполненных полимеров, в которых процессы полимеризации и одновременно структурообразования протекают в присутствии сильно развитой поверхности волокнистого или дисперсного наполнителя. Влияние малых количеств наполнителей, служащих центрами структурообразования в кристаллических полимерах, на процессы кристаллизации исследовано в работе [245]. [c.175]

Механические свойства коагуляционных дисперсных структур зависят от геометрии частиц, от свойств дисперсной фазы и дисперсионной среды, а также, в особенности, от характера взаимодействия между частицами. Модифицирование поверхности частиц, использование физической адсорбции поверхностно-активных веществ и хемосорбции является эффективным средством изменения механических свойств коагуляционных структур. При этом наибольшее повышение прочности достигается при некотором оптимальном соотношении энергий взаимодействия между частицами дисперсной фазы, молекулами дисперсионной среды и взаимодействия молекул дисперсионной среды с частицами дисперсной фазы. Такое оптимальное соотношение обычно достигается при частичной адсорбционной или химической лиофилизации поверхности дисперсной фазы, причем поверхность частиц принимает мозаичный характер, оказывается состоящей из лиофильных и лиофобных участков [38 Вопросы образования коагуляционных структур и влияния на их прочность адсорбционного и химического модифицирования имеют большое значение для теории и практики использования активных наполнителей в технологии полимеров, а также для разработки оптимальных приемов армирования пластиков волокнистыми дисперсными структурами. [c.23]

Основная особенность структуры нетканых клееных текстильных материалов заключается в том, что связи между волокнами определяются взаимодействием связующего с волокнами, в результате которого волокна соединяются в единую пористую систему. В отличие от структуры традиционных текстильных материалов (ткани, трикотаж и т. п.) в клееных нетканых материалах силы трения и цепкость волокон не играют существенной роли. От армированных пластиков они отличаются повышенной подвижностью волокон и пористостью. [c.275]

Большая часть полимерных материалов является гетерогенными системами с высокоразвитыми поверхностями раздела фаз (армированные пластики, наполненные полимеры, резины) или используются на границе раздела фаз (клеи, покрытия). В результате детальных исследований обнаружено наличие гетерогенности как в самих полимерных телах (существование границ раздела между сферолитами, фибриллами и другими элементами надмолекулярных структур), так и в растворах полимеров. Вследствие этого поверхностные явления в полимерах и полимерных материалах играют существенную роль во всем комплексе их свойств и прежде всего в структурно-механических свойствах. Это связано с тем, что поведение полимеров на границе раздела и особенности поведения полимеров в тонких слоях на поверхностях весьма отличны от их свойств и поведения в объеме [1]. [c.309]

Особенности структуры полимеров в поверхностных слоях и наличие границы раздела существенно отражаются как на условиях протекания химических реакций в самих полимерах (окисление, деструкции), так и на условиях образования полимерных молекул. Этот чисто- коллоидно-химический эффект особенно важен при получении армированных пластиков, при склеивании, формировании покрытий и других случаях протекания реакции образования полимеров на границе раздела. Реакции образования полимеров на границе раздела составляют самостоятельную область физико-химии поверхностных явлений в полимерах. В чем особенности этих процессов по сравнению с реакциями образования низкомолекулярных соединений в гетерогенных условиях [c.315]

Углеродные волокна, используемые в композициях со смолами для изготовления армированных пластиков, характеризуются высокой разрывной прочностью и жесткостью. Их получают из специальных марок полиакрилонитрильных волокон путем трехступенчатой термической обработки по строго определенному режиму во все более жестких условиях. На первой стадии полиакрилонитрильное волокно нагревают на воздухе при температуре 200—300°С, одновременно вытягивая его для поддержания высокой степени ориентации макромолекул. Окисленное волокно подвергают карбонизации в атмосфере инертного газа с повышением температуры до 1500 °С и в заключение проводят графитацию волокна при температуре до 2500—3000 °С. Природа протекающих при этом химических реакций сложна и пока еще плохо изучена. На первой стадии в полимер вводится кислород и волокно становится устойчивым к термической деструкции. Для этого промежуточного материала было предложено несколько структур, большинство которых основано на представлении об образовании многоядерной системы лестничного типа с непрерывным увеличением числа сопряженных двойных связей (и, следовательно, углублением окраски) в ходе окисления. В состав этой системы входят звенья 85 —87. [c.352]

Карбонизация окисленного волокна сопровождается отщеплением воды, аммиака и синильной кислоты. Полученный полимер нерастворим во всех растворителях, что еще более затрудняет исследование его структуры. Полагают, что на этой стадии происходит агрегация колец с образованием прочных низкомодульных волокон, в которых углеродный скелет имеет почти плоскую форму. Даже при температуре 1000 °С волокно сохраняет небольшое количество азота и водорода однако при более высоких температурах они полностью отщепляются. Графитация карбонизованного полимера вызывает его дальнейшую перегруппировку, в результате которой получается кристаллит, имеющий сетчатую структуру, подобную структуре графита. Углеродные волокна, близкие по свойствам к описанным выше, можно также получить путем регулируемого пиролиза целлюлозных волокон. Наиболее прочное сцепление со связующим при изготовлении армированных пластиков достигается в случае, когда поверхность углеродного волокна подвергают предварительной химической активации, т. е. регулируемому окислению воздухом или концентрированной азотной кислотой для образования карбонильных или карбоксильных групп. [c.353]

С целью изучения влияния природы волокнистого наполнителя яа структуру полиэфирного армированного пластика в нашей работе был применен метод электронной микроскопии с использованием растрового электронного микроскопа (РЭМ), который позволяет получать почти трехмерное изображение исследуемой поверхности и исключает трудоемкий метод приготовления реплик с поверхности при использовании электронного микроскопа просвечивающего типа. [c.100]

Поверхностные слои полимеров, структура и свойства которых будут нами рассмотрены, следует разделить на слои, находящиеся на твердой поверхности постороннего вещества (наиболее распространенные случаи — армированные пластики, клеи, защитные покрытия), и поверхностные слои в блочных полимерах. [c.175]

При в )lбope типа смолы, волокон, структуры армированного пластика и конструкции оборудования следует учитывать следуюпще факторы необходимые прочностные характеристики, интервал рабочих температур, виды коррозионных сред возможность перегрузки оборудования и вибраций необходимый коэффициент безопасности работы оборудования. [c.225]

Армированные пластики являются гетерогенными структурно-неоднородными системами со стохастической, но в больщщ -стве случаев достаточно близкой к регулярной структурой [7]. Свойства подобных систем тесно связаны с их структурой [5— 9], т. е. с пространственным расположением наполнителя и связующего, строением границы раздела между ними, а также количеством и характером структурных дефектов. Нерегулярность структуры армированных пластиков сильно затрудняет ее количественное описание, исследование взаимодействия структурные элементов и выяснение количественной связи между структурой и различными физическими характеристиками материала. [c.208]

Структура армированных пластиков рассматривается как система определенным образом расположенных бесконечных цилиндров, представляющих собой армирующий наполнитель, пространство между которыми заполнено однородной полимерной матрицей. В такой модели структура материала может быть количественно описана объемной долей полимера или наполнителя и геометрическими параметрами пространственной рещетки наполнителя. Все основные теоретические закономерности получены на подобных моделях. Однако, как уже указывалось, реальные пластики представляьот собой не полностью упорядоченную стохастическую систему, которую сложно количественно описать с помощью небольшого числа параметров. Отклонения от этой идеализированной структуры будем называть [c.214]

Причины, вызывающие жесткость или хрупкость материала, полностью не изучены. Если материал не подвергается воздействию напряжений очень высоких концентраций, ведущих к образованию трещин или отверстий, то возможны некоторые виды локальных сдвигающих напряжений, которые происходят без заметного ослабления материала. Здесь вступает в действие закон Гука. В металлах сдвигающие усилия происходят благодаря тому, что у большинства из них кристаллическая решетка может деформироваться в определенных плоскостях, не вызывая ослабления структуры. Армированные пластики не могут вести себя подобно металлам из-за их специфической структуры. Некоторые виды смол, такие как полиэтилен, могут деформироваться подобно металлам, но это кажущееся сходство в механике деформации, очевидно, связано с явлениями термопластичности и ползучести материалов. Резины и им подобные материалы в инженерном понятии необычайно хрупки. Однако у них модуль Юнга настолько низок, что им можно пренебречь. На растянутом листе резины может образоваться трещина с такой же легкостью, как и на стекле. Жесткость армированных пластиков определяется адгезией смолы со стеклом и до какой-то степени контролируется их взаимодействием. Аппретирующий материал, наносимый на поверхность стекловолокна, становится немаловажным регулирующим средством. Таким видам волокон, как асбест, присуща низкая прочность при действии сдвигающих напряжений и поэтому армированные пластмассы на основе асбеста отличаются в основном не хрупкостью, а жесткостью. [c.147]

В противоположность гомогенным материалам здесь при ударе происходит разрыв волокш в различных направлениях. Вследствие этого поглощается гораздо большее количество энергии. Удельная ударная вязкость будет тем выше, чем толн е слои наполнителя, входящего в структуру армированного пластика. [c.166]

Существенное упрочнение полимеров достигается введением в полимерную матрицу армирующих волокнистых или тканевых наполнителей. В качестве усиливающих наполнителей в пластмассах нашли применение древесина в древесно-слоистых пластиках, бумага в гетинаксах, текстильная ткань в текстолитах, стекловолокно и стеклоткань в стеклопластиках, асбест в асбестопластиках и др. Обычно пропитанный смолой наполнитель в таких пластмассах укладывается в изделии слоями, в связи с чем такие пластики иногда называют слоистыми. Неоднородность и слоистость структуры армированных пластиков определяет ряд их специфических свойств как конструкционных материалов. Здесь нет возможности рассмотреть их подробно и авторы отсылают читателя к работам [44—55]. [c.29]

Армирующие наполнители воспринимают осн. долю нагрузки К. м. По структуре наполнителя К. м. подразделяют на волокнистые (армированы волокнами и нитевидными кристаллами), слоистые (армированы пленками, пластинками, слоистыми наполнителями), дисперсноармированные, или дисперсноупрочненные (с наполнителем в виде тонкодисперсных частиц). Матрица в К.м. обеспечивает монолитность материала, передачу и распределение напряжения в наполнителе, определяет тепло-, влаго-, огне- и хим. стойкость. По природе матричного материала различают полимерные, металлич., углеродные, керамич. и др. композиты. Подробнее о ф-ции матрицы и армирующего наполнителя, а также о технологии получения волокнистых полимерных К. м. см. Армированные пластики. [c.443]

М. с. могут изменяться во времени. Для мн. материалов (монокристаллич., ориентированных и армированных пластиков, в fлoкoн) характерна резкая анизотропия М. с. Хотя М. с. зависят от сил взаимод. между частицами (ионами, атомами, молекулами), составляющими в-во, прямое их сопоставление со структурными характеристиками затруднено из-за дефектов кристаллич. структуры и неоднородностей, присущих реальным в-вам. Так, теоретические значения предела прочности на растяжение, составляющие 0,1 модуля Юнга в-ва, в 2-3 раза превышают достигнутые значения для предельно ориентированных волокон и монокристаллов и в сотни раз-для реальных конструкционных материалов. [c.76]

В зависимости от типа полимерной матрицы различают наполненные реактопласты, термопласты и каучуки (о последних см. в ст. Наполненные каучуки). В зависимости от типа наполнителя Н.п. делят на дисперсно-наполненные пластики (наполнитель-дисперсные частицы разнообразной формы, в т.ч. измельченное волокно), армированные пластики (содержат упрочняющий наполнитель непрерывной волокнистой структуры), газонаполненные пластмассы, маслонаполненные ка)гчуки по природе наполнителя Н.п. подразделяют на асбопластики (наполнитель-асбест), графитопласты (графит), древесные слоистые пластики (древесный пшон), стеклопластики (стекловолокно), углепластики (углеродное волокно), органопластики (хим. волокна), боропластики (борное волокно) и др., а также на гибридные, или поливолокнистые, пластики (наполнитель-комбинация разл. волокон). [c.168]

Рассмотрим вначале полимерную матрицу в ненагруженном однонаправленном композите. Такой композит обычно представляют квадратичной или гексагональной моделью. Минимальное объемное содержание полимера в плотноупакованной квадратичной структуре — около 21%, в гексагональной—13%. Армирующие волокна можно считать совершенно жесткими, так как модуль упругости применяемых неорганических волокон значительно больше модуля упругости полимера. Как уже указывалось выше (см. гл. 3 и 4), при отверждении эпоксидного полимера в ходе изготовления пластика, которое происходит обычно при повышенной температуре, объем полимера уменьшается вследствие его усадки, а вязкость быстро нарастает. До гелеобразования, пока полимер способен к течению, его объем может уменьшаться за счет уменьщения объема всей системы или образования пор. После гелеобразования течение полимера невозможно, и происходит деформация всей системы. Однако при этом деформация полимера ограничена волокнами, что приводит к появлению в полимере внутренних напряжений. Так как армированные пластики, как правило, содержат большое количество наполнителя, то можно считать, что он образует жесткий скелет, препятствующий деформации полимера, т. е. связующее подвергается всестороннему растяжению. Объемная деформация при этом может составлять несколько процентов (см. гл. 4). Таким образом, уже в ненагруженном состоянии эпоксидная матрица должна выдерживать значительные механические деформации без разрушения и нарушения адгезии на границе с волокном. Как показали микроскопические исследования [27—33], эпоксидные смолы значительно лучше других связующих выдерживают подобные условия. [c.209]

Исследование процессов проникновения воды в эпоксидные армированные пластики и их разрушение под действием повыщенной влажности является одной из основных задач при их применении. Этому вопросу посвящено большое число работ, обобщенных в [40]. Поэтому мы остановимся здесь только на процессах, связанных с изменениями структуры эпоксидных пластиков под действием воды. [c.219]

Как правило, на поверхности волокон, подвергающихся текстильной переработке, присутствуют текстильные замасливатели, в состав которых входят такие вещества, как парафин, канифоль, поверхностно-активные вещества и др. [12, 20]. Этр вещества ухудшают смачивание поверхности волокна, что отрицательно влияет на структуру поверхностного слоя эпоксидны> полимеров [17, 18]. Кроме того, входящие в состав замаслива-телей полярные соединения с различными активными группами могут взаимодействовать с реакционноспособными группами поверхности наполнителя, препятствуя образованию прочных связей полимера с наполнителем. Замасливатели повышают водопоглощение наполнителей [21], и применение, например, стеклотканей без специальной сушки сильно увеличивает пористость материала. Количество этих веществ составляет около I % ог массы волокна, а поскольку высокопрочные армированные пластики содержат до 70% (масс.) волокна, их влияние на связующее может быть значительным, особенно если они сосредоточены в граничном слое около поверхности волокна. Для удаления текстильных замасливателей в некоторых случаях их выжигают при кратковременном нагреве стеклоткани при 350--450 °С, но это приводит к значительному уменьшению прочност) ткани и увеличивает ее стоимость, [c.220]

Прочностные характеристики полимеров, наполненных армирующими волокнистыми наполнителями. Отличаются от свойств материалов, наполненных порошкообразными наполнителями, прежде всего тем, что они зависят от свойств компонентов системы, причем в случае армированных пластиков свойства и структура армирующего материала могут являться определяющими для механических и прочностных характеристик системы в целом [7]. Это особенно относится к анизотропным материалам. Поэтому значение физико-химических процессов на границе раздела фаз, рассмо- тренных выше, сохраняется, естественно, и для армированных [c.173]

Свойства С. в. определяются гл. обр. их химич. составом и характеризуются сочетанием высоких теплостойкости, диэлектрич. свойств, химстойкости, механич. прочности, низкой теплопроводности и малого коэфф. термич. расширения (см. также Армированные пластики). В зависимости от химич. состава и назначения С. в. подразделяют на высокотемиературоустойчивые, высокопрочные, высокомодульные, нолупроводящие, капиллярные (полой структуры) и специальные (напр., волокна с высокой или низкой диэлектрич. проницаемостью). [c.256]

У. в. обладают ценными физико-химич. свойствамп. В отличие от массивных образцов углерода вследствие специфич. формы (волокно) и структуры им присущи также уникальные механич. свойства. У. в. имеют исключительно высокую тепло- и химстойкость. При тепловом воздействии вплоть до 1600—2000 °С в отсутствие кислорода механич. показатели волокна не изменяются. Это предопределяет возможность применения У. в. в качестве тепловых экранов и теплоизоляционного материала в высокотемпературной технике. На основе У. в. изготавливают армированные пластики, к-рые отличаются высокой абляционной стойкостью и применяются в ракетостроении и космической технике в качестве теплозащитных материалов (см. Углеро-допласты). [c.336]

В патентной литературе содержится много сведений о модификации поверхности полимерных подложек методом прививки. В частности, известны специфические необратимые изменения структуры поверхности найлона в результате поверхностей прививки [175]. Поверхностная прививка на целлюлозное волокно лежит в основе получения ионообменных мембран из бумаги [176]. Прививка использовалась также для модификации неполимерных поверхностей, например глины [177] и стекловолокна. Скорынина [178] и Липатова [179] прививали на стекловолокно полистирол с целью получения высококачественных армированных пластиков. С этой же целью Липатова прививала эпоксидные смолы на стекловолокно. Судзуки [139] и Усманов [72] прививали различные виниловые мономеры на шинный корд из искусственного шелка (рейона), для улучшения его совместимости с резиной. [c.200]

Проведенные нами исследования методом изучения спин-решеточной релаксации радикалов, стабилизированных в объеме и в поверхностном слое кристаллических полимеров, показали, что поверхностный слой обладает значительно большей дефектностью по сравнению с объемом, что могкет быть результатом тех же причин, которые уже рассматривались в применении к поверхностным слоям полимеров на твердых границах [21, 22]. Изучение свойств поверхностных слоев в блочных полимерах значительно затруднено отсутствием подходящих методов, позволяющих провести эксперимент в условиях, когда вклад свойств поверхностного слоя в общие свойства системы достаточно велик. Этим объясняется тот факт, что сведений о структуре таких слоев очень мало по сравнению с данными о слоях на твердых поверхностях. Однако можно полагать, что основные принципы, управляющие структурой поверхностных слоев полимеров, сохраняются и в этом случае. Вопрос о структуре поверхностных слоев имеет особенно важное значение в том случае, когда процесс синтеза полимера совмещен с получением нолимерпого материала, т. е. когда он проводится в присутствии твердой поверхности. Примером является получение стекло- и армированных пластиков, лаков, наполненных полимеров и пр. [c.181]