Свойства полимерных армированных пластиков

Армированные пластики, представляющие собой сочетание непрерывной полимерной матрицы (со сравнительно малыми значениями модуля упругости и прочности) с прочными высокомолекулярными волокнами, появились сравнительно недавно, но уже сейчас играют значительную роль во многих отраслях техники. Наиболее прочные стекло-, боро- и углепластики получаются на эпоксидных связующих [1, 5, 6], что обусловлено особыми свойствами эпоксидных полимеров, которые делают их наиболее пригодными в качестве матрицы для композиционных материалов. [c.207]

Развитие современной техники неразрывно связано с успехами в области химии и физики высокомолекулярных соединений. В частности, именно химия полимеров дала технике принципиально новые полимерные материалы — композиционные, без которых решение многих сложных технических задач оказалось бы невозможным. Технологии получения и переработки композиционных материалов пластиков, армированных тканями и волокнами, полимеров, наполненных дисперсными и коротковолокнистыми наполнителями, смесей и сплавов полимеров — посвящено большое число работ. Однако в них рассматриваются чаще либо технологические проблемы, либо зависимость свойств от условий получения таких материалов. Большое внимание уделялось и уделяется химии и технологии получения связующих, а также механизму и кинетике процессов их полимеризации или поликонденсации [1—4]. Вопросам механики армированных пластиков и композиционных материалов также посвящено много исследований, часть которых обобщена и изложена в монографиях [5—8] и сборниках [9]. [c.6]

Свойства полимерных армированных пластиков [c.71]

Эпоксидные полимеры обладают таким комплексом свойств (адгезионных, механических, электрических и др.), который ВО многих случаях делает их незаменимыми в качестве основы клеев, лакокрасочных покрытий, компаундов и армированных пластиков. Благодаря этому эпоксидные смолы заняли важное место в ряду промышленных полимерных материалов. Это относится не столько к объему их производства, сколько к их роли, так как в ряде случаев эпоксидные смолы используют для создания наиболее ответственных изделий. Промышленный выпуск, применение и разработка новых эпоксидных полимеров и композиций на их основе развиваются быстрыми темпами. Кроме ТОГО, эти полимеры обычно служат моделями для изучения наиболее характерных свойств сетчатых полимеров. [c.6]

Поскольку прочностные и особые характеристики армированных пластиков определяются свойствами прежде всего волокнистых наполнителей, то в таких материалах изменяется роль полимерной составляющей. Назначением полимерного связующего становится равномерная передача внешнего энергетического поля (механическое, электромагнитное, тепловое, акустическое) на все волокна, составляющие пластик. Это диктует особые требования, собственно и являющиеся причиной выделения армированных материалов в самостоятельную группу. [c.57]

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]

Знание общих физико-химических закономерностей явлений, происходящих на поверхностях дисперсных фаз, состоящих из полимерных компонентов, чрезвычайно важно для решения многих практических задач. Таковы, например, явления смачивания и адгезии блочных полимеров, явления адсорбции на полимерных поверхностях. Это связано с тем, что создание новых полимерных материалов, применяющихся во всех отраслях современной техники и в быту, непосредственно связано с использованием гетерогенных полимерных систем. К таким системам относятся армированные пластики, наполненные полимеры, покрытия, клеи и т. д. Вследствие этого поверхностные явления в полимерах и полимерных материалах играют существенную роль во всем комплексе их свойств, а исследование особенностей поведения макромолекул на границах раздела фаз различной природы является одной из важнейших задач в этой области. [c.264]

В книге рассмотрены основные разновидности современных промышленных полимерных материалов, включая армированные пластики, а также их деформационно-прочностные и релаксационные свойства. Приведены современные данные по химической и теплостойкости пластмасс, а также по другим свойствам полимерных материалов. [c.2]

Как видно из изложенного, в принципе при получении армированных пластиков на основе синтетических волокон путем прививки возможно как повышение прочности адгезионной связи в результате образования химических связей между полимерным связующим и волокном, так и одновременно упрочнение армирующего волокна, что позволяет повысить прочностные свойства получаемых композиционных материалов [386]. [c.200]

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]

Под термином армированные пластики понимают материал, состоящий из арматуры (обычно длинных тонких волокон) и полимерной матрицы. Этот композиционный материал обладает многими положительными свойствами обоих компонентов . [c.11]

Представляет интерес сравнение прочности композиции и полимерного связующего. Однако величина прочности композиционного материала зависит не только от прочности компонентов, но и от вида разрушения полимерного связующего и композиции в целом. Для обеспечения оптимальных свойств армированного пластика оба компонента, арматура и полимерное связующее, должны деформироваться, совместно и разрушаться одновременно. Для предварительного сравнения можно принять, что разрушение происходит при одинаковой максимальной деформации обоих компонентов. Тогда для сравнения прочности достаточно сопоставить напряжения в полимерном связующем и в композиции при деформации разрушения. Из этих предположений ясно, что жесткость и прочность композиции возрастают с увеличением содержания армирующих волокон. [c.21]

ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНОГО СВЯЗУЮЩЕГО и ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЫ С АРМИРУЮЩИМИ ВОЛОКНАМИ НА ПРОЧНОСТЬ АРМИРОВАННЫХ ПЛАСТИКОВ [c.91]

Наполнитель вводят в связующее не с целью модификации свойств ПКМ (кроме связующих для лакокрасочных материалов), а для создания нового материала на основе армирующего наполнителя и отвержденного связующего. Вследствие этого свойства ПКМ зависят от свойств связующих практически в такой же степени, как и от показателей армирующего каркаса. Связующее в ПКМ обусловливает одновременную работу волокон в полимерной матрице. Поэтому основными требованиями, предъявляемыми к связующим для армирования пластиков, являются способность обеспечить максимальную адгезию к поверхности наполнителя, (необходимое условие для совместной работы армирующих волокон и матрицы) и высокая прочность, обеспечивающая равномерное распределение напряжений между армирующими волокнами. Существует оптимальное соотношение между модулями упругости волокон и связующего, обеспечивающее их наилучшую совместную работу [3]. Высокая адгезия к поверхности дис- [c.11]

Как видно, при получении армированных пластиков на основе различных волокон, модифицированных прививкой к их поверхности других полимеров, возможно как повышение прочности адгезионной связи в результате образования химической связи между полимерным связующим и волокном, так и одновременно упрочнение армирующего волокна, что дает возможность повысить прочностные свойства получаемых материалов. [c.87]

В применении к ПКМ следует рассматривать граничные, или поверхностные слои самого полимерного тела как фазы, так и поверхностные слои полимера на границе раздела с твердым телом. Различия между ними определяются энергетическим состоянием молекул полимера на границе раздела и в объеме. Оценка свойств поверхностных слоев полимерных фаз важна для композитов, получаемых как на основе двух полимерных материалов (например, армированные пластики), так и с неорганическими наполнителями или армирующими волокнами. [c.89]

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]

Приведенные результаты исследований позволяют оптимизировать значения переменных параметров и установить их количественное и качественное влияние на прочность армированного пластика при сжатии и сдвиге. Однако главное значение проведенного эксперимента состоит в том, что он показал роль каждого нз основных факторов и его вклад в формирование высокопрочного стеклопластика. Это открывает путь для количественной оценки разрабатываемых полимерных связующих и позволяет прогнозировать прочность композиционных материалов по свойствам составляющих компонентов. [c.39]

Композиционные материалы — армированные пластики, клеевые соединения, лакокрасочные покрытия и другие гетерогенные полимерные системы — успешно функционируют благодаря достаточным по величине и стабильным во времени адгезионным связям между компонентами. Поэтому понятен интерес к проблеме расчета адгезионных соединений, определения физико-механических характеристик и прогнозирования их при действии эксплуатационных факторов, в том числе длительной нагрузки. Имеется большое число публикаций по этим вопросам, однако в большинстве случаев они посвящены либо только механике соединений, либо только влиянию состава и технологии применения адгезива на свойства систем, а представления о физических основах процесса деформирования и разрушения таких материалов остаются в тени. Среди публикаций практически нет обобщающих работ, в которых эти вопросы рассматривались бы в комплексе и касались бы адгезионных соединений различного назначения. Между тем реакция адгезионных пар в композитах, клееных конструкциях, лакокрасочных покрытиях и т. п. на действие сил разного происхождения весьма схожа. Практически все модельные соединения, применяемые при испытаниях армированных пластиков, клеевых соединений, характеризуются неравномерным распределением напряжений. Вследствие этого определяемая средняя прочность не отражает действительной адгезионной прочности. Помимо всего прочего, это создает искаженное представление об адгезионной способности полимерных систем и механизме адгезионного взаимодействия. Кроме того, в механике к настоящему времени получили развитие расчетные методы, позволяющие оценить напряжения в различных соединениях, их перераспределение вследствие релаксационных процессов, выявить влияние остаточных напряжений. В последнее время для оценки работоспособности [c.5]

Армирующие волокна могут иметь различную длину и могут быть по-разному расположены в полимерной матрице, в связи с чем можно выделить две большие группы армированных пластиков. Первая группа — это композиты, содержащие дискретные волокна (частицы с размерами, соизмеримыми во всех направлениях). В этом случае применяют короткие волокна или нитевидные кристаллы, расположенные хаотически. Такие материалы изотропны. Вторая группа — материалы с волокнами, собранными в жгуты, ровницу или образующими ткани, т. е. материалы с упорядоченным (ориентированным) расположением наполнителя. Такие материалы отличаются анизотропией свойств и повышенной прочностью в направлениях ориентации наполнителя. [c.349]

Более подробное описание свойств различных армированных пластиков приведено в работах, Таким образом, арми )ованные пластики составляют большзгю группу неметаллических материалов, которая включает дешевые прессовочные композиции с отличными электрическими свойствами, равноценные но удельной прочности и стоимости другим конструкционным материалам, стеклотекстолиты и намоточные композиции с удельной прочностью, большей, чем у всех конструкционных материалов. Выход стеклопластиков на первое место по удельной прочности способствовал углублению исйледований стекловолокон, аппретур, полимерных связующих и взаимодействия этих компонентов, а также [c.14]

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]

В последующем изложении будет рассмотрено влияние механических характеристик полимерных связующих на свойства армированных пластиков и показано, что, хотя значение модуля упругости полимерных связующих примерно на порядок меньше величины мо дуля упругости стеклянных волокон, но, тем не менее, абсолютные значения упругих констант полимерных связующих имеют определенное влияние на результативные величины физико-механических характеристик армированных пластиков. [c.70]

Эпоксидные смолы представляют значительный интерес для применения их в качестве полимерных связующих при получении стеклопластиков. Этот интерес обусловливается комплексом ценных свойств эпоксидных смол высокой адгезионной способностью к стеклянным волокнам, хорошими механическими и диэлектрическими характеристиками, сравнительно высокой стойкостью к действию повышенных температур, отсутствием выделения летучих продуктов реакции в процессе термоотверждения и малой способностью к усадочным явлениям. Указанные свойства эпоксидных полимеров обусловливают все возрастающее применение их в качестве полимерных связующих для конструкционных и электроизоляционных стеклопластиков, а возможность модифицирования этих смол различными полимерами позволяет в довольно широком диапазоне варьировать свойства связующих сред, а отсюда получать армированные пластики с желаемыми свойствами. [c.96]

О. М. Левицкой, А. А. Коган и др. [146] использовались полимерные связующие на основе эпоксидно-фенольных полимеров при различном соотношении эпоксидного и фенольного компонентов. В частности, исследовалась композиция из эпоксидной смолы марки ЭД-б и резольной смолы при соотношении 0,7 0,3 соответственно. Ее применение в качестве полимерного связующего обеспечивало получение армированных пластиков с высокими физико-механическими свойствами. [c.107]

Прн производстве армироваппых пластиков существенно взаимодействие между связующим и волокном, или адгезия. Стеклянное или другое волокно должно идеально смачиваться связующим, что достигается путем специальной обработки стекла. Кроме того, при переработке армированных пластиков и других полимерных материалов возникает проблема усадочных явлений- Процессы полимеризации и поликондеисации, которые часто происходят при переработке, всегда сопровождаются уменьшением объема, так как более длинные химические связи заменяются более короткими (см. стр. 148). На каждый моль раскрывающейся двойной связи объем уменьшается примерно на 20 сн . Изменение объема связующего приводит к искажению формы изделия и возникновению внутренних напряжений, что сказыоается на механических свойствах. Для получения высококачественных изделий необходимо применять связующие, которые давали бы как можло меньше усадки. [c.236]

В 2001 г. вышло в свет небольшим тиражом учебное пособие Крыжановского В. К. и Бурлова В. В. Прикладная физика полимерных материалов , которое встретило одобрение не только преподавателей И студентов полимерных специальностей вузов, но и специалистов, работающих в производстве изделий из пластмасс. Идя навстречу именно их пожеланиям и предложениям, авторы на базе упомянутой выше книги разработали предлагаемое читателю учебно-справочное пособие, отличающееся большей практической направленностью и содержащее новые главы по свойствам армированных пластиков и их разновидностям, химической и тепловой стойкости полимерных материалов, по основным параметрам пере-рабатываемости промышленных термопластов. [c.5]

Термин полимерные материалы является обобщающим. Он объединяет три обширных группы синтетических пластиков, а именно полимеры, пластмассы и их морфологическую разновидность — полимерные композиционные материалы (ПКМ) или как их еще называют армированные пластики. Общее для перечисленных групп то, что их обязательной частью является полимерная составляющая, которая и определяет основные термодеформационные и технологические свойства материала. Полимерная составляющая представляет собой органическое высокомолекулярное вещество, полученное в результате химической реакции между молекулами исходных низкомолекулярных веществ — мономеров. [c.8]

Армированные, то есть укрепленные, усиленные пластики являются гетерофазными системами, состоящими из волокнистого наполнителя и полимерного связующего. Непрерывные волокна усиливают ряд свойств полимера. Прежде всего армирование повышает прочность, а также придает полимерным материалам некоторые особые качества увеличенную электро- или теплопроводность и теплостойкость, вибродемпфирующие или радиотехнические свойства, размерную стабильность изделий и др. Особенности технологии и свойств армированных пластиков в лаконичной и конкретной форме изложены в [6, с. 204]. [c.56]

Волокна. В качестве Н. п. могут применяться как непрерывные, так и рубленые (штапельные) волокна длиной от нескольких десятков мкм до нескольких десятков мм (см. табл. 2). В зависимости от соотношения показателей механических свойств полимера и наполнителя, размеров волокон, а также от характера взаимодействия на поверхности раздела полимерная матрица — волокно последние могут проявлять свойства как обычных дисперсных, так и армирующих наполнителей, упрочняющее действие к-рых весьма значительно вследствие реализации определенной доли прочности наполнителя. Для эффективного армирования термопластов длина волокна должна быть не менее 200 мкм при наполнении реактопла-стов применяют волокна различной длины. Волокнистые наполнители пластмасс позволяют значительно повысить физико-механич. свойства, тепло-, износо-, химстойкость и др. показатели пластмасс. При использовании волокон в виде непрерывных нитей получают изделия с исключительно высокими прочностными показателями (см. Армированные пластики, Стеклопластики). [c.172]

Гн/м (20-10 —60-10 егс/л Ж ). В лабораторных условиях получены У. в. с прочностью до 4 Гн1м (400 кгс1мм ) и модулем до 7 10 Гн/м (до 70 10 кгс/мм ). Из-за низкой плотности (1,7—1,9 г/сж ) по уд. значению механич. свойств (отношение прочности и модуля к плотности) У. в. превосходят все известные жаростойкие волокнистые материалы. На основе высокопрочных и высокомодульных У. в. с использованием полимерных связующих разработаны конструкционные армированные пластики. Введение У. в. в полимеры приводит в ряде случаев к повышению устойчивости пластиков к истиранию на 1—2 порядка и соответственно к увеличению срока службы изделий. У. в., а также армированные ими пластики имеют низкие показатели прочности и модуля упругости при деформациях сдвига. Чтобы избежать этого недостатка, на поверхности волокна выращивают кристаллы термостойких соединений, напр. Si , BN, или осуществляют химич. обработку волокна, напр. конц. HNO3. При этом прочность пластиков на сдвиг возрастает в 2—3 раза. Разработаны композиционные материалы на основе У. в. и керамических связующих, У. в. и углеродной матрицы, а также У. в. и металлов (А1, Mg, Ni), способные выдерживать более жесткие температурные воздействия, чем металлы. [c.337]

Серия Химия и технология высокомолекулярных соединений. Том 11 Феноло-формальдегидные олигомеры. Отверждение ненасыщенных полиэфиров. Термореактивные связующие и армированные пластики на их основе. Наполненные и пластифицированные кристаллизующиеся термопласты. Полиариленсульфиды — новый класс гетероцепных полимеров. Тепло- и термостойкие сшитые политриазины. Том 12 Функции молекулярномассовых распределений макромолекул, образованных в процессе линейной поликонденсации. Закономерности образования и-свойства полиариленсульфоноксидов. Порошкообразные полимерные материалы. Полимеры на основе диаминокарбоновых кислот и области их применения. Жидкокристаллические полимерные системы. Утилизация полимерных отходов. [c.86]

В зависшюсти от типа арматуры и полимерного связующего армированные пластики обладают различными механическими и технологическими свойствами. В целом для них характерны высокая удельная прочность, отличные электрические свойства, стойкость к действию многих агрессивных сред и атмосферных явлений кроме того, они легко поддаются механической обработке. В зависимости от давления прессования эти материалы часто разделяют на пластики высокого, среднего и низкого давления. Высокими считают давления выше 70 кГ/см , низкими — до 28 кПсм . [c.12]

К 1960 г. в связи с широким применением в технике армированных пластиков стало ясно, что основные свойства арматуры, полимерной матрицы и всей композиции в целом изучены совершенно недостаточно. Первые успехи в производстве стеклопластиков были обусловлены по-истине уникалькой (по простоте) идеей производства этих материалов и наличием подходящей арматуры и полимерных связующих. Установление возможности соедине-шя в одном материале стекловолокна и полимерного связующего, обладающих в отдельности превосходными, но хфотивоноложными констрзгкционными и технологическими свойствами, является открытием первостепенной важности . [c.16]

В настоящее время созданы армированные пластики, у которых главные недостатки компонентов частично устранены. Остается открытым вопрос, является ли достигнутый уровень свойств армированных пластиков близким к предельному. Последние достижения в области создания и изучения новых стекловолокон и полимерных связзгющих указывают на то, что теклопластики являются материалами с большими потенциальными возможностями. Интенсивно исследуются наиболее эффективные способы сочетания стекловолокон и полимерных связующих (включая аппретуры) и условия производства композиций. В результате этих исследований выяснено, что Для создания композиционных материалов с оптимальными свойствами необходимо учитывать взаимодействие многих факторов Изучение свойств армированных пластиков чисто эмпирическим путем уступило место белее тщательному подходу, основанному на анализе и экспериментальной проверке результатов анализа. [c.16]

Лавлесс исследовал влияние жесткости связующего, его прочности и относительного удлинения при разрыве на диаграмму напряжение —деформация стеклопластиков, армированных тканью. Им изучены кривые деформирования шестислойных пластиков, армированнкх тканью 181-V12 и изготовленных на основе шести разных полиэфирных смол с широким диапазоном предела прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве. Данные, полученные при комнатной тем-йературе, обнаружили зависимость между прочностью связующего и прочностью композиции чем больше прочность связующего и чем меньше его относительное, удлинение при разрыве, тем выше прочность композиции. В опыте с наиболее контрастными данными связующее с пределом прочности при растяжении 2,5 кПмм дало композицию с прочностью 15 кГ/мм , а связующее с прочностью 6 кГ/мм я ао композицию с прочностью 33 кГ/мм При —40° С каждый из этих пластиков обнаружил повышенную прочность. Однако необходимо отметить, что при этой температуре прочность композиции не очень сильно зависит от свойств полимерного связующего . [c.116]

Большое значение прочности связи между стекловолокнами и полимерным связующим для механических свойств армированных пластиков несомненно. Однако вопрос о влиянии аппретур на прочность связи компонентов системы является спорным. В общем признано, что применение аппретур очень важно для сохранения прочности во влажной атмосфере (в частности, в кшшщей воде, имитирующей некоторые условия. окружающей среды). Далее установлено, что аппретура обеспечивает защиту волокон от механических повреждений, вызванных взаимным контактом волокон (трением). [c.127]

При очень большом количестве переменных, по види-мому, связанных между собой сложными функциональными зависимостями, метод проб и ошибок , благодаря которому достигнут сегодняшний уровень знаний об армированных пластиках, должен уступить место более серьезному подходу . Необходимо более точно определить свойства и характеристики компонентов материала, а также оптимальное взаимное расположение и взаимодействие армирующих волокон и полимерной матрицы, требуемые. для получения композиций с наилучшими свойствами. В данной книге была сделана попытка внести возможную ясность в эти вопросы. [c.159]

Полиэфиракрилатные полимеры. Весьма интересным направлением проблемы получения высококачественных полимерных связующих для армированных пластиков являются созданные А. А. Берлиным [185— 189] общие методы синтеза непредельных олигоэфиров с концевыми акриловыми группами. Сочетание различных олигоэфирных блоков и различных типов акриловых радикалов привело к синтезу большого числа полиэфиракрилатов и показало весьма широкие возможности варьирования свойств материалов, получаемых на их основе. [c.131]