Наполнители тепловое расширение

Чистый фторопласт обладает хорошей химической стойкостью, малым коэффициентом трения, широким диапазоном рабочих температур, однако он подвержен деформации под нагрузкой и интенсивному износу. Наполнители, вводимые во фторопласт, повышают сопротивление износу примерно в тысячу раз, сопротивление нагрузке давлением —в 2—5 раза тепловое расширение снижается в 2—3 раза. Аналогичное влияние оказывают наполнители на свойства других полимеров. [c.229]

Рис. 12.31. Коэффициент теплового расширения композиций с порошкообразным наполнителем, предсказанный в соответствии с идеальным правилом смесей (/), уравнением Кернера (2), уравнением Томаса (3) и уравнением Тернера (4) [677].

Рис. 12.36. Зависимость коэффициента объемного теплового расширения ас наполненных полимеров от объемной доли наполнителя о, (схематическая диаграмма) [396]

Применение дисперсных минеральных наполнителей, имеющих небольшой коэффициент теплового расширения, позволяет получать пластмассы с коэффициентом теплового расширения, близким к металлам. [c.160]

Рис. 12.34. Коэффициент теплового расширения изотропной системы, содержащей порошкообразный наполнитель

Усиление смеси под влиянием наполнителей, вследствие чего повышается сопротивление смеси растрескиванию. Основные силы, вызывающие растрескивание, — тепловое расширение и сжатие, усадка битума в результате физических и химических изменений под действием атмосферных условий, а также сдвиг с поверхности подложки, роль которой может играть испытательная панель, [c.199]

Тепловое расширение стеклонаполненных полиамидов в направлении ориентации волокна меньше, чем расширение образцов, в которых преимущественная ориентация наполнителя отсутствует. Этот фактор необходимо принимать во внимание при расчетах работоспособности стеклонаполненных полиамидов. [c.154]

Особенности структуры полимеров определяют наличие у них весьма специфических теплофизических свойств и прежде всего очень большие тепловые усадки и тепловое расширение, а также теплоемкость. В то же время в отсутствие наполнителей теплопроводность и температуропроводность полимеров п. , еют очень, низкие значения. [c.278]

Усадку резины нри охлаждении, с одной стороны, можно считать положительным фактором, так как нри одинаковых значениях коэффициента теплового расширения резины и формы извлечение вулканизата из формы было бы связано с определенными трудностями [92]. С другой же стороны, это обстоятельство затрудняет изготовление изделий точных размеров. Как еще будет рассмотрено в дальнейшем, усадку можно уменьшить нагреванием при более низких температурах, более высоким наполнением смеси и выбором типа каучука, наполнителя и материала формы. [c.55]

Как отмечалось выше, модуль двухфазной системы представляет собой определенным образом усредняющую по модулям индивидуальных компонентов величину. Таким образом, если в низкомодульную полимерную матрицу ввести высокомодульную фазу, такую как кремнезем, стекло или сталь, то модуль композиции повышается пропорционально объемной доле наполнителя. Наполнитель оказывает влияние и на другие свойства, такие как, например, ударная вязкость, тепловое расширение и проницаемость. [c.309]

Стойкость металлизированных пластмасс к колебаниям температуры зависит от разности коэффициентов теплового расширения пластмассы и металлического покрытия, от соотношения толщины детали и покрытия, от прочности сцепления и структуры промежуточного слоя, а также от внутренних напряжений в металлическом покрытии. Поэтому коэффициент теплового расширения пластмасс стараются уменьшить путем введения минеральных наполнителей. Наиболее удачные решения позволяют получить изделия, выдерживающие несколько сот попеременных окунаний в горячую и холодную воду без появления дефектов, [c.23]

Большое влияние на прочность адгезионной связи наполнителя со связующим оказывает тепловое расширение компонентов системы, зависящее как от свойств полимера, так и от значения температуры (табл. 17). [c.58]

Здесь р/, Рр и i)f измерены при 25°С, ка дается уравнением (12.55), а/ и ар — объемные коэффициенты теплового расширения наполнителя и полимера, С дается уравнением (12.56). [c.358]

Влияние свойств матрицы. Изменение первоначального объема гетерогенной композиции при тепловом расширении складывается из изменения объема матрицы, взаимодействующей с частицами наполнителя и изменения объема частиц наполнителя, взаимодействующих с матрицей, поэтому логично предположить существование взаимосвязи между коэффициентом взаимодействия Ь и объемным модулем упругости матрицы Кт (в общем случае также и с Кр). Были проведены исследования зависимости коэффициента Ь только от типа матрицы. В качестве наполнителя были выбраны сферы из свинцового стекла диаметром 158 мкм, а в качестве матрицы — девять различных полимеров. На основании этих данных были рассчитаны значения коэффициента взаимодействия Ь при Ур = 0,3, зависимость которого от объемного модуля упругости матрицы Кт приведена на рис. 6.14. Взаимосвязь между коэффициентом Ь и Кт можно записать с помощью приближенного уравнения [c.272]

Экспериментально установлено, что при введении в полимер неорганического наполнителя коэффициент теплового расширения а полимерной композиции уменьшается [396, 567, 677]. Расчет этого коэффициента важен по нескольким причинам . Во-первых, снижение а приводит к минимальной усадке пластиков при изменении температуры в процессе изготовления пли использования. Во-вторых, неодинаковое расширение пли сжатие компонентов композиции может приводить к возникновению остаточных напряжений, поэтому часто желательно, чтобы компоненты имели близкие значения а. Даже если возникающие напряжения не приводят к разрушению и могут быть даже желательными, например в [c.352]

При армировании пластмасс содержание волокнистого или тканого наполнителя может достигать 85 %. В такой ситуации проводить термомеханический анализ в условиях сжатия или растяжения не имеет смысла, поскольку возникающие при подъеме температуры деформации не превышают по величине значений теплового расширения композита. Поэтому термодеформационный анализ армированных пластмасс проводят в условиях изгибных напряжений. Полученные таким способом результаты можно использовать только как сравнительные в пределах данного класса полимерных материалов. [c.131]

Приведенные в табл. 1 расчеты важны не только как метод вычисления величин внутренних напряжений, но и как метод их исследования. Так, например, многие авторы считают, что введение наполнителей в полимерные покрытия снижает величину внутренних напряжений, поскольку они снижают коэффициент теплового расширения полимера, приближая его к коэффициенту подложки. [c.36]

Полимеры сетчатой структуры выгодно отличаются от линейных значительно большей деформационной устойчивостью, более низким коэффициентом теплового расширения, большей теплостойкостью, менее резкой зависимостью свойств от температуры. Однако образование сетчатого полимера сопровождается значительно более высокой усадкой и возникновением большей структурной неоднородности. Усадки и структурная неоднородность-жестких сетчатых полимеров обусловливают появление напряжений, часто превышающих их прочность. Введение наполнителей снижает уровень остаточных напряжений в матрице, вызванных переходом связующего в полимер сетчатой структуры. [c.6]

Значительную проблему при конструировании композиционных пластиков с заданными свойствами представляет регулирование остаточных напряжений, которые существенно искажают расчетные данные, получаемые по рассмотренным выше формулам. В ряде случаев предлагается создавать между наполнителем и связующим эластичную (низкомодульную) промежуточную пленку [39, с. 414], которая позволяет скомпенсировать резкий перепад в жесткости и тепловом расширении компонентов. [c.36]

Кщ — предельная величина объемного модуля упругости матрицы, вызывающая уменьшение теплового расширения при наполнении 5/V —отношение поверхности частиц наполнителя к их объему [c.241]

Предположим, что композиционный материал на основе термопластов или реактопластов изготавливается при температуре выше комнатной. В процессе охлаждения (и отверждения для реактопластов) каждая фаза дает усадку, причем частицы наполнителя препятствуют усадке матрицы и вызывают возникновение сжимающего напряжения на границе раздела фаз. С течением времени эти напряжения могут релаксировать. При нагревании композиционного материала матрица стремится расшириться в большей степени, чем частицы наполнителя, и при прочности адгезионного сцепления по границе раздела фаз выше возникающих напряжений расширение матрицы будет ограничено. При теоретическом анализе теплового расширения композиционных материалов делается допущение, что пограничный слой способен передавать возникающие при этом напряжения между фазами. [c.254]

Отсутствие адгезии между фазами. Если в композиционном материале между двумя фазами отсутствует адгезия, то при ут>Ур и отсутствии в пограничном слое остаточных деформаций сжатия матрица при нагревании будет расширяться независимо от частиц наполнителя. В этом случае с = Ут и не зависит от состава композиционного материала. На рис. 6.6 этому случаю соответствует отрезок прямой ЛВ. Этот отрезок, который можно принять за базовую линию при сравнении теплового расширения композиционных материалов, заканчивается в точке, соответствующей объемной доле наполнителя, при которой полимер перестает быть непрерывной фазой. [c.255]

Коэффициенты теплового расширения, приведенные на рис. 6.8, определены с различной точностью, поэтому их нельзя считать абсолютными. Тем не менее, анализ приведенных данных позволяет сделать некоторые обобщения. Во-первых, расширение полимеров можно значительно уменьшить выбором соответствующего наполнителя (наибольший эффект достигается при использовании стеклянных волокон и тканей). Во-вторых, использование порошкообразных наполнителей дает меньший эффект снижения коэф- [c.263]

Анализ данных, приведенных на рис. 6.10 и 6.11, показывает, что введение наполнителей оказывает существенное влияние на тепловое расширение полимеров и что коэффициент термического расширения зависит не только от объемной доли, но в значительной степени от формы и размера частиц наполнителя. Это положение наглядно иллюстрируется табл. 6.7 на примере композиционных материалов, содержащих 0,5 объемных долей наполнителя. [c.269]

Влияние взаимодействия полимер — наполнитель. Для выявления роли взаимодействия полимер — наполнитель при термическом расширении наполненных полимеров и для исключения эффектов, обусловленных релаксацией напряжений и другими явлениями, рассмотрим в первую очередь тепловое расширение при кратковременном взаимодействии,/ т. е. начальные коэффициенты расширения. Для количественной оценки необходимо ввести коэффициент взаимодействия. В работе [11] был использован коэффициент а, являющийся отношением тангенса угла наклона экспериментальной зависимости ус от фр к тангенсу угла наклона этой же зависимости, рассчитанной с помощью простого правила смеси. В настоящем разделе используется коэффициент взаимодействия [c.269]

Влияние формы частиц наполнителя. На тепловое расширение наполненных полимеров большое влияние оказывает также форма частиц наполнителя. Так как состав частиц наполнителя является [c.272]

Проходит даже выше кривой, соответствующей простому правилу смеси, что указывает на плохую адгезию. Этоксисилан обычно используется в качестве аппрета при изготовлении полиэфирных стеклопластиков, поэтому полученные при 303 К данные являются несколько неожиданными. Однако при более высоких температурах, например при 323 К, зависимости становятся обратными кривая для композиционных материалов со сферами, обработанными этоксисиланом, проходит ниже кривой, рассчитанной по простому правилу смеси, указывая на прочное адгезионное взаимодействие, в то время как, кривые, соответствующие композиционным материалам на основе отожженных и травленных сфер, проходят выше кривой, рассчитанной по простому правилу смеси. Хотя причина такого поведения еще не выяснена, полученные данные ясно показывают большое влияние процессов, протекающих на границе раздела наполнитель — матрица на тепловое расширение полимерных композиционных материалов. [c.278]

Снижение коэффициента линейного теплового расширения. Так, эпоксидная смола с отверждением без наполнителя имеет коэффициент линейного расширения 60-Ю введением наполнителя можно снизить коэффициент линейного расширения до 20-10 , т. е. в 3 раза. [c.25]

Фторопласту-4 присущи недостатки он имеет малую твердость, плохо сопротивляется деформациям, при работе без смазки быстро изнашивается. Теплопроводность фторопласта-4, составляющая X = = 0,25 втЦм-град), исключительно мала — приблизительно в 180 раз меньше, чем у стали. Линейный же коэффициент теплового расширения этого материала весьма высок — в области температур, при которых в компрессоре работают подвижные уплотнения, он находится в пределах (110—150) 10 град , т. е. более чем в 10 раз выше, чем для стали и чугуна. В связи с такими недостатками фторопласт-4 для поршневых колец и уплотняющих элементов сальника применяют не в чистом виде, а с различными наполнителями, повышающими его износоустойчивость, прочность и теплопроводность. Наполнителями являются стекловолокно (15—25%), бронза (до 60%), графит или порошковый кокс. Применяются и композиции с комбинированными наполнителями — стекловолокно (20%) и графит, стекловолокно (15%) и двусернистый молибден (5%). Добавка стекловолокна чрезвычайно увеличивает износоустойчивость фторопласта-4 (в 200 раз), повышая одновременно его твердость и прочность. Графит и кокс также повышают механические свойства фторопласта-4, увеличивая одновременно его теплопроводность. Наибольшее повышение теплопроводности и износоустойчивости достигается при добавке бронзы, но ее нельзя применять при возможности коррозии или образования взрывоопасных соединений с газом. [c.647]

Использование в качестве наполнителей технического углерода и графита позволило разработать композиции с исключительно низким тепловым расширением, коэффициент термического расширения которых приближается к коэффициенту стали и других металлов. Усиешное применение фенопластов обусловливается сочетанием экономичности и улучшенных эксплуатационных свойств. [c.145]

При нагревании полуфабриката в процессе графитации одновременно протекают два процесса, обусловливающие объемные изменения в заготовках термическое расширение, определенное коэффициентом теплового расширения, и усадка. Последняя происходит вследствие структурной перестройки и уплотнения вещества. В зависимости от вида углеродного наполнителя превалирует тот или другой процесс, а, следовательно, и характер объемного изменения заготовок. Так, при графитации обожженных заготовок холодного прессования на основе непрокаленного [c.174]

Дилатометрия дисперснонаполненных композитов имеет свои особенности. Первая — наполнитель оказывает аддитивное действие на тепловое расширение композита вторая — если физическое состояние наполнителя не изменяется в температурном диапазоне, принятом для полимерной матрицы, то его влияние проявляется при испытании равномерно и может считаться фоном третье — для оценки теплового расширения полимерной матрицы из результа- [c.135]

При изучении наполненной кварцевылг и стеклянным порошком эпоксидной смолы [111] было установлено, что с ростом концентрации наполнителя тепловые и упругие свойства наполненного полимера изменяются. При этом коэффициенты в уравнении Симхи — Бойера увеличиваются, что указывает на повышение доли свободного объема повышаются также температуры стеклования. Авторы работы [111 объясняют это тем, что молекулы связующего в адсорбционном слое не участвуют в реакции отверждения, в результате чего плотность этого слоя ниже плотности отвержденной смолы, а свойства более резко изменяются с температурой. Следовательно, изменение модуля упругости и термического коэффи циента расширения связано с различиями во взаимодействии ме жду звеньями сетки в связующем в присутствии наполнителя. Это взаимодействие было оценено по величине внутреннего давления Рвп = ТаЕ—Р (где — термический коэффициент расширения [c.58]

Для уплотнения стеклянного сосуда Дьюара для жидкого азота с сапфировым окном использовался клеящий состав, состоящий из эпоксидной смолы типа эпон 828 (10 вес. ч), наполнителя из алюмолитие-вого силиката (4 вес. ч) и отвердителя— диэтилентриахмина (1 вес. ч). Наполнитель имеет отрицательный коэффициент теплового расширения, благодаря чему значение этого коэффициента для указанной смеси намного ниже, чем для одной лишь эпоксидной смолы. В результате этого достигается надежное уплотнение при различных рабочих условиях. [c.439]

Если судить по приведенным в табл. 6 данным, уменьшение степени усадки при увеличении содержания наполнителя нельзя объяснить только меньшим по сравнению с каучуком коэффициентом теплового расширения наполнителя, поэтому на практике также нельзя ограничиваться вычислением степени усадки исходя из содержания каучука и приходится вводить поправку в соответствии с кривыми, полученными эмпирически (стр. 61). Введение особой поправки необходимо также при применении мягчителей типа сложных эфиров в пербу-нане К в случае смесей, которые содержат эти мягчители, следует, по данным Джув и Бити [93], учитывать, что они дают большую усадку, чем те же смеси без мягчителя. [c.59]

Полифлон ГРС смешивают с тяжелым бензином в качестве вспомогательного агента при экструдировании и из полученной пасты экструдируют тонкостенные трубы, шланги, круглые стержни, профилированные изделия и т.п., получая изделия, в которых добавляемый наполнитель ориентирован в направлении экструдирования (рис. 4.146). Такие изделия наряду со свойствами, которые присущи наполненному ПТФЭ, обладают повышенной прессуемостью в направлении ориентации и пониженным коэффициентом теплового расширения. В настоящее время выпускают пять видов полифлона ГРС, свойства которых приведены в табл. 4.9. Технологические характеристики формованных изделий из полифлона ГРС даны в табл. 4.10. [c.308]

С увеличениехМ дисперсности наполнителя возможно возникновение более напряженного состояния системы, что может привести к растрескиванию и нарушению сплошности частиц наполнителя. Снижение внутренних напряжений может быть достигнуто путем подбора компонентов, оптимальной дисперсности наполнителя или путем создания между наполнителями и связующим эластичной промежуточной пленки, которая позволяет скомпенсировать резкий перепад жесткости при тепловом расширении компонентов. В случае многокомпонентных систем необходимо учитывать напряжения, вызываемые каждым из наполнителей. [c.76]

Сравнительно недавно Манабэ и др. [567] провели проверку уравнения (12.49). Ими определен коэффициент теплового расширения нескольких смесей эмульсий полимеров, в том числе полибутадиена, диспергированного в полистироле, и сополимера стирола с бутадиеном, диспергированного в полиметилметакрилате. В этих системах наполнитель , или дисперсная фаза, имеет более низкий модуль, чем матрица однако это не оказывает влияния на аргумент. Как показано на рис. 12.32 и 12.33, экспериментальные результаты для коэффициентов расширения в стеклообразном состоянии для обеих упомянутых систем хорошо совпадают с рассчитанными по уравнению (12.49), которое эквивалентно уравнению Кернера (12.48). В то же время эти результаты, очевидно, не согласуются с линейным соотношением, полученным на основе аддитивности объемов. Следует мимоходом отметить, что закон линейной аддитивности очень сходен с уравнениями (12.48) и (12.49), которые объясняют возможность инверсии фаз (т. е. когда фаза с меньшей концентрацией становится непрерывной) относительно морфологии в области инверсии (см. разд. 1) [c.354]

Хотя эти системы, по-видимому, сильно отличаются от типичных систем полимер — неорганический наполнитель, все же результаты подтверждают сделанное ранее заключение о справедливости уравнения (12.48) [или (12.49)]. Вместе с тем полимерные системы, как и следует ожидать, обладают более сложным комплексом свойств, обусловленным возможностью возникновения разнообразных морфологических структур, релаксационными явлениями в обеих фазах, молекулярным взаимодействием и инверсией фаз [567]. Действительно, Манабэ и др. нашли, что тепловое расширение дисперсии полибутадиена в сополимере стирола с акрилонитрилом описывается законом линейной аддитивности и объясняется способностью матрицы к релаксации термических напряжений. Чтобы объяснить более сложное распределение фаз, те же авторы предложили более общие модели и общее выражение, при этом уравнения (12.49) и (12.52) являются их частными случаями. Модели, которые рассматривают двухкомпонентную систему в виде ядра одной фазы, окруженного оболочкой, учиты- [c.355]

В этих уравнениях а и V —модуль, коэффициент линейного расширения и коэффициент Пуассона соответственно (индексы и р относятся к наполнителю и полимеру, а V/ — объемная доля наполнителя. Как показано на рис. 12.35, наблюдается хоро шее согласие между значениями линейного коэффициента теплового расширения для эпоксидной смолы, наполненой ТЮг, полученными расчетом по уравнению (12.54) и экспериментальным путем. [c.357]

Наконец, следует отметить, что плотность композиций может значительно отличаться от значений, предсказанных на основе простой аддитивности. Если даже не имеется аномалий, вызванных неполным смачиванием или окклюзией воздуха в агрегатах наполнителя, тем не менее могут существовать отклонения, связанные с появлением термических напряжений, которые оказывают влияние на коэффициент термического расширения [975]. Распространяя свой подход, приводящий к уравнению (12.54) для коэффициента теплового расширения композиции, Вэнг и Квей получили выражения для эффективной плотности рс наполненных полимеров при температурах ниже температуры То, при которой наполненный полимер свободен от термических напряжений. Так как при Го величина С равна 1, то эффективная плотность рг(Т) композиции при температуре Т дается выражением [c.358]

Влияние наполнителей на свойства эпоксидных смол. В клеевые композиции иа основе эпоксидных смол вводят различные на-нолнитсли, которые снижают усадку и коэффициент теплового расширения при отверждении, значительно повышают теплостойкость кроме того, клеи с наполнителями дешевле. [c.245]

Из уравнения (36) видно, что влияние наполнителей на внутренние термические напряжения в покрытиях определяется изменением модуля упругости коэффициента Пуассона (х и коэффициента тенлового расширения ах-Рост Ех и снижение [х обусловливают увеличение, а уменьшение ах — снижение термических внутренних напряжений. Так как при введении наполнителей коэффициент Пуассона может изменяться на 15—20%, а модуль упругости и коэффициент теплового расширения — в несколько раз, то очевидно, что изменение внутренних напряжений в покрытиях при их наполнении определится интенсивностью изменения Ел и ал. Понятно, что при этом определяются три случая влияния наполнителей на изменение внутренних термических напряжений. [c.37]

Анализ экспериментальных данных, имеюшнхся в литературе, позволяет сделать некоторые выводы о поведении композиционных материалов при тепловом расширении (рис. 6.8). Для удобства, кривые на рис. 6.8 экстраполированы к фр=1,0, хотя в литературе приводятся, главным образом, данные для объемной доли наполнителя не выше 0,5. Основными источниками информации служила периодическая литература, хотя используются также некоторые ранее не публиковавшиеся данные. На рис. 6.8 приведены данные для композиционных материалов на основе различных полимеров, термические коэффициенты расширения которых лежат в широком интервале — от 7т = 9-10 для полиэфирной смолы и до У" = 72-10 для полиуретана, а также разнообраз- [c.263]

Из этих данных очевидно полное соответствие экспериментальных (для Пас) и расчетных (по уравнению Грещука) значений. Хорошо известно, что коэффициенты теплового расширения таких композиционных материалов в продольном направлении имеют низкие значения, а при объемных долях наполнителя более 0,2 аас Ир. [c.280]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология