Связь между стекловолокнами и полимерной матрицей

Большое число исследований посвящено анализу возможности образования аппретами легко деформируемого слоя между матрицей и наполнителем, снижающего термические напряжения, возникающие при охлаждении матрицы. Теория деформируемых слоев основана на предположении о том, что замасливатели или аппреты образуют на поверхности стекла пластически деформируемую буферную зону [46]. Однако большинство исследователей считает эти представления несостоятельными, так как количество аппрета слишком мало для образования достаточно толстого слоя, обеспечивающего проявление пластичности. Были высказаны также предположения, что аппрет может мигрировач ь с поверхности стекловолокна, изменяя активность некоторых компонентов неотвержден-ного связующего. В отвержденном состоянии структура и свойства полимерной матрицы вблизи границы раздела будут резко отличаться от ее структуры и свойств в объеме [47—48]. При этом возможно образование эластичного межфазного слоя толщиной значительно больше 10 нм, способного снижать термические напряжения. Однако известна высокая чувствительность эластичных полимеров, находящихся на стеклянной поверхности, к отслаиванию под действием влаги, поэтому предполагается, что теория легко деформируемых слоев может быть эффективно применена только для анализа сцепления жестких полимеров с гидрофобными волокнами, такими как графитовые [29]. [c.46]

Изучение имеющихся данных о связи между полимерным связующим и стекловолокном показало, что образованию монолитного материала способствуют как химические связи, образуемые при помощи аппретур, так и механическое обжатие армирующих волокон полимерной матрицей вследствие термической усадки. [c.158]

СВЯЗЬ МЕЖДУ СТЕКЛОВОЛОКНАМИ И. ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕЙ [c.126]

Очевидно, что при оценке прочности связи между стекловолокном и полимерной матрицей необходим учет не только растягивающих напряжений, вызванных приложенной нагрузкой, но и напряжений усадки. Разрушение на границе полимерная матрица — стекло возникает только тогда, когда разность между растягивающими напряжениями, вызванными внешней нагрузкой, и напряжениями усадки превысит прочность связи. При темпе- [c.139]

В начале раздела было отмечено, что в процессе отверждения материала между стекловолокном и полим ной матрицей возникает силовой контакт, вызванный усадкой полимерного связующего вокруг волокон. Учет этих сил заставляет по-новому рассмотреть взаимодействие в системе стекловолокно — полимерное связующее. [c.136]

Вернемся к ранее Описанной упрощенной модели из шести стеклянных стержней (рис. 48), которая рассматривалась при изучении расслоения между стекловолокном и полимерной матрицей Эта работа является единственным известным автору примером, когда посторонние факторы не перекрывают влияние пластичности полимерного связующего на прочность композиции. Как было отмечено выше, эта модель содержит два (из шести) разрушенных стеклянных стержня. Были изготовлены и испытаны две группы модельных образцов. Одна группа образцов была изготовлена на основе эпоксидной смолы Dow D. Е. R. 332 с отвердителем диэтилентриамином другая — на основе пластифицированной эпоксидной смолы, состоящей из 60% D. Е. R. 332, 40% Х2673.2 (опытная смола Dow) и отвердителя АЕР. При растяжении группа образцов на пластифицированных связующих обнаружила прочность, на 30% большую по сравнению с другой группой. Это говорит о том, что полимерное связующее с большим относительным удлинением при разрыве может в идеальных случаях повысить предел прочности при растяжении композиции. Однако, не этот показатель смолы, а в основном другие факторы определяют прочность композиции при растяжении. [c.117]

Адгезия волокон. Посколь ку адгезия волокон к полимер ной матрице определяет прочность армированных пластиков, необходимо располагать методами регистрации усилия, требуемого для разрушения пары волокно — матрица. Первоначально такие методы разрабатывались для определения прочности адгезионной связи стекловолокна с полимерным связующим, но используются и для испытаний адгезионных соединений с металлическими, углеродными, полимерными и другими волокнами. Подобные методы основаны главным образом на сдвиге волокна относительно полимерной матрицы предложены и другие методы [18, 19]. Измерение сил прилипания двух скрещенных под углом 90° волокон (кварцевых, целлюлозных) использовали для определения влияния на эти силы водных растворов, исследования процесса формования бумажного полотна, и т. д. Если одно из волокон покрыто слоем полимерного связующего, то можно определить усилие, необходимое для преодоления адгезии клея если разрушение имеет адгезионный, характер). Однако этот метод не нашел распространения ввиду трудности точного определения площадей контакта волокон, покрытых слоем клея. Более определенные результаты получают, если тонкое волокно (7—40 мкм), адгезия которого определяется, вклеивают под углом 90° между двумя толстыми (150 мкм) волокнами, покрытыми слоем связующего (рис. 1.25). Площадь склейки определяется как площадь боковой поверхности цилиндра диаметром с1 и образующей I (где d — диаметр тонкого волокна, а I — длина склейки). [c.29]

Для сравнения следует отметить, что применение для тех же композиций аппретуры HTS дало прочность стекловолокна в пределах от 286 до 295 кПмм . Эти результаты говорят о том, что для композиций, армированных параллельно уложенЙ81 1и волокнами и нагруженных на растяжение в направлении армирования, связь между стекловолокном и полимерной матрицей может оказаться звеном, определяющим прочность композиции в целом. Этот вопрос будет освещен более подробно в следующем разделе. [c.116]

ЧТО деформативность связующего должна превышать деформативность композита в 5—20 раз [3]. Все эти работы посвящены в основном стеклопластикам, работающим при растяжении. Интересен эксперимент, в котором использовали смесь эластичной и жесткой эпоксидных смол [60]. Относительное удлинение при разрыве связующего изменялось в пределах от 5 до 15%, а прочность колец при сжатии, определяемая как разрушающее напряжение на стекловолокне, соответственно снижалась с 1800 до 1600 МПа. Анализ некоторых работ американских ученых [61] показывает, что ряд высоких результатов по прочности стеклопластиков при сжатии был получен на связующих с небольшой деформативностью. Так, связующие ЕНЬА-4300 и ЕР-2114 имеют относительное удлинение при растяжении соответственно 1,6—2,0% и 1,5%. В то же время прочность при сжатии стеклопластиков на их основе составила 1600—1700 МПа, При исследовании влияния свойств связующих на прочность ориентированных стеклопластиков было обращено внимание на отсутствие корреляции между деформативностью полимерной матрицы и прочностью композита при сжатии. Для контрольного опыта были подобраны два связующих с примерно одина- [c.26]

Химическая деструкция связующего существенно отражается на эксплуатационных свойствах стеклопластиковых изделий. Так, прочность труб из стеклопластика на основе связующего ПН-1 после одного месяца эксплуатации в условиях воздействия воды при повьпиенных температурах снижается на 35%. В случае использования гидролитически стойких смол необратимое снижение прочности происходит в результате нарушения связи между компонентами и выщелачивания стеклонаполнителя. Влага проникает к стекловолокну, мигрируя по каналам и порам или диффундируя через полимерную матрицу. Достигая стеклонаполнителя, вода накапливается в дефектах межфазного слоя и с течением времени вызывает вьпце-лачивание поверхности волокна с образованием геля кремневой кислоты. Разбухание геля создает растягивающие усилия, что приводит к появлению трещин в стекловолокне (перпендикулярно к его оси). Такие трещщ1Ы [c.130]

Электронно-микроскопические исследования показывают, что глобулярная структура связующего, размеры глобул и плотность их упаковки остаются прежними. Наибольшие изменения происходят в межфазном слое на границе раздела связующее-стекловолокно и на поверхности стеклонаполнителя. Средний размер дефектов в м жфазном слое увеличивается, а между поверхностью стекловолокна и полимерной матрицей образуются пустоты размером 20-50 мкм, связанные в сообщающуюся систему (рис. 5.23). Естественно, что это снижает прочностные показатели стеклопластика (см. табл. 5.7). [c.131]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология