Остаточные напряжения с наполнителем

Возможность определить критическое содержание связующего в прессмассе важна еще и потому, что из сопоставления кривых От х= (а) и ) .з=/ (а) (см. рис. 2) видно, что обратное расширение скелета, образованного зернами наполнителя, становится меньше с увеличением содержания связующего (а). При этом для заготовок, в которых а = акр, обратное расширение минимально. Поэтому выбор оптимального содержания связующего уменьшит вероятность появления трещин при увеличении размера заготовок и вероятность сохранения внутри заготовок остаточных напряжений. [c.20]

Величина остаточных напряжений, определенных расчетным путем, при повышении давления прессования блоков увеличивается (табл. 1). Причем она почти одинакова для блоков на основе исходного и термически обработанного наполнителей. Прочность же прессованных композиций на основе термически обработанного наполнителя выше, чем на основе исходного. Особенно это заметно после снятия остаточных напряжений, причем значительнее — для композиций на основе термически обработанного наполнителя. [c.22]

Модуль упругости термически отработанного наполнителя выше, чем у ис.ходного почти на порядок, а величина остаточных напряжений одинакова. Значит, при термообработке упругое последействие композиции на основе термически обработанного кокса меньше, чем на основе исходного кокса. Поэтому величина разуплотнения после термообработки при 160°С композиции на основе исходного кокса намного выше, что и приводит к соответствующей разнице пределов прочности. [c.25]

Величина остаточных напряжений практически одинакова для блоков как на исходном, так и на термически обработанном наполнителе. [c.26]

Показано, что величина остаточных напряжений в основном определяется характеристиками связующего — пека и не зависит от жесткости структуры наполнителя. Например, в блоках из мелкозернистых материалов на основе исходного полукокса и термически обработанного при 1100—1300°С величина остаточных напряжений практически одинакова 140 и 150 кгс/см соответственно (удельное давление прессования 1000 кгс/см ). [c.259]

Особняком стоит использование в качестве связок легкоплавких неорганических полимеров типа элементарной серы, которые находятся в жидком состоянии только после плавления. Такие системы напоминают металлические припои, и их применение связано со смачиванием — адгезией в жидком состоянии и последующим переходом в твердое состояние в результате охлаждения. При получении материалов серу расплавляют, а затем жидкую связку охлаждают, в результате чего она отвердевает и превращается в аморфное или кристаллическое тело, способное к пластической деформации. Поскольку у наполнителя и связки разные коэффициенты расширения, при охлаждении в связке возникают остаточные напряжения, что может существенно снизить прочностные свойства изделий. [c.58]

В процессе получения пленок полимеров из концентрированных растворов или из расплава происходит переход из вязкотекучего в стеклообразное состояние. Кроме того, образование пленок сопровождается изменением конформаций цепей и возникновением надмолекулярных структур. При этом вследствие затруднения протекания релаксационных процессов по мере повышения концентрации или понижения температуры возникают остаточные напряжения. А как протекают процессы пленкообразования в присутствии наполнителя [c.20]

Одним из перспективных методов повышения адгезионных свойств клеев и качества клеевых соединений является обработка их в магнитном поле. На примере эпоксидных клеев установлено, что под действием магнитного поля возрастает скорость отверждения, уменьшается дефектность структуры сшитого клея, а прочностные характеристики клеевого соединения зависят от напряженности магнитного поля, причем эта зависимость имеет периодический характер (с рядом максимумов и минимумов). При воздействии магнит-дого поля изменяются физико-химические процессы на границе смола—наполнитель. Это приводит к улучшению смачивающей способности наполнителей клеевыми составами и уменьшению остаточных напряжений. [c.90]

В процессе формирования адгезионного контакта в соединяемых материалах возникают напряжения, вызванные усадкой слоя адгезива, различием в коэффициентах термического расширения и некоторыми другими причинами. В системах полимер — суб- страт для снижения остаточных напряжений в полимер вводят наполнители, изменяют режим формирования слоя адгезива, облегчают протекание процессов релаксации напряжений при помощи пластификаторов. [c.10]

Дорожное битумное покрытие состоит из грубых минеральных частиц, окруженных смесью битума, и тонко измельченных минеральных частиц. В этом покрытии при одинаковом внутреннем давлении в грубых частицах и в смеси тонкоизмельченных частиц с битумом остаточные напряжения будут минимальными. Очень важно также, чтобы коэффициенты расширения грубых частиц и смеси тонких частиц наполнителя с битумом были равны. Отсюда следует, что внутреннее давление тонкоизмельченных частиц минерала должно быть больше, чем у грубых частиц. Насколько автору известно, в литературе нет работ, посвященных данному вопросу. [c.78]

Остаточные напряжения в зоне обработки. Как правило, механич. и тепловое воздействие на материал в процессе резания увеличивает исходные остаточные напряжения, нередко приводя к возникновению трещин в процессе обработки или через нек-рое время после его завершения. Удары режущих кромок инструмента и вибрация при М. о. разрушают обрабатываемый материал, особенно при резании поперек слоев наполнителя. [c.111]

Охлаждение инструмента и изделия. Жидкостное охлаждение при обработке пластмасс может применяться только в тех случаях, когда оно не вызывает нежелательного изменения физико-механич. свойств материала. Напр., попадание воды на изделия из полиме-тилметакрилата приводит к образованию сетки мелких наружных трещин. Воздействие воды на гидрофильные связующие или наполнители вызывает интенсивное проникновение влаги внутрь материала, приводящее к его разбуханию, возникновению остаточных напряжений, снижению механич. и диэлектрич. свойств. Попадание воды в уже имеющиеся в материале микротрещины приводит к их дальнейшему разрастанию. [c.111]

Хотя высокая адгезия между жесткоцепным полимером и наполнителем — одно из условий получения упрочненного материала, повышение адгезионного взаимодействия допустимо лишь в определенных пределах, поскольку оно сопровождается увеличением жесткости системы. Это приводит к возрастанию и замораживанию в материале остаточных напряжений (термич. и усадочных), понижающих его физико-механические свойства. [c.164]

Оптимизация рецептуры материала и режимов переработки. В состав материала необходимо ввести все ингредиенты, обеспечивающие направленное регулирование свойств полимера при переработке и в готовом изделии. Особое внимание уделяется микродобавкам, позволяющим снизить вязкость расплава, уменьшить остаточные напряжения, повысить адгезию связую щего к поверхности наполнителя. [c.291]

Чем выше модуль упругости наполнителя и степень наполнения материала, тем выше деформационная устойчивость наполненного пластика. Однако введение высокомодульных наполнителей в подавляющем большинстве случаев способствует возникновению остаточных напряжений в связующем, а следовательно, понижению прочности и монолитности полимерной фазы. [c.316]

Локальность нагрева материала (теплоизоляционного по своей природе и имеющего высокий температурный коэфф. объемного расширения) при тепловой С. или сильное набухание полимера только в зоне шва при С. с помощью растворителей приводит к тому, что в слоях материала, расположенных в зоне шва, возникают остаточные напряжения, к-рые постепенно уменьшаются вследствие релаксационных процессов. По этой причине сварные изделия часто передают на эксплуатацию спустя нек-рое время после их изготовления. Продолжительность выдержки (иногда до нескольких суток) зависит от типа свариваемого материала, конструкции изделия, условий его хранения и др. Многие эксплуатационные характеристики изделий, получаемых тепловой С., могут снижаться вследствие деструкции полимера в зоне шва или интенсивного расхода стабилизатора, к-рый предотвращает этот процесс. Термоокислительную деструкцию предупреждают при проведении С. в инертной среде расход стабилизатора компенсируют, вводя в зону шва большее его количество, чем в основной материал. Улучшению качества соединений способствует также нагрев только зоны соединяемых поверхностей, термообработка сварных изделий при темп-ре, близкой к темп-ре стеклования полимера, введение в зону шва способствующих повышению его прочности структурообразователи и (или) наполнителя. [c.186]

Свойства Ф. определяются типом смолы, природой и типом наполнителя. От типа смолы зависит скорость отверждения Ф., к-рая для феноло-формальдегидных смол выше, чем для крезоло- и ксиленоло-формальде-гидных смол (причем новолачные смолы отверждаются быстрее резольных). Изделия из новолачных Ф. имеют при прочих равных условиях более высокие прочностные свойства, чем изделия из резольных Ф., но уступают последним по диэлектрич. свойствам. Изделия из порошковых Ф., содержащих древесную муку, обладают более высокими прочностными свойствами, чем из наполненных минеральным наполнителем, однако водостойкость и теплостойкость в последнем случае выше. Изделия из волокнистых и слоистых Ф. характеризуется высокой теплостойкостью и повышенной прочностью при изгибе и кручении изделия из фенольной крошки превосходят изделия из порошковых и волокнистых Ф. по ударной вязкости. Необходимое условие для достижения оптимальных прочностных свойств у изделий из Ф.— сочетание высокой адгезионной прочности в системе смола — наполнитель с минимальными остаточными напряжениями (см. Наполнение). [c.366]

Изучая простую модель, Нильсен [676] предсказал аддитивное изменение зависимости напряжение — деформация от концентра- ции наполнителя для двух случаев совершенной адгезии между полимером и наполнителем и отсутствия адгезии между ними. Так как некоторые из расчетов были проверены количественно [938, 671], то сам подход заслуживает внимания. Хотя модель не учитывает многих деталей, свойственных реальным системам (например, остаточных напряжений, возникающих в результате охлаждения изделия от температуры изготовления до температуры эксплуатации), она концентрирует внимание на противоречивой роли адгезии в возрастании и уменьщении предельной деформации. (Другой подход к прочности при растяжении рассмотрен в разд. 12.1.2.4.) [c.323]

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]

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]

В зависимости от того, какой вид временных напряжений вызвал появление остаточных, последние могут быть подразделены на остаточные термические, усадочные, диффузионные и т. д. Остаточные напряжения, возникающие на границе раздела полимерная матрица — наполнитель вследствие различия их температурных свойств, называют композиционными. Они появляются как результат существования в материале в процессе его отверждения и последующего охлаждения усадочных (химическая усадка, кристаллизация) и термических напряжений. В реальных условиях возникновению внутренних сил способствуют сразу несколько факторов, и часто оказывается трудно оценить вклад каждого из них в суммарную долю остаточных напряжений. [c.47]

Тензометрический способ применим и для определения остаточных напряжений, возникающих в слоистых пластиках и в изделиях, армированных сферическими элементами, элементами в форме стержней и др. В этом случае проволочные тензометры наклеивают на внутреннюю сторону модели арматуры, выполненной в виде тонкостенного элемента определенной формы, которая помещается в объем композиционного материала. Напряжения,, возникающие при отверждении и охлаждении материала, определяют по показаниям тензометров. Тонкостенный элемент с тензометрами предварительно тарируют по температуре и давлению [17—21]. Остаточные напряжения можно определять и с помощью линейных проволочных металлических или с минеральным покрытием тензометров диаметром 10—15 мкм [22, 23]. Проволочный тензометр с покрытием выполняет роль датчика, имитирующего одновременно волокнистый наполнитель. При отверждении связующего и охлаждении изделия датчик испытывает сжимающие радиальные напряжения сТрад и сжимающие осевые напряжения Оос- Поскольку в условиях эксперимента материал датчика деформируется упруго, средняя осевая деформация его равна [c.53]

Выше мы рассматривали условные модели, допускающие значительную идеализацию реальной структуры наполненного пластика. В работах [27, 48—58] были предложены модели, учитывающие все три составляющие напряженного состояния, его зависимость от степени наполнения и других факторов. В одной из таких моделей [55] процесс охлаждения разбивается на п уровней на каждом уровне температура в течение времени т считается неизменной, а при переходе к другому уровню изменяется скачком. На каждом температурном уровне последовательно определяют напряжения. Точность определения напряжений зависит от числа выбранных уровней. Более точно напряжения могут быть рассчитаны, если экспериментально, например с помощью поляризационно-оптических измерений, удается установить зависимость разности главных напряжений 01—02 в пленке связующего, окружающей наполнитель, от температуры и показать, что при некоторой температуре Г, превышающей температуру отверждения, напряжения исчезают. В этом случае нарастание термических напряжений при охлаждении следует оценивать, начиная от температуры их нулевого значения, т. е. от Т. Это значительно упрощает расчет остаточных напряжений [48 53, с. 43 54 58]. Модель, используемая при расчете, представляет собой блок связующего, внутри которого находятся четыре стержня, имитирующих волокнистый наполнитель, расположенных в углах тетрагональной или гексагональной решетки (рис. И.З). В зависимости от содержания наполнителя в единичном объеме плотность упаковки стержней изменяется в диапазоне 0,45—0,85. [c.58]

Остаточные напряжения в композиционных материалах можно снизить, уменьшив коэффициент термического расширения и модуль упругости связующего или адгезионное взаимодействие его с наполнителем [59—66, 69]. В последнем случае поверхность наполнителя обрабатывают антиадгезионными смазками или вводят смазку в связующее перед нанесением его на наполнитель. Однако уменьшение адгезионного взаимодействия приводит к тому, что при работе такого материала не обеспечивается максимальное нагружение волокон. [c.60]

Степень ориентации частиц наполнителя по сечению изделия различна, следовательно различными по сечению становятся и термоупругие характеристики пластика, что обусловливает возникновение остаточных напряжений при охлаждении изделия. Изотропия свойств в формуемых материалах может локально нарушаться и вследствие отжима связующего или осмоления, а также вследствие оседания частиц наполнителя. Характер распределения остаточных напряжений в изделиях в этом случае имеет более сложный вид. [c.63]

На примере толстостенных колец, полученных намоткой на оправку пропитанных связующим непрерывных волокон, обладающих цилиндрической анизотропией термоупругих свойств, показано, что даже при наиболее благоприятных режимах отверждения и последующего охлаждения в изделии появляются остаточные напряжения тем большие, чем больше степень анизотропии. В процессе охлаждения кольца с цилиндрической ортотропией свойств его наружный диаметр уменьшается, а внутренний, в отличие от изотропных колец, может увеличиваться. Это объясняется тем, что вследствие существенной разницы в термоупругих свойствах связующего и наполнителя и специфичности схемы укладки последнего в изделии, коэффициент линейного термического расширения материала в радиальном направлении оказывается значительно больше, чем по окружности изделия. [c.63]

В процессе прессования пресспорошка композиции наполнитель — связующее происходит упруго-пластическая деформация связующего и упругая деформация наполнителя [1]., По мере повышения давления напряжения в частицах углеродного наполнителя возрастают. Снятие давления и освобождение блока из прессформы приводит лишь к частичному снятию напряжений в зернах наполнителя, так как высокая вязкость связующего при комнатной температуре способствует сохранению остаточной деформации наполнителя. Максимальное снятие остаточных деформаций и напряжений возможно только при нагреве блока до размягчения пека в композиции, при этом линейные размеры блока изменяются за счет упругого последействия [2. [c.21]

Остаточные напряжения определяют возможность сохранения целостности блока при его термообработке и другие технологические особенности. Пренебрегая явлениями микропластики в коксе наполнителя, можно считать его деформацию чисто упругой [2].. Поэтому, учитывая линейную зависимость между напряжениями и деформацией в упругой области, величину остаточных напряжений можно оценивать по формуле [c.22]

Технология получения Г. включает подготовку сырья (гл. обр. измельчение смолы и наполнителей до требуемого гранулометрич. состава), дозирование и смешение исходных компонеитов, пропитку наполнителей связующим (вальцевание, экструзия), послед, измельчение (получение пресс-порошка из реактопластов или гранулирование термопластов). Г. перерабатывают в изделия компрессионным или литьевым прессованием, заливкой в форму, экструзией, литьем под давлением, прокаткой и др. Пресс-формы и литники оборудования должны иметь повышенную твердость и изиосостойкость металлич. рабочие пов-сти целесообразно хромировать, т.к. коэф. трения углеграфитовых материалов по хромистым сталям иаиб. низкий. Готовые изделия могут подвергаться термообработке для доотверждения и снятия остаточных напряжений, спеканию, карбонизации или графитации связующего. Для мех. обработки деталей из Г. используют режущий инструмент универсального типа из твердых сплавов. [c.610]

Ненаполненные и дисперсно-наполненные ТП формуют в изделия и полуфабрикаты (напр., прутки, профили, листы) литьем под давлением и экструзией, реже прессованием или спеканием. Изделия из листовых заготовок ТП, в т.ч. армированных непрерывными наполнителями, изготовляют штамповкой, вакуумным и пневмоформованием. Изделия и полуфабрикаты из ТП можно подвергать мех. обработке (напр., вырубке, резке), сварке, склеиванию и вторичной переработке. Для регулирования структуры ТП и остаточных напряжений в изделиях из них используют дополнит, термообработку (отжиг или закалку). Для снижения ползучести (особенно при повыш. т-рах) ТП подвергают также хим. или радиац. сшиванию, приводящему к образованию пространств, сетки. Важный способ повышения деформационно-прочностных св-в ТП, особенно листовых и пленоч- [c.564]

Виды полых наполнителей. В качестве полых нанолнителей используются частицы сферич. формы диаметром 20 70 мкм с толщиной стенки 1,5 — 3% диаметра, насыпной массой 0,2—0,5 г/с.и (такие частицы наз. м и к р о с ф е р а м и, м и к р о б а л л о н а-м и) или же сферы диаметром 10—40 м.и (м а к р о-сферы). Введение полых наполнителей позволяет иолучать более легкие пластики, чем с наполнителями, имеющими монолитные частицы (каолин, кварцевая мука, тальк и др.), а также способствует обра-зова1П1ю более текучих композиций и получению пластиков с меньшими остаточными напряжениями в материале. [c.309]

Модули упругости и температурные коэфф. линейного и объемного расширения наполнителя и связуюш е-го в О. близки. Поэтому в таких материалах остаточные напряжения, возникаюп ие при изготовлении изделий, в 4—6 раз ниже, чем, напр., в стеклопластиках на основе того же связуюш,его. Пористость отвержденных О. (отношение объема газовых микровключений к объему материала) не превышает 1—3%. Кроме того, О. обладает высокой ударной вязкостью и хорошей устойчивостью к распространению треш,ин. Указанные особенности обеспечивают высокую стабильность механич. свойств О. при резкой смене темп-р, а также при действии циклич. и ударных нагрузок. [c.254]

При определенных условиях это уравнение приблизительно эквивалентно соотношению Кернера [473] для нижнего предела. Во всяком случае константа А эмпирически учитывает тот факт, что верхнее предельное значение модуля в таких системах не найдено. Хотя часто наблюдаются несоответствия между экспериментальными результатами и теоретическим предсказанием на основе некоторых уравнений, в определенных случаях существует и вполне удовлетворительное согласие. Например, в работе [974] было показано, что значения модуля Юнга для полифениленоксида, наполненного стеклянными шариками, приблизительно подчиняются уравнению Ван дер Пола [956]. По крайней мере в области исследованных концентраций (вплоть до объемной доли наполнителя 0,25), уравнение Ван дер Пола примерно эквивалентно уравнению Кернера [938]. Подобное согласие наблюдали ранее Шварцль и др. [810] для наполненного полипропиленоксида в стеклообразном состоянии. Интересно отметить [119, 938], что обработка стекла силановым аппретом , улучшающим адгезию, не оказывает существенного влияния на модуль. Было предположено, что остаточные напряжения сжатия могут маскировать недостаточную адгезию в системе с необработанным наполнителем. В противоположность этому было сообщено о положительном влиянии силанов на модуль упругости при изгибе сложных материалов на основе эпоксидной смолы, содержащих малые стеклянные сферы [984], и эпоксидных смол, наполненных стеклянными шариками или порошками [984]. Расхождения такого типа часто встречаются при исследовании наполненных систем однако дать им точное объяснение затруднительно [677]. [c.312]

В композициях из разнородных материалов, отличающихся друг от друга термоупругими свойствами, и прочно соединенных друг с другом адгезионными силами, остаточные напряжения в пленке полимера возникают даже в том случае, если нагревание и охлаждение материала не сопровождалось возникновением температурного градиента по толщине материала. В качестве примера на рис. П.1 рассматривается кинетика нарастания напряжений в композиции, состоящей из пленки отверждающегося связующего, нанесенной на поверхность стекла [1]. Силы сцепления смолы со стеклом препятствуют усадке смоляной пленки во время отверждения и последующего охлаждения, что приводит к нарастанию напряжений в ней. В зависимости от структуры смолы, механизма процесса отверждения и адгезионного взаимодействия связующего с наполнителем остаточные напряжения, являющиеся суммой усадочных и термических напряжений, изменяются в широких пределах. При отверждении эпоксидных смол происходит ничтожно малое изменение объема, поэтому усадочные напряжения в эпоксидной пленке, отверждающейся на поверхности стекла, составляют всего лишь 8—15 кгс/см (рис. П.1). Усадочные же напряжения в пленке из кремнийорганической смолы К-9, отвержденной на стекле, достигают 100 кгс/см . При охлаждении пленок после 01К0нчания отверждения в них возникают термические напряжения тем большие, чем выше температура отверждения. Они намного превышают усадочные и могут достигать 300— 450 кгс/см . Структурное пластифицирование связующего или снижение поверхностной энергии наполнителя приводит к существенному уменьшению остаточных напряжений. [c.48]

В изотропных композиционных материалах с порошкообразными или хаотично распределенными анизометрическими частицами наполнителя остаточные напряжения, обусловленные различием в термоупругих свойствах связующего и наполнителя, оказываются уравновешенными в объеме, соизмеримом с размером поперечного сечения частицы наполнителя или пленки связующего, заключенной между двумя частицами наполнителя. Такие напряжения имеют небольшой радиус действия и поэтому относятся к разряду микронапряжений. В изделиях из материалов с ярко выраженной анизотропией свойств в различных направлениях (например, в изделиях с цилиндрической анизотропией свойств материала) могут возникнуть и композиционные микронапряже- [c.48]

Определенные таким образом Орад близки к реальным напряжениям. Значение осевых напряжений Оос является средним и может заметно отличаться от максимального значения вследствие неоднородности распределения касательных напряжений вдоль поверхности датчика. С помощью линейных датчиков можно измерять остаточные напряжения как в моделях, так и в реальных конструкциях. По геометрическим размерам и природе поверхности линейные датчики приближаются к применяемым волокнистым наполнителям, но существенно отличаются от последних коэффи-диентом линейного термического расширения. [c.54]

Основной причиной возникновения остаточных напряжений на границе контакта связующего с наполнителем является происходящая в процессе отверждения и последующего охлаждения усадка полимерной матрицы, которая существенно отличается от тем-лературной усадки наполнителя, связанного с матрицей адгезионной связью. Процесс нарастания усадочных напряжений в полимерном связующем (оус) на границе раздела ее с наполнителем может быть описан уравнением Максвелла [36—38 39, с. 160] [c.56]

Экспериментально подтверждено, что вокруг единичного стержня существуют окружные 0окр и осевые 0ос растягивающие напряжения и радиальные Орад сжимающие и что в рассматриваемом диапазоне наполнения направление осевых напряжений остается неизменным, а знак радиальных остаточных напряжений при подходе к точке пересечения диагоналей квадрата и высот треугольника изменяется на обратный (рис. П.4). Следовательно, в некоторой срединной области при тетрагональной и гексагональной упаковках наполнителя действуют напряжения всестороннего растя- [c.58]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология