|
|
|
Главная --> Справочник терминов Армированных пластиках Для правильного выбора м ото да переработки необходимо знать тепловые характеристики перерабатываемых полимерных материалов; коэффициенты теплового расширения, теплоемкости, теплопроводности. Коэффициенты теплового линейного и объемного расширения пластиков значительно больше, чем у стекла, н гораздо больше, чей у металла. Поэтому при изготовления армированных материалов и, в частности, изделий из полимера и металла при изменении размеров может нарушаться адгезия между армирующим материалом к связующим.. Полезное окружное усилие, передаваемое ремнем (передаваемая мощность Р), прямо пропорционально коэффициенту тяги <г.(1 и допускаемому напряжению /о от натяжении ремня (при площади сечения ремня S): Р = 2у.<\}п5. Коэффициент тяги выше для ремней из высокомодульных материалов, и он снижается в ряду армированных материалов: металлокорд, стеклокорд, арамид (кевлар, СВМ), полиэфирные, вискозные, полиамидные волокна. Наиболее вы ['одно с этой точки зрения применять для несущего слоя арам ид ние волокна, однако их использование пока ограничено вследствие высокой стоимости и технологических трудностей. Металлокорд и стеклокорд используются в передачах, не допускающих удлинения ремней (плоскозубчатых}. Образование трещин и потеря герметичности наблюдаются и после механического нагружения армированных материалов. Напряжение, при котором появляется такая система трещин, зависит от свойств связующего и для эпоксидных стеклотекстоли-тов на основе ткани сатинового переплетения может составлять от 10 до 80—85% от разрушающей нагрузки, причем эта величина сильно зависит от предельного удлинения связующего. Вероятно, для пластиков, работающих под давлением жидкости или газа, для характеристики механических свойств следует ввести понятие «предел растрескивания», т. е. напряжение, при котором в пластике образуется сетка мнкротрещин. Отношение этой величины к разрушаюшему напряжению может характеризовать степень напряженности матрицы в материале. Склонность к растрескиванию возрастает с увеличением жесткости полимера и содержания наполнителя. Поэтому для получения пластиков электроизоляционного назначения, в которых механи- ние 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, их в первом приближении можно характеризовать средним размером /, который можно определить микроскопически [27—34]. Образование трещин и потеря герметичности наблюдаются и после механического нагружения армированных материалов. Напряжение, при котором появляется такая система трещин, зависит от свойств связующего и для эпоксидных стеклотекстоли-тов на основе ткани сатинового переплетения может составлять от 10 до 80—85% от разрушающей нагрузки, причем эта величина сильно зависит от предельного удлинения связующего. Вероятно, для пластиков, работающих под давлением жидкости или газа, для характеристики механических свойств следует ввести понятие «предел растрескивания», т. е. напряжение, при котором в пластике образуется сетка мнкротрещин. Отношение этой величины к разрушаюшему напряжению может характеризовать степень напряженности матрицы в материале. Склонность к растрескиванию возрастает с увеличением жесткости полимера и содержания наполнителя. Поэтому для получения пластиков электроизоляционного назначения, в которых механи- 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. Еще более сложные задачи связаны с определением теплостойкости стеклопластиков на основе термореак-тивных связующих. Для высокопрочных армированных материалов температуры переходов, определяемые классическими методами, существенно завышены по сравнению с рабочим диапазоном температур. Поэтому было предложено несколько специальных методов определения теплостойкости стеклопластиков. Адгезия и некоторые вопросы механики армированных материалов 326 Адгезия и некоторые вопросы механики армированных материалов В настоящее время установлено, что успешная эксплуатация различных армированных материалов и в том числе стеклопластиков возможна только при достаточно надежной связи между компонентами — связующим и наполнителем. Только в случае достаточной адгезионной прочности в системе связующее — наполнитель возможна передача усилий, интенсивное нагружение компонентов, возможно более полное использование прочностных характеристик наполнителя. Поэтому вопросы адгезии связующего к наполнителю в армированных материалах имеют первостепенное значение. связующих и их адгезией к наполнителю в стеклопластиках имеется такая же тесная связь, как и в случае других адгезионных систем. Четкая корреляция между смачиванием, измеренным по высоте капиллярного поднятия, и адгезией выявлена для фе-нолоформальдегидного связующего [20]. Поскольку между адгезией связующего к наполнителю и механическими свойствами стеклопластика имеется тесная связь, можно утверждать, что смачивание — одно из основных условий получения прочных армированных материалов. На рис. IX.2 приведена зависимость между смачиванием (измеренным на стеклянных подложках по контуру капли на приборе Ребиндера) и прочностными свойствами Фибриллизация считается вредным эффектом, так как препятствует, например, использованию волокон в армированных пластиках: они могут разрушаться не поперек, а вдоль волокна. В то же время, «усы», если научиться выделять их без повреждений, могли бы получить такое же применение, как низкомолекулярные линейные монокристаллы. Как и в случае компаундов, наиболее распространенным и важным видом макроскопических дефектов в армированных пластиках является нарушение сплошности, проявляющееся в образовании пор и трещин. Появление трещин связано с внутренними напряжениями, описанными выше. Как и следует ожидать, трещины образуются прежде всего на границе раздела и по линии кратчайшего расстояния между волокнами. В наибольшей степени подвержены растрескиванию крупные включения связующего, причем в этом случае трещины развиваются на границе включения с волокном. В эпоксидных пластиках до нагружения трещины появляются довольно редко; как правило, их образование связано с неправильным выбором полимера или слишком высокой температурой отверждения. Однако после даже сравнительно небольшого термостарения, не приводящего к значительной потере прочности, может образоваться пространственная сетка трещин, в результате чего материал становится негерметичным, хотя общая доля объема, занимаемая трещинами, невелика и не может быть обнаружена обычными методами. Образование пор в армированных пластиках происходит так же, как и в компаундах (см. гл. 6), с той только разницей, что в случае волокнистого наполнителя сильно повышается роль капиллярных явлений и «защемленного» воздуха, который образуется при быстром продвижении фронта связующего при пропитке по крупным пустотам между нитями, когда связующее не успевает проникнуть в нить. При этом может сильно возрасти число мелких пор. Содержание «защемленного» воздуха зависит от соотношения скоростей продвижения фронта связующего и капиллярной пропитки нити. Поры образуются также из-за медленной и неравномерной капиллярной пропитки наполнителя. Число микропор, образующихся по этому механизму, может доходить до 107—109 на 1 см3 [35]. Уменьшение угла смачивания волокна связующим в результате обработки силанами приводит к значительному уменьшению микропористости (см. рис. 8.1, кривая 3). Перенос воды в армированных пластиках, в которых всегда есть структурные дефекты, может происходить как путем диффузии через полимер, так и по различным дефектам и трещинам. Для монолитных эпоксидных пластиков коэффициент диффузии в 1,5—3 раза меньше, чем для исходного полимера [42], а равновесное количество поглощенной воды определяется со- б армированных пластиках 216— 218 Как и в случае компаундов, наиболее распространенным и важным видом макроскопических дефектов в армированных пластиках является нарушение сплошности, проявляющееся в образовании пор и трещин. Появление трещин связано с внутренними напряжениями, описанными выше. Как и следует ожидать, трещины образуются прежде всего на границе раздела и по линии кратчайшего расстояния между волокнами. В наибольшей степени подвержены растрескиванию крупные включения связующего, причем в этом случае трещины развиваются на границе включения с волокном. В эпоксидных пластиках до нагру-жения трещины появляются довольно редко; как правило, их образование связано с неправильным выбором полимера или слишком высокой температурой отверждения. Однако после даже сравнительно небольшого термостарения, не приводящего к значительной потере прочности, может образоваться пространственная сетка трещин, в результате чего материал становится негерметичным, хотя общая доля объема, занимаемая трещинами, невелика и не может быть обнаружена обычными методами. Образование пор в армированных пластиках происходит так же, как и в компаундах (см. гл. 6), с той только разницей, что в случае волокнистого наполнителя сильно повышается роль капиллярных явлений и «защемленного» воздуха, который образуется при быстром продвижении фронта связующего при пропитке по крупным пустотам между нитями, когда связующее не успевает проникнуть в нить. При этом может сильно возрасти число мелких пор. Содержание «защемленного» воздуха зависит от соотношения скоростей продвижения фронта связующего и капиллярной пропитки нити. Поры образуются также из-за медленной и неравномерной капиллярной пропитки наполнителя. Число микропор, образующихся по этому механизму, может доходить до 107—109 на 1 см3 [35]. Уменьшение угла смачивания волокна связующим в результате обработки силанами приводит к значительному уменьшению микропористости (см. рис. 8.1, кривая 3). Перенос воды в армированных пластиках, в которых всегда есть структурные дефекты, может происходить как путем диффузии через полимер, так и по различным дефектам и трещинам. Для монолитных эпоксидных пластиков коэффициент диффузии в 1,5—3 раза меньше, чем для исходного полимера [42], а равновесное количество поглощенной воды определяется со- в армированных пластиках 216— 218 В армированных пластиках удается сочетать высокую прочность, характерную для волокнистых материалов, с упругостью, свойственной полимерам; при этом волокно выполняет функцию армирующего материала, а полимер — роль связующего, служащего для передачи напряжения во время деформации образца от волокна к волокну и скрепляющего их между собой. Связующее, таким образом, обеспечивает большую одновременность работы всех волокон, более согласованное сопротивление разрыву, что и приводит к возрастанию прочности. Особенно велики подобные эффекты в тех случаях, когда волокна ориентированы в направлении деформирующего усилия параллельно друг другу, как, например, в СВАМе [55] (стекловолокнистый анизотропный материал), где прочность на разрыв достигает величины порядка 50000 кгс/см2 и даже выше. В армированных пластиках удается сочетать высокую прочность, характерную для волокнистых материалов, с упругостью, свойственной полимерам; при этом волокно выполняет функцию армирующего материала, а полимер — роль связующего, служащего для передачи напряжения во время деформации образца от волокна к волокну и скрепляющего их между собой. Связующее, таким образом, обеспечивает большую одновременность работы всех волокон, более согласованное сопротивление разрыву, что и приводит к возрастанию прочности. Особенно велики подобные эффекты в тех случаях, когда волокна ориентированы в направлении деформирующего усилия параллельно друг другу, как, например, в СВАМе [55] (стекловолокнистый анизотропный материал), где прочность на разрыв достигает величины порядка 50000 кгс/см2 и даже выше.  Ациклических соединениях Ароматическом соединении Асимметрических углеродных Асимптотически приближаясь Аспирантов преподавателей Атактический полипропилен Атакующим реагентом Атмосфере углекислоты Атмосферным воздействиям |
- |
Навигация