§36 Слоистые композиционные материалы на полимерной матрице.

К данному виду композиционных материалов относятся текстолиты, дублированные пластики, гетинакс, металлопласты, древеснослоистые пластики, а также стеклопластики, асбопластики, углеродопластики, содержащие в качестве наполнителя тканевые слои из материала наполнителя этих композиционных материалов.

Текстолиты – это композиционные материалы, состоящие из слоев ткани, пропитанных термореактивной синтетической смолой. Они характеризуются высокой прочностью, почти не зависящей от температуры. Различают текстолиты на основе хлопчато – бумажной ткани, асботекстолиты с асбестовой тканью, стеклотекстолиты со стеклотканью, органотекстолиты с тканью из синтетического волокна, карботекстолиты с угольной тканью. Из этих материалов изготавливают крупногабаритные изделия сложной форы, то есть корпусные детали, электротехнические детали.

Асботекстолиты – используют как вкладыши для тормозов. А также для тепловой защиты самолетов и ракет.

Дублированные пластики – слоистые материалы, состоящие из полиэтиленовых листов, полипропиленовых и других термопластов. Которые соединяются с тканью резиной стойкой к химическим воздействиям или некоторыми другими веществами. Подслой обеспечивает крепление листов клеев на стенах сооружений, на обшивке оборудования для защиты от коррозии. Распространены материалы в которых сочетается два химически стойких компонента. Прорезиненные ткани – это ткани, пропитанные или покрытые с одной или двух сторон резиной. Они имеют высокие механические свойства, стойкость к воздуху внешней среды, к микроорганизмам, непроницаемость или избирательную проницаемость к жидким и газообразным веществам. Также распространены капроновые ткани, пропитанные полимерами.

Линолеум – это полимерный композиционный материал, изготовленный в виде многослойного материала на тканевой основе с применением алкидных смол, синтетических каучуков, ПВХ и других полимеров.

Гетинакс – композиционный материал на основе бумаги, пропитанной термореактивной синтетической смолой, имеет высокие механические и термоизоляционные свойства. Используется преимущественно для электротехнических изделий, трансформаторов, телефонов, радиоаппаратуры и так далее.

В производстве гетинакса используется бумага из сульфатной целлюлозы. Гетинакс иногда армируется другими веществами, так органогетинакс дополнительно армируется синтетическими волокнами, также гетинакс армируется металлической фольгой, стеклянными тканями. В качестве связующих для гетинакса используются различные термореактивные смолы, эбоксиднофенольные, фенолформальдегидные и другие смолы.

Металлопласт – композиционный конструкционный материал, который состоит из металлического листа, покрытого с одной или с двух сторон листа полимером. В качестве полимера для металлопласта чаще используется полиэтилен, фторопласт и ПВХ.

Изготовление металлопласта включает наклеивание на металлические листы полимерной пленки или напыление порошкообразного полимера на металл или нанесение паст.

Металлопласты используются для защиты от коррозии и декоративной отделки стен, крыш зданий, в производстве холодильников, в автомобиле- и авиастроении. Эти материалы длительно эксплуатируются при температуре -40°…+70°С. Они легко обрабатываются листовой штамповкой и свариваются.

Древеснослоистые пластики – это материалы, которые получают горячим прессованием шпона – тонких листов древесины, пропитанных термореактивными синтетическими смолами. Шпон пропитывают спирторастворимыми или водоэмульсионными смолами в автоклавах – устройствах, создающих внутреннюю рабочую среду с избыточным давлением и высокой температурой.

Шпон пропитывают смолой и в прокатных валках (вальцах). Пропитанный шпон высушивают, собирают в пакеты и прессуют на прессах с подогревом. Эти материалы используют как конструкционные материалы в авиатехнике, судостроении, в электротехнике, в качестве антифрикционных материалов.

Получение армированных пластиков.

К армированным пластика относятся композиционные материалы с волокнистым и слоистым наполнителем. В качестве наполнителя они содержат непрерывные и короткие волокна, ткани, сетки, ленты, листы и полосы. Если армированный пластик упрочнен короткими или непрерывными волокнами, то это волокнистый армированный пластик. Во всех других случаях это слоистый армирующий пластик.

Для изготовления всех армированных пластиков используются специальные технологические методы.

Методом намотки получают изделия из композитов полимерных материалов с армирующим волокнистым непрерывным наполнителем. Наполнитель укладывают на оправку или дорн, создают натяжение и наматывают на дорн, который имеет форму изделия.

Различаю окружную и спиральную намотки. При окружной намотке наполнитель наматывается на дорн, двигаясь перпендикулярно к оси вращения. В этом случае структура композиционного материала позволяет получить свойства изделия, отличающихся высокой жесткостью. Если намотка на дорн осуществляется под углом к оси вращения, то выполняется спиральная намотка. От величины этого угла зависит анизотропия прочности и жесткости изделия. Обычно угол намотки составляет 25°…85°. Этим способом изготавливают трубы и оболочки различной формы, изделия с переменным сечением. Для получения сферических изделий используется планарная намотка наполнителей на шаровую оправку. Для обеспечения равнопрочности изделия оправку вращают вокруг оси, проходящей через опоры, и одновременно поворачивают в плоскости меридиан.

Для получения слоистых армированных пластиков используют метод контактного формования., который состоит из следующих операций:

1. укладка на форму слоев препрега – листового композиционного полуфабриката или волокнистого наполнителя для волокнистых пластиков с одновременной пропиткой связующим веществом;

2. уплотнение роликами или другим методом;

3. отверждение, обычно холодное, иногда с небольшим давлением до 0,2 МПа.

Если формируется объемная структура, то укладка наполнителя проводится в трех взаимно перпендикулярных направлениях или используется специальная многослойная ткань объемного плетения.

Армированные пластики также изготавливают методом штамповки, который включает следующие этапы:

1. изготовление препрега в виде листа из композита на полимерной матрице из термо- или реактопласта, с требуемым расположением наполнителя;

2. нагрев этого листа до высокоэластичного состояния матрицы;

3. формование изделия под давлением между пуансоном и матрицей с последующим охлаждением;

4. снятие давления прессования и извлечение изделия из формы.

Иногда листовой полуфабрикат подпрессовывают в герметичных, эластичных оболочках методом вакуумного формования или пневматического формования, нагнетанием сжатого воздуха.

Для изготовления армированных пластиков также используется метод напыления, заключающийся в напылении на форму волокнистых порошкообразных композиционных материалов с применением пневмораспылителей и электрического поля. Затем напыленную заготовку прессуют и получают конечное изделие.

Профильные изделия большой длины, например, трубы, из композиционных материалов на полимерной матрице изготавливают с помощью специальных методов контактного формования.

Метод контактного формования или метод протяжки состоит в том, что жгуты или нити наполнителя, сматываемые с бобин, пропускают через ванну с полимерным связующим. Затем собирают в пучок и протягивают формующий канал, в котором заготовке придается требуемая форма. Здесь происходит частичное отверждение связующего. Полученный профиль далее пропускают через тепловую камеру, где окончательно формируется композиционный материал. При профильном прессовании препрег продавливается через фильеру и одновременно нагревается для отверждения полимерной термореактивной матрицы композита.

17