28. Вяжущие материалы на органической основе: химическая стойкость, основные свойства, области,и условия применения.

Вяжущие материалы предназначаются для крепления штучных футеровочных изделий из каменного литья, керамических и др. материалов к защищаемой поверхности, а также для разделки швов футеровки. Для этих целей могут быть использованы практически все поликонденсационные смолы с различными наполнителями, а также битумы (битумные мастики). Чаще всего для этих целей используют фенолоформальдегидные, эпоксидные, полиэфирные и фуриловые смолы. Химическая стойкость таких замазок будет, в основном, определяться стойкостью используемой смолы, а также стойкостью наполнителей.

Наибольшее применение при футеровочных работах получила стандартная замазка «арзамит». Основой ее является фенолоформальдегидная смола. В качестве наполнителей используют кварцевую муку и графитовый порошок. Замазка арзамит поставляется в виде двух компонентов: арзамит – муки (в мешках) и арзамит – раствор (в бочках). В состав арзамит - муки входит паратолуолсульфохлорид - отверждающий агент, который позволяет переводить композицию в твердое состояние при комнатной температуре. Он может быть использован как мастика для нанесения защитных покрытий при ремонтно-восстановительных работах. Поскольку паратолуолсульфохлорид является кислым веществом, способным вызывать коррозию черных металлов, арзамит нельзя наносить на незащищенную стальную поверхность разделительного лакокрасочного покрытия (ПХВ, ХСЛ, бакелитовое и др.).

Многие мастики на основе синтетических смол, включая и арзамит, можно использовать для нанесения защитного покрытия на металлическую и другую поверхность оборудования. Поскольку паратолуолсульфохлорид, входящий в состав арзамита, является кислым веществом, способным вызывать коррозию черных металлов, арзамит нельзя наносить на незащищенную стальную поверхность. В этом случае между стальной поверхностью и покрытием наносят разделительный слой лакокрасочного покрытия (ПХВ, ХСЛ, бакелитовое и др.).

28. Композиционные материалы: определение, основные компоненты, элементы структуры. Классификация композиционных материалов. Химическая стойкость, основные свойства, области и условия применения, изделия

В общем понимании «композиционный материал» - это материал, состоящий из двух или нескольких различных компонентов. Следовательно, большинство из рассмотренных выше материалов (стекла, керамика, пластмассы, мастики, резины, лакокрасочные материалы и др.) можно считать композиционными материалами. Однако, в современных представлениях к этому классу относят вполне определенные материалы.

Как правило, компоненты композиций различают по геометрическому признаку. Компонент, обладающий непрерывностью по всему объему, получил название матрицы, а прерывный компонент, разделенный в объеме композиции, носит название арматуры (усиливающий, армирующий компонент, наполнитель).

В качестве матрицы могут быть металлы и их сплавы, органические и неорганические полимеры, керамика и другие вещества. Усиливающими или армирующими компонентами могут быть дисперсные частицы или волокна материалов различной природы. По виду арматуры выделяют две группы: дисперсно-упрочненные и волокнистые композиционные материалы. Они отличаются друг от друга структурой и механизмами образования высокой прочности.

У волокнистых композитов пластичная, как правило, матрица армируется высокопрочными волокнами. В этом случае стремятся к обеспечению равномерного нагружения арматуры с использованием ее высокой прочности. Объемная доля высокопрочных и высокомодульных волокон в таких композитах может достигать 75%. Отличительной особенностью волокнистых композитов является анизотропия свойств, обусловленная преимущественным расположением волокон в том или ином направлении.

Армирующие волокна. Известно, что теоретическая прочность материала возрастает с увеличением модуля упругости Е и поверхностной энергии вещества и снижается с увеличением расстояния между соседними плоскостями а0. Этим требованиям удовлетворяют бериллий, бор, азот, углерод, кислород, алюминий и кремний. Высокопрочные материалы всегда содержат один из этих элементов или полностью состоят из какого-либо элемента этого ряда. При создании волокнистых композитов используют высокопрочные стеклянные, углеродные, борные и органические волокна, металлические проволоки или волокна и нитевидные кристаллы ряда карбидов, оксидов, боридов, нитридов и других соединений. Волокнистая арматура может быть представлена в виде моноволокон, нитей, проволок, жгутов, сеток, тканей, лент, холстов. Важными требованиями для волокнистой арматуры являются их технологичность и совместимость с матрицей.

Матричные материалы. Задачей матрицы является обеспечение монолитности композита, фиксация формы изделия и взаимное расположение волокон, распределение действующих напряжений по объему материала для равномерной нагрузки на волокна и ее перераспределение при разрушении части волокон. Матрица должна также обеспечивать высокую химическую стойкость композитов, эксплуатируемых в агрессивных средах, и ряд других функциональных свойств изделия. Материал матрицы определяет метод изготовления изделий из композитов, возможность создания конструкций требуемых габаритов и формы. От материала матрицы зависят также параметры технологических процессов.

Граница раздела матрица-волокно. Свойства границы раздела, в первую очередь адгезионное взаимодействие волокна с матрицей, определяют уровень свойств композитов и их сохранность в условиях эксплуатации. Адгезионная связь не должна разрушаться под воздействие термических и усадочных напряжений и различных внешних воздействий.

Классификации композиционных материалов. Важнейшим достоинством композиционных материалов является возможность создавать из них изделия с заранее заданными свойствами, что обеспечивается широкой номенклатурой армирующих волокон и матриц, возможностью варьирования компонентами и схемами укладки волокон.

Для композиционных волокнистых материалов существует несколько классификаций, в основу которых положены различные признаки, например, материаловедческий (по природе компонентов); конструктивный (по типу арматуры и ее ориентации в матрице). В рамках рассматриваемых классификаций можно выделить несколько больших групп композиционных материалов. К таким группам следует отнести композиты с полимерной матрицей (пластики), композиты с металлической матрицей (металлокомпозиты), композиты с керамической матрицей и матрицей из углерода.