2 Физико-химические свойства стеклопластиков

Сырьём для получения стеклопластиков служат продукты нефте- и газопереработки (синтетические смолы) и природные минералы для выработки стекловолокна (кремнезем, базальт и другие) .[2]

В производстве термопластичных стеклопластиков в качестве связующего используют алифатические полиамиды (например - новополоцкий PA 6), поликарбонаты, полимеры и сополимеры стирола, полипропилен, полиэтилен, полибутилен, полиацетали, полисульфоны, полиформальдегид и др. Наполнителями обычно служат короткие (0,1-1,0 мм) и длинные (3-12 мм) волокна диаметром 9-13 мкм из бесщелочного алюмоборосиликатного и другого стекла. [2] Наполнение стекловолокном увеличивает прочность термопластов в 2-3 раза, модуль упругости в 3-5 раз, снижает ползучесть в 1,5-2 раза и предельную деформацию в 2-200 раз, увеличивает теплостойкость на 50-180%, уменьшает температурное расширение в 2-7 раз, улучшает стабильность размеров изделий. Ударная вязкость жестких полимеров (напр., полистирола) возрастает в 2-4 раза. Для повышения механических характеристик пластиков волокна обрабатывают силанами и другими соединениями. [2]

Прочность стеклопластиков более чем в 2 раза выше прочности стали и дюралюминия, а удельная прочность (отношение прочности материала к его удельному весу) еще выше.

К недостаткам стеклопластиков следует отнести сравнительно высокую стоимость в связи с малотоннажным изготовлением в общем объеме производства строительных материалов и пластмасс. Кроме того, как и всем пластмассам, стеклопластикам присуща ярко выраженная ползучесть при длительно действующих нагрузках. Однако последний недостаток в определенной мере можно считать и положительным свойством, поскольку высокоэластичные деформации обеспечивают хорошую демпфирующую способность, следовательно стеклопластики будут хорошо противостоять выбрационным и сейсмическим нагрузкам. [4]

Благодаря малому удельному весу стеклопластики имеют высокие значения удельной усталостной прочности (отношение предела выносливости к удельному весу). По этому показателю армированные пластики близки к малоуглеродистой стали, способной выдерживать длительные эксплуатационные нагрузки (до 10 млн циклов) и превосходят сплавы алюминия. Если температура эксплуатации на 30^оС ниже теплостойкости пластмассы, армированные пластики на эпоксидных смолах стойки к длительному периоду эксплуатации, если величина нагрузки не превышает 70% предела прочности при разрыве. Коэффициенты линейного расширения составляют 10…25·10^-6, и по этому показателю стеклопластики близки к легим металлам.[4]

По сравнению с традиционными строительными материалами (бетон, сталь, древесина, алюминий, керамика, стекло) стеклопластики имеют ряд преимуществ: не подвержены усушке, не разбухают, не коробятся, не требуют антикоррозионной покраски, воспламеняются при более высокой температуре, чем древесина (кроме полиэфирных стеклопластиков). [6]

В сравнении с изделиями из алюминия стеклопластики легче в 1,5 раза, значительно менее теплопроводны (коэффициент теплопроводности стеклопластиков составляет 0,2…0,4 ккал/(м·ч·град), алюминия – 175), в 4…5 раз легче стали, в 1,5…3 раза легче керамических материалов, бетонов и железобетона, более влаго- и морозоустойчивы. В сравнении со стеклом стеклопластики в 1,5…2 раза легче, менее теплопроводны, в десятки раз более стойки к ударным нагрузкам, их прочность на изгиб и растяжение в 5…10 раз больше. Светопрозрачные марки стеклопластиков пропускают 90% света на 1,5 мм толщины, в том числе до 30% ультрафиолетовых лучей по сравнению с 0,5% у обычного силикатного стекла. [6]

Стеклопластики хорошо перерабатываются, формуются и обрабатываются без применения сложного оборудования, механизмов и инструментов.[6]