1930

Установлено, что значительное влияние на качество получаемых изделий из термореактивных композитов оказывает и Sуд.

При малом 0,1 свойства эпоксидного, полиэфирного и эпокиспо-

лиуретановых КМ, в основном, определяются матричным материалом, обладающим значительной хрупкостью. В связи со значительной механодеструкцией низконаполненных КМ диапазон режимных параметров осевых инструментов варьируется в пределах: а) для операции фрезе-

поверхностей удовлетворительна (Ra= 6,0 8,5 мкм), а износ инструмента

значителен.

При = 0,1÷ 0,16 вследствие неодродности строения термореактивных композитов и различной твердости их составных частей невозможно достижение низкой шероховатости (Ra = 6,5 9,0 мкм). При этом сужается

При > 0,16 образуется первичный перколяционный каркас, приво-

дящий к росту прочности эпоксидных, полиэфирных и эпоксиполиуретановых композитов. Расширяется диапазон эффективных режимных

связи с увеличением количества отводимой теплоты стружкой и непрерывного характера механической обработки износ инструмента уменьшается.

Большое влияние на качество получаемых изделий из полимерных композитов оказывает Sуд. С ростом удельной поверхности качество обработанных поверхностей улучшается (снижается шероховатость, уменьшается количество сколов и трещин), а также снижается износ инструмента. Данный эффект обусловлен увеличением прочностных и упругих свойств, снижением внутренних напряжений.

Установлено, что полученные механической обработкой эпоксиполиуретановые композиты обладают более высокими физико-механичес- кими свойствами и качеством обработанных поверхностей, в отличие от эпоксидных и полиэфирных композитов (рис. 3.42-3.47). Данный эффект обусловлен более высокими прочностными, упругими и адгезионными свойствами эпоксиполиуретановых композитов.

81

Рис.3.47. Влияние глубины резания при фрезеровании на качество полимерного КМ:

1 – состав №2; 2 – составы №3; 3 – составы №4

84

Таким образом, введение дисперсных наполнителей в КМ позволяет, с одной стороны, улучшить прочностные, упругие и технологические свойства полимерных КМ, увеличить термостойкость, снизить стоимость получаемых материалов, а с другой – ухудшает ряд показателей: ударную вязкость, предел прочности на растяжение при изгибе. Установлено, что эпоксиполиуретановые наполненные композиты обладают более высокими прочностными и технологическими показателями, в отличие от эпоксидных и полиэфирных композитов.

3.3. Влияние агрессивных сред на физико-механические, технологические свойства

и качество полимерных композиционных материалов

Одним из специфических свойств термореактивных композитов как конструкционных материалов является их водопоглощение, что приводит, в свою очередь, к изменению физико-механических и технологических свойств, а порой к изменению размеров и формы готовых изделий [126128]. Водопоглощение полимерных композитов зависит от многих факторов: видов полимерного связующего и дисперсности наполнителя, степени наполнения, формы, размера и взаимного расположения частиц наполнителя, технологии изготовления, длительности увлажнения, состояния поверхности, остаточных напряжений.

Вода проникает в материал вследствие нарушения его структурной сплошности, за счет имеющихся дефектов, к числу которых следует отнести: микропоры, трещины, капилляры, полости, меж- и внутримолекулярные «дырки» [128]. Эти дефекты присущи термореактивным композитам, обладающим гетерогенной структурой.

Микроскопический анализ показывает, что дисперсные частицы наполнителя окружены воздушными полостями и включениями, соединенными между собой и образующими непрерывные пути на поверхности раздела. В этой связи влага легко мигрирует по системе этих включений.

На процесс поглощения существенно влияет время. Вначале происходит заполнение водой свободных мест в материале, не заполненных связующим. На этом этапе преобладают капиллярные силы, и процесс водопоглощения происходит достаточно интенсивно. Далее поглощение воды происходит главным образом диффузионным путем и более медленно, чем при капиллярном поглощении.

Водопоглощение влияет на прочностные и упругие свойства материала, на изменение размеров и формы изделий, на диэлектрические характеристики. Степень влияния оценивается коэффициентами хими-

85

ческой стойкости КМ km.упр , km.сж , km.HB (степень сохранения упругости и прочности исследуемого материала).

где Rсж.м, НВбр.м, Eд.м – предел прочности при одноосном сжатии, твердость и динамический модуль упругости после помещения КМ в агрессивную жидкость;

Rсж.исх, НВбр.исх, Eд.исх – предел прочности при одноосном сжатии, твердость и динамический модуль упругости

исходного полимерного КМ.

Если длительность водопоглощения незначительна, то после высушивания прочностные характеристики материала практически восстанавливаются. Величина коэффициентов km.упр, km.сж, km.HB зависит от формы и размеров образцов, плотности структуры и характера распределения агрессивной среды по объему образца [129]. Также коэффициенты стойкости зависят от физико-химических характеристик исходного олигомера (эпоксидной и полиэфирной смолы), наполнителя и отвердителей, а также от способа их совмещения и механизма отверждения данных полимеров. Поэтому величины коэффициентов km.упр, km.сж, km.HB достаточно условны и пригодны только для сравнительной оценки химического сопротивления различных материалов.

Наиболее стойкими являются композиты, отвержденные по полимеризационному механизму. Коэффициенты стойкости антикоррозионных материалов и изделий равны 0,8-0,95. Они увеличиваются с ростом степени наполнения композитов минеральными наполнителями и с увеличением степени совместимости компонентов, что подтверждается результатами экспериментов [15].

Сравнительный анализ результатов экспериментов показал (рис. 3.48- 3.53, табл. 3.1), что чем меньше продиффундировало агрессивной жидкости в образец (низкая степень массопоглощения), тем выше оказывается величина напряжения, которую способен выдержать образец до разрушения.

86