Способ и условие получения композитов
Совместить полимер с волокном можно двумя способами:
1 смешение компонентов.
2 пропитка волокон связующим.
В смесителях для пластмасс смешивают термопласты с короткими волокнами.
Характеристики готового ПКМ зависят от характеристик наполнителя и связующего.
Типы наполнителей и их структуры
1)Наполнитель в виде непрерывных волокон и нитевидных кристаллов.
2)Дисперсно упрочненные полученные путем введения в матрицу частиц упрочнителей.
3)Слоистые полученные путем прессования или прокатки разнородных материалов.
В промышленном производстве распространение получила первая группа (волокнистые), в которых армирующие элементы или наполнители несут основную нагрузку; волокнистые композиты как правило анизотропны их механические свойства определяются свойствами самих волокон, их ориентацией, объемным содержанием, способностью матрицы передавать волокнам приложенную нагрузку и так далее. Волокнистые композиты в отличие от монолитных материалов или сплавов обладают высокой усталостный прочностью.
Достоинства стеклянных волокон
Низкая стоимость
Высокий уровень физико-механических характеристик
Химстойкость
Влагостойкость
Углеродные волокна
ПКМ с углеродными волокнами, распространение которых связано с высокими механическими свойствами. Представляют собой химически чистое вещество более 99% в котором составляет углерод.
Волокна классифицируют на высокопрочные (прочность ~3 ГПа) и сверхвысокопрочные, низкомодульные, среднемодульные (200-320 ГПа) и высокомодульные (350 ГПа).
Технология производства углеродных волокон основана на термической обработке органических волокон для примера гидратцеллюлозных, полиакрилонитрильных. В производственном процессе сначала получают исходные волокна, которые нагревают в воздушной среде до температуры 200-300 градусов. В результате происходит частичное окисление материала. На следующем этапе эти волокна подвергаются высокотемпературному прогреву. Данный процесс прогрева в зависимости от режима может привести к карбонизации или графитизации волокон. Для улучшения адгезии углеродного волокна и полимерного связующего поверхность волокон модифицируют химическим окислением … Или шлихтованием. В качестве аппретов используют аминосилановые, титанатсшивающие агенты, эпоксидные, кремнийорганические соединения. Углеродные волокна изготавливают в виде нитей или жгутов, состоящих из 1000, 3000, 6000 и так далее числа элементарных непрерывных филаментов (нитей).
Углеродные волокна имеют предел прочности. В среднем более чем на 20% превышающие предел прочности стекловолокна, в 3 раза превышающий модуль упругости стекловолокон, при этом он имеет меньшую плотность и следовательно меньшую массу.
Базальтовые волокна по химическим и физическим свойствам между углеродными и стеклянными, но при этом они самые дешевые.
Арамидные волокна имеют высокий модуль упругости и высокую прочность, однако имеют высокое влагопоглощение; в случае их применения необходимо наносить на изделие защитное влагонепроницаемое покрытие. По сопротивлению усталости наилучшие свойства у углеродных волокон. Затем идут арамидные волокна, дальше борные.
Лекция 14.03.