79. Физико-мех., теплофизические и др. Свойства угле-, стекло-, органо , боропластиков, термопластичных км.

Углепластики-наполнитель для них- высокомодульн. или высокопрочные углерод. волокна, в завис-ти от назначения. (>1500 Мпа, Е=500-700 Гпа).

Основные свойства: низкая плотность,высокий модуль упругости, высокая прочность. васокая термостойкость, низкий коэф. линейного расширения, высокое значение тепло и электропроводности.

Все свойства углепластиков определяются 1.типом связующего 2.связями и концентрацией. ориентацией волокон. Анализ св-в:

1.высокие прочностные характкристики на эпоксидных связующих при Т<200 C

температурные диапазоны :при длител. работе при t<200 исп. фенолоформальдегидные связующи; приtдо 300 кремнеорганические связующие;приtдо 350 –полиамидные

2.Низкая прочность при межслоевом сдвиге.Это связано со слабой адгезией полимеров к волокнам (межслоевого сдвига до 50 Мпа)Для увеличения этого показателя используют:травление пов-ти волокон окислителями, опритирование, покрытие волокон смачивающими материалами.В рез-те этих приёмов удается поднятьдо100 Мпа.Адгезия- м/у наполнителем и связующим.

3.У углепластиков выражена более ярко чем у стеклопластиков. У углепласт. анизотропия объясняется большим отношением модуля упругости наполнителя и связующего.Чтобы уменьшить анизотропию исп. перекрестное армирование, ткани объемной текстуры.

4.Обладают высокой демпфирующей способностью и вибропрочностью. Максимум логарифмического декремента затухания приходится на углы 15-30 при армировании этой детали.Логариф. декремент затухания характеризует амплитуды колебаний за один приод. Сочетание высокой жесткости, усталостной вибрационной прочности делает углепластики перспективным материалом .

5.Отличаются высоким сопротивлением к усталостным нагрузкам. это объясняется высокой теплопроводностью наполнителя.

6.Коэффициент линейного расширения однонаправленных углепластиков в продольном направлении (вдоль волокон) близок к 0, а в интервле температур 100-200 даже отрицателиьный -0,5*10^-6=> размеры изделия из углепластика не меняются.

7.Обладают высокой электропроводностью =>исп. как антистатические и электрообогревающие материалы

8. Часто исп.комбинированные пластики:углестеклопластики,углеборопластики

Применение:ав и космич. пром-ть(диски,лопатки.вентиляторы),Медицина- рентген аппаратура,насосы в щелочных и кислотных средах => высок хим. стойкость

Органопластики-пластики в кот. в качестве наполнителя примен-ся органическое (синтетическое) волокно, в кач-ве связующих-эпоксидные.Развитие ОП обусловлено необходимостью создания легких материалов, костукц. назначение кот. сочетаят высокие значения удельной прочности и жесткости со стабильностью св-в при действии нагрузок.

Особенности структуры: как наполнитель так и связующее явл.полимерами.Органич. волокна типа кевлар имеют аморфнуючасть (внеш) и кристаллич. часть (сердцевина волокна). В процессе отверждения ОП связующее за счет химического взаимодействия и деформации легко контактирует с аморфной частьяю, что приводит к тому. что нет резкой границы м/у волокном и связующим. Эта структурная особенность сказываеется на св-х мат-в:

1.Из-за этого пористость мат-в низкая (до 4-5%),а у стеклопластиков-20-30%

2.Мех-е св-ва по этой же причине имеют очень маленький разброс, кот. сопоставим с разбросом при испыт. металлов 3.Низкая теплопроводность (=0,13 Вт/м*К) что в 2-3 раза меньше чем у стеклопл.4 .низкая теплоемкость (С=1,2 Кдж/кг*К) 5.температуропроводность ниже чем у стеклопластика 6.высокая стабильность св-в.7.маленькая плотность(1000-1400 кг/м³) 8.повышенная пластичность, 9. высокая ударная вязкость, и удельная прочность. 10.плохое сжатие и низкая ударная жесткость

Применяют:сопловые конструкции,перегородки в дверях,электро и радиотехника,сотовые конструкции.

Боропластики-дорогой мат-р.Св-ва: 1.хорошо работают на сжатие и растяжение вдоль волокон 2.мех. характеристики( прочность жесткость) изменяются в зависимости от концентрации борных волокон. мах при 65-70 объемных % наполнителя 3.низкая прочность и жесткость в направлении перпенд-ом к оси волокна.Для увелич этих хар-к исп.перекрестные армирования под различ. углами (90,60). 4.высокая усталостная прочность и хорошие демпфирующие хар-ки. 5.высокое значен. тепло и электро проводности, т.е. полупроводники. 6.для усилен. нек-х св-в исп. гибридные боропластики,т.е на одном и том же связующем исп. несколько наполнителей.

Стеклопластики для корпусов РДТТ работающих кратковременно без длительного нагрева эффективно применение ОП и стеклопластиков .В случае применения в качестве связующего в стеклопластиках полиимидных смол их выгодно применять при темпер.до 300 С-становятся существено эффективнее металлов.При диаметре корпусов 200 мм и иеньше стеклопластики менее выгоды по сравнению с высокопрочными металлами из-за уменьшения внутреннего диаметра камеры двигателя и большей чем у металлов толщины стенки при одинаковой прочности. Одновременно при малых диаметрах и больших удлинениях корпуса стеклопластики и ОП могу быть не применимы из-за больших изгбных деформаций

материал	Предел прочности на растяж. 1*10-9па	Модуль упругости при раст. 1*10-9па	Удельная прочность 1*10-6 па*м3/кг	Удельная жесткость 1*10-6 па*м3/кг	Относит-е удлинение, %	Темпер. начала падения прочности,С	Плотность 1*10-6 кг/м3
стеклопластик	0,98	39,2	47,3	1894	2,5	350	2,07
боропластик	0,88	117	42,7	5680	0,75	500	2,06
углепластик	,055	110	35,7	7143	0,5	2000	1,54
органопластик	0,78	42,7	57,8	3124	2,1	80	1,35