Корягин С.И., Пименов И.В., Худяков В.К. - Способы обработки материалов, страница 11

С целью повышения технологичности переработки используют композиты, содержащие смесьборного волокна со стекловолокном.Бороволокниты применяются в авиационной и космическойтехнике для изготовления различных профилей, панелей, деталей компрессоров и др.Карбоволокниты (углепластики) – композиционные материалы на основе полимерного связующего и углеродных волокон. Углеродные волокна отличаются высокой теплостойкостью, удельной прочностью, химической и атмосферостойкостью, низким коэффициентом термического линейного расширения.Применяют волокна двух типов: карбонизованные и графитированные. В качестве исходного материала используют вискозные или полиакрилонитрильные (ПАН) волокна, каменные инефтяные пеки, которые подвергаются специальной термообработке.

В процессе высокотемпературной обработки в безокислительной среде происходит переход от органических волоконк углеродным. Карбонизация проводится при температуре900...2000°С, а графитизация – при температурах до 3000°С.Углеродные волокна по механическим свойствам подразделяются на высокомодульные и высокопрочные. В качестве связующих используют термореактивные полимеры: эпоксидные,фенолоформальдегидные смолы, полиамиды и др., а также углеродные матрицы.Карбоволокниты обладают хорошими механическими свойствами, статической и динамической выносливостью, водо- ихимической стойкостью, стойкостью к рентгеновским излучениям, более высокой, чем у стеклопластиков, теплопроводностью.Применяются карбоволокниты для изготовления конструкционных деталей авиационной и космической техники, антенн,автомобилей, судов, спортивного инвентаря. Основные свойства волокнитов представлены в таблице 18.73742.4.

Композиционные материалысо слоистыми наполнителямиСлоистые композиционные материалы имеют листовые наполнители (ткани, бумагу, шпон и т.д.), пропитанные и скрепленные между собой полимерным связующим. Эти материалыобладают анизотропией свойств – имеют высокую прочностьпри растяжении вдоль слоев армирующего наполнителя и низкую в перпендикулярном направлении. Этот недостаток отсутствует у объемно-тканых или трехмерно-армированных материалов.В качестве волокнистых армирующих элементов используют ткани на основе высокопрочных волокон различной природы: хлопчатобумажные, стеклоасботкани, органоткани, углеткани, органостеклоткани, бороорганостеклоткани. Ткани различаются между собой по соотношению волокон в основе и утке, по типу переплетения, что сказывается на их механическихсвойствах.

Выпускаются слоистые композиты в виде листов,труб, заготовок.Гетинакс – пластик на основе модифицированных фенольных, аминоформальдегидных и карбамидных смол и различныхсортов бумаги. По назначению гетинакс подразделяется на декоративный и электротехнический.

Декоративный гетинаксстоек к воздействию химикатов, пищевых продуктов, растворителей, может иметь любой цвет и рисунок. Применяется он дляоблицовки технической и бытовой мебели, внутренней облицовки салонов самолетов, кают судов, железнодорожных вагонов и т.д. Электротехнический гетинакс используется для изготовления панелей, приборных щитков и других целей. Для печатных радиотехнических изделий применяют гетинакс фольгированный (ГФ). В качестве фольги используется тонкий слоймеди. Выпускается гетинакс, фольгированный с одной (ГФ-1) ис двух сторон (ГФ-2), нормальной и повышенной прочности инагревостойкости, на что в марке указывает буква Н или П,стоящая после цифры, например ГФ-1П.75Основные свойства гетинаксов приведены в таблице 19.Таблица 19Свойства гетинаксовСвойствоПлотность,103 кг/м3Временное сопротивление, МПаПредел прочностипри изгибе, МПаУдарная вязкость,кДж/м2Электрическаяпрочность, кВ/ммДиэлектрическаяпроницаемостьпри частоте1 МГцТангенс угла диэлектрическихпотерь при частоте 1 МГцОрганогетинаксГетинаксБумага на ос- Бумага на основе Бумага целнове полами- поливинилового люлозная, свяда, связующее спирта, связую- зующее – фенолформальщее – феноло– полиимиддегиднаяформальдегиднаясмоласмола1,301,20...1,251,25...1,401557070...8017013580...10019161325...30–162,8–6,00,015–0,05...0,1Органогетинакс изготавливают на основе бумаги из синтетических волокон, чаще всего из ароматических полиамидов иполивинилового спирта.

В качестве связующих применяют полиимиды, фенолоформальдегидные, эпоксидные и другие смолы. По сравнению с гетинаксами они имеют более высокуюстойкость в агрессивных средах и стабильность механических идиэлектрических свойств при повышенных температурах.76Текстолит – слоистый пластик на основе полимерных связующих и хлопчатобумажных тканей. Материал обладает высокими механическими свойствами, стойкостью к вибрациям. Взависимости от основного назначения текстолиты подразделяются на конструкционные, электротехнические, графитированные, гибкие прокладочные.Конструкционный текстолит марок ПТК, ПТ, ПТМ используется для изготовления зубчатых колес, подшипников скольжения, работающих при температурах в зоне трения не выше90°С, в прокатных станах, турбинах, насосах и др. Выпускаетсяв виде листов толщиной от 0,5 до 8 мм и плит толщиной от 8 до13 мм.

Диэлектическая прочность в трансформаторном маследо 8 кВ/мм.Электротехнический текстолит используется в качествеэлектроизоляционного материала в средах с рабочей температурой от -65 до +165°С и влажностью до 65%. Выпускается он ввиде листов толщиной от 0,5 до 50 мм марок А, Б, Г, ВЧ. МаркаА – с повышенными электротехническими свойствами для работы в трансформаторном масле и на воздухе при промышленной частоте 50 Гц. Марка Б – с повышенными электротехническими свойствами для работы на воздухе при частоте 50 Гц.Марка Г – по свойствам и области использования аналогичнамарке А, но с расширенными допусками по короблению и толщине.

Марка ВЧ – для работы на воздухе при высоких частотах(до 106 Гц).Графитированный текстолит применяется для изготовленияподшипников прокатного оборудования и выпускается в виделистов толщиной 1...50 мм, длиной до 1400 мм и шириной до100 мм.Гибкий прокладочный текстолит используют для производства уплотняющих и изолирующих прокладок в узлах машин,подвергаемых воздействию масел, керосина, бензина.

Выпускают в виде листов толщиной 0,2...3,0 мм.В асботекстолитах (табл. 20) и асбогетинаксах в качественаполнителей содержится соответственно асботкань или асбобумага (до 60%), а в качестве связующего – фенолоформальдегидные и меламиноформальдегидные смолы, кремнийоргани77ческие полимеры, которые определяют допускаемую температуру эксплуатации. Материалы на меламиноформальдегиднойоснове допускают работу изделий при температурах до 200°С,на фенолоформальдегидной до 250°С и на кремнийорганической до 300°С при длительной эксплуатации.

Кратковременнотемпература может достигать 3000°С. Применяют асботекстолиты в основном для изготовления тормозных колодок, тормозных накладок, в качестве теплоизоляционного и теплозащитного материалов.Таблица 20Свойства асботекстолитовСвязующееПлотВремен- Предел прочностиТеплоность,ное со- вдоль основы, МПа стойкость103 кг/м3 против- при сжа- при ста- по Марление,тиитическом тенсу, °СМПаизгибеФенолоформальдегиднаясмола1,40...1,80 40...150 140...150 70...245Меламиноформальдегиднаясмола1,75...1,85 45...85 190...350 115...170Кремнийорганическаясмола1,70...1,80 40...80 230...250 80...90200...250100...200250...300Стеклотекстолиты изготавливают на основе стеклотканей иразличных полимерных связующих (табл.

21). На фенолоформальдегидных смолах (КАСТ, КАСТ-В, КАСТ-Р) они более теплостойки, чем текстолит ПТК, но хуже по вибростойкости. Накремнийорганических смолах (СТК, СК-9Ф, СК-9А) имеют высокую тепло- и морозостойкость, обладают высокой химической стойкостью, не вызывают коррозии контактирующего сним металла. Применяют стеклотекстолиты в основном для78крупногабаритных изделий радиотехнического назначения, атакже изготовления стеклотекстолита фольгированного марокСФ-1, СФ-2 при производстве печатных плат.Таблица 21Свойства стеклотекстолитовСвязующееФенолоформальдегиднаясмолаЭпоксиднаясмолаПолиэфирнаясмолаКремнийорганическаясмолаПолиимидыПлотВремен- Предел прочности, Ударнаяность,ное соМПавяз103 кг/м3 против- при ста- при сжа- кость,тиикДж/м2ление, тическомизгибеМПа50...2001,5...1,8300...500 200...600100...3001,6...1,9400...600 400...800200...400 100...3001,4...1,7140...450 150...500100...3001,6...1,91,7...1,9150...350 150...500300...500 350...680100...350 35...250300...500 100...30070...300Высокой ударной вязкостью КСU до 600 кДж/м2, временным сопротивлением до 1000 МПа обладают стекловолокнистые анизотропные материалы, армированные стеклошпоном(СВАМ).

По удельной жесткости эти материалы не уступаютметаллам, а по удельной прочности в 2-3 раза превосходят их.2.5. Композиционные материалыс газообразными наполнителямиГазонаполненные материалы представляют собой структуру, состоящую из твердой и газообразной фаз. Их подразделяютна две группы: пенопласты и поропласты.

Пенопласты имеютячеистую структуру, поры которой изолированы друг от другаполимерной прослойкой. Поропласты имеют открытопористую79систему и присутствующие в них газообразные или жидкиепродукты сообщаются друг с другом и окружающей средой.Пенопласты получают на основе термопластичных полимеров (полистирола, поливинилхлорида, полиуретана) и термореактивных смол (фенолоформальдегидных, фенилокаучуковых,кремнийорганических, эпоксидных, карбамидных). Для получения пористой структуры в большинстве случаев в полимерное связующее вводят газообразующие компоненты, называемые порофорами (углекислый газ, азот, воздух и инертные газы).Однако имеются и самовспенивающиеся материалы, например пенополиэфироуретановые, пенополиэпоксидные.

Пенопласты на основе термопластичных смол более технологичны иэластичны, однако температурный диапазон их эксплуатации от-60 до +60°С.Пенопласты на основе полистирола изготавливаются в видегладких или профилированных пластин, полуоболочек илипрофильных изделий. Широкое применение они получили вкачестве диэлектриков и упаковочных материалов при транспортировке различных стеклянных и других хрупких изделий.Такой пенопласт получают путем введения в полистирол порообразователя и нагревом массы до температуры 90...105°С. Приэтом объем первоначальных гранул увеличивается в 20-80 раз.После выдержки, необходимой для выравнивания давления,полученный полуфабрикат загружают в пресс-форму и нагревают до температуры 100...110°С, пока не заполнится вся форма.