Корягин С.И., Пименов И.В., Худяков В.К. - Способы обработки материалов (1093325), страница 10
Текст из файла (страница 10)
16.66Таблица 16Свойства отвержденных термореактивных смолТип смолыФенолоформальдегиднаяЭпоксифенольнаяПолиэфирнаяКремнийорганическаяМаркаПлот- Временное ОтносиМодульность, сопротивтельное упругостикг/м3 ление σв, удлинение при распри разры- тяжении,МПаве, %ГПа2,102,042Бакелит А 12002,453,4501200ВФТ3,261,6511250ФНЭФ32-301 1200371,52,78ПН - 11100425,02,1К-9К - 931210121011210,61,01,722,162.3. Композиционные материалыс волокнистыми наполнителямиКомпозиционные материалы (композиты) представляют собой гетерофазные системы, состоящие из двух и более разнородных компонентов. Компонент, непрерывный по всему объему материала, обеспечивающий его монолитность, называетсяматрицей, или связующим.
Компоненты, распределенные вматрице, называются наполнителями. В качестве матрицы могут применяться материалы на полимерной (органической инеорганической), металлической и керамической основе. Характер взаимодействия между материалами матрицы и наполнителя может быть инертным и активным (между материаламивозникает химическая связь и эффективное адгезионное взаимодействие).В зависимости от вида и структуры наполнителя композитыделятся на дисперсно-упрочненные, упрочненные волокнами,слоистые и газонаполненные.67В качестве волокнистых наполнителей используются хлопковые очесы (волокниты), кордовые нити (кордоволокниты),асбестовое волокно (асбоволокниты), стекловолокно (стекловолокниты).Волокниты – пластмассы на основе хлопковых очесов, пропитанных фенолоформальдегидной смолой.
Материалы обладают повышенной, по сравнению с пресс-порошками, ударнойвязкостью (до 10 кДж/м2), однако имеют значительно меньшуютекучесть, что не позволяет получать тонкостенные детали. Волокниты имеют низкие диэлектрические свойства и неустойчивы к тропическому климату, обладают анизотропией свойств.Применяются они для изготовления изделий общетехническогоназначения с повышенной стойкостью к вибрациям и ударнымнагрузкам, работающих на изгиб и кручение, например, шкивовременных передач, фланцев, рукояток, крышек и др.Асбоволокниты – композиты, содержащие волокнистыйминерал – асбест, расщепляющийся на тонкие волокна диаметром до 0,5 мкм. В качестве связующего используются фенолоформальдегидные и кремнийорганические смолы.
Они обладают высокой ударной вязкостью и теплостойкостью до 200°С,устойчивы к кислым средам, имеют хорошие фрикционныесвойства. Применяются в основном в качестве материалов длятормозных устройств (тормозные колодки, накладки, дискисцепления).Асбоволокниты на фенолоформальдегидной основе используются для производства высокопрочных теплостойких деталейэлектротехнического назначения (электрические панели, высоко- и низковольтные коллекторы), а на основе кремнийорганических полимеров – для деталей, длительно работающих притемпературе до 200°С (материал К-41-5), и дугогасящих камербольшоймощности,клеммныхколодокконтакторов(КМК-218).
Последние материалы тропикоустойчивы. Фаолит –асбоволокнит, полученный пропиткой асбоволокон фенолоформальдегидной смолой с последующим вальцеванием смеси,используют для изготовления кислотоупорных труб, емкостей.68Стекловолокниты представляют собой пластмассы, содержащие в качестве наполнителя стекловолокна. Применяютсястекловолокна диаметром 5...20 мкм высокопрочные с временным сопротивлением 600...3800 МПа и высокомодульные(ВМ-1, ВМП, М-11), имеющие предел прочности σв до3900...4700 МПа и модуль упругости при растяжении до110 ГПа. Используют волокна, нити, жгуты разной длины, чтово многом определяет ударную вязкость стекловолокнита.
Чемтоньше волокно, тем меньше его дефектность и выше прочность.Механические свойства стекловолокнитов зависят от состава, количества и длины стекловолокна, типа связующего, физико-химических процессов, протекающих на границе разделастекловолокно-связующее, метода переработки. Например, замена стекловолокна из стекла Е на волокно из стекла S(табл. 17) в эпоксидном связующем позволяет повысить прочность композита на 40%.Таблица 17Физико-механические свойства стекловолоконСвойство33Плотность, 10 кг/мВременное сопротивление,МПаМодуль упругости при25°С, ГПаУдельное электрическоесопротивление, Ом⋅мЕ2,53Тип волокнаСА2,462,46S2,453700310031004300777474881013–108–Примечание: Е – бесщелочное алюмосиликатное с хорошими диэлектрическими свойствами и теплостойкостью; С – с повышеннойхимической стойкостью; S – теплостойкое, высокопрочное; А – известково-натриевое или щелочное.69С целью улучшения смачиваемости стекловолокна связующим, снижения напряжений, возникающих на границе раздела,увеличения адгезии между волокном и связующим применяютобработку волокон соединениями, содержащими различныереакционноспособные группы (винильные, метакрильные, фенильные, амино- и иминогруппы и др.).
Уменьшению напряжений в пограничном с волокном слое связующего, снижениюусадки и пористости, повышению теплостойкости способствуетвведение в связующее порошкообразных наполнителей, в частности порошка отвержденного связующего.Стекловолокниты подразделяют на спутанно-волокнистые,гранулированные и мелкодисперсные пресс-массы.Спутанно-волокнистые стекловолокниты получают путемпропитки отрезков волокон длиной 40...70 мм с последующейраспушкой и сушкой для удаления растворителя (например,АГ-4В). Недостатком этих материалов является неравномерность распределения связующего, больший разброс механических свойств и меньшая текучесть по сравнению с другимистекловолокнитами.Гранулированные стекловолокниты получают путем пропитки некрученных стеклонитей и стекложгутов с последующей сушкой и резкой на гранулы длиной 5, 10, 20 и 30 мм.Диаметр гранул 0,5...8 мм.
Материал обладает хорошими сыпучестью и текучестью, большей стабильностью механическихсвойств. К этой категории материалов относятся дозирующиесястекловолокниты ДСВ.Мелкодисперсные стекловолокнистые пресс-массы изготавливают путем смешивания измельченных стекловолокон длиной до 1,5 мм со связующим с последующим гранулированием(гранулы размером 3...6 мм). Выпускается также «стеклокрошка» с гранулами длиной до 10...50 мм из пропитанных отходов стеклоткани.Стекловолокнит, гранулированный с гранулами размеромдо 6 мм, перерабатывается литьевым прессованием. Мелкодисперсные стекловолокниты можно перерабатывать литьем под70давлением, а при изготовлении изделий с металлической арматурой – литьевым прессованием. Стекловолокнит с длиной гранул размером 10 мм перерабатывается литьевым и прямымпрессованием, а при длине гранул длиной 20 и 30 мм – толькопрямым прессованием.Из стеклопластиков изготавливают корпусные детали, элементы щитков, изоляторов, штепсельных разъемов, обтекателейантенн и т.д.
Изделия, эксплуатируемые при температурах от-60 до +200°С, изготавливают на основе анилино-фенолоформальдегидных смол и бесщелочного алюмоборосиликатногостекловолокна, а для температурного диапазона –60...100°С наоснове эпоксидных смол. Стекловолокниты на основе кремнийорганических смол эксплуатируются до температуры 400°С,а с использованием кварцевого или кремнеземного волокнакратковременно и при более высоких температурах. Для деталей теплозащитного назначения применяют стекловолокнитына основе кремнеземного волокна и фенолоформальдегидныхсмол.На основе стеклянных матов и непредельных полиэфирныхсмол получают препреги, которые используют для изготовления крупногабаритных деталей (кузова, лодки, корпусные детали приборов и т.п.). Применение ориентированных волокон позволяет получать стекловолокниты с повышенными механическими свойствами. Например, ориентированный стекловолокнит АГ-4С имеет предел прочности σв = 200...400 МПа, ударную вязкость КСU=100 кДж/м2, в то время как АГ-4В на основепутанного волокна σв = 80 МПа, КСU = 25 кДж/м2.Органоволокниты представляют собой композиционные материалы на основе полимерных связующих, в которых наполнителем служат волокна органических полимеров (полиамидные, лавсан, нитрон, винол и др.).
Для армирования используются также жгуты, ткани и маты из этих волокон. В качестве связующих применяют термореактивные смолы (эпоксидные, фенолоформальдегидные, полиимидные и др.).71Использование полимерных связующих и наполнителей сблизкими теплофизическими характеристиками, а также способных к диффузии и химическому взаимодействию междуними, обеспечивают композитам стабильность механическихсвойств, высокие удельную прочность и ударную вязкость, химическую стойкость, стойкость к термоудару, тропической атмосфере, истиранию.
Допускаемая температура эксплуатациибольшинства органоволокнитов 100...150°С, а на основе полиимидного связующего и термостойких волокон – до200...300°С. К недостаткам этих материалов следует отнестиневысокую прочность при сжатии и ползучесть.Для получения высокопрочных композитов применяют волокна на основе ароматических полиамидов (арамидные волокна СВМ, терлон, кевлар), обладающие высокими механическими свойствами, термостабильностью в широком диапазоне температур, хорошими диэлектрическими и усталостными свойствами.
По удельной прочности эти волокна уступают лишьборным и углеродным.Бороволокниты – композиционные материалы на полимерной матрице, наполненные борными волокнами. Они обладаютхорошими механическими свойствами, низкой ползучестью,высокими тепло- и электропроводностью, стойкостью к органическим растворителям, горюче-смазочным материалам, радиоактивному излучению, циклическим знакопеременным нагрузкам.Борные волокна получают путем химического осаждениябора из главной смеси ВСl3+Н2 на вольфрамовую нить при температуре близкой к 1130°С. Для повышения жаростойкости волокна покрывают карбидом кремния, также осаждаемым из парогазовой фазы в среде аргона и водорода. Такие волокна называют борсиком. В качестве связующих для бороволокнитов используют модифицированные эпоксидные смолы и полиамиды.Бороволокниты КМБ-3, КМБ-3к обеспечивают работоспособность изделий при температурах до 100°С, КМБ-1 и КМБ-1к до72200°С, а КМБ-2к до 300°С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
