Диссертация (792867), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Этот факт, с одной стороны, может быть взят в качестве косвенного подтверждения адекватности103настоящего исследования. Однако, к сожалению, непосредственно совместитьтеорию с экспериментальными фактами нельзя по причине того, что при испытаниях образцов на прочность не зафиксировано значений упругих констант материала компонентов этих образцов. Предварительное определение этих констант –обязательное условие для теоретических вычислений.С другой стороны в монографии утверждается, что при любом отклоненииΔα [в наших обозначениях] от оптимального значения αо «прочность композитапонижается». И далее: «результат оптимальности наполнения, выраженный» параболической зависимостью, «имеет широкое экспериментальное подтверждениедля различных композитов на основе полимерных, цементных и других связующих матричных материалов в виде экстремального изменения прочности с выраженным экстремумом-максимумом».Графики функций s1, s2 и s3 не есть параболы.
Однако, например, аппроксимация функции s1 параболой s1п (рисунок 4.6, пунктирная кривая), показывает, чтоотличие этих функций от параболы незначительное (менее 2 %). На этом основании можно считать утверждение о «параболической зависимости» вполне обоснованным и практически приемлемым.В дальнейшем теоретические исследования были использованы при постановке экспериментальных исследований.4.2. Экспериментальное исследование упругопрочностных свойствполимерных композитов от основных структурообразующих факторов науровне микроструктурыКак было установлено в выше приведенном теоретическом исследовании –подбор рационального состава ПК эффективно осуществляется при известныхзначениях упругопрочностных свойств составляющих компонентов и их количественного содержания. Как правило, в исходных данных известными являютсясвойства наполнителей (порошкообразных, зернистых, волокнистых), а свойства104полимерной матрицы, зависящих от свойств полимера, растворителей, модификаторов и т.д.
определяются экспериментально. Поэтому ниже были проведены исследования упругопрочностных свойств полимерных матриц на основе 2-х видовэпоксидных смол (Российского и Китайского производства) от количественногосодержания отвердителя, растворителя, пластификатора и наполнителя. Для такихкомпозитов определялись прочность при изгибе и сжатии, модуль упругости.Определение данных показателей не представляет большой сложности, а их применение в теоретических выкладках является возможным, так как имеются прямые зависимости связывающие показатели модулей сдвиговой и продольнойупругости.Изменение показателей прочности при изгибе и сжатии композитов в относительных величинах от количественного содержания отвердителя приведены нарисунке 4.7.Рисунок 4.7 – Зависимость изменения прочности на изгиб (а) и сжатие (б) эпоксидныхкомпозитов от содержания отвердителя: 1 – составы, на основе смолы марки ЭД-20;2 – составы, на основе смолы марки LE-828Из рисунка 4.7 (а) видно, что для смолы LE-828 максимальные показателипрочности на изгиб достигаются при содержании отвердителя в количестве от 8до 10 мас.
ч. на 100 мас. ч. смолы. При дальнейшем увеличении количестваотвердителя происходит постепенное снижение прочности. Для смолы ЭД-20максимальные показатели прочности на изгиб достигаются при содержании105отвердителя в пределах от 12 до 14 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы. При меньшем содержании отвердителя прочность на изгиб значительно ниже максимальных значений.Из рисунка 4.7 (б) видно, что для смолы LE-828 максимальные показателипрочности на сжатие композитов достигаются при содержании отверждающегокомпонента в количестве 10 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы. При меньшем или большем содержании отвердителя прочность снижается.
Для смолы ЭД-20 максимальные показатели прочности на сжатие достигаются также при содержанииотвердителя в количестве 10 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы. При меньшем илибольшем содержании отвердителя прочность резко снижается.Одним из составляющих компонентов, способствующих увеличению пластичности композиций на основе эпоксидных связующих, является растворитель.В качестве которого в настоящее время в большей степени находит применениебутиловый спирт (бутанол). Проведенные исследования выявили графические зависимости изменения прочностных показателей эпоксидных композитов от количества вводимого растворителя (рис.
4.8).Рисунок 4.8 – Зависимость изменения прочности на изгиб (а) и сжатие (б)эпоксидных композитов от содержания растворителя:1 – составы, на основе смолы марки ЭД-20; 2 – составы, на основе смолы марки LE-828.Из рисунка 4.8 (а) видно, что прочность на изгиб составов на основе смолыЭД-20 при увеличении количества растворителя снижается, но в меньшей степе-106ни, чем прочность образцов на основе смолы LE-828.
Оптимальное количестворастворителя, при котором не происходит резкого снижения прочности образцовдля обоих вяжущих, составляет 10 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы.Из рисунка 4.8 (б) видно, что прочность на сжатие составов на основе смолы ЭД-20 при увеличении количества растворителя снижается при его добавлении в количествах более 10 мас. ч. При увеличении содержания бутанола прочность резко падает. У составов на основе смолы LE-828 прочность снижается равномерно до количества растворителя 25 мас. ч. При дальнейшем введении растворителя прочность падает, еще более интенсивно.Одним из важнейших компонентов полимерных композитов являетсянаполнитель.
Наполнители существенно могут изменять физико-механические идругие свойства эпоксидных композитов, которые вводятся для уменьшенияусадки, снижения коэффициента термического расширения, увеличения термостойкости и т. д. В наших исследованиях в качестве такового использовали портландцемент. Результаты исследования прочности наполненных составов приведены на рис. 4.9.Рисунок 4.9 – Зависимость изменения прочности на изгиб (а) и сжатие (б)эпоксидных композитов от содержания наполнителя:1 – составы, на основе смолы марки ЭД-20; 2 – составы, на основе смолы марки LE-828.Из рисунка 4.9 (а) видно, что прочность на изгиб составов на основе смолыЭД-20 при увеличении количества наполнителя снижается не так сильно какпрочность образцов на основе смолы LE-828.
Прочность снижается не более чем107на 20%, в то время как для смолы LE-828 при увеличении содержания наполнителя снижение прочности продолжается.Из рисунка 4.9 (б) видно, что показатель прочности на сжатие для составовна основе смолы ЭД-20 имеет две точки максимума при введении наполнителя вколичестве 100 и 400 мас. ч. Для составов на основе смолы LE-828 показательпрочности на сжатие имеет две точки максимума при введении наполнителя в количестве 100 и 300 мас. ч.4.3.
Исследование упругопрочностных свойствармированных полимерных композитовВ настоящее время все большее применение находят стеклопластики на основе различных термореактивных смол. Армированные пластики относятся кпластмассам, содержащим в качестве, упрочняющего наполнителя волокнистыематериалы. Нами исследованы образцы, армированные стекловолокном маркиE2400.
Образцы изготавливались методом пултрузии, суть которого заключаетсяв протягивании материала через нагретую до 150 градусов формообразующуюфильеру. Стекловолоконные материалы перед входом в фильеру пропитываютсясвязующим составом довольно сложной композиции. Фильера имеет три зонынагрева, в каждой из которых работает свой реагент - состав стабилизируется, азатем кристаллизуется.Целью настоящих исследований является установление прочностных и деформативных свойств стеклопластика. Исследование свойств производилось прииспытании образцов на осевое растяжение и растяжение при изгибе. Испытывались образцы стандартных размеров.
Состав использованной матрицы приведен втаблице 4.2.Были построены графические зависимости изменения диаграммы деформирования армированных модифицированных эпоксидных композитов при изгибе ирастяжении (рис. 4.10).108Таблица 4.2 – Составы армированных композитовНаименование компонентаСостав композитов, мас.
ч.Эпоксидная смола ЭД-20МелСтиролСтеарат цинкаПоливинилацетатОтвердитель Trigonox CОтвердитель Perkadox 16Разделительный агент Int-Pul24100350,60,50,30,9а)б)Рисунок 4.10 – Зависимость изменения диаграммы деформированияармированных модифицированных эпоксидных композитов при изгибе (а)и растяжении (б) от температуры: 1 – при температуре 22 °С;2 – то же, 60 °С; 3 – то же, 90 °С; 4 – то же, 120 °С; 5 – то же, 150 °С109Из анализа рисунка 4.10 (а) видно, что по мере увеличения температуры испытаний происходит значительное падение прочности при изгибе.
При рассмотрении кривой на 4.10 (б) следует, что переход из упругой в пластическую стадиюдеформации происходит при нагрузке свыше 100 МПа.4.4. Ударная прочность и демпфирующиесвойства полимерных композитовПоведение полимерных материалов при механических воздействиях зависитот того, в каком состоянии он находится. Один и тот же полимер может находиться в стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем состояниях.Релаксационная природа механических свойств полимеров проявляетсяв закономерностяхизмененияпрочности,котораясущественнозависитот скорости деформирования.
При длительно действующих напряжениях проявляется пластическая деформация веществ, обладающих большой вязкостью.При больших скоростях нагружения (ударных нагрузках) релаксационныепроцессы не успевают развиться заметным образом даже в относительно маловязких системах. Тело реагирует на внешнее воздействие как упругое. Полимерныепокрытия во время эксплуатации зачастую подвергаются воздействию достаточносложного комплекса механических нагрузок, которые могут быть не только статическими, но и динамическими. В этой связи исследовалась устойчивость кударному воздействию ненаполненных, мало- и высоконаполненных полимерныхматериалов, предназначенных для изготовления антикоррозионных защитных покрытий и каркасных полимербетонных полов.Для испытаний использовались образцы на основе эпоксидного связующегос различными видами наполнителя и каркасных композитов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
