5.4.2. พอลิเมอร์เมทริกซ์คอมโพสิต

วัสดุคอมโพสิตที่มีพอลิเมอร์เมทริกซ์มีความหนาแน่นต่ำ (1200 ... 1900 กก. / ลบ.ม. 3) ความไวของรอยบากต่ำการนำความร้อนและไฟฟ้าความล้าสูงและความแข็งแรงเฉพาะความสามารถในการแปรรูปความโปร่งใสของคลื่นวิทยุ (วัสดุจำนวนหนึ่ง) ฯลฯ . ในฐานะที่เป็นเมทริกซ์พอลิเมอร์สำหรับคอมโพสิตใช้เป็นเทอร์โมเซตติง (ส่วนใหญ่) และเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์และสารตัวเติม - ใด ๆ ข้างต้น

วัสดุที่ใช้เทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ด้วยสารตัวเติมที่กระจายตัวในลักษณะต่างๆ (แป้งโรยตัว กราไฟต์ โลหะออกไซด์ น้ำมันหล่อลื่นที่เป็นชั้น ผงโลหะ ไฟเบอร์กลาสแบบแยก ฯลฯ) ใช้สำหรับการผลิตเครื่องจักรและอุปกรณ์ที่รับน้ำหนักน้อยและปานกลาง ชิ้นส่วนของร่างกาย เกียร์และเฟือง ตลับลูกปืนและซีล สายพานขับ ภาชนะบรรจุ ฯลฯ

ในบรรดาวัสดุคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติก วัสดุที่เติมด้วยแก้วเป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ฟิลเลอร์ใช้เส้นใยที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 9 ... 13 ไมครอนจากแก้วอลูมิโนโบโรซิลิเกตที่ปราศจากด่าง สั้น (0.1 ... 1 ไมครอน) และยาว (ยาว 3 ... 12 มม.) โดยมีระดับการเติม 10 ... 40% ของมวลพอลิเมอร์ ผลิตพลาสติกที่เติมด้วยแก้วจากโพลีเอไมด์ โพลีคาร์บอเนต โพรพิลีน และเทอร์โมพลาสติกอื่นๆ การเติมเทอร์โมพลาสติกด้วยใยแก้วจะเพิ่มคุณสมบัติด้านความแข็งแรงของโพลีเมอร์และความต้านทานความร้อน ลดการคืบของ 1.5 ... 2 เท่า ลดการขยายตัวจากความร้อน 2 ... 7 เท่า เพิ่มขีดจำกัดความทนทานและทนต่อการสึกหรอ การนำสารหล่อลื่นที่เป็นชั้นที่เป็นของแข็งมาใช้ในคอมโพสิต เช่น กราไฟต์ โมลิบดีนัม ไดซัลไฟด์ โบรอนไนไตรด์ ฯลฯ ช่วยลดค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีของโพลีเมอร์และเพิ่มความต้านทานการสึกหรอ

ความแข็งแรงของคอมโพสิตจากเทอร์โมพลาสติกสูงถึง 150 ... 160 MPa โดยมีแรงกระแทกสูงเพียงพอ (KCU = 8 ... 60 J/m2)

วัสดุคอมโพสิตที่ใช้พลาสติกเทอร์โมเซตติงขึ้นอยู่กับโพลิเมอร์ที่บ่มเมื่อถูกความร้อนหรือภายใต้การกระทำของ hardeners เพื่อสร้างโครงสร้างโพลีเมอร์สามมิติ คอมโพสิตที่มี phenol-formaldehyde, urea-formaldehyde, melamine-formaldehyde, organosilicon และเรซินอื่น ๆ อยู่ในกลุ่มที่ได้รับความร้อน ประเภทที่สองประกอบด้วยวัสดุคอมโพสิตที่มีพื้นฐานมาจากโพลิไซล็อกเซน อีพอกซีเรซิน และโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว

พลาสติกเทอร์โมเซตติงซึ่งแตกต่างจากเทอร์โมพลาสติกนั้นมีลักษณะเฉพาะที่ไม่มีการไหลเย็นโดยสมบูรณ์ มีความต้านทานความร้อนสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ไม่ละลายน้ำ และมีอาการบวมเล็กน้อย มีความคงตัวของคุณสมบัติจนถึงอุณหภูมิที่ทนความร้อน ความสามารถในการทนต่อโหลดระยะยาวที่อุณหภูมิตั้งแต่ -60 ถึง +200 ... 300 ° C ขึ้นอยู่กับชนิดของพอลิเมอร์ และมีคุณสมบัติไดอิเล็กตริกที่ดี แต่วัสดุเหล่านี้มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีน้อยกว่าเทอร์โมพลาสติก

อีพอกซีเรซินมีการยึดเกาะกับฟิลเลอร์มากที่สุด อีพอกซีเรซินที่บ่มแล้วมีความทนทานต่อด่าง ตัวออกซิไดซ์ และกรดอินทรีย์ส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม วัสดุผสมที่มีคุณสมบัติเชิงกลต่ำ มีความต้านทานความร้อนสูงถึง 200 °C นอกจากนี้ เรซินเหล่านี้ยังมีพิษอีกด้วย

คอมโพสิตที่มีสารยึดเกาะออร์กาโนซิลิกอนและโพลิอิไมด์มีความต้านทานความร้อนสูงสุด (สูงถึง 280 ... 350 °C)

การใช้อีพอกซีเรซินและโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวทำให้ได้วัสดุที่สามารถบ่มที่อุณหภูมิห้อง (การบ่มเย็น) ซึ่งมีความสำคัญมากในการผลิตผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่

วัสดุคอมโพสิตด้วย สารตัวเติมกระจายตัวซึ่งใช้เป็นผงอินทรีย์ (แป้งไม้ เซลลูโลส) และแร่ (ควอทซ์ แป้ง ไมกา เมทัลออกไซด์ สารหล่อลื่นชั้นแข็ง รวมทั้งสารกราไฟต์ โมลิบดีนัม ไดซัลไฟด์ โบรอนไนไตรด์) มีคุณสมบัติไอโซทรอปิก มีความแข็งแรงเชิงกลต่ำ และทนต่อแรงกระแทก .

เนื่องจาก วัสดุเสริมเส้นใยใยหิน ใยหิน ใยแก้วถูกนำมาใช้ ดังนั้นวัสดุเหล่านี้จึงเรียกว่าเส้นใย เส้นใยสายไฟ เส้นใยแร่ใยหิน เส้นใยแก้ว

เส้นใย - พลาสติกที่ใช้สำลีชุบด้วยเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ วัสดุมีแรงกระแทกเพิ่มขึ้น (สูงถึง 10 kJ/m 2 ) เมื่อเทียบกับผงอัด แต่มีความลื่นไหลต่ำกว่ามาก ซึ่งไม่อนุญาตให้ได้ชิ้นส่วนที่มีผนังบาง เส้นใยมีคุณสมบัติไดอิเล็กตริกต่ำ ไม่เสถียรต่อสภาพอากาศเขตร้อน และมีคุณสมบัติแอนไอโซทรอปิก ใช้สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ทางเทคนิคทั่วไปที่มีความทนทานต่อแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทกเพิ่มขึ้น ใช้ในการดัดและบิดงอ เช่น รอกสายพาน หน้าแปลน มือจับ ฝาครอบ ฯลฯ

เส้นใยแร่ใยหิน - คอมโพสิตที่มีแร่ใยหิน - ใยหิน แบ่งออกเป็นเส้นใยบาง ๆ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 0.5 ไมครอน ใช้เรซินฟีนอลฟอร์มาลดีไฮด์และออร์กาโนซิลิกอนเป็นสารยึดเกาะ มีแรงกระแทกสูงและทนความร้อนได้ถึง 200 °C ทนต่อสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด และมีคุณสมบัติเสียดสีที่ดี ส่วนใหญ่จะใช้เป็นวัสดุสำหรับอุปกรณ์เบรก (ผ้าเบรก, วัสดุบุผิว, จานคลัตช์)

ใยหินที่มีฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์เป็นส่วนประกอบหลัก ใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนทนความร้อนที่มีความแข็งแรงสูงสำหรับวัตถุประสงค์ทางไฟฟ้า (แผงไฟฟ้า ตัวเก็บประจุแรงดันสูงและแรงดันต่ำ) และอิงจากโพลีเมอร์อินทรีย์ซิลิคอน - สำหรับชิ้นส่วนที่ทำงานเป็นเวลานาน ที่อุณหภูมิสูงถึง 200 ° C (วัสดุ K-41-5) และสำหรับห้องอาร์คของคอนแทคเตอร์กำลังสูง เทอร์มินัลบล็อก (KMK-218) วัสดุล่าสุดมีความทนทานต่อเขตร้อน เฟาไลท์ -เส้นใย asb ที่ได้จากการชุบเส้นใย asb ด้วยเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ ตามด้วยการกลิ้งส่วนผสม ใช้สำหรับการผลิตท่อและภาชนะที่ทนกรด

ไฟเบอร์กลาส เป็นพลาสติกที่มีไฟเบอร์กลาสเป็นตัวเติม ใช้เส้นใยแก้วที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ... 20 ไมครอนมีความแข็งแรงสูงมีความต้านทานแรงดึง  V = 600 ... 3800 MPa และโมดูลัสสูง (VM-1, VMP, M-11) มี  V = 3900 ... 4700 MPa และโมดูลัสยืดหยุ่นที่ยืดได้ถึง 110 GPa ใช้เส้นใย เกลียว มัดที่มีความยาวต่างกัน ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นตัวกำหนดแรงกระแทกของไฟเบอร์กลาส ยิ่งเส้นใยบางลงเท่าใด ข้อบกพร่องก็จะยิ่งน้อยลงและมีความแข็งแรงสูง

คุณสมบัติทางกลของใยแก้วขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ ปริมาณและความยาวของเส้นใยแก้ว ชนิดของสารยึดเกาะ กระบวนการทางกายภาพและเคมีที่เกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างไฟเบอร์กลาสกับสารยึดเกาะ และวิธีการแปรรูป ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนใยแก้วจากแก้ว E (อะลูมิโนซิลิเกตที่ปราศจากด่าง) ด้วยใยแก้ว S (ความแข็งแรงสูงทนความร้อน) ในสารยึดเกาะอีพ็อกซี่สามารถเพิ่มความแข็งแรงของคอมโพสิตได้ถึง 40%

เพื่อปรับปรุงความสามารถในการเปียกของไฟเบอร์กลาสด้วยสารยึดเกาะ ลดแรงเค้นที่เกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสาน เพิ่มการยึดเกาะระหว่างเส้นใยกับสารยึดเกาะ การตกแต่ง (การบำบัด) ของเส้นใยด้วยสารประกอบที่มีกลุ่มปฏิกิริยาต่างๆ (ไวนิล เมทาคริลิก ฟีนิล อะมิโน และหมู่อิมิโน เป็นต้น) ถูกนำมาใช้ การลดความเครียดในชั้นขอบของสารยึดเกาะด้วยเส้นใย การลดการหดตัวและความพรุน การต้านทานความร้อนที่เพิ่มขึ้นทำได้โดยการนำสารตัวเติมที่เป็นผงเข้าไปในสารยึดเกาะ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผงของสารยึดเกาะที่บ่มแล้ว

ไฟเบอร์กลาสแบ่งออกเป็น: มวลอัดแน่นที่เป็นเส้นใย เม็ดละเอียด และกระจายอย่างประณีต

ไฟเบอร์กลาสพันกันได้จากการชุบส่วนของไฟเบอร์ 40 ... 70 มม. ยาว ตามด้วยการทำให้เป็นขุยและทำให้แห้งเพื่อเอาตัวทำละลายออก (เช่น AG-4V) ข้อเสียของวัสดุเหล่านี้คือการกระจายตัวของสารยึดเกาะที่ไม่สม่ำเสมอ สมบัติเชิงกลที่กระจายตัวมากขึ้น และมีความลื่นไหลน้อยกว่าเมื่อเทียบกับไฟเบอร์กลาสอื่นๆ

เม็ดไฟเบอร์กลาส(พรีมิกซ์)ได้จากการชุบเส้นใยแก้วและมัดแก้วที่ไม่บิดเบี้ยว ตามด้วยการทำให้แห้งและตัดเป็นเม็ดยาว 5, 10, 20 และ 30 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางเม็ด 0.5 ... 8 มม. วัสดุมีความสามารถในการไหลและการไหลที่ดี ความเสถียรของสมบัติทางกลที่มากขึ้น วัสดุประเภทนี้รวมถึงการตวงไฟเบอร์กลาส DSV

เครื่องรีดใยแก้วแบบละเอียดทำโดยการผสมใยแก้วที่บดแล้วที่มีความยาวสูงสุด 1.5 มม. เข้ากับสารยึดเกาะ ตามด้วยแกรนูล (แกรนูลขนาด 3 ... 6 มม.) ยังผลิต "เศษแก้ว" ที่มีเม็ดยาวถึง 10 ... 50 มม. จากเศษไฟเบอร์กลาสที่ชุบ

ไฟเบอร์กลาสที่มีเม็ดขนาดไม่เกิน 6 มม. ถูกแปรรูปโดยการฉีดขึ้นรูป เส้นใยแก้วละเอียดสามารถแปรรูปได้โดยการฉีดขึ้นรูปและในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีอุปกรณ์โลหะ - การฉีดขึ้นรูป ไฟเบอร์กลาสที่มีความยาวเกรน 10 มม. ถูกแปรรูปโดยการหล่อและการกดโดยตรง และด้วยความยาวเกรน 20 และ 30 มม. - โดยการกดโดยตรงเท่านั้น

ไฟเบอร์กลาสใช้ทำส่วนต่างๆ ของร่างกาย ส่วนประกอบของโล่ ฉนวน ปลั๊กคอนเนคเตอร์ แฟริ่งเสาอากาศ ฯลฯ ผลิตภัณฑ์ที่ดำเนินการที่อุณหภูมิตั้งแต่ -60 ถึง +200 °C ทำจากเรซิน aniline-phenol-formaldehyde และใยแก้ว aluminoborosilicate ที่ปราศจากด่าง และสำหรับช่วงอุณหภูมิ - 60 ... +100 °C บนพื้นฐานของ อีพอกซีเรซิน

เส้นใยแก้วที่ใช้เรซินออร์แกโนซิลิกอนทำงานที่อุณหภูมิ 400 °C และด้วยการใช้เส้นใยควอทซ์หรือซิลิกาในระยะเวลาอันสั้นและที่อุณหภูมิสูงขึ้น สำหรับชิ้นส่วนป้องกันความร้อนจะใช้เส้นใยแก้วที่มีเส้นใยซิลิกาและเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์

ขึ้นอยู่กับเสื่อแก้วและเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว พรีเพกส์, ซึ่งใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่ (ตัวถัง เรือ ส่วนของร่างกายของอุปกรณ์ ฯลฯ) การใช้เส้นใยเชิงเดี่ยวทำให้ได้เส้นใยแก้วที่มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีขึ้น ตัวอย่างเช่น ไฟเบอร์กลาสเชิง AG-4C มี:  V = 200 ... 400 MPa, KCU = 100 kJ / m 2; ในขณะที่สำหรับ AG-4V ที่ใช้เส้นใยพันกัน:  V = 80 MPa, KCU = 25 kJ / m 2

เส้นใยอินทรีย์ เป็นวัสดุคอมโพสิตที่มีพื้นฐานจากสารยึดเกาะโพลีเมอร์ ซึ่งเส้นใยของโพลีเมอร์อินทรีย์ (โพลีเอไมด์ ลาฟซาน ไนตรอน ไวนิล ฯลฯ) ทำหน้าที่เป็นสารตัวเติม สายรัด ผ้า และเสื่อจากเส้นใยเหล่านี้ยังใช้สำหรับการเสริมแรง ใช้เรซินเทอร์โมเซตติง (อีพ็อกซี่ ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ โพลิอิไมด์ ฯลฯ) เป็นสารยึดประสาน

การใช้สารยึดเกาะและสารตัวเติมโพลีเมอร์ที่มีลักษณะทางอุณหพลศาสตร์ที่คล้ายคลึงกัน ตลอดจนความสามารถในการแพร่และปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างกัน ทำให้คอมโพสิตมีความเสถียรของสมบัติเชิงกล ความแข็งแรงจำเพาะสูงและทนต่อแรงกระแทก ทนต่อสารเคมี ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อน ความร้อน บรรยากาศ และการเสียดสี อุณหภูมิในการทำงานที่อนุญาตของเส้นใยออร์กาโนส่วนใหญ่คือ 100 ... 150 ° C และบนพื้นฐานของสารยึดเกาะ polyimide และเส้นใยทนความร้อน - สูงถึง 200 ... 300 ° C ข้อเสียของวัสดุเหล่านี้ ได้แก่ แรงอัดและการคืบต่ำ

เพื่อให้ได้คอมโพสิตที่มีความแข็งแรงสูง จะใช้เส้นใยที่มีอะโรมาติกโพลิเอไมด์ (เส้นใยอะรามิด SVM, Terlon, Kevlar) ซึ่งมีคุณสมบัติเชิงกลสูง เสถียรภาพทางความร้อนในช่วงอุณหภูมิกว้าง คุณสมบัติของไดอิเล็กตริกที่ดีและความล้า ในแง่ของความแข็งแรงเฉพาะ เส้นใยเหล่านี้เป็นอันดับสองรองจากโบรอนและเส้นใยคาร์บอน

เส้นใยโบรอน - วัสดุคอมโพสิตบนพอลิเมอร์เมทริกซ์ที่เต็มไปด้วยเส้นใยโบรอน มีคุณสมบัติทางกลที่ดี การคืบต่ำ การนำความร้อนและไฟฟ้าสูง ทนต่อตัวทำละลายอินทรีย์ เชื้อเพลิงและสารหล่อลื่น รังสีกัมมันตภาพรังสี และโหลดสลับแบบวัฏจักร

เส้นใยโบรอนผลิตโดยการสะสมทางเคมีของโบรอนจากส่วนผสมของก๊าซ BCl 3 +H 2 ลงบนไส้หลอดทังสเตนที่อุณหภูมิ ~1130 องศาเซลเซียส เพื่อเพิ่มความทนทานต่อความร้อน เส้นใยเคลือบด้วยซิลิกอนคาร์ไบด์ ซึ่งสะสมจากเฟสไอ-แก๊สในสภาพแวดล้อมของอาร์กอนและไฮโดรเจน เส้นใยดังกล่าวเรียกว่า borsik เป็นสารยึดเกาะสำหรับเส้นใยโบรอน ใช้อีพอกซีเรซินดัดแปลงและโพลิอิไมด์ เส้นใยโบรอน KMB-3, KMB-Zk ช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ที่อุณหภูมิสูงถึง 100 °C, KMB-1 และ KMB-1k สูงถึง 200 °C และ KMB-2k ถึง 300 °C เพื่อปรับปรุงความสามารถในการผลิตของกระบวนการผลิต คอมโพสิตที่มีส่วนผสมของโบรอนไฟเบอร์กับใยแก้วถูกนำมาใช้

เส้นใยโบรอนใช้ในเทคโนโลยีการบินและอวกาศสำหรับการผลิตโปรไฟล์ แผง ชิ้นส่วนคอมเพรสเซอร์ ฯลฯ

เส้นใยคาร์บอน (CFRP) - วัสดุคอมโพสิตที่ใช้สารยึดเกาะโพลีเมอร์และเส้นใยคาร์บอน เส้นใยคาร์บอนมีคุณสมบัติทนความร้อนสูง ความแข็งแรงจำเพาะ ทนต่อสารเคมีและสภาพอากาศ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นความร้อนต่ำ

ใช้เส้นใยสองประเภท: ถ่านและแกรไฟต์ เส้นใย Viscose หรือ Polyacrylonitrile (PAN) พิตช์หินและปิโตรเลียม ซึ่งต้องผ่านการอบชุบด้วยความร้อนเป็นพิเศษ ใช้เป็นวัสดุเริ่มต้น ในกระบวนการแปรรูปที่อุณหภูมิสูงในสภาพแวดล้อมที่ไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์ มีการเปลี่ยนจากเส้นใยอินทรีย์เป็นเส้นใยคาร์บอน การทำให้เป็นคาร์บอนทำได้ที่อุณหภูมิ 900 ... 2000 °C และกราไฟท์ - ที่อุณหภูมิสูงถึง 3000 °C ตามคุณสมบัติทางกล เส้นใยคาร์บอนแบ่งออกเป็นโมดูลัสสูงและความแข็งแรงสูง เทอร์โมเซตติงโพลีเมอร์ใช้เป็นสารยึดเกาะ: อีพ็อกซี่ ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ อีพอกซี-ฟีนอลเรซิน โพลิอิไมด์ ฯลฯ รวมทั้งเมทริกซ์คาร์บอน

เส้นใยคาร์บอนมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี ทนทานต่อไฟฟ้าสถิตและไดนามิก กันน้ำและสารเคมี เป็นต้น

คาร์โบไฟเบอร์ที่มีสารยึดเกาะอีพ็อกซี่-อนิลิโน-ฟอร์มาลดีไฮด์ (KMU-3, KMU-Zl) สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 100 °C บนอีพ็อกซี่-ฟีนอล (KMU-1l, KMU-ly) สูงถึง 200 °C บนโพลิอิไมด์ ( KMU- 2, KMU-2l) สูงถึง 300 °C บนเมทริกซ์คาร์บอนสูงถึง 450 °C ในอากาศและสูงถึง 2200 °C ในบรรยากาศเฉื่อย

คาร์โบไฟเบอร์ใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างสำหรับการบินและจรวด เสาอากาศ เรือ รถยนต์ และอุปกรณ์กีฬา

วัสดุคอมโพสิตชั้นมีแผ่นฟิลเลอร์ (ผ้า กระดาษ วีเนียร์ ฯลฯ) ชุบและเชื่อมประสานด้วยสารยึดเกาะโพลีเมอร์ วัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติแอนไอโซทรอปิก ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบเสริมเส้นใย ผ้าที่ใช้เส้นใยความแข็งแรงสูงจากธรรมชาติต่างๆ ถูกนำมาใช้: ผ้าฝ้าย ผ้าใยแก้ว ผ้าใยแก้ว ผ้าอินทรีย์ ผ้าคาร์บอน ผ้าแก้วอินทรีย์ ผ้าใยแก้วอินทรีย์โบรอน ผ้ามีความแตกต่างกันในอัตราส่วนของเส้นใยในด้ายยืนและพุ่งในประเภทของการทอ ซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลของผ้า คอมโพสิตลามิเนตผลิตขึ้นในรูปแบบของแผ่น, ท่อ, ช่องว่าง

Getinax - พลาสติกที่ใช้เรซินฟีนอล อะมิโนฟอร์มาลดีไฮด์และยูเรียดัดแปลง และกระดาษเกรดต่างๆ

Organogetinaks ทำขึ้นจากกระดาษจากเส้นใยสังเคราะห์ ส่วนใหญ่มักทำจากอะโรมาติกโพลีเอไมด์และโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ Polyimides, ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์, อีพอกซีเรซินและอื่น ๆ ใช้เป็นสารยึดเกาะ เมื่อเทียบกับ getinaks พวกมันมีความต้านทานสูงกว่าในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าวและความเสถียรของคุณสมบัติทางกลและไดอิเล็กทริกที่อุณหภูมิสูง

Textolite - พลาสติกลามิเนตที่ใช้สารยึดเกาะโพลีเมอร์และผ้าฝ้าย วัสดุมีคุณสมบัติเชิงกลสูงทนต่อแรงสั่นสะเทือน textolites แบ่งออกเป็นโครงสร้าง, ไฟฟ้า, กราไฟท์, การกันกระแทกแบบยืดหยุ่นทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์หลัก

โครงสร้าง textolite เกรด PTK, PT, PTM ใช้สำหรับการผลิตเกียร์, ตลับลูกปืนธรรมดาที่ทำงานที่อุณหภูมิในเขตแรงเสียดทานไม่เกิน 90 ° C ในโรงงานรีด, กังหัน, ปั๊ม ฯลฯ ผลิตในรูปของแผ่น มีความหนา 0.5 ถึง 8 มม. และแผ่นหนา 8 ถึง 13 มม.

Textolite อิเล็กโทรเทคนิคใช้เป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิในการทำงานตั้งแต่ลบ 65 ถึง +165 ° C และความชื้นสูงถึง 65% ผลิตเป็นแผ่นหนา 0.5 ถึง 50 มม. เกรด A, B, G, VCh กำลังไฟฟ้าในน้ำมันหม้อแปลงสูงถึง 8 kV/mm. เกรด A - พร้อมคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีขึ้นสำหรับการทำงานในน้ำมันหม้อแปลงและในอากาศที่ความถี่อุตสาหกรรม 50 Hz เกรด B - พร้อมคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับการใช้งานในอากาศที่ความถี่ 50 Hz เกรด G - คล้ายกับเกรด A ในแง่ของคุณสมบัติและพื้นที่ใช้งาน แต่มีความคลาดเคลื่อนที่เพิ่มขึ้นสำหรับการบิดเบี้ยวและความหนา เกรด HF - สำหรับการใช้งานในอากาศที่ความถี่สูง (สูงถึง 10 6 Hz)

กราไฟท์ textolite ใช้สำหรับการผลิตตลับลูกปืนสำหรับอุปกรณ์กลิ้งและผลิตในรูปแบบของแผ่นที่มีความหนา 1 ... 50 มม. ยาวสูงสุด 1,400 มม. และกว้างสูงสุด 1,000 มม.

textolite ปะเก็นแบบยืดหยุ่นใช้สำหรับการผลิตปะเก็นปิดผนึกและฉนวนในชุดเครื่องจักรที่สัมผัสกับน้ำมัน น้ำมันก๊าด น้ำมันเบนซิน ผลิตเป็นแผ่นหนา 0.2 ... 3.0 มม.

ที่ ใยหิน-textolites และ asbogetinaks เป็นฟิลเลอร์ตามลำดับมีผ้าใยหินหรือกระดาษใยหิน (มากถึง 60%) และเป็นสารยึดเกาะ - ฟีนอล - ฟอร์มาลดีไฮด์และเมลามีน - ฟอร์มาลดีไฮด์เรซิน, ซิลิคอน - อินทรีย์โพลีเมอร์ซึ่งกำหนดอุณหภูมิการทำงานที่อนุญาต

วัสดุที่ใช้เมลามีน-ฟอร์มาลดีไฮด์ช่วยให้ผลิตภัณฑ์ทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 200 °C บนฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ - สูงถึง 250 °C และออร์กาโนซิลิกอนสูงถึง 300 °C ระหว่างการใช้งานระยะยาว ในช่วงเวลาสั้นๆ อุณหภูมิอาจสูงถึง 3000 °C ใยหิน-เท็กซ์โทไลต์ใช้เป็นหลักในการผลิตผ้าเบรก ผ้าเบรก เป็นวัสดุฉนวนความร้อนและป้องกันความร้อน

ไฟเบอร์กลาส ทำจากผ้าแก้วและสารยึดเกาะโพลีเมอร์ต่างๆ สำหรับเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ (KAST, KAST-V, KAST-R) ทนความร้อนได้ดีกว่า PTK textolite แต่ทนทานต่อแรงสั่นสะเทือนได้แย่กว่า สำหรับเรซินออร์กาโนซิลิกอน (STK, SK-9F, SK-9A) มีความทนทานต่อความร้อนและความเย็นสูง ทนต่อสารเคมีสูง ไม่ทำให้เกิดการกัดกร่อนของโลหะเมื่อสัมผัส ไฟเบอร์กลาสใช้เป็นหลักสำหรับผลิตภัณฑ์วิศวกรรมวิทยุขนาดใหญ่

แรงกระแทกสูง KCU สูงถึง 600 kJ / m 2 ความต้านทานชั่วคราวสูงถึง 1,000 MPa วัสดุแอนไอโซทรอปิกใยแก้ว, เสริมด้วยวีเนียร์แก้ว (SVAM) ในแง่ของความแข็งแกร่งจำเพาะ วัสดุเหล่านี้ไม่ได้ด้อยกว่าโลหะ และในแง่ของความแข็งแกร่งจำเพาะ พวกมันเหนือกว่าพวกมัน 2 ... 3 เท่า

พลาสติกเติมแก๊สนอกจากนี้ยังสามารถนำมาประกอบกับคลาสของคอมโพสิตได้เนื่องจากโครงสร้างของพวกมันเป็นระบบที่ประกอบด้วยเฟสของแข็งและก๊าซ แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: พลาสติกโฟมและพลาสติกโฟม โฟมมีโครงสร้างเซลล์ซึ่งเป็นรูพรุนที่แยกจากกันโดยชั้นโพลีเมอร์ พอโรพลาสต์มีระบบรูพรุนแบบเปิดและผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซหรือของเหลวในนั้นสื่อสารกันและสิ่งแวดล้อม

โฟม ได้จากเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ (โพลีสไตรีน โพลีไวนิลคลอไรด์ โพลียูรีเทน) และเทอร์โมเซตติงเรซิน (ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ ฟีนอล-ยาง ออร์กาโนซิลิกอน อีพ็อกซี่ ยูเรีย) เพื่อให้ได้โครงสร้างที่มีรูพรุน ในกรณีส่วนใหญ่ ส่วนประกอบที่ขึ้นรูปก๊าซจะถูกนำเข้าไปในสารยึดเกาะโพลีเมอร์ที่เรียกว่า ตัวแทนเป่าอย่างไรก็ตาม ยังมีวัสดุที่ทำให้เกิดฟองได้เอง เช่น โฟมโพลีอีเทอร์ ยูรีเทน โฟมโพลีอีพ็อกซี่ พลาสติกโฟมจากเรซินเทอร์โมพลาสติกนั้นมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและยืดหยุ่นมากกว่า อย่างไรก็ตาม ช่วงอุณหภูมิในการทำงานอยู่ระหว่าง -60 ถึง +60 °C

พอโรพลาสต์ ส่วนใหญ่ได้มาจากการทำให้เกิดฟองเชิงกลขององค์ประกอบ เช่น ด้วยอากาศอัดหรือการใช้สารทำให้เกิดฟองแบบพิเศษ ในระหว่างการชุบแข็งของมวลโฟม ตัวทำละลายที่ถูกกำจัดออกจากผนังเซลล์ระหว่างกระบวนการทำให้แห้งและบ่ม จะทำลายพวกมัน สามารถรับผ่านรูพรุนได้โดยการเติมองค์ประกอบด้วยสารที่ละลายน้ำได้ หลังจากกดและบ่มผลิตภัณฑ์แล้วจะแช่ในน้ำอุ่นซึ่งล้างสารที่ละลายได้

พลาสติกโฟมใช้สำหรับการผลิตโช้คอัพ เบาะนุ่ม ฟองน้ำ ตัวกรอง เป็นตัวหน่วงการสั่นสะเทือนและปะเก็นกันเสียงในระบบระบายอากาศ ตัวเก็บเสียง ปะเก็นในหมวกกันน็อคและหมวกกันน็อค ฯลฯ ความหนาแน่นของพวกเขาคือ 25 ... 500 กก. / ม. 3

วัสดุกรอบโลหะ-โพลีเมอร์เป็นวัสดุคอมโพสิตที่ฐานพาหะเป็นตาข่ายโลหะสามมิติ และช่องระหว่างเฟรมนั้นเต็มไปด้วยองค์ประกอบพอลิเมอร์ที่มีส่วนประกอบการทำงานต่างๆ (รูปที่ 5.11)

ข้าว. 5.11. โครงสร้างของวัสดุกรอบโลหะ-โพลีเมอร์ (a) และวัสดุ MPC (b):

1 - อนุภาคโลหะ 2 - พอลิเมอร์ 3 - น้ำมันหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง 4 - กราไฟท์ไพโรไลติก

ในทางวิศวกรรมเครื่องกล วัสดุที่หล่อลื่นตัวเองด้วยโลหะ-พอลิเมอร์ซึ่งใช้กรอบโลหะเซรามิกและสารยึดเกาะโพลีเมอร์ที่มีสารหล่อลื่นแห้งหลายชนิด (กราไฟต์ โมลิบดีนัม ไดซัลไฟด์ แคดเมียมไอโอไดด์ ฯลฯ) พบการใช้งาน วัสดุดังกล่าวใช้สำหรับการผลิตตลับลูกปืนธรรมดา กรงตลับลูกปืนกลิ้ง แหวนลูกสูบ ฯลฯ

เพื่อให้ได้กรอบโลหะเซรามิกจะใช้ผงของทองแดงดีบุก, สแตนเลส, เซรามิกแก้ว ช่องว่างระหว่างเฟรมเต็มไปด้วย PTFE-4D โดยการทำให้ชุ่มด้วยสารแขวนลอยที่เป็นน้ำ 50% ของ PTFE หรือส่วนผสมของ PTFE-4D กับตะกั่ว วัสดุกันเสียดสีโลหะเซรามิก MPK ซึ่งทำมาจากผงสเตนเลสสตีล ประกอบด้วยสารไพโรกราไฟต์และฟลูออโรพลาสต์-4

เทคโนโลยีสำหรับการผลิตมีดังนี้: ผงโลหะถูกกดและเผาเป็นกรอบที่มีความพรุน 20 ... 70% จากนั้นก๊าซที่ประกอบด้วยคาร์บอนจะถูกส่งผ่านเข้าไปในรูพรุนในห้องพิเศษที่อุณหภูมิที่ช่วยให้แน่ใจได้ว่าก๊าซไพโรไลซิสและกราไฟท์จะสะสมอยู่ที่ผนังเฟรมจนเต็มประมาณ 3/4 ของปริมาตรรูพรุน หลังจากนั้นผลิตภัณฑ์จะถูกชุบด้วยสุญญากาศซ้ำแล้วซ้ำอีก สารแขวนลอยฟลูออโรเรซิ่น-4 พร้อมการอบชุบด้วยความร้อนพร้อมกัน

วัสดุหล่อลื่นตัวเองตามประเภทที่กำหนดมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงถึง 250 °C

มีแนวโน้มมากที่จะใช้วัสดุหล่อลื่นตัวเองของกรอบเทปซึ่งเป็นฐานโลหะ (เทป) ซึ่งชั้นของกรอบโลหะเซรามิกที่มีรูพรุนถูกอบ รูพรุนของเฟรมนั้นเต็มไปด้วยองค์ประกอบจากฟลูออโรพลาสต์-4 และสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง

วัสดุเทปมีความล้ำหน้าทางเทคโนโลยีมาก ทำให้สามารถผลิตตลับลูกปืนธรรมดา (แบบม้วน) และวัสดุบุผิวขนาดใดก็ได้) ทำให้สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องหล่อลื่นที่อุณหภูมิสูงถึง 280 ° C ที่แรงดันสูง (สูงถึง 200 ... 300 MPa) และความเร็วการเลื่อน การใช้เทปฐานโลหะและโครงที่มีรูพรุนสีบรอนซ์ช่วยระบายความร้อนได้ดีจากเขตเสียดทาน และฟลูออโรพลาสต์-4 ที่มีสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็งอยู่ในรูพรุนและบนพื้นผิวช่วยให้มั่นใจได้ว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำและความทนทานต่อการสึกหรอสูงของคู่แรงเสียดทาน ในต่างประเทศมีการใช้วัสดุเทปเช่น DU, DP, DQ อย่างแพร่หลาย

ข้อเสียอย่างหนึ่งของวัสดุเทปเฟรมคือความหนาขนาดเล็กของชั้นรันอิน (10 ... 20 µm) ซึ่งไม่รวมความเป็นไปได้ของการตัดเฉือนตลับลูกปืนหลังจากติดตั้งในตัวเรือน

มีประสิทธิภาพในการใช้วัสดุหล่อลื่นตัวเองของเฟรม ซึ่งเฟรมที่เผาจากเส้นใยโลหะหรือตาข่าย และองค์ประกอบโพลีเมอร์ต่างๆ ถูกใช้เป็นเมทริกซ์ เช่นเดียวกับวัสดุที่มีคาร์บอน-กราไฟต์และผ้าคาร์บอน-กราไฟต์ที่เป็นโลหะที่ชุบด้วย สารยึดเกาะโพลีเมอร์ที่มีสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง

ปัจจุบันนิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย วัสดุไม้คอมโพสิต,ซึ่งเป็นวัสดุเสริมแรงจากไม้ (สารตัวเติม) รวมกันเป็นเมทริกซ์ (โดยปกติจะเป็นโพลีเมอร์) พร้อมการแนะนำสารเติมแต่งพิเศษ ในบางกรณีเรียกว่าพลาสติกไม้หรือ KDPM (วัสดุพอลิเมอร์ไม้คอมโพสิต)

แผ่นไม้อัด - สินค้าขนาดใหญ่ผลิตโดยการรีดร้อนด้วยเศษไม้ผสมกับสารยึดเกาะ ตาม GOST 10632-89 แผ่นที่ผลิตในขนาด 2440x1220; 2750x1500; 3500x1750; 3660x1830; 5500x2440 มม. ความหนาตั้งแต่ 10 ถึง 25 มม. ขัดแล้วไม่ขัด ตามวัตถุประสงค์ของจานแบ่งออกเป็นสามเกรด: P-1 (P-1M หลายชั้นและ P-1T สามชั้น)- การผลิตกล่อง แผง และชิ้นส่วนอื่นๆ ในการผลิตวิทยุและเครื่องดนตรี เฟอร์นิเจอร์และส่วนประกอบในการก่อสร้าง เคลือบด้วยฟิล์มที่ยึดตามเทอร์โมเซตติงและเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ สีและวาร์นิช P-2 (P-2T และ P-20 ชั้นเดียว แบ่งออกเป็นกลุ่ม A และ B) - ผลิตกล่องเครื่องมือ เครื่องจักร ภาชนะและภาชนะ (ยกเว้นอาหาร) ชั้นวาง ส่วนประกอบของเฟอร์นิเจอร์และโครงสร้างอาคาร ทาด้วยแผ่นไม้อัด กระดาษตกแต่ง - พลาสติกลามิเนตและไม่ต้องหัน P-3 (P-ET)- ส่วนของร่างกายสำหรับรถตู้, พาร์ทิชันรถยนต์, องค์ประกอบของโครงสร้างรับน้ำหนักของอาคาร ตามคุณภาพของพื้นผิว เพลตจะแบ่งออกเป็นเกรดขัดเงา (เกรด 1 และ II) และไม่ขัดเงา (เกรด I และ II)

แผ่นใยไม้ (GOST 4598-86) ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นพวกเขาจะแบ่งออกเป็นนุ่ม (M) กึ่งแข็ง (PT) แข็ง (T) และซุปเปอร์ฮาร์ด (ST) และขึ้นอยู่กับความแข็งแรงดัดเป็นเจ็ดเกรด: M -4, M- 12, M-20, PT-100, T-350, T-400 และ ST-500 โดยที่ตัวเลขระบุค่าต่ำสุดของความแข็งแรงสูงสุดของแผ่นในการดัดเป็น kgf / cm 2 ความหนาของแผ่น 2.5; 3.2; สี่; 5; 6; 8:12; 16 และ 25 มม. ความกว้างตั้งแต่ 1220 ถึง 1830 มม. และความยาวตั้งแต่ 1200 ถึง 5500 มม. ออกแบบมาเพื่อใช้ในผลิตภัณฑ์และโครงสร้างที่ป้องกันความชื้น

พลาสติกเคลือบไม้ (แผ่นไม้อัด) - แผ่นไม้อัดหลายชั้นอัดร้อน ชุบด้วยเรซินสังเคราะห์จากไม้ประเภทต่างๆ Chipboards มีความแข็งแรงสูงและทนต่อการสึกหรอ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ และรันอินที่ดี

Chipboardหนาตั้งแต่ 1 ถึง 15 มม. ทำจากแผ่นสี่เหลี่ยมหนา 15 ถึง 60 มม. - ในรูปแบบของแผ่น แผ่นและแผ่นติดกาวจากแผ่นไม้อัดทั้งแผ่นตามความยาวเรียกว่าของแข็งและจากหลาย ๆ - คอมโพสิต (มีคุณสมบัติลดลงบ้าง) แผ่นทึบผลิตด้วยความกว้าง 950 มม. และความยาว 700, 1150 และ 1500 มม. และ 1200x1500 มม. คอมโพสิต 2400x950, 4800x1200, 5000x1200 มม.; แผ่นพื้นแข็ง: 750x750, 950x700 (1150, 1500); 1200x1200 (1500) แผ่นผสมผลิตในขนาดเดียวกับแผ่นผสม ตาม GOST 13913-78 และ GOST 20366-75 chipboard แบ่งออกเป็น 11 เกรด

ไปที่หมายเลข ส่วนประกอบและชิ้นส่วนที่มีแนวโน้มจาก KDPMสามารถนำมาประกอบ:

ลูกกลิ้งของสายพานลำเลียง

ตัวเรือนแบริ่งกลิ้ง

ผ้าคลุมคนตาบอดและทางเดิน, ฟัก;

ส่วนกลางของล้อและลูกกลิ้ง (ศูนย์ล้อพร้อมผ้าพันแผลทำจากเหล็ก)

บล็อกสายเคเบิลสำหรับเครน, telphers, รอกโซ่ ฯลฯ ;

รอก, เฟือง, เกียร์ที่ติดตั้งบนเพลาพร้อมข้อต่อแบบไม่มีกุญแจ

ตุ้มน้ำหนัก ตุ้มน้ำหนัก แดมเปอร์ มู่เล่ ที่มีส่วนด้านในทำด้วยขี้เลื่อยโลหะอัด และส่วนด้านนอกทำด้วย KDPM

แผงสำหรับบุด้านในของรถยนต์ รถโดยสาร เกวียน ห้องโดยสารของเครื่องจักรต่างๆ ฯลฯ

ลูกสูบของกระบอกสูบนิวเมติกและไฮดรอลิก

กรอบหน้าต่าง

เฟรมสำหรับชิ้นส่วนที่ทำจากโฟมโพลียูรีเทน

โปรไฟล์โค้งงอและแผ่นไม้อัด

แผงแซนวิชที่มีแผ่นชั้นนอกทำด้วยไม้อัด แผ่นใยไม้อัด แผ่นไม้อัด DSG1 แผ่นไม้อัดหรือโลหะ (เหล็ก อะลูมิเนียม) และส่วนตรงกลางทำด้วยพลาสติกโฟมที่มีสารตัวเติมไม้

ชิ้นส่วนที่ทำด้วยโฟมพลาสติกที่มีสารตัวเติมไม้สำหรับโครงสร้างและเป็นฉนวนความร้อน (เช่น ชิ้นส่วนยึดสำหรับเพดานรถยนต์ ฉนวนกันความร้อน เสียง และการสั่นสะเทือนของรถยนต์ หัวรถจักรดีเซล ตู้เย็นและประตูโรงรถ ฉนวนกันความร้อนของท่อแบบไม่มีช่องระบายอากาศ , ฯลฯ );

อ่างเก็บน้ำ (ถังแก๊ส ตัวรับ ฯลฯ)

ตลับลูกปืนธรรมดาทำงานในโหมดการถ่ายโอนแบบเลือก

แน่นอนว่า ขอบเขตการใช้งาน KDPM ที่พิจารณาแล้วมีแนวโน้มว่าจะไม่สมบูรณ์ ไม่ได้ทำให้หมดพื้นที่การใช้งานที่เป็นไปได้ทั้งหมด และสามารถขยายได้อย่างมาก

เพื่อให้เข้าใจอย่างถูกต้องในบทความนี้ ก่อนอื่นคุณต้องกำหนดวลีอย่างถูกต้อง - วัสดุคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติก (T.K.M. ) และไม่ต้องสับสนกับสารประกอบเนื่องจากเรากำลังพูดถึงวัสดุที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง วัสดุคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติก (คอมโพสิต) คืออะไร? เป็นวัสดุหลายเฟสที่ไม่เหมือนกันของส่วนประกอบตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปโดยมีส่วนติดต่อที่ชัดเจนระหว่างพวกเขาและคุณสมบัติใหม่เชิงคุณภาพในขณะที่ยังคงเอกลักษณ์ทางเคมีของแต่ละส่วนประกอบ ประกอบด้วยฐานพลาสติก (เมทริกซ์) ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะและการรวมส่วนประกอบต่างๆ ในรูปของผง เส้นใย ฯลฯ (ฟิลเลอร์) เมทริกซ์ช่วยรับรองความแข็งของวัสดุ การถ่ายโอนและการกระจายของความเค้นระหว่างสารตัวเติม กำหนดความหนาแน่น ความร้อน ความชื้น ไฟ และความทนทานต่อสารเคมีของคอมโพสิต เทคโนโลยี ตลอดจนคุณสมบัติทางวิศวกรรมอุณหพลศาสตร์ ไฟฟ้า และวิทยุ การผสมผสานที่เหมาะสมที่สุดของคุณสมบัติในการปฏิบัติงานและเทคโนโลยีถูกนำไปใช้เพื่อควบคุมคุณสมบัติและเนื้อหาของเมทริกซ์และสารตัวเติม โดยจะมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันที่ขอบเฟส การวางแนวของสารตัวเติม การใช้เมทริกซ์หลายตัว (คอมโพสิตโพลีเมทริกซ์) หรือสารตัวเติมที่มีลักษณะต่างกัน (คอมโพสิตไฮบริด) ช่วยเพิ่มความเป็นไปได้ในการควบคุมคุณสมบัติของคอมโพสิต โพลีเมอร์เกรดพื้นฐานใช้เป็นเมทริกซ์ของวัสดุคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติก กลุ่มเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์พื้นฐานที่ทันสมัยขึ้นอยู่กับระดับของคุณสมบัติความแข็งแรงยืดหยุ่นและความต้านทานความร้อนจากการเสียรูป แบ่งออกเป็นสามกลุ่มตามเงื่อนไข

ตามโครงสร้างโมเลกุล เทอร์โมพลาสติกแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม - อสัณฐานและผลึก เนื่องจากลักษณะโครงสร้าง โพลีเมอร์ของกลุ่มที่สองเป็นที่สนใจของผู้ผลิตมากที่สุด ซึ่งสามารถให้คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลในระดับที่สูงขึ้นและทนต่อสารเคมีได้ดีขึ้น

ปริมาณการผลิตเทอร์โมพลาสติกของโลก (ในปี 1990 - 86 ล้านตันในปี 2000 - 150 ล้านตันในปี 2010 ตามการคาดการณ์ - 258 ล้านตัน) เกินปริมาณการผลิตเทอร์โมพลาสติกของโลกอย่างมีนัยสำคัญ ในฐานะที่เป็นฟิลเลอร์ สามารถใช้สารตัวเติมที่เป็นของแข็งในรูปแบบของผง เส้นใยที่มีความยาวต่างกัน โครงสร้างทอและไม่ทอที่เกิดจากเส้นใยที่มีลักษณะทางเคมีต่างๆ ฟิลเลอร์แบ่งออกเป็นสามกลุ่มขึ้นอยู่กับหน้าที่ดำเนินการ:

เฉื่อย- แบไรท์ โดโลไมต์ ชอล์กธรรมชาติ หินอ่อน ฯลฯ การใช้งานเกิดจากความต้องการลดต้นทุนของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเมื่อยอมรับการเสื่อมสภาพในคุณสมบัติของวัสดุ

คล่องแคล่ว- ขึ้นอยู่กับซิลิเกตธรรมชาติเป็นหลัก - วอลลาสโทไนท์, ดินขาว, ไมกา, แป้งโรยตัว คุณสมบัติทางเทคโนโลยีที่ได้รับการปรับปรุงนั้นถูกกำหนดโดย “ปัจจัยทางธรรมชาติ: รูปร่างของอนุภาค ระดับของแอนไอโซโทรปีของพวกมัน เคมีของพื้นผิวของอนุภาคที่สัมพันธ์กับพอลิเมอร์

ทำหน้าที่หรือปรับเปลี่ยนพื้นผิวเป็นที่ทราบกันดีว่าเพื่อปรับปรุงคุณภาพและความสามารถในการแข่งขันของวัสดุคอมโพสิต การปรับเปลี่ยนพื้นผิวของสารตัวเติมด้วยสารอินทรีย์และ/หรือสารอนินทรีย์ตามหน้าที่การทำงานเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งทำให้สามารถให้คุณสมบัติเพิ่มเติมของสารตัวเติมที่ปรับปรุงหรือเพิ่มประสิทธิภาพที่สำคัญ พารามิเตอร์ของเทอร์โมพลาสติก เป็นสารตัวเติมกลุ่มที่สามที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับการผลิตวัสดุคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติก

ในการเชื่อมต่อกับสิ่งที่กล่าวมาฟิลเลอร์จะกลายเป็นพาหะของคุณสมบัติพิเศษซึ่งทำให้สามารถเสริมเปลี่ยนหรือบันทึกสารเติมแต่งทางเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องได้ การใช้สารตัวเติมในพอลิเมอร์ช่วยให้คุณควบคุมคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ในการใช้งานที่หลากหลายที่สุด

วัสดุคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มตามเงื่อนไขตามคุณภาพที่จำเป็นสำหรับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายและขอบเขต:

เติมเต็ม - มีลักษณะความแข็งแรงเพิ่มขึ้นเนื่องจากการแนะนำของสารตัวเติมแร่ - ความแข็ง, ความแข็งแรง, ความต้านทานการหดตัว;

การเผาไหม้ช้า - มีความต้านทานไฟเพิ่มขึ้นและไม่รองรับการเผาไหม้โดยไม่มีแหล่งกำเนิดเปลวไฟจากภายนอกเนื่องจากมีการแนะนำสารเติมแต่งพิเศษ - สารหน่วงไฟ

กาว - มีคุณสมบัติการยึดติดเพิ่มขึ้นในพอลิเมอร์-โพลีเมอร์ ระบบพอลิเมอร์-โลหะ ฯลฯ โดยการปรับเปลี่ยนโคพอลิเมอร์เช่น: เอทิลีนไวนิลอะซิเตทโคพอลิเมอร์, เอทิลีนเอทิลอะคริเลตโคพอลิเมอร์;

ทนต่อความเย็นจัด - มีความต้านทานต่ออุณหภูมิต่ำเพิ่มขึ้นเนื่องจากการเติมแร่และอีลาสโตเมอร์

เชื่อมขวาง - เพิ่มความต้านทานความร้อนความแข็งแรงและความแข็งแกร่งเนื่องจากการแผ่รังสีหรือการเชื่อมขวางทางเคมีของพอลิเมอร์

Polymatrix - มีคุณสมบัติเพิ่มเติมที่แตกต่างจากเกรดฐานเนื่องจากการผสมโพลีเมอร์เกรดต่างๆ

ไฮบริด - มีตัวเลือกเพิ่มเติมสำหรับการควบคุมคุณสมบัติของคอมโพสิตเนื่องจากมีการแนะนำสารตัวเติมในลักษณะต่างๆ

ปัญหาชั้นนำอย่างหนึ่งของวิทยาศาสตร์วัสดุสมัยใหม่คือการสร้างวัสดุคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกรุ่นใหม่ที่จะตอบสนองความต้องการที่ค่อนข้างขัดแย้งกันของผู้ผลิตและผู้บริโภค

พจนานุกรม.

พลาสติก (พลาสติก, พลาสติก)- วัสดุโครงสร้างที่ประกอบด้วยพอลิเมอร์ซึ่งอยู่ในสถานะหนืดระหว่างการก่อตัวของผลิตภัณฑ์และในสถานะคล้ายแก้วระหว่างการใช้งาน ขึ้นอยู่กับสาเหตุของการเปลี่ยนจากสถานะหนืดไปเป็นสถานะคล้ายแก้วที่เกิดขึ้นระหว่างการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ พลาสติกแบ่งออกเป็นเทอร์โมพลาสติกและเทอร์โมพลาสติก

โพลีเมอร์- สารประกอบโมเลกุลสูงซึ่งโมเลกุลของ (macromolecules) ประกอบด้วยกลุ่มซ้ำหรือหน่วยโมโนเมอร์จำนวนมากซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี

เทอร์โมพลาสติก- วัสดุพอลิเมอร์ที่ช่วยให้สามารถเปลี่ยนสถานะเป็นหนืดได้หลายครั้งเมื่อถูกความร้อน

เทอร์โมพลาสติก, พลาสติกเทอร์โมเซตติง- วัสดุโพลีเมอร์ เมื่อถูกความร้อนหรืออยู่ภายใต้การกระทำของสารชุบแข็ง จะกลายเป็นสถานะที่ละลายได้และไม่ละลายน้ำ

อีลาสโตเมอร์- โพลีเมอร์และวัสดุขึ้นอยู่กับพวกเขา มีคุณสมบัติยืดหยุ่นสูงในช่วงอุณหภูมิการทำงานที่หลากหลาย อีลาสโตเมอร์ทั่วไปคือยางและยาง

สารประกอบโพลีเมอร์- องค์ประกอบที่อิงจากโอลิโกเมอร์เทอร์โมเซตติง (อีพอกซีและเรซินโพลีเอสเตอร์ ยางออร์กาโนซิลิกอนเหลว) หรือโมโนเมอร์ (เมทาคริเลต วัสดุตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์โพลียูรีเทน) ที่มีไว้สำหรับฉนวนวงจรนำไฟฟ้าและชิ้นส่วนในอุปกรณ์ไฟฟ้า วิทยุ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับสารประกอบ: ไม่มีสารระเหย; มีศักยภาพสูงเพียงพอ ความหนืดต่ำ

ความต้านทานความร้อนของพอลิเมอร์- ความสามารถในการรักษาความแข็ง (คือ ไม่อ่อนตัว) ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ตัวบ่งชี้เชิงปริมาณของการทนความร้อนในกรณีเหล่านี้คืออุณหภูมิที่การเสียรูปของตัวอย่างภายใต้สภาวะของโหลดคงที่ไม่เกินค่าที่กำหนด

"แบบจำลองปรากฏการณ์วิทยาของวัสดุคอมโพสิตบนพื้นฐานของเทอร์โมพลาสติกเมทริกซ์และเส้นใยคาร์บอนสั้น Mashtakov A.P. , Melikhov K.V. , Manyak..."

แบบจำลองปรากฏการณ์วิทยาของวัสดุคอมโพสิตที่มีเมทริกซ์เทอร์โมพลาสติกและเส้นใยคาร์บอนสั้น

Mashtakov A.P. , Melikhov K.V. , Manyak I.S.

JSC NPP เรดาร์ MMS,

เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก รัสเซีย

ได้ทำการศึกษาลักษณะทางกลของวัสดุคอมโพสิตที่ประกอบด้วยเทอร์โมพลาสติกเมทริกซ์ที่เสริมด้วยเส้นใยคาร์บอนสั้น ได้คุณลักษณะของชิ้นงานทดสอบที่ตัดจากแผ่นแม่พิมพ์ฉีดขึ้นรูปจากชุดการทดสอบแรงดึงแกนเดียว กระบวนการฉีดขึ้นรูปของเพลตถูกจำลองโดยวิธีจำกัดปริมาณ ในกรณีนี้ ระบบสมการการเคลื่อนที่ของพอลิเมอร์หลอมเหลวในฐานะของไหลแบบนิวตันที่มีความหนืดได้รับการแก้ไข เสริมด้วยสมการโฟลเกอร์-ทักเกอร์เพื่อกำหนดเทนเซอร์การวางแนวของเส้นใยในเมทริกซ์ ในการสร้างแบบจำลองการวิเคราะห์ของวัสดุนั้น ใช้รูปแบบการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันแบบสองขั้นตอน: ขั้นแรก ลักษณะที่มีประสิทธิภาพสำหรับการรวมรูปร่างที่กำหนดเพียงครั้งเดียวถูกกำหนดโดยใช้รูปแบบโมริ-ทานากะ จากนั้น ตามส่วนประกอบที่คำนวณของการวางแนว เทนเซอร์ คุณลักษณะที่มีประสิทธิผลของทั้งเซลล์ของปริมาตรที่เป็นตัวแทนถูกกำหนดโดยใช้รูปแบบ Voit เส้นใยถูกสันนิษฐานว่าเป็นไอโซโทรปิกแบบยืดหยุ่น เมทริกซ์ถูกสันนิษฐานว่าเป็นพลาสติกยืดหยุ่นด้วยเกณฑ์ Mises และกฎการเสริมความแข็งแกร่งของกฎกำลังและไอโซทรอปิก (แบบจำลอง J2-) ในฐานะที่เป็นแบบจำลองการแตกหัก ได้เลือกแบบจำลองการแตกหักแบบ “เกรนเทียม” แบบแรกที่มีเกณฑ์ความแข็งแกร่งของ Tsai-Hill ลักษณะของเมทริกซ์และเส้นใย ตลอดจนพารามิเตอร์ของเกณฑ์ความล้มเหลว ถูกเลือกซ้ำๆ ตามเงื่อนไขของข้อตกลงที่ดีที่สุดระหว่างเส้นโค้งความเครียดที่คำนวณและการทดลองสำหรับตัวอย่างสามประเภทโดยใช้วิธีกำลังสองน้อยที่สุด ผลลัพธ์ที่นำเสนอในรูปแบบของการเปรียบเทียบเส้นโค้งความเครียดบ่งชี้ถึงข้อตกลงที่น่าพอใจกับการทดลองทั้งในบริเวณยืดหยุ่นและไม่ยืดหยุ่น

S. T. Chung และ T. H. Won การจำลองเชิงตัวเลขของการวางแนวไฟเบอร์ในการฉีดขึ้นรูปเทอร์โมพลาสติกเสริมเส้นใยสั้น วิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ กลางเดือนเมษายน 2538 ฉบับที่. 35 เลขที่ 7.-p. 604-618.

B. E. VerWeyst, C. L. Tucker III, P. H. Foss_, J. F. O'Gara การวางแนวไฟเบอร์ในคุณสมบัติการฉีดขึ้นรูป 3 มิติ: การทำนายและการทดลอง / International Polymer Processing 18 มิถุนายน 2542

Mori T, Tanaka K. ความเค้นเฉลี่ยในเมทริกซ์และพลังงานยืดหยุ่นเฉลี่ยของวัสดุที่มีการรวมที่ไม่เหมาะสม แอคตาเมทัล 1973; 21:571-574.

อาร์. คริสเตนเซ่น. ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับกลศาสตร์ของคอมโพสิต / ร. คริสเตนเซ่น – M.: Mir, 1982. – 334 น.

S. Kammoun, I. Doghri, L. Adam, G. Robert, L. Delannay. แบบจำลองความล้มเหลวของเกรนเทียมรุ่นแรกสำหรับคอมโพสิตที่ไม่ยืดหยุ่นที่มีเส้นใยสั้นไม่ตรงแนว คอมโพสิต: ส่วน A 42 (2011) 2435-2445

เจ. เอ็ม. ไกเซอร์, เอ็ม. สตอมเมล. การทำนายความแข็งแรงของพอลิเมอร์เสริมใยสั้น วารสารเทคโนโลยีพลาสติก 8 (2012) 3, 278-300.

ผลงานที่คล้ายกัน:

"สัญญาหมายเลข _ สำหรับการให้บริการสำหรับการประกันภัยโดยสมัครใจของยานยนต์จากความเสียหายการโจรกรรมหรือการโจรกรรม (CASCO), มอสโก "" 201_g สถาบันงบประมาณของรัฐบาลกลางของสถาบันวิทยาศาสตร์ ... "

“สรุป1. ข้อมูลเกี่ยวกับตัวคุณ1. นามสกุล อาบาย2. ชื่อเราชาน3. ชื่อกลาง มาดิยาริซี่4. วันที่และสถานที่เกิด 12/01/1994 ภูมิภาคคารากันดา เมืองคารากันดา 5. สัญชาติ คาซัค6. เพศ หญิง7. สถานภาพสมรส ยังไม่ได้แต่งงาน8. ที่อยู่บ้าน Karaganda, Prikanal ... "

“ประกาศแจ้งการเปลี่ยนแปลงประกาศการประมูลทางอิเล็กทรอนิกส์หมายเลข 163/А/АВР ลงวันที่ 01/26/2017 และเอกสารเกี่ยวกับการดำเนินการประมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ของงานซ่อมแซมที่สำคัญของทรัพย์สินส่วนกลางของอาคารอพาร์ตเมนต์ (ซ่อมแซม) และ ( หรือ) การบูรณะ (ซ่อมแซม) และ (หรือ) การบูรณะ (การซ่อมแซม) »

"สมาคมสาธารณะ "สหพันธ์ Karting เบลารุส" การจำแนกประเภทและข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับรถแข่ง "KART" มีผลบังคับใช้เมื่อวันที่ 1 มีนาคม 2555 ได้รับการอนุมัติโดยสภาพิธีสาร BFC เมื่อวันที่ 25 กุมภาพันธ์ 2555 มินสค์ 20 ... "

"" ในโลกของอาชีพ" เป้าหมาย: การก่อตัวของการปฐมนิเทศอย่างมืออาชีพของนักเรียนโดยการขยายความเข้าใจในวิชาชีพการก่อสร้างทำความคุ้นเคยกับโปรแกรมและความคิดริเริ่มของประธานาธิบดีและรัฐบาลสหพันธรัฐรัสเซียในเรื่องศักดิ์ศรี ... "

“คณะมนตรีสิทธิมนุษยชนแห่งสหประชาชาติ วาระที่ 30 วาระที่ 5 หน่วยงานและกลไกสิทธิมนุษยชน รายงานคณะทำงานระหว่างรัฐบาลปลายเปิดว่าด้วยร่างปฏิญญาสหประชาชาติว่าด้วยสิทธิของชาวนาและบุคคลอื่นที่ทำงานในชนบท ประธาน...”

"พันธมิตรที่ไม่แสวงหาผลกำไรองค์กรกำกับดูแลตนเอง "สมาคมนักออกแบบระดับภูมิภาค" (NP SRO "ROP") รายงานการประชุมครั้งที่ 128 ของการประชุมสภาองค์กรกำกับดูแลตนเองของห้างหุ้นส่วนที่ไม่ใช่เชิงพาณิชย์ "สมาคมนักออกแบบระดับภูมิภาค" 22 พฤศจิกายน 2556 สถานที่ ... "

«โรล แพลตตินั่ม น้ำยาทำความสะอาดระบบน้ำมัน "โรล แพลตตินั่ม เมทัล คอนดิชั่นเนอร์" ขนาดบรรจุ: 500 มล., 4 ลิตร วัตถุประสงค์: เครื่องยนต์ของคุณเสื่อมสภาพจากแรงเสียดทานเมื่อเวลาผ่านไป Roil Platinum™ Metal Conditioner สามารถยืดอายุและกำลังเครื่องยนต์ของรถคุณ ลดต้นทุนการซ่อมด้วยการลด…”

«UDK 621.921 การเลือกโหมดการเจียรที่เข้าสู่บัญชีเครื่องมือสวมใส่ V.V. Borisov1, I.D. อิบาตุลลิน1, ดร. Zagidullina2 1 Samara State Technical University 2 Bashkir State University

"กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์ของสหพันธรัฐรัสเซีย สถาบันการศึกษาระดับอุดมศึกษาอิสระของรัฐบาลกลาง" การวิจัยแห่งชาติ TOMSK POLYTECHNICAL UNIVERSITY "อนุมัติรอง ผู้อำนวยการสถาบันไซเบอร์เนติกส์เพื่อกิจการวิชาการ S.A. Gaivoronsky "_" 2015 โปรแกรมการทำงานของวินัย "การให้คำปรึกษาอัตโนมัติ ... "

2017 www.site - "ห้องสมุดอิเล็กทรอนิกส์ฟรี - เอกสารอิเล็กทรอนิกส์"

เนื้อหาของเว็บไซต์นี้ถูกโพสต์เพื่อการตรวจสอบ สิทธิ์ทั้งหมดเป็นของผู้เขียน
หากคุณไม่ตกลงที่จะโพสต์เนื้อหาของคุณบนเว็บไซต์นี้ โปรดเขียนถึงเรา เราจะลบออกภายใน 1-2 วันทำการ

"คำจำกัดความและการจำแนกประเภทของพอลิเมอร์คอมโพสิต วัสดุคอมโพสิตเป็นวัสดุที่ได้จากส่วนประกอบตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปและ ... "

-- [ หน้า 1 ] --

หัวข้อ 1. คำจำกัดความและการจำแนกประเภทของโพลิเมอร์

คอมโพสิต กลไกการโต้ตอบของส่วนประกอบ

ยุคใหม่สามารถเรียกได้ว่าเป็นศตวรรษของโพลีเมอร์และวัสดุคอมโพสิต

คำจำกัดความและการจำแนกประเภทของพอลิเมอร์คอมโพสิต

วัสดุคอมโพสิตเป็นวัสดุที่ทำจากส่วนประกอบตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปและ

ประกอบด้วยสองขั้นตอนขึ้นไป องค์ประกอบหนึ่ง (เมทริกซ์) ก่อตัวต่อเนื่อง

เฟสอีกอันคือฟิลเลอร์ วัสดุคอมโพสิตเป็นระบบที่ต่างกันและสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก:

1. ระบบเมทริกซ์ประกอบด้วยเฟสต่อเนื่อง (เมทริกซ์) และเฟสกระจัดกระจาย (อนุภาคที่ไม่ต่อเนื่อง)

2. องค์ประกอบที่มีสารตัวเติมเส้นใย

3. องค์ประกอบที่มีโครงสร้างแทรกซึมของเฟสต่อเนื่องกันตั้งแต่สองเฟสขึ้นไป

ข้อดีขององค์ประกอบโพลีเมอร์ที่ต่างกันเมื่อเปรียบเทียบกับโพลีเมอร์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน:

1. เพิ่มความแข็งแกร่ง ความแข็งแรง ความมั่นคงของมิติ

2. เพิ่มงานทำลายล้างและแรงกระแทก

3. เพิ่มความต้านทานความร้อน

4. ลดการซึมผ่านของก๊าซและไอ

5. คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ปรับได้

6. ลดต้นทุน

เป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุการรวมกันของคุณสมบัติทั้งหมดเหล่านี้ในองค์ประกอบเดียว นอกจากนี้ ความสำเร็จของข้อดีมักจะมาพร้อมกับลักษณะของคุณสมบัติที่ไม่พึงประสงค์ (การไหลลำบาก ดังนั้น การขึ้นรูป การเสื่อมสภาพของคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลบางอย่าง)

คุณสมบัติที่หลากหลายขององค์ประกอบสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนสัณฐานวิทยาและความแข็งแรงของกาวระหว่างเฟสเท่านั้น

สำหรับการส่งผ่านการกระทำภายนอกที่สม่ำเสมอผ่านเมทริกซ์และการกระจายไปยังอนุภาคทั้งหมดของสารตัวเติม จำเป็นต้องมีการยึดเกาะที่แข็งแรงที่ส่วนต่อประสานระหว่างเมทริกซ์กับฟิลเลอร์ ซึ่งทำได้ผ่านการดูดซับหรือปฏิกิริยาเคมี

การมีอยู่ของพันธะดังกล่าวระหว่างส่วนประกอบที่ไม่ตรงกันในพลาสติกที่ต่างกันทำให้แยกความแตกต่างจากส่วนผสมทางกล

เมทริกซ์อาจเป็นโลหะ เซรามิก คาร์บอน สารตัวเติมถูกนำเสนอในรูปของอนุภาคและเส้นใยที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลสูงกว่าเมทริกซ์อย่างมีนัยสำคัญ

อนุภาคมักถูกเรียกว่าสารตัวเติมอนุภาค ซึ่งมีรูปร่างไม่แน่นอน ลูกบาศก์ ทรงกลม หรือเป็นเกล็ด โดยมีขนาดตั้งแต่เศษส่วนของมิลลิเมตรถึงไมครอนและระดับนาโน

ฟิลเลอร์เฉื่อยแทบไม่เปลี่ยนคุณสมบัติขององค์ประกอบ

สารตัวเติมที่ใช้งานอยู่จะเปลี่ยนคุณสมบัติขององค์ประกอบอย่างมาก ตัวอย่างเช่น เส้นใยมีลักษณะความแข็งแรงแบบยืดหยุ่นซึ่งมีลำดับความสำคัญสูงกว่าคุณสมบัติของเมทริกซ์สองลำดับ พวกเขาสามารถต่อเนื่องหรือสั้น เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยบาง ๆ คือ 5-15 ไมครอนหนา (โบรอนหรือซิลิกอนคาร์ไบด์) - 60-100 ไมครอน ความยาวของเส้นใยสั้นอยู่ระหว่าง 1-2 ถึง 20-50 มม.

ชื่อของคอมโพสิตสอดคล้องกับลักษณะของเส้นใย: แก้ว-, คาร์บอน-, ออร์กาโน-, โบรอน-พลาสติก ฯลฯ สำหรับตัวเลือกไฮบริด - พลาสติกแก้วคาร์บอน, ออร์กาโนโบโรพลาสต์ ฯลฯ

การวางแนวของเส้นใยเป็นตัวกำหนดการเปลี่ยนจากพลาสติกที่เติมไปเป็นพลาสติกเสริมแรง เป็นระบบของเส้นใยเชิงจัดที่ยึดเข้าด้วยกันโดยพอลิเมอร์เมทริกซ์ พลาสติกรวมถึงวัสดุที่มีส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้คือพอลิเมอร์บางชนิดที่อยู่ในสถานะพลาสติกหรือความหนืดระหว่างการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ และในสถานะคล้ายแก้วหรือผลึกระหว่างการใช้งาน พลาสติกสามารถเป็นเนื้อเดียวกันหรือต่างกันได้ พลาสติกแบ่งออกเป็นเทอร์โมพลาสติกและเทอร์โมพลาสติก

การจำแนกประเภทคอมโพสิต:

1. โดยธรรมชาติของเมทริกซ์:

เทอร์โมเซต เทอร์โมพลาสติก

ไฮบริด

เมทริกซ์เทอร์โมเซตติง - เมทริกซ์ที่ได้จากการบ่มอีพ็อกซี่ อีเทอร์ อิไมด์ ออร์กาโนซิลิกอน และโอลิโกเมอร์อื่นๆ ในกระบวนการผลิตคอมโพสิต

เมทริกซ์เทอร์โมพลาสติก - เมทริกซ์ที่ละลายเพื่อทำให้ฟิลเลอร์อิ่มตัวแล้วทำให้เย็นลง เหล่านี้คือ PE, PP, polyarylene sulfones, sulfides, ketones

เมทริกซ์ไฮบริดสามารถรวมส่วนประกอบเทอร์โมเซ็ตและเทอร์โมพลาสติกได้

2. โดยธรรมชาติและรูปแบบของสารตัวเติม

สารอินทรีย์และอนินทรีย์ที่มาจากธรรมชาติหรือเทียม โมดูลัสความยืดหยุ่นของสารตัวเติมอาจต่ำกว่าหรือสูงกว่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของสารยึดเกาะ สารตัวเติมโมดูลัสต่ำซึ่งมักใช้เป็นอีลาสโตเมอร์โดยไม่ลดความต้านทานความร้อนและความแข็งของพอลิเมอร์ ทำให้วัสดุมีความต้านทานเพิ่มขึ้นต่อโหลดสลับและแรงกระแทก แต่เพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนและลดความต้านทานการเปลี่ยนรูป ยิ่งโมดูลัสความยืดหยุ่นของสารตัวเติมและระดับการเติมสูงเท่าใด ความต้านทานการเปลี่ยนรูปของวัสดุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

วัสดุผสมแบบกระจายตัว วัสดุที่ใช้เส้นใยสั้นและเส้นใยต่อเนื่อง

ลักษณะทางเคมีของอนุภาคมีความหลากหลาย: ชอล์ก ไมกา โลหะออกไซด์ ทรงกลมแก้ว คาร์บอนในรูปของเขม่าหรือฟูลเลอรีน ละอองลอย เกล็ดแก้วหรือดินเหนียว การรวมตัวคล้ายยาง เป็นต้น

เส้นใยเสริมแรง - แก้ว อินทรีย์ คาร์บอน ฯลฯ นอกจากนี้ยังรู้จักเส้นใยโบรอนและซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ทนความร้อนสูง ซึ่งมักใช้สำหรับเสริมโลหะ

3. ตามโครงสร้างของพอลิเมอร์คอมโพสิต เมทริกซ์ - สำหรับวัสดุที่มีอนุภาคเส้นใยสั้นกระจายตัว เป็นชั้น (สองมิติ) และปริมาตรสำหรับพลาสติกเสริมแรงโดยใช้วัสดุทอและไม่ทอ

วัสดุไล่โทนสีที่มีโครงสร้างแบบแปรผัน

4. ตามระดับการวางแนวของฟิลเลอร์ anisotropy ของวัสดุ:

คอมโพสิตที่มีการจัดเรียงแบบสุ่มของอนุภาคและเส้นใย โดยมีโครงสร้างแบบไอโซทรอปิก คอมโพสิตที่มีทิศทางของไฟเบอร์แบบทิศทางเดียว โดยมีแอนไอโซโทรปีเด่นชัด 90°) คอมโพสิตที่มีกากบาท การวางแนวออร์โธโทรปิก (0 โดยมีแอนไอโซโทรปีที่กำหนด คอมโพสิตที่มีแนวเฉียง การวางแนวของเส้นใยในมุมที่แตกต่างจาก 90 , คอมโพสิตที่มีโครงสร้างพัดลมประกอบด้วยชั้นที่มีทิศทางของเส้นใยต่างกัน

5. ตามวิธีการผลิตวัสดุและผลิตภัณฑ์:

วิธีการแบบขั้นตอนเดียว - การอัดรีดและการม้วนแบบ "เปียก" การอัดแบบพัลทรูชัน (การเจาะ) การขึ้นรูปด้วยสุญญากาศ วิธีสองขั้นตอนสำหรับการผลิตเบื้องต้นของวัสดุเส้นใยที่ไม่เน้น (พรีมิกซ์) หรือพรีเพก (พรีเพกส์) (ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป) ชุบด้วย สารยึดเกาะตามด้วยการขึ้นรูปวัสดุ (ลามิเนต) โดยวิธีการม้วนแบบ "แห้ง" การกด การขึ้นรูปด้วยหม้อนึ่งความดัน

6. ตามจำนวนส่วนประกอบ:

PCM สององค์ประกอบและสามองค์ประกอบที่รวมอนุภาคที่กระจายตัวและเส้นใยสั้น PCM ไฮบริดของโพลีไฟเบอร์ที่รวมเส้นใยที่มีความสามารถในการเปลี่ยนรูป (พลาสติกแก้ว - คาร์บอน) ที่คล้ายกัน (พลาสติกแก้ว - คาร์บอน) โครงสร้างโพลีเมทริกซ์ตามการรวมกันของเทอร์โมเซตติง และสารยึดเกาะเทอร์โมพลาสติก

7. โดยปริมาตรของสารตัวเติม:

ด้วยโครงสร้างที่ไม่เน้น - เนื้อหาของสารตัวเติมคือ 30-40% - มีโครงสร้างที่มุ่งเน้น - 50-75%, เส้นใยออร์กาโนที่เติมสูงและเต็มมาก - 75-95% -

8. โดยการทำงาน:

ฟังก์ชั่นเดียว (โครงสร้าง), มัลติฟังก์ชั่น, ความสามารถในการวินิจฉัยตนเอง (ฉลาด), มัลติฟังก์ชั่น, ความสามารถในการวินิจฉัยตนเองและการปรับตัว (อัจฉริยะ)

เมื่อออกแบบพลาสติกคอมโพสิต มีสองขั้นตอน (ดูตาราง):

1 การคำนวณ - การวิเคราะห์ 2 - การทดลอง - เทคโนโลยี

1 - รวมถึง: การวิเคราะห์สภาวะการรับน้ำหนักที่กำหนดและการกำหนดวิธีการสร้างพลาสติกด้วยคุณสมบัติที่จำเป็น ใช้การแสดงและสูตรที่นำมาจากกลศาสตร์ของวัสดุผสม:

ก) วิธีการทางปรากฏการณ์วิทยาขึ้นอยู่กับการประยุกต์ใช้สมการของทฤษฎีความยืดหยุ่น การคืบ ฯลฯ สำหรับวัสดุแอนไอโซทรอปิก b) - สร้างการพึ่งพาลักษณะทางกลขององค์ประกอบกับขนาดของอนุภาคฟิลเลอร์ คุณสมบัติทางกลของส่วนประกอบ ปริมาณเนื้อหา ฯลฯ การพึ่งพาอาศัยกันเหล่านี้ได้รับการวิเคราะห์ในระดับจุลทรรศน์ มหภาค และระดับกลาง . ระดับไมโคร - ระดับของความแตกต่างของโครงสร้างซึ่งสอดคล้องกับขนาดตามขวางขององค์ประกอบฟิลเลอร์ - เส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคฟิลเลอร์หรือความหนาของชั้นเสริมแรง

ตาราง คุณสมบัติทางกลที่ต้องการของพลาสติกคอมโพสิต การเลือกส่วนประกอบและการเลือกอัตราส่วนรูปแบบการเสริมแรงในองค์ประกอบ

–  –  –

อัตราส่วนขนาดรูปร่าง กลไกของการโต้ตอบของส่วนประกอบ PCM ให้เราพิจารณากลไกการถ่ายโอนความเค้นจากเมทริกซ์ไปยังฟิลเลอร์ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่า

ในกรณีที่ง่ายที่สุด เมื่อพอลิเมอร์เสริมด้วยเส้นใยต่อเนื่องแบบทิศทางเดียวและยืดออกในทิศทางของทิศทาง การเสียรูปของส่วนประกอบจะเหมือนกัน และความเค้นที่เกิดขึ้นจะเป็นสัดส่วนกับโมดูลัสความยืดหยุ่นของเส้นใยและ เมทริกซ์ ถ้าในรุ่นเดียวกัน เส้นใยไม่ต่อเนื่อง การกระจายความเค้นจะกลายเป็นไม่เท่ากันตลอดความยาวของเส้นใย ไม่มีแรงตึงที่ปลายเส้นใย แต่มีแรงกดสัมผัสที่ขอบของเมทริกซ์ไฟเบอร์ ซึ่งค่อยๆ เกี่ยวข้องกับเส้นใยในการทำงาน การเติบโตของความเค้นแรงดึงในเส้นใยจะดำเนินต่อไปจนกว่าจะถึงระดับความเค้นเฉลี่ยที่สังเกตได้ในเส้นใยต่อเนื่อง ดังนั้นความยาวที่เกิดขึ้นจึงเรียกว่า "ไม่มีประสิทธิภาพ" ด้วยความเครียดที่เพิ่มขึ้น ความยาว "ที่ไม่มีประสิทธิภาพ" จะเพิ่มขึ้นและถึงค่าสูงสุดที่ความเค้นที่สอดคล้องกับความแข็งแรงของเส้นใย ในกรณีนี้ ความยาวที่ "ไม่มีประสิทธิภาพ" เรียกว่า "วิกฤต" I เป็นลักษณะสำคัญของปฏิสัมพันธ์ของวัสดุผสม และสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรของ Kelly lcr/dvol = vol/2mat (1) โดยที่ dvol และ vol เป็น เส้นผ่านศูนย์กลางและความแข็งแรงของเส้นใย mat - ความแข็งแรงของผลผลิตเมทริกซ์หรือความแข็งแรงของกาวของระบบ

ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของเส้นใยและชนิดของพอลิเมอร์เมทริกซ์ อัตราส่วน lcr/dvol อาจแตกต่างกันตั้งแต่ 10 ถึง 200; ที่ dvol 10 µm, lcr = 0.15-2.0 mm.

จากเหตุผลข้างต้นที่ว่าในการเปลี่ยนจากเส้นใยต่อเนื่องเป็นเส้นใยไม่ต่อเนื่อง ส่วนหนึ่งของความยาวของเส้นใยแต่ละเส้นจะไม่รับรู้ถึงภาระทั้งหมด ยิ่งไฟเบอร์เสริมแรงสั้นเท่าไหร่ก็ยิ่งมีประสิทธิภาพน้อยลงเท่านั้น ที่ l lcr เมทริกซ์ไม่ว่าในกรณีใด ๆ ก็สามารถถ่ายโอนความเครียดที่เพียงพอที่จะทำลายไปยังเส้นใยได้ จากนี้ไป ความสามารถในการเสริมแรงของเส้นใยสั้น (การเพิ่มคุณสมบัติความแข็งแรงยืดหยุ่นของพอลิเมอร์) นั้นต่ำมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณพิจารณาการวางแนวของเส้นใยซึ่งในวัสดุดังกล่าวไม่เหมาะ

โครงสร้างของวัสดุที่ใช้เส้นใยสั้นนั้นค่อนข้างวุ่นวาย ข้อดีของฟิลเลอร์เส้นใยสั้นนั้นพิจารณาจากความเป็นไปได้ของการประมวลผลวัสดุด้วยความเร็วสูงให้เป็นผลิตภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม ในระหว่างกระบวนการหล่อหรือการอัดรีด จะเกิดการทำลายเพิ่มเติมของเส้นใย ซึ่งความยาวมักจะลดลงเหลือ 0.1-1 มม.

เมื่อเปลี่ยนไปใช้สารตัวเติมแบบผงที่กระจายตัว ความเป็นไปได้ของการถ่ายโอนความเค้นจากเมทริกซ์ไปยังสารตัวเติมจะลดลงมากจนการมีส่วนร่วมในการเพิ่มความแข็งแรงของคอมโพสิตเริ่มแข่งขันกับการลดลงของความแข็งแรงของเมทริกซ์อันเนื่องมาจากผลลัพธ์ ความไม่สม่ำเสมอของความเครียดและการพัฒนาข้อบกพร่อง ด้วยเหตุนี้ ความแข็งแรงของคอมโพสิตดังกล่าวจึงไม่เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับความแข็งแรงของเมทริกซ์ (บางครั้งอาจลดลงเล็กน้อย)

เมื่อเติมเทอร์โมพลาสติกที่มีความหนืดด้วยสารตัวเติมแข็งในปริมาณมากกว่า 20% จะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงจากการไหลของพลาสติกเป็นการแตกหักแบบเปราะ ในกรณีนี้กำลังรับแรงกระแทกและการทำลายล้างจะลดลงอย่างมาก โมดูลัสยืดหยุ่นจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณสารตัวเติมที่เพิ่มขึ้น แต่ในขณะเดียวกันขนาดและจำนวนของรอยแตก "เทียม" ที่ปรากฏระหว่างการโหลดเมื่อเมทริกซ์ถูกลอกออกจากอนุภาคที่กระจัดกระจายในขณะที่ถึงความเค้น สอดคล้องกับความเหนียวของระบบเพิ่มขึ้น การศึกษาเชิงทฤษฎีและการทดลองแสดงให้เห็นว่าการลดขนาดอนุภาคของสารตัวเติมและการแพร่กระจายของเส้นผ่านศูนย์กลาง จะช่วยลดโอกาสเกิดข้อบกพร่องขนาดใหญ่ได้อย่างมาก

สาเหตุหลักของการชุบแข็งคือการเปลี่ยนแปลงทิศทางการเติบโตของรอยแตกเมื่อสัมผัสกับอนุภาคของแข็งของสารตัวเติม ทิศทางที่เป็นไปได้มากที่สุดของการเติบโตของรอยแตกจะตั้งฉากกับทิศทางของแรงที่ใช้ หากอนุภาคฟิลเลอร์อยู่ในทิศทางนี้ รอยแตกควรเปลี่ยนทิศทางสัมผัสพื้นผิวของอนุภาค ดังนั้นหากอนุภาคอยู่ในรูปของเส้นใยและยืดออกในทิศทางของแรงกระทำ ไม่รวมการแพร่กระจายของรอยแตกตามอนุภาคฟิลเลอร์

เมื่อใช้เส้นใยเสาหินที่มีหน้าตัดเป็นวงกลม สมบัติเชิงกลมักจะสูงถึง 2 = 0.65 - 0.7 เมื่อใช้วิธีความแม่นยำในการวางเส้นใยที่มีโปรไฟล์ คุณสามารถเพิ่ม 2 ถึง 0.85 หลังจากนั้นความแข็งแรงขององค์ประกอบเริ่มขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของการยึดเกาะที่ส่วนต่อประสานไฟเบอร์มากกว่าความแข็งแรงของไฟเบอร์

ที่ระดับการเติมเท่ากัน (2 = 0.7) และอัตราส่วนของโมดูลัสยืดหยุ่น (E2/E1 = 21) ความแข็งแกร่งของพลาสติกที่มีเส้นใยสามเหลี่ยมในทิศทางตามขวางจะมากกว่าความแข็งแกร่งของพลาสติกที่มีเส้นใยกลม 1.5 เท่า

การแทนที่เส้นใยเสาหินด้วยเส้นใยกลวงทำให้สามารถเพิ่มความแข็งแกร่งและความแข็งแกร่งจำเพาะของผลิตภัณฑ์ในการบีบอัดและการดัดได้อย่างรวดเร็วอย่างรวดเร็ว เนื่องจากโมเมนต์ความเฉื่อยเพิ่มขึ้นด้วยมวลเส้นใยเดียวกัน

การใช้เส้นใยกลวงในองค์ประกอบแรงดึงไม่มีประสิทธิภาพเนื่องจากเส้นใยที่มีความแข็งแรงต่ำ เมื่อตัดเฉือนควรใช้เส้นใยที่มีลวดลาย

อีกแนวทางหนึ่งในการสร้างโพลีเมอร์ที่เติมอนุภาคก็คือการดัดแปลงด้วยอนุภาคยางเพื่อลดความเปราะบางและเพิ่มความทนทานต่อแรงกระแทก

ได้รับผลลัพธ์ที่เป็นบวกสำหรับโพลีสไตรีน อีพ็อกซี่ และเมทริกซ์อื่นๆ กลไกการชุบแข็งของวัสดุนั้นซับซ้อนมาก แต่บทบาทหลักถูกกำหนดให้ยับยั้งการพัฒนาของรอยแตกโดยอนุภาคยาง ผู้เขียนหลายคนชี้ให้เห็นถึงความเหมาะสมในการสร้างชั้นทรานซิชันที่มีการยึดเกาะสูงกับเมทริกซ์พอลิเมอร์และเฟสยางเพื่อเพิ่มความแข็งแรง

ให้เรากลับไปที่คอมโพสิตแบบทิศทางเดียวโดยใช้เส้นใยต่อเนื่องและพิจารณาแบบจำลองจุลภาคของการทำลาย เส้นใยเบื้องต้นมีลักษณะความแข็งแรงสูงมาก ซึ่งมากกว่าความแข็งแรงของตัวอย่างจำนวนมากถึงสิบเท่า ตัวอย่างเช่นความแข็งแรงของแก้วจำนวนมากคือ 50-70 MPa และในรูปแบบของเส้นใย - 2.5-3.0 GPa; มีการสังเกตภาพที่คล้ายกันสำหรับเส้นใยอินทรีย์และคาร์บอนซึ่งมีความแข็งแรงถึง 4-6 GPa ความแตกต่างนี้อธิบายได้จากอิทธิพลของสเกลแฟกเตอร์ (ขนาดของพื้นผิวไฟเบอร์กำหนดขนาดของข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้น) หรือโดยเอฟเฟกต์การวางแนว ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของเส้นใยอินทรีย์

เมื่อทำการทดสอบเส้นใยเบื้องต้นจะสังเกตเห็นค่าความแรงของการทดลองจำนวนมาก ดังนั้นโดยปกติจะมีการทดสอบตัวอย่างอย่างน้อย 50 ตัวอย่าง หาค่าเฉลี่ยและความแปรปรวนของตัวอย่าง

จากสมมติฐานการเชื่อมโยงที่อ่อนแอ Weibull ได้รับสมการต่อไปนี้สำหรับความน่าจะเป็นของการทำลาย Р() ของกลุ่มตัวอย่างภายใต้ความเค้นและความยาวของตัวอย่าง L:

Р() = 1 – ประสบการณ์ (–L), (2)

ซึ่งค่าคงที่ถูกกำหนดจากการกระจายกำลังที่ได้รับจากการทดลองของเส้นใยพื้นฐาน พารามิเตอร์ P แสดงถึงความบกพร่องของตัวอย่าง

ค่าสัมประสิทธิ์แตกต่างกันไปจาก 3-5 สำหรับปกติถึง 10-12 สำหรับเส้นใยแก้ว "ไม่บุบสลาย"

ในความเป็นจริง มักไม่ค่อยเกี่ยวข้องกับเส้นใยพื้นฐาน มักมีมัดที่ประกอบด้วยเส้นใยจำนวนมาก ตามแนวคิดทางทฤษฎีของแดเนียลส์ การลดลงของความแข็งแรงของมัดของเส้นใยที่ไม่ผูกมัดเมื่อเปรียบเทียบกับความแข็งแรงเฉลี่ยของโคนั้นพิจารณาจากการกระจายตัวของความแข็งแรง ในกระบวนการโหลด เมื่อถึงค่าความต้านทานแรงดึงของเส้นใยใดๆ เส้นใยจะขาดและไม่มีส่วนร่วมในงานอีกต่อไป

แรงจะกระจายไปยังเส้นใยทั้งหมด กระบวนการจะดำเนินต่อไปจนถึงช่วงเวลาของการทำลายส่วนใหญ่ที่เหมือนหิมะถล่ม และจากนั้นเส้นใยทั้งหมดในด้าย (มัด) ที่ =10 ความแข็งแรงของเกลียว n จะอยู่ที่ประมาณ 80% ของความแข็งแรงเฉลี่ยของเส้นใยพื้นฐาน

การวิเคราะห์ไดอะแกรมการโหลดด้าย - ทำให้สามารถติดตามกระบวนการทั้งหมดของการแตกของเส้นใยทีละน้อยได้ นอกจากนี้ยังทำให้สามารถระบุข้อบกพร่องบางอย่างในเกลียวได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความแตกต่างของความยาว (ความตึงต่างกัน) ของเส้นใย ซึ่งช่วยเพิ่มการทำลายที่ไม่พร้อมกัน ปฏิกิริยา (พันธนาการ) ของเส้นใยเนื่องจากการบิดหรือพันธะบางส่วนปรากฏขึ้นในธรรมชาติของไดอะแกรม

- ซึ่งเป็นเส้นตรงมากขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์ไวบูลล์สำหรับมัดของเส้นใยที่ไม่มีการผูกมัดควรคงค่าเดียวกันกับเส้นใยพื้นฐาน: ในกรณีของพันธะ มีแนวโน้มเพิ่มขึ้น

พอลิเมอร์เมทริกซ์ที่เชื่อมลำแสงเข้ากับไมโครพลาสติกทั้งหมดชิ้นเดียว ส่งผลให้มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ ความแรงในทางปฏิบัติไม่ได้ขึ้นอยู่กับความยาวของตัวอย่าง (= 30–50) ซึ่งบ่งชี้ถึงการเปลี่ยนแปลงในกลไกการแตกหัก ความจริงก็คือเส้นใยขาดในบางแห่งไม่หยุดที่จะรับรู้ภาระเช่นเดียวกับในเกลียว แต่ยังคงทำงานที่ระดับความเค้นเช่นเดียวกับในเส้นใยใกล้เคียง สิ่งนี้เกิดขึ้นที่ระยะห่าง lcr จากตำแหน่งแตกหักตามกลไกที่พิจารณาข้างต้นสำหรับวัสดุที่มีเส้นใยสั้น

ตามทฤษฎีทางสถิติของความแข็งแกร่งที่พัฒนาโดย Gurland และ Rosen ความล้มเหลวในการดึงของคอมโพสิตทิศทางเดียวเกิดขึ้นจากการสะสมของรอยแตก การบดของเส้นใยในเมทริกซ์พอลิเมอร์ ในกรณีนี้ ความแข็งแรงทางทฤษฎีของเส้นใย tr ในคอมโพสิตจะเท่ากับความแข็งแรงของมัดของเส้นใยที่มีความยาว "วิกฤต" lcr ที่ไม่ผูกมัด

tr = (lkre)–1/ ในทางปฏิบัติ กระบวนการบดเส้นใยไม่สามารถทำให้เสร็จได้ มักถูกขัดจังหวะด้วยลักษณะและการพัฒนาของรอยแตกหลักอันเนื่องมาจากแรงกดมากเกินไปในส่วนที่มีข้อบกพร่องจำนวนมากที่สุดสะสม หรือโดยการแยกชั้นที่ส่วนต่อประสานไฟเบอร์กับสารยึดเกาะ กลไกนี้ช่วยให้ได้ค่าความแข็งแรงสูงสุด เนื่องจากเกี่ยวข้องกับการกระจายพลังงานสำหรับการก่อตัวของพื้นผิวอิสระขนาดใหญ่ จากสิ่งนี้ เมื่อพิจารณาถึงปัญหาของการตระหนักถึงความแข็งแรงของเส้นใยในคอมโพสิต ขอแนะนำให้เปรียบเทียบค่าการทดลองของ wc กับความแข็งแรง tr ซึ่งอาจอยู่ในการดำเนินการตามกลไกการบดไฟเบอร์:

Kp = ox / tr โดยที่ Kp คือสัมประสิทธิ์ของการสร้างความแข็งแกร่ง

มูลค่าที่แท้จริงของมันอยู่ที่ 60-80% สำหรับพลาสติกเสริมแรงด้วยแก้ว ออร์กาโน และคาร์บอนซึ่งใช้เส้นใยที่มีความแข็งแรงสูง

มีการเสนอแนวทางที่คล้ายคลึงกันเพื่อศึกษาการสร้างความแข็งแรงของพลาสติกเสริมแรงด้วยแก้วภายใต้แรงอัดตามยาว

ขณะนี้มีการพิจารณาตัวเลือกหลักสองทางสำหรับกลไกความล้มเหลว:

การทำลายเนื่องจากการโก่งตัวของเส้นใยบนฐานยางยืด

การแบ่งชั้นของวัสดุจากผลกระทบของความเค้นเฉือน

การพึ่งพาอาศัยกันหลักที่เกิดจากการพิจารณาแบบจำลองการแตกหักครั้งแรกเกี่ยวข้องกับกำลังอัดของวัสดุ tszh กับโมดูลัสเฉือนของเมทริกซ์ Gm และปริมาณเนื้อหา m:

tszh = Gm / Vm การคำนวณที่ดำเนินการตามสูตรนี้ให้ค่าทางทฤษฎีที่สูงมากของ tszh ตัวอย่างเช่น ด้วยโมดูลัสเฉือน Gm = 1-1.5 GPa โดยทั่วไปสำหรับอีพอกซีเรซิน และ m = 30% กำลังรับแรงอัด tszh อาจเป็น 3-5 GPa ในขณะที่วัสดุจริง ไม่เกิน 1.5 GPa .

เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าในทุกกรณีมีสัดส่วนระหว่างความแข็งแรงของพลาสติกเสริมแรงด้วยแก้วภายใต้การบีบอัดของ HOA และแรงเฉือน:

tszh =K shift ซึ่งบ่งชี้ว่ากลไกที่สองมีอยู่ทั่วไป สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วยข้อบกพร่องในโครงสร้างของตัวอย่างและสนามความเค้นที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการทดสอบ วิธีการพิเศษในการเตรียมและการศึกษาไฟเบอร์กลาสแบบทิศทางเดียวทำให้สามารถเพิ่ม TCF เป็น 2-3 GPa นั่นคือในระดับมากก็เป็นไปได้ที่จะใช้กลไกการโก่งตัวของไฟเบอร์เพิ่มค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งแรงจาก 30- 40 ถึง 60-70%

เมื่อออร์กาโนพลาสติกถูกบีบอัด การทำลายจะเกิดขึ้นตามแนวระนาบเฉือนโดยทำมุม 45° กับแกนไฟเบอร์ ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับเส้นใยพลาสติก

กลไกที่คล้ายกันดูเหมือนจะเกิดขึ้นสำหรับพลาสติกคาร์บอน แม้ว่าในกรณีนี้จะรวมกับองค์ประกอบเฉือน

กลไกการทำลายวัสดุคอมโพสิตที่หลากหลายทำให้เราสามารถตั้งคำถามเกี่ยวกับการปรับคุณสมบัติของสารยึดเกาะให้เหมาะสมที่สุด ตัวอย่างเช่น เพื่อเพิ่มความต้านทานแรงดึงของวัสดุตามแนวเส้นใย จำเป็นต้องลดความยาว "วิกฤต" ซึ่งทำได้โดยการเพิ่มความแข็งแกร่งของเมทริกซ์ ในทางกลับกัน สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของความเครียดและการเติบโตของรอยแตกหลัก การแข่งขันของกลไกเหล่านี้สังเกตได้ในรูปแบบของการพึ่งพาอาศัยกันอย่างมากของความแข็งแรงของคอมโพสิตกับความแข็งแรงของผลผลิตของสารยึดเกาะ ซึ่งแปรผันตามการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ความเร็วในการทดสอบ หรือการนำสารเติมแต่งพลาสติก

ในแต่ละกรณี ค่าที่เหมาะสมที่สุดคือ:

ขึ้นอยู่กับลักษณะของเส้นใย การปรากฏตัวของความเครียดทางเทคโนโลยีและข้อบกพร่องที่มีอยู่ ข้อกำหนดที่ขัดแย้งกันสำหรับสารยึดเกาะจะรุนแรงขึ้นเมื่อคำนึงถึงความสามารถในการผลิต การทนความร้อน ความสามารถในการดูดซับผลกระทบแบบไดนามิก (แรงกระแทก) ฯลฯ จุดอ่อนที่สุดของวัสดุคอมโพสิตคือกำลังต่ำและความสามารถในการเปลี่ยนรูปของแรงเฉือน ดังนั้นความเครียดจากเทคโนโลยีและการปฏิบัติงานจึงมักนำไปสู่การแตกร้าวของวัสดุ

ความต้านทานการแตกร้าวของคอมโพสิตมักจะมีลักษณะเฉพาะโดยความเหนียวแตกหักเฉพาะ Gc นั่นคือพลังงานที่กระจายไประหว่างการก่อตัวของพื้นผิวใหม่ ยิ่งมีความเหนียวในการแตกหักแบบจำเพาะสูงเท่าใด ความต้านทานของคอมโพสิตต่อการหลุดลอกก็จะสูงขึ้นเท่านั้น ความหนืดระหว่างชั้นจะเพิ่มขึ้นตามความสามารถในการเปลี่ยนรูปของเมทริกซ์ การยึดเกาะระหว่างไฟเบอร์กับเมทริกซ์ และความหนาของพันธะไฟเบอร์กับไฟเบอร์ (VCB)

การดัดแปลงเมทริกซ์อีพ็อกซี่ด้วยยางไม่ได้ทำให้คุณสมบัติของวัสดุดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ บางทีนี่อาจเป็นเพราะความจริงที่ว่าโซนพลาสติกในคอมโพสิตนั้นถูก จำกัด ด้วยขนาดของพื้นที่ใยแก้วนำแสง เมื่อใช้เมทริกซ์เทอร์โมพลาสติกจะสังเกตเห็นผลกระทบที่ยิ่งใหญ่กว่ามาก เช่น PSF ซึ่งการเสียรูปนั้นสูงถึง 80-100% ในกรณีนี้ ค่าของ Gc จะเพิ่มขึ้นเกือบตามลำดับความสำคัญ

แบบจำลองทางกลระดับไมโครของพอลิเมอร์คอมโพสิตช่วยให้สามารถเปิดเผยการพึ่งพาเชิงวิเคราะห์ที่แสดงอิทธิพลของคุณสมบัติของเส้นใย เมทริกซ์ ปฏิกิริยาการยึดติด โครงสร้างวัสดุ และกลไกการแตกหักต่อลักษณะพิเศษของความแข็งแรงยืดหยุ่นระดับมหภาคของชั้นทิศทางเดียว พวกเขาประสบความสำเร็จมากที่สุดในการอธิบายโมดูลัสจำกัดของความยืดหยุ่นและความต้านทานแรงดึงของคอมโพสิต ในกรณีที่การเสียรูปของเส้นใยและเมทริกซ์เหมือนกัน ความสัมพันธ์การเติมต่อไปนี้จะเกิดขึ้น ซึ่งแสดงการมีส่วนร่วมของแต่ละส่วนประกอบตามสัดส่วนของปริมาณเนื้อหา Ek = Evv + Emm

–  –  –

สมการเหล่านี้เรียกว่า "กฎส่วนผสม"

เนื่องจากการมีส่วนร่วมของพอลิเมอร์เมทริกซ์มักจะไม่เกิน 2-5% จึงสามารถละเลยได้:

Ек () = Евв และ к ()= вв การยืดตัวของคอมโพสิตภายใต้แรงตึงในทิศทางตามขวางประกอบด้วยการเสียรูปของเส้นใยและสารยึดเกาะ โมดูลัสความยืดหยุ่น E() สามารถคำนวณได้จากสูตร 1/ Eк() = v/Ev + m/Em ควรคำนึงว่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของเส้นใยเองในทิศทางตามขวางตรงกับโมดูลัส ของความยืดหยุ่นในทิศทางตามยาวสำหรับแก้วไอโซทรอปิกและเส้นใยโบรอนเท่านั้น สำหรับคาร์บอนไฟเบอร์และเส้นใยอินทรีย์ โมดูลัสตามขวางจะต่ำกว่าโมดูลัสตามยาวอย่างมีนัยสำคัญ การพึ่งพาอาศัยกันที่คล้ายกันเกิดขึ้นสำหรับโมดูลัสเฉือนของคอมโพสิตแบบทิศทางเดียว "ในระนาบ" ของเส้นใย

ความแข็งแรงของคอมโพสิตในการอัดแรงอัดตามขวางและแรงเฉือนขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย โดยส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของเมทริกซ์ ปฏิกิริยาการยึดติด โครงสร้างวัสดุ - การมีอยู่ของรูพรุนและข้อบกพร่องอื่นๆ การพึ่งพาการวิเคราะห์ในกรณีนี้สามารถมีได้เฉพาะอักขระที่มีความสัมพันธ์เท่านั้น เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าการเสริมแรงจะลดความแข็งแรงของคอมโพสิตในทิศทางตามขวาง (แนวขวาง) ประมาณ 2 เท่าเมื่อเทียบกับความแข็งแรงของเมทริกซ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน

คุณสมบัติด้านความแข็งแรงของยางยืดของคอมโพสิต ความแข็งแรงและความแข็งเป็นคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของวัสดุใดๆ เมื่อตัวอย่างถูกโหลดโดยแรงดึงหรือแรงอัด ความเค้นปกติและความเครียดที่เกี่ยวข้องจะเกิดขึ้นในตัวตัวอย่าง ซึ่งเพิ่มขึ้นจนกว่าวัสดุจะถูกทำลาย

ความเครียดสูงสุด (สูงสุด) เรียกว่าความแข็งแกร่ง สำหรับวัสดุยืดหยุ่นเชิงเส้น จะมีสัดส่วนโดยตรงระหว่างความเค้นและความเครียด กฎของฮุค = E ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนกำหนดลักษณะความแข็งของวัสดุและแสดงเป็นโมดูลัสความยืดหยุ่นหรือโมดูลัส E ของ Young

กฎข้อนี้จะถูกปฏิบัติตามเช่นกันเมื่อตัวอย่างเต็มไปด้วยความเค้นเฉือน (แนวสัมผัส) และการเสียรูปที่เกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการบิดเบี้ยว

ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนในกรณีนี้เรียกว่าโมดูลัสเฉือน G: =.G

เมื่อวัสดุถูกยืดออก พร้อมๆ กับการยืดตัว ขนาดตามขวางของวัสดุจะลดลง ซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยอัตราส่วนของปัวซอง ซึ่งกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างสายพันธุ์ตาม x และแนวขวาง y ของตัวอย่าง: x = µ y

สมบัติการยืดหยุ่นของวัสดุไอโซโทรปิกอธิบายไว้อย่างดีโดยค่าคงที่ E และ G สองตัว ความสัมพันธ์ระหว่างค่านี้สอดคล้องกับสมการ G = E/2(l + µ)

ความสัมพันธ์ข้างต้นอธิบายวัสดุไอโซโทรปิกได้ดีซึ่งมีคุณสมบัติเหมือนกันในทุกทิศทาง ซึ่งรวมถึงพอลิเมอร์ที่เติมอนุภาค เช่นเดียวกับวัสดุผสมที่มีเส้นใยสั้นหรือต่อเนื่องกันของโครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบ (สำหรับวัสดุที่มีเส้นใย จะมีการปฐมนิเทศในระดับหนึ่งเสมอ ซึ่งพิจารณาจากอิทธิพลของปัจจัยทางเทคโนโลยี) เมื่อทำการโหลดโครงสร้างใดๆ สถานะความเค้น-ความเครียดของวัสดุส่วนใหญ่มักจะไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ในกรณีนี้ เป็นไปได้ที่จะระบุความเครียดหลัก (สูงสุด) ที่อาจทำให้เกิดการทำลายล้างได้ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของท่อภายใต้แรงดันภายในหรือภายนอก ความเค้นของห่วงจะมากกว่าความเค้นในแนวแกนสองเท่า นั่นคือ ความหนาของวัสดุไอโซโทรปิกเพียงครึ่งเดียวไม่ได้ผลในแง่ของความเค้นในแนวแกน ความไม่เท่าเทียมกันของสนามความเครียดยังสามารถสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ สำหรับกระสุนที่มีทางออกเปิด (ปืน, ถังยิงลูกระเบิดมือ) อัตราส่วนของความเค้นในแนวรัศมีและความเค้นในแนวแกนจะอยู่ที่ 8-10 หรือมากกว่า ในกรณีเหล่านี้ เราควรใช้ประโยชน์จากความสามารถที่โดดเด่นของวัสดุเส้นใย ซึ่งสามารถจัดวางในเมทริกซ์ตามการกระจายของความเค้นของบริการหลัก

พิจารณาตัวอย่างของเลเยอร์ทิศทางเดียว ชั้นทิศทางเดียวเป็นแบบไอโซโทรปิกในทิศทางตั้งฉากกับแกนการวางแนวเส้นใย x หนึ่ง.

–  –  –

ความต้านทานแรงดึงของชั้นเดียวตามเส้นใยสามารถอยู่ในช่วง 1.0 ถึง 2.5 GPa ขึ้นอยู่กับระดับความแข็งแรงของเส้นใย ชนิด และเนื้อหาของสารยึดเกาะ ในกรณีนี้ความแรงในทิศทางตามขวางไม่เกิน 50-80 MPa เช่น ค่าสัมประสิทธิ์แอนไอโซโทรปีคือ 20-30

การเบี่ยงเบนทิศทางของโหลดเล็กน้อยจากทิศทางการวางแนวของเส้นใยแทบไม่มีผลกระทบต่อความต้านทานแรงดึงของคอมโพสิต ดังนั้นจึงอนุญาตให้มีการจัดแนวเส้นใยที่ผิดพลาด (3-5 °) โดยสร้างโดยตัวกระจายพิเศษหรือการเพิ่มระยะพิทช์ที่คดเคี้ยวเพื่อเพิ่มความแข็งแรงตามขวางของวัสดุ ในกรณีของการบีบอัด วิธีนี้ไม่สามารถยอมรับได้ เพราะมันมีส่วนช่วยในการพัฒนาความเค้นเฉือนที่กำหนดกำลังรับแรงอัดของวัสดุ

คอมโพสิตทิศทางเดียวเป็นพื้นฐานของโครงสร้างที่ซับซ้อนที่สร้างขึ้นโดยการรวมแต่ละชั้นตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพขององค์ประกอบโครงสร้าง วิธีการผลิต: การขึ้นรูปแบบสุญญากาศหรือหม้อนึ่งความดัน, การกด, การม้วน

ให้เราพิจารณาแบบจำลองทางทฤษฎีเพิ่มเติมเพื่ออธิบายกระบวนการของการเสียรูปและการทำลายชั้นคอมโพสิตของโครงสร้างที่ซับซ้อน ตามอัตภาพ แนวทางหลักสองวิธีสามารถแยกแยะได้ในการพัฒนาวิธีการคำนวณ: ปรากฎการณ์และโครงสร้าง ในวิธีการทางปรากฏการณ์วิทยา วัสดุผสมถือเป็นตัวกลางแอนไอโซโทรปิกที่เป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งแบบจำลองนี้ใช้ข้อมูลที่ได้จากการทดลอง เกณฑ์ความแข็งแรงที่เลือกใช้กับวัสดุทั้งหมดโดยรวม ข้อดีของแบบจำลองปรากฏการณ์วิทยาคือความเรียบง่ายของการคำนวณ อย่างไรก็ตาม สำหรับวัสดุที่มีรูปแบบการเสริมแรงที่ซับซ้อน จำเป็นต้องกำหนดสัมประสิทธิ์เชิงประจักษ์จำนวนมาก ซึ่งต้องมีการทดลองจำนวนมาก นอกจากนี้ แบบจำลองปรากฏการณ์วิทยาไม่ได้คำนึงถึงกระบวนการเชิงโครงสร้างระหว่างการแตกหัก เช่น การแตกร้าว การโก่งงอขนาดเล็ก เป็นต้น

การกำหนดขนาดที่เหมาะสมของอนุภาคฟิลเลอร์ ความเค้นที่เกิดขึ้นในส่วนต่างๆ ของพื้นผิวของอนุภาค (ไมโครเฟลกหรือไมโครไฟเบอร์) ขึ้นอยู่กับระยะห่าง r จากพื้นที่ผิวที่สอดคล้องกัน = – о(1 –)/ 2r โดยที่อัตราส่วนของปัวซองคือ .

ความแข็งแรงด้วยการเพิ่มพื้นผิวเฉพาะของสารตัวเติมที่กระจายตัวอย่างละเอียดจะเพิ่มขึ้นเป็นค่าสูงสุดขึ้นอยู่กับลักษณะของส่วนประกอบขององค์ประกอบ

เส้นผ่านศูนย์กลางที่เหมาะสม d ของเส้นใยต่อเนื่องในพลาสติกออร์โธโทรปิกที่ยืดได้ ณ ระยะห่างที่กำหนดระหว่างเส้นใยถูกกำหนดโดยสมการ d (1/2 - 1) โดยที่ 1, 2 เป็นการยืดตัวสัมพัทธ์ที่จุดขาดของสารยึดเกาะและเส้นใยฟิลเลอร์ ตามลำดับ

การเลือกรูปร่างอนุภาคฟิลเลอร์ รูปร่างของอนุภาคมีผลต่อกลไกการย่อยสลายของพลาสติก โดยคำนึงถึงขนาดและรูปร่างของผลิตภัณฑ์ เทคโนโลยีการแปรรูป

ในกรณีของผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาน้อยและรูปแบบที่ซับซ้อน สารตัวเติมที่มีการกระจายตัวสูง (ผง) จะถูกเลือก เนื่องจากมีการกระจายตัวได้ง่ายในสารยึดเกาะ โดยคงการกระจายเดิมไว้ในระหว่างการขึ้นรูปของผลิตภัณฑ์

การใช้สารตัวเติมที่มีการกระจายตัวสูงช่วยลดโอกาสในการถูกทำลาย การแยกตัวของผลิตภัณฑ์ในระหว่างการตัดเฉือนครั้งต่อๆ ไป

การรวมที่เป็นของแข็งในตัวอย่างที่ยืดออกช่วยลดความเค้นในบริเวณสัมผัสของสารยึดเกาะด้วยสารตัวเติม แต่ในอนุภาคทรงกลมเอง ความเค้นจะมากกว่า

1.5 เท่าของแรงดันไฟฟ้าในโซนเครื่องผูกที่อยู่ห่างไกลจากมันนั่นคือ ฟิลเลอร์รับน้ำหนักมาก

อิทธิพลของสารตัวเติมจะเพิ่มขึ้นหากอนุภาคมีรูปร่างเป็นวงรีและมีทิศทางไปในทิศทางของแกนการเปลี่ยนรูป

การเลือกส่วนประกอบที่มีอัตราส่วนที่เหมาะสมของลักษณะทางกล เงื่อนไข: ปฏิกิริยาของกาวมีมากกว่าการเกาะติดกันของสารยึดเกาะ ส่วนประกอบทั้งสองทำงานร่วมกันจนถูกทำลาย ลักษณะการทำงานที่ยืดหยุ่นได้ดีของสารตัวเติมและสารยึดเกาะ

การกำหนดระดับการเติมที่เหมาะสม แม้แต่เส้นใยเสริมแรงก็ไม่ได้มีผลในการเสริมแรงบนพลาสติกเสมอไป หากอัตราส่วนของลักษณะการเสียรูปของสารยึดเกาะและการเสริมแรงในพลาสติกทิศทางเดียวเป็นไปตามเงื่อนไข св แสดงว่าปริมาณเส้นใยที่สำคัญในปริมาตรของเส้นใย (в, cr) จะลดลงตามเส้นตรง ความต้านแรงดึง = с(1 – в) เป็นที่สังเกต

เนื่องจากการเสียรูปเล็กน้อยของสารยึดเกาะที่จุดขาด เท่ากับ c ความเค้นที่รับรู้โดยเส้นใยนั้นน้อยเกินไปที่จะชดเชยการลดลงของความแข็งแรงของเมทริกซ์พอลิเมอร์ เริ่มจาก v, cr เท่านั้น ความแข็งแรงรวมของเส้นใยเสริมแรงสามารถชดเชยการลดลงของความแข็งแรงของเมทริกซ์ และความแข็งแรงของพลาสติกเริ่มเพิ่มขึ้น

พลาสติกแต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะด้วย b, kr ซึ่งสำหรับสารยึดเกาะโพลีเมอร์ที่เลือกจะมีขนาดเล็กกว่า เส้นใยเสริมแรงจะแข็งแรงขึ้น และด้วยเส้นใยชนิดที่เลือกไว้ เส้นใยจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มความแข็งแรงของสารยึดเกาะ c

ระดับสูงสุดของการเติม v,max เหมาะสมอย่างยิ่งกับความหนาแน่นของการบรรจุของเส้นใยที่พวกมันสัมผัสกันตามกำเนิดของพื้นผิวทรงกระบอก ความหนาแน่นของการบรรจุสูงสุดสามารถทำได้ที่ระดับการบรรจุที่แตกต่างกัน

OOO w,max = 0.785, OOO หกเหลี่ยม w,max= 0.907 Tetragonal OOO w,max = 0.907 Tetragonal OOO w,max = 0.907 Tetragonal OOO w,max = 0.924

ระดับที่เหมาะสมจะน้อยกว่าค่าสูงสุดหนึ่งในตัวเลือก 0.846/(1 + นาที/D)2 โดยที่ min คือระยะห่างต่ำสุดที่เป็นไปได้ระหว่างเส้นใย

ลักษณะโครงสร้างและคุณสมบัติของวัสดุพอลิเมอร์คอมโพสิต (PCM)

PCM ที่มีปริมาณไฟเบอร์สูง คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของคอมโพสิตนั้นขึ้นอยู่กับเนื้อหาสัมพัทธ์ของส่วนประกอบเป็นหลัก ตาม "กฎของส่วนผสม" ยิ่งเนื้อหาของเส้นใยสูง ความหนาแน่นของการบรรจุก็จะยิ่งสูงขึ้น (ceteris paribus) ควรเป็นโมดูลัสยืดหยุ่นและความแข็งแรงของวัสดุผสม การคำนวณมวลของเส้นใยวัวในวัสดุนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณของเส้นใยในตัวอย่าง ซึ่งพิจารณาจากการพิจารณาทางเทคโนโลยี (ความหนาแน่นเชิงเส้น จำนวนชั้นผ้า หรือพารามิเตอร์การม้วน) สำหรับไฟเบอร์กลาส คุณสามารถใช้วิธีการเผาสารยึดเกาะ มีอัตราส่วน ox + sv = 1

ในทางทฤษฎี ปริมาณสูงสุดของเส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันกับการบรรจุแบบหกเหลี่ยมที่หนาแน่นที่สุดคือ 90.8% โดยปริมาตร เมื่อพิจารณาถึงการกระจายตัวที่แท้จริงของเส้นผ่านศูนย์กลางไฟเบอร์ (10%) ค่านี้จะลดลงเหลือประมาณ 83% ในการศึกษาจำนวนมาก ปริมาณไฟเบอร์ = 0.65 ถือว่าเหมาะสมที่สุด เห็นได้ชัดว่าค่านี้ไม่ได้กำหนดลักษณะของความหนาของฟิล์มยึดประสาน (ต่างกัน) แต่โครงกระดูกที่มีเส้นใยเกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวของวัสดุด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง ผลกระทบของปัจจัยแรง (ความตึงเครียดระหว่างการหมุนและแรงกด) ในกรณีนี้จะไม่ได้ผล เนื่องจากจะนำไปสู่การทำลายเส้นใยเท่านั้น

วิธีที่แท้จริงในการเพิ่มคุณสมบัติความแข็งแรงในการยืดหยุ่นของคอมโพสิตโดยการเพิ่มเนื้อหาของเส้นใยคือการทำให้ซ้อนในพรีเพรกจนตำแหน่งในโครงสร้างคอมโพสิตได้รับการแก้ไข ด้วยการลดความหนืดของสารยึดเกาะและเพิ่มผลกระทบของปัจจัยแรง ทำให้สามารถเพิ่มเนื้อหาของแก้วและเส้นใยอินทรีย์ในคอมโพสิตแบบทิศทางเดียวได้ถึง 78% โดยปริมาตร ในเวลาเดียวกัน ลักษณะความแข็งแรงของยางยืดก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย ในทางทฤษฎี เนื้อหาของเส้นใยไม่ได้ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลาง แต่ในทางปฏิบัติสิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง ในกรณีของเส้นใยคาร์บอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าแก้วหรือเส้นใยอินทรีย์ถึงสองเท่า สามารถเพิ่มเนื้อหาในเส้นใยคาร์บอนได้เพียง 65% เท่านั้น เนื่องจากระบบดังกล่าวจะขจัดแรงเสียดทานในระบบดังกล่าวได้ยากกว่าและขจัดสารยึดเกาะส่วนเกิน .

เมื่อใช้เส้นใยอินทรีย์ CBM สามารถรับออร์กาโนพลาสติกเสริมแรงสูงที่มีปริมาณเส้นใยสูงถึง 90-95% สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการเสียรูปทางความร้อนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ของเส้นใยในทิศทางตั้งฉากกับแกนของพวกมัน ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในส่วนตัดขวางของเส้นใยจากทรงกลมไปเป็นหน้าตัดของรูปร่างตามอำเภอใจเนื่องจากการสัมผัสกับเส้นใยที่อยู่ใกล้เคียง การทำงานร่วมกันระหว่างเส้นใย SVM ทำได้โดยผ่านชั้นที่บางที่สุดของสารยึดเกาะ ซึ่งอาจอยู่ภายในเส้นใยบางส่วน หรือโดยพันธะอัตโนมัติที่เกิดขึ้นระหว่างการแพร่กระจายส่วนประกอบเส้นใยร่วมกัน

โมดูลัสยืดหยุ่นและความแข็งแรงของชิ้นงานทดสอบแหวนจะเปลี่ยนเป็นเส้นตรงในเกือบทุกช่วงของการเพิ่มปริมาณเส้นใยของเส้นใย ซึ่งบ่งชี้ว่า "กฎของสารผสม" เป็นไปตาม "กฎของสารผสม"

ผลของการเพิ่มลักษณะเฉพาะด้านความแข็งแรงของยางยืดของคอมโพสิต (20-40%) มีความสำคัญมากจนสามารถชดเชยการลดลงของคุณสมบัติการเฉือนและตามขวางของวัสดุที่สังเกตพบในบางกรณีได้อย่างมีนัยสำคัญ เช่นเดียวกับการเพิ่มการดูดซึมน้ำ

ควรใช้วัสดุคอมโพสิตเสริมแรงสูงและแข็งแรงมากในชิ้นงานที่ไม่มีแรงเฉือน เพื่อปรับปรุงความทนทานต่อสภาพอากาศ ชั้นนอกของโครงสร้างสามารถทำจากวัสดุผสมที่มีสารยึดเกาะปกติหรือสูง

พลาสติกเสริมแรงแบบไฮบริดและแบบไล่ระดับ (HAP) ด้วย

คุณสมบัติทางกลที่ปรับได้

พฤติกรรมทางกลของวัสดุดังกล่าวในด้านความตึง แรงอัด การดัด และแรงเฉือนโดยพื้นฐานแล้วเป็นไปตามหลักการเติมแต่ง กล่าวคือ "กฎของสารผสม"

ในการศึกษา HAP จะสังเกตเห็นลักษณะที่แตกต่างกันของความสม่ำเสมอ ซึ่งรวมเส้นใยที่มีความสามารถในการเปลี่ยนรูปต่างกัน เมื่อยืดคาร์บอนแก้ว คาร์บอนอินทรีย์ แก้วโบรอน และโบรอน-ออร์แกโนพลาสติก การทำลายเส้นใยจะไม่เกิดขึ้นพร้อมกัน

ในกรณีนี้ การเปลี่ยนรูปที่จำกัดของคอมโพสิตนั้นพิจารณาจากการเปลี่ยนรูปของเส้นใยเหล่านั้นเป็นหลัก ซึ่งปริมาณเนื้อหาจะมีผลเหนือกว่า

ให้เรากำหนดเส้นใยโมดูลัสสูงตามดัชนี "1" เส้นใยโมดูลัสต่ำตามดัชนี "2"

ด้วยปริมาณเส้นใยสูงที่มีค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นสูง (และความเครียดที่จำกัดต่ำ 1) ความแข็งแรงของคอมโพสิตคำนวณโดยสูตร k1 = 1(ECBb + E11 + E22) โดยมีปริมาณเส้นใยสูงที่มีค่าต่ำ โมดูลัสยืดหยุ่น ความแข็งแรงของคอมโพสิตคำนวณโดยสูตร + E22) กลไกการทำลายวัสดุสามองค์ประกอบจะเปลี่ยนไปเมื่อถึงอัตราส่วนวิกฤตที่แน่นอนของเส้นใยที่มีโมดูลัสต่างกัน µcr ซึ่งการทำลายเส้นใยที่มีการยืดตัวแตกต่างกัน เป็นไปได้เท่ากัน กล่าวคือ k1 =.

k2. ละเลยความแรงของเมทริกซ์เราได้รับอัตราส่วน 1 E11 + 1E22 = 2 E22 หลังจากการแปลงที่เรามี:

1/2 = k = E2(2 – 1)/ 1 E1 เนื่องจาก 2 = 1 – 1 แล้ว µkr2 = k/(1 + k)

สำหรับพลาสติกเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ E1 = 250 GPa, E2 = 95 GPa, 1=0.8%, 2=3.5%, จากนั้น k=0.3; µcr1 = 23% หรือ µcr2 = 77%

แนวคิดเรื่องปริมาตรวิกฤตยังเกิดขึ้นสำหรับวัสดุคอมโพสิตโดยอิงจากเส้นใยประเภทหนึ่ง เป็นลักษณะการเปลี่ยนแปลงจากการทำลายสารยึดเกาะไปสู่การทำลายเส้นใย

เนื่องจากลักษณะความยืดหยุ่นของพวกมันแตกต่างกันมาก µcr จึงมีขนาดเล็กมากและมีจำนวน 0.1-0.5% ของเส้นใย

ให้เราพิจารณาเส้นโค้งการเสียรูปของพลาสติกเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีปริมาณการดายของโมดูลัสต่างกัน ในส่วนเริ่มต้น I เส้นโค้งการเปลี่ยนรูปเป็นแบบเส้นตรง คาร์บอนและเส้นใยแก้วมีการเสียรูปร่วมกัน โมดูลัสยืดหยุ่นประกอบด้วยสองส่วนประกอบและสอดคล้องกับการแสดงแทนการเติม ตัวอย่างที่มีเส้นใยคาร์บอนมากเกินวิกฤตจะถูกทำลายด้วยการเสียรูป 0.7-0.9% ส่วนที่ไม่เป็นเชิงเส้น II บนเส้นโค้งการเปลี่ยนรูปของพลาสติกเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ซึ่งมีเนื้อหาของเส้นใยคาร์บอนน้อยกว่าส่วนวิกฤต ถือได้ว่าเป็นส่วน "พลาสติกเทียม" เนื่องจากการค่อยๆ บดเส้นใยคาร์บอนในเมทริกซ์ไฟเบอร์กลาสซึ่ง รับรองความสมบูรณ์ของวัสดุ ส่วนที่ไม่เป็นเชิงเส้น II สิ้นสุดที่ความเครียดประมาณ 2% ถัดไป สังเกตส่วนที่เกือบเป็นเส้นตรง III ซึ่งโมดูลัสยืดหยุ่นสอดคล้องกับสัดส่วนของเส้นใยแก้วในคอมโพสิตและความเครียดขั้นสุดท้าย

– สายพันธุ์ใยแก้วขั้นสุดท้าย 2 3-3.5%

เมื่อโหลดตัวอย่างใหม่ ไดอะแกรมจะเป็นเส้นตรงทั้งหมดและสอดคล้องกับส่วนที่สามของเส้นโค้งเดิม ในเวลาเดียวกัน เห็นได้ชัดว่าการกระจายตัวของเส้นใยเกิดขึ้นในระหว่างรอบการขนถ่ายอีกสองหรือสามรอบ เนื่องจากหลังจากนี้จะเกิดการพึ่งพาอาศัยกันอย่างต่อเนื่องของความต้านทานไฟฟ้าต่อการเสียรูปของตัวอย่างที่สร้างขึ้น

การพึ่งพาความต้านทานแรงดึงของ HAP ต่ออัตราส่วนของเส้นใยของโมดูลัสต่างๆ มีลักษณะเป็นเส้นโค้งที่มีค่าต่ำสุดที่สอดคล้องกับอัตราส่วนวิกฤตของเส้นใย

สำหรับวัสดุที่ทดสอบด้วยแรงอัด ไดอะแกรม - และการขึ้นต่อกันของความแข็งแรงนั้นเกือบจะเป็นเส้นตรง เส้นใยอินทรีย์และคาร์บอนที่มีกำลังอัดต่ำ (กำลังบีบอัด) อยู่ในเมทริกซ์พลาสติกแก้วหรือโบรอน อาจไม่สูญเสียความเสถียรในระหว่างการเปลี่ยนรูป ดังนั้นจึงมีความเครียดมากกว่าพลาสติกอินทรีย์และพลาสติกคาร์บอน 2-3 เท่า ผลกระทบเหล่านี้ เช่นเดียวกับการเพิ่มความสามารถในการเปลี่ยนรูปของเส้นใยคาร์บอนในเมทริกซ์ไฟเบอร์กลาสภายใต้ความตึงเครียด ผู้เขียนหลายคนเรียกว่าการทำงานร่วมกัน

เส้นใยชนิดต่างๆ ผสมกันในชั้นเดียวหรือชั้นอื่น

ด้านล่างนี้คือตัวอย่างบางส่วนของการรวมเส้นใยที่มีเหตุผลที่สุดของโมดูลัสต่างๆ ใน ​​HAP:

การรวมกันของแก้วและเส้นใยอินทรีย์ทำให้สามารถรับวัสดุในด้านหนึ่งโดยมีแรงอัดและแรงเฉือนที่สูงขึ้น (เมื่อเทียบกับออร์กาโนพลาสติก) เพื่อเพิ่มลักษณะแรงดึงเฉพาะของระบบไฮบริด (เมื่อเทียบกับไฟเบอร์กลาส );

HAP ที่อิงจากแก้วและเส้นใยคาร์บอนผสมกันจะมีโมดูลัสความยืดหยุ่นสูงกว่าเมื่อเทียบกับไฟเบอร์กลาส ในขณะที่ยังคงรักษาลักษณะเฉพาะของความแข็งแรงของวัสดุในการอัดและลดแรงตึงเล็กน้อย งานทำลายตัวอย่างเพิ่มขึ้น

การเพิ่มเส้นใยโบรอนลงในพลาสติกที่เสริมด้วยแก้วสามารถเพิ่มโมดูลัสความยืดหยุ่นได้อย่างมาก ในขณะที่ยังคง (หรือเพิ่ม) กำลังรับแรงอัดของวัสดุ

HAP ที่หลากหลายคือ gradient PCM ซึ่งมีโครงสร้างและคุณสมบัติที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันในเชิงพื้นที่ ในบางกรณีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติความตึงยืดหยุ่นของ PCM ที่ควบคุมได้และราบรื่นทำให้สามารถสร้างสนามความเค้นที่สม่ำเสมอได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อทำการโหลดเปลือก PCM ที่เป็นเนื้อเดียวกันด้วยแรงดันภายในหรือภายนอก ด้วยความหนาของโครงสร้างที่เพิ่มขึ้น จะสังเกตเห็นลักษณะพิเศษของความแข็งแรงยืดหยุ่นที่มีประสิทธิภาพลดลงอย่างมีนัยสำคัญ โหลดเฉพาะชั้นที่อยู่ติดกับตัวกลางแรงดันเท่านั้น เริ่มต้นจากความหนาที่แน่นอน PCM จะหยุดรับน้ำหนักเพิ่มเติม และการเพิ่มความหนาของเปลือกไม่สมเหตุสมผล ในทางทฤษฎี ปรากฏการณ์นี้สามารถหลีกเลี่ยงได้หากใช้ PCM ที่มีโมดูลัสความยืดหยุ่นที่แปรผัน (ความหนาที่เพิ่มขึ้น)

ในกรณีนี้ ลักษณะน้ำหนักและขนาดของวัสดุจะดีขึ้น 1.5-2 เท่า

ในทางปฏิบัติ สามารถใช้ตัวเลือกนี้ได้ ตัวอย่างเช่น โดยการพันเปลือก PCM เป็นชั้นๆ ค่อยๆ (ตามการคำนวณ) เพื่อเพิ่มปริมาณเส้นใยคาร์บอนเมื่อเทียบกับใยแก้ว ปัญหาที่คล้ายคลึงกัน (และวิธีแก้ปัญหา) ยังพบได้ในการสร้างมู่เล่ซุปเปอร์หรือแผ่นหุ้มโรเตอร์ที่หมุนด้วยความเร็วสูง การเปลี่ยนตำแหน่งของชั้นที่มีปริมาณเส้นใยต่างกันทำให้สามารถเพิ่มแรงเฉือน แรงสั่นสะเทือนและความล้า น้ำและสภาพอากาศของวัสดุได้

คอมโพสิตโครงสร้างแบบไล่ระดับช่วยเพิ่มความเป็นไปได้ของ PCM ได้อย่างมาก

"โครงสร้างทางธรรมชาติ" เกือบทั้งหมดมีโครงสร้างดังกล่าว (ลำต้นและลำต้นของพืช เข็มป้องกันของพืชและสัตว์ จะงอยปากและขนนก และตัวอย่างอื่น ๆ อีกมากมาย) เห็นได้ชัดว่าในเรื่องนี้มีความล่าช้าอย่างมากในธรรมชาติและมีสำรองจำนวนมากสำหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ที่สร้างขึ้นเทียม

คอมโพสิต "ปัญญา" ในตอนท้ายของศตวรรษที่ XX ในวัสดุศาสตร์มีคำศัพท์ใหม่ปรากฏขึ้น - "อัจฉริยะ"

วัสดุ. แนวคิดที่เป็นที่ยอมรับของวัสดุ "อัจฉริยะ" กำหนดว่าเป็นวัสดุโครงสร้างที่สามารถวินิจฉัยตนเองและปรับตัวได้ วัสดุเหล่านี้จะต้องสามารถรับรู้สถานการณ์ที่เกิดขึ้นได้ (ฟังก์ชั่นทางประสาทสัมผัส) วิเคราะห์และตัดสินใจ (ฟังก์ชั่นของโปรเซสเซอร์) รวมถึงกระตุ้นและดำเนินการปฏิกิริยาที่จำเป็น (ฟังก์ชั่นผู้บริหาร)

ในปัจจุบัน ไม่มีวัสดุผสมใดที่จะตรงตามข้อกำหนดเหล่านี้ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม งานเหล่านี้สามารถแก้ไขได้บางส่วน (ทีละขั้นตอน) อย่างแรกเลย - งานของการสร้างวัสดุที่แจ้งเกี่ยวกับสถานะของพวกเขา เกี่ยวกับการเข้าใกล้ภาระการปฏิบัติงานจนถึงระดับสูงสุดที่อนุญาต เกี่ยวกับการแตกร้าว การกัดกร่อนของสารเคมี การดูดซึมน้ำ ฯลฯ

ข้อกำหนดหลักสำหรับองค์ประกอบเซ็นเซอร์ของคอมโพสิตดังกล่าวคือความไวต่อความเค้นทางกลและความสามารถในการกระจายไปทั่วปริมาตร เซ็นเซอร์ในอุดมคติจะแปลงความเครียดเป็นสัญญาณไฟฟ้า ในแง่นี้ เส้นใยนำไฟฟ้ามีแนวโน้มที่ดี ซึ่งสามารถนำไปประกอบเป็นวัสดุผสมได้ในระหว่างการก่อตัว เหล่านี้รวมถึงลวดคอนสแตนตินหรือนิโครม คาร์บอนหรือเส้นใยโบรอนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ฟิล์มเพียโซอิเล็กทริกที่ทำจากโพลีไวนิลลิดีนฟลูออไรด์ เป็นต้น

การควบคุมคุณสมบัติความหนืดของพอลิเมอร์คอมโพสิต (defectoscopy) ดำเนินการโดยใช้วิธีการทางเสียง แก้ไขความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วของเสียงและค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืน เมื่อใช้คุณสมบัติแมกนีโต-ไดอิเล็กตริกของพอลิเมอร์สำหรับการวินิจฉัย PCM ขอแนะนำให้เพิ่มอนุภาค (คอลลอยด์) ที่กระจัดกระจายของวัสดุที่เป็นแม่เหล็กและนำไฟฟ้า รวมถึงผงเหล็ก ทองแดง นิกเกิล คาร์บอนนาโน (ฟูลเลอรีนและนาโนทิวบ์)

หลักการทำงานของกลไกกระตุ้น (adaptive) คือการเสียรูปที่เกิดจากปรากฏการณ์ใดๆ เช่น การให้ความร้อน การจ่ายสัญญาณไฟฟ้า ฯลฯ เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริก ไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก และเอฟเฟกต์หน่วยความจำรูปร่างเหมาะสมที่สุดสำหรับการเปิดใช้งาน วัสดุ. กลไกเหล่านี้ช่วยให้แน่ใจว่าสัญญาณไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นการผิดรูปแบบที่ถูกกระตุ้น สังเกตผลกระทบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับโลหะที่มีหน่วยความจำรูปร่าง โลหะผสมของไทเทเนียมและนิกเกิลให้การเสียรูปสูงถึง 2% ตัวบ่งชี้ที่สำคัญอีกประการหนึ่งของแอคทูเอเตอร์คือโมดูลัสความยืดหยุ่น ซึ่งกำหนดความเป็นไปได้ในการสร้างสถานะความเครียดและความเครียดที่กำหนด โดยปกติแล้วจะเทียบได้กับโมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุฐาน

กระบวนการผลิตของคอมโพสิต "อัจฉริยะ" โดยทั่วไปสอดคล้องกับกระบวนการในการรับผลิตภัณฑ์จากวัสดุพื้นฐาน ในกรณีนี้ มีความจำเป็นต้องแนะนำข้อมูลและองค์ประกอบสำหรับผู้บริหารในเนื้อหา โดยละเมิดโครงสร้างน้อยที่สุด นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องให้ความสนใจกับความซับซ้อนของกระบวนการไมโครเครื่องกลที่เกิดขึ้นระหว่างการบ่มสารยึดเกาะ

แน่นอนว่าวัสดุคอมโพสิต“ อัจฉริยะ” เป็นวัสดุแห่งอนาคตอย่างไรก็ตามงานทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคอย่างเข้มข้นกำลังดำเนินการในต่างประเทศแล้ว (ในสหรัฐอเมริกา, ญี่ปุ่น, บริเตนใหญ่, แคนาดา) เพื่อสร้างวัสดุดังกล่าวสำหรับเทคโนโลยีสมัยใหม่โดยเฉพาะการบิน , จรวดและอวกาศ เป็นต้น ตลอดจนสำหรับสื่อมวลชน ตัวอย่างของการออกแบบที่ใช้วัสดุที่ "ฉลาด" ได้แก่ ขอบชั้นนำของปีก F-15 แผ่นสะท้อนแสงแบบแบ่งส่วน และตัวกระตุ้นของโครงสร้างการเลี้ยวของยานอวกาศ เครื่องบินที่มีเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนลดลง บริษัทเยอรมันที่สร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมที่ทันสมัยจะคอยตรวจสอบสภาพของใบมีดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 100 ม. ขึ้นไป ใยแก้วนำแสงที่วางอยู่ภายในวัสดุช่วยให้สามารถตรวจสอบความสมบูรณ์ของโครงสร้างและประเมินภาระที่กระทำบนใบมีดเพื่อคงระดับที่เหมาะสมที่สุดโดยอัตโนมัติ นอกจากนี้ยังควบคุมความเป็นไปได้ของการแยกชั้นของวัสดุ เช่น เนื่องจากการถูกฟ้าผ่า

การพึ่งพาคุณสมบัติของพลาสติกคอมโพสิตที่มีต่อปฏิสัมพันธ์ของส่วนประกอบ อิทธิพลร่วมกันของส่วนประกอบในเขตส่วนต่อประสานนั้นพิจารณาจากองค์ประกอบขององค์ประกอบและเงื่อนไขในการก่อตัว ในบางกรณีซึ่งเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก อาจสร้างความสัมพันธ์เชิงหน้าที่ระหว่างลักษณะทางกลและปฏิสัมพันธ์ได้

เมื่อการปรับขนาดเพิ่มความแข็งแรงของกาว มีความสัมพันธ์ระหว่างความแข็งแรงของกาวและความเค้นแรงดึง

ทางเลือกของการจัดเรียงไฟเบอร์ขึ้นอยู่กับข้อมูลการกระจายของสนามแรงและลักษณะของการโหลด

ความเค้นตกค้างในผลิตภัณฑ์ที่ทำจากวัสดุคอมโพสิตส่งผลต่อคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพ ความเค้นตกค้าง (ทางกล ความร้อน การหดตัว การแพร่กระจาย ฯลฯ) เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นความเค้นที่สมดุลกันในปริมาตรของผลิตภัณฑ์ ซึ่งปรากฏในนั้นเป็นผลมาจากการสัมผัสกับแรงภายนอก ความร้อน และสาขาอื่น ๆ และมีอยู่ใน ผลิตภัณฑ์หลังจากการสิ้นสุดของสนามและการหายตัวไปของความเครียดชั่วคราว อุณหภูมิชั่วคราว การหดตัว ความเค้นแพร่จะหายไปทันทีที่อุณหภูมิ ความลึกของการบ่ม ระดับความเป็นผลึก หรือปริมาณของสารที่ดูดซับจะเท่ากันตลอดปริมาตรของวัสดุ ความเค้นชั่วคราวทางกลจะหายไปหลังจากการสิ้นสุดของสนามภายนอก

ความเค้นตกค้างเกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปก็ต่อเมื่อความเค้นชั่วคราวสูงสุดในบางส่วนของปริมาตรผลิตภัณฑ์เกินค่าความแข็งแรงของวัสดุและการเสียรูปที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ที่อุณหภูมิปกติ (พลาสติกและความยืดหยุ่นสูง) เกิดขึ้นในนั้นหรือเนื่องจากความไม่เท่ากัน ระดับของการเปลี่ยนแปลง (การแข็งตัว การตกผลึก ) พื้นที่ที่แยกจากกันของปริมาตรของวัสดุจะได้รับคุณสมบัติทางความร้อนที่แตกต่างกัน ความแตกต่างในคุณสมบัติเทอร์โมอิลาสติกของพอลิเมอร์เมทริกซ์และสารตัวเติมยังนำไปสู่การปรากฏตัวของความเค้นตกค้าง

กระบวนการขึ้นรูปจะดำเนินการที่อุณหภูมิและความดันที่สูงขึ้น

ดังนั้น การไล่ระดับอุณหภูมิจึงเกิดขึ้นซึ่งเพิ่มขึ้นมากกว่าเดิม เนื่องจากการบ่มมักจะดำเนินการโดยใช้ความร้อน

ในระหว่างการหล่อเย็น ความเค้นจากความร้อนที่สำคัญจะเกิดขึ้นในชั้นพื้นผิว ซึ่งอาจนำไปสู่การเสียรูปแบบที่ไม่สามารถย้อนกลับได้เพิ่มเติม และทำให้เกิดความเค้นตกค้างในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเพิ่มขึ้น

วิธีการกำหนดความเค้นตกค้าง วิธีตัวทำละลาย

ตัวอย่างจะได้รับการบำบัดด้วยตัวทำละลายที่แทรกซึมพอลิเมอร์และเพิ่มความตึงของชั้นผิว เมื่อความเค้นที่พื้นผิวเกินความเค้นแตกของชั้นบวม จะเกิดรอยแตกเล็กๆ ขึ้นในนั้น ในกรณีนี้ lg = lgm + nlgores โดยที่ res คือความเค้นตกค้าง (kg/cm2) m และ n เป็นค่าคงที่

เน้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างสารยึดเกาะและสารตัวเติม

สาเหตุหลักคือการหดตัวของพอลิเมอร์เมทริกซ์ระหว่างการบ่มและการทำความเย็น ซึ่งแตกต่างอย่างมากจากการหดตัวของอุณหภูมิของสารตัวเติมที่ยึดติดกับเมทริกซ์ด้วยพันธะกาว ความดันของเรซินบ่มบนสารตัวเติมสามารถคำนวณได้จากสมการ (1 2)TE 2 P=, (1 + 1) + (1 + 2)(E1 / E 2) โดยที่ 1 และ 2 เป็นค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน T คือความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิการบ่มและการทำความเย็น 1 และ 2 - อัตราส่วนของปัวซอง E1 และ E2 - โมดูลการเปลี่ยนรูป (1 - สารยึดเกาะ 2 - ฟิลเลอร์)

หากความเค้นที่เกิดขึ้นในวัสดุไม่สมมาตร อาจทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของรูปร่างได้

หัวข้อที่ 2. เรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว

C. Ellis เสนอแนวคิดเกี่ยวกับการผสมผสานของโพลีเมอร์ปฏิกิริยาและโมโนเมอร์ในทศวรรษที่ 1930 ซึ่งค้นพบว่าโพลีเอสเตอร์เรซินไม่อิ่มตัวที่ได้จากการทำปฏิกิริยาไกลคอลกับมาลิกแอนไฮไดรด์ทำให้แข็งตัวเป็นวัสดุแข็งที่ไม่ละลายน้ำเมื่อเติมตัวเริ่มต้นเปอร์ออกไซด์ Ellis จดสิทธิบัตรการค้นพบนี้ในปี 1936

Oligoether maleinates เกิดจากการทำงานร่วมกันของ Maleic anhydride กับ dihydric alcohols (ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propylene glycol) ในขณะที่เพื่อควบคุมจำนวนพันธะคู่ใน oligomer ที่เป็นผลลัพธ์และได้พอลิเมอร์สุดท้ายตามที่ต้องการ คุณสมบัติ กรดไดคาร์บอกซิลิกอื่นๆ (adipic, isophthalic, phthalic anhydride ฯลฯ) ควรสังเกตว่าในระหว่างการสังเคราะห์โอลิโกเมอร์ซึ่งดำเนินการเมื่อถูกความร้อนจาก 50 ถึง 230 ° C มีไอโซเมอไรเซชันบางส่วนหรือเกือบสมบูรณ์ของหน่วย Maleate เป็น fumarate: คุณภาพสูง

เอลลิสค้นพบในภายหลังว่าผลิตภัณฑ์ที่มีค่ามากขึ้นสามารถได้รับโดยการทำปฏิกิริยากับโพลีเอสเตอร์อัลคิดเรซินไม่อิ่มตัวกับโมโนเมอร์เช่นไวนิลอะซิเตทหรือสไตรีน การแนะนำโมโนเมอร์ช่วยลดความหนืดของเรซินได้อย่างมาก ซึ่งทำให้ง่ายต่อการเพิ่มตัวเริ่มต้นในระบบ และช่วยให้กระบวนการบ่มมีความแข็งแรงและสมบูรณ์ยิ่งขึ้น ในกรณีนี้ การเกิดพอลิเมอไรเซชันของส่วนผสมจะเร็วกว่าแต่ละส่วนประกอบแยกกัน

เนื่องจากการบ่มดำเนินการโดยกลไกที่รุนแรง ตัวเริ่มต้นจะถูกนำเข้าสู่ส่วนผสมในระหว่างการบ่ม ซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งของอนุมูลอิสระและเริ่มปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอไรเซชัน อนุมูลอิสระสามารถเกิดขึ้นได้จากเปอร์ออกไซด์หรือสารประกอบที่ไม่เสถียรอื่นๆ เช่น สารประกอบเอโซ เพื่อเพิ่มอัตราการสลายตัว activators (โปรโมเตอร์) จะถูกเพิ่มเข้าไปในองค์ประกอบ ตัวเริ่มการบ่มโดยทั่วไปคือ benzoyl hydroperoxide และ cumene hydroperoxide กรด Co naphthenate มักใช้ในการรักษาสารยึดเกาะ polymaleate styrene ที่อุณหภูมิ 20-60 องศาเซลเซียส ที่ 80 - 160 ° C - เบนโซอิลเปอร์ออกไซด์, ไดคูมิล

ออกซิเจนเป็นตัวยับยั้ง ดังนั้นจึงมีการแนะนำสารที่เป็นขี้ผึ้ง มีอุณหภูมิอ่อนตัวต่ำและเป็นสารลดแรงตึงผิว โดยจะปกคลุมพื้นผิวของสารยึดเกาะและป้องกันไม่ให้ออกซิเจนเข้าถึง

บางครั้งมีการนำสารหน่วงการติดไฟมาใส่ในสารยึดเกาะ polymaleate เพื่อเพิ่มความต้านทานไฟ: สารประกอบอินทรีย์ Sb2O3 คลอรีน และฟอสฟอรัส

องค์ประกอบโพลีเอสเตอร์ที่ปราศจากสไตรีนได้มาจากการแทนที่สไตรีนด้วยโมโนเมอร์ที่ระเหยง่าย (สไตรีนระเหยและเป็นพิษ) เช่น ไดวินิลเบนโซเอต ไวนิลโทลูอีน ไดอัลลิลพทาเลต

แทนที่จะใช้สไตรีน ไตรเอทิลีนไกลคอลไดเมทาคริเลต (THM-3) ถูกใช้เป็นตัวทำละลายที่ออกฤทธิ์ได้สำเร็จ:

ที่อุณหภูมิห้อง เรซินเหลวจะคงตัวได้นานหลายเดือนหรือหลายปี แต่ด้วยการเพิ่มตัวเริ่มต้นเปอร์ออกไซด์ พวกมันจะแข็งตัวในเวลาไม่กี่นาที การบ่มเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการเติมและการเปลี่ยนพันธะคู่ให้กลายเป็นพันธะธรรมดา ไม่ก่อให้เกิดผลพลอยได้ สไตรีนมักใช้เป็นโมโนเมอร์เพิ่มเติม มันทำปฏิกิริยากับพันธะคู่ที่เกิดปฏิกิริยาของสายพอลิเมอร์ เชื่อมขวางเข้ากับโครงสร้างสามมิติที่แข็งแรง ปฏิกิริยาการบ่มเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยความร้อน ซึ่งจะทำให้กระบวนการสมบูรณ์ยิ่งขึ้น พบว่าโดยปกติประมาณ 90% ของพันธะคู่ที่มีอยู่ในพอลิเมอร์จะเข้าสู่ปฏิกิริยาระหว่างการบ่มเรซิน

โอลิโกอีเทอร์อะคริเลตได้มาจากการรวมตัวของโพลิไฮดริกแอลกอฮอล์ กรดอะลิฟาติกไดคาร์บอกซิลิกอิ่มตัว และกรดอะลิฟาติกที่ไม่อิ่มตัวของชุดอะคริลิก สำหรับการสังเคราะห์โอลิโกเมอร์เหล่านี้ มักใช้ไดไฮดริกแอลกอฮอล์ (ไกลคอล) Oligoetheracrylates เป็นสารเหลวหรือละลายต่ำที่มีน้ำหนักโมเลกุล 300-5000 พอลิเมอไรเซชันเมื่อมีตัวเริ่มปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันแบบรุนแรง พวกมันจะกลายเป็นพอลิเมอร์ที่หลอมละลายและไม่ละลายน้ำของโครงสร้างสามมิติ ซึ่งขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมีของโอลิโกเมอร์เริ่มต้น เป็นวัสดุที่เป็นแก้วหรือยืดหยุ่นได้ Oligoetheracrylates สามารถโคพอลิเมอไรเซชันกับโมโนเมอร์ต่างๆ (สไตรีน เมทิลเมทาคริเลต ฯลฯ) รวมทั้งพอลิอีเทอร์มาลีน

Oligoetheracrylates มีข้อได้เปรียบเหนือ oligoethermaleinates: พวกมันสามารถ homopolymerization ซึ่งทำให้สามารถเตรียมสารเคลือบเงาและองค์ประกอบอื่น ๆ ตามพวกมันได้โดยไม่ต้องใช้โมโนเมอร์ที่ไม่อิ่มตัวที่ระเหยง่ายและไม่อิ่มตัวที่เป็นพิษ

ในศิลปวิทยาการ, โอลิโกอีเทอร์อะคริเลตถูกบ่มโดยโพลีเมอไรเซชันแบบรุนแรงหรือโคโพลีเมอไรเซชัน; การหดตัวเชิงปริมาตรระหว่างการบ่มคือ 4-10%

ตัวเริ่มการบ่มที่อุณหภูมิ 50-120 °C (การบ่มด้วยความร้อน) คือเบนโซอิล, ไดคัมมิลเปอร์ออกไซด์ เป็นต้น สำหรับการบ่มที่อุณหภูมิห้อง (การบ่มเย็น) จะใช้ระบบไบนารี (เช่น เบนโซอิลเปอร์ออกไซด์ + ไดเมทิลอะนิลีน; คิวมีนไฮโดรเปอร์ออกไซด์ + แนฟเทเนตหรือโคบอลต์ลิโนเลต ).

การบ่มโอลิโกอีเทอร์อะคริเลตสามารถเริ่มต้นได้ด้วยแสง การแผ่รังสีพลังงานสูง (-รังสี อิเล็กตรอนเร็ว) และตัวเร่งปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบไอออนิก

โอลิโกเมอร์อีพอกซีอะคริเลตถือได้ว่าเป็นโอลิโกอีเทอร์อะคริเลตชนิดหนึ่ง ได้มาจากปฏิกิริยาของโอลิโกเมอร์ที่มีกลุ่มเทอร์มินอลอีพอกซีที่มีกรดเมทาคริลิกหรือกรดอะคริลิก

อัลลิลแอลกอฮอล์เอสเทอร์พรีพอลิเมอร์ถูกเตรียมโดยพอลิเมอไรเซชันของอัลลิลแอลกอฮอล์เอสเทอร์และกรดพาทาลิกหรือไอโซทาลิก ที่ใช้กันน้อยกว่าคือ diallyl maleinate, diethylene glycol-bis-allyl carbonate หรือ triallyl cyanurate

โพลิเมอไรเซชันดำเนินการในตัวกลางโมโนเมอร์โดยการตกตะกอนพรีโพลีเมอร์ด้วยเมทานอล หรือในชั้นบางๆ ของโมโนเมอร์ที่มีการกลั่นส่วนเกิน ณ ระยะที่กำหนดของปฏิกิริยาในสุญญากาศ

ปฏิกิริยาจะหยุดก่อนที่การเกิดเจลจะเริ่มขึ้น กล่าวคือ การแปลงพันธะคู่ทั้งหมดในโมโนเมอร์สูงถึง 25% น้ำหนักโมเลกุล 6000 จุดอ่อนตัว ~60o C

พรีโพลีเมอร์มีอายุการใช้งานยาวนานที่ n.o. และอัตราการบ่มสูงที่อุณหภูมิ 135-160 องศาเซลเซียส เมื่อมีไดคูมิลเปอร์ออกไซด์หรือเติร์ต-บิวทิลเปอร์เบนโซเอต พรีโพลีเมอร์มักใช้ในการผลิตพรีพรีกและพรีมิกซ์ที่มีความหนืดลดลงและเติมแม่พิมพ์ที่แรงดันต่ำ

โพลีเอสเตอร์เรซินใช้ในผลิตภัณฑ์หลายประเภท เช่น เรือ แผงอาคาร ชิ้นส่วนยานยนต์และเครื่องบิน คันเบ็ด และไม้กอล์ฟ ประมาณ 80% ของเรซินโพลีเอสเตอร์ที่ผลิตในสหรัฐอเมริกาใช้กับสารตัวเติมเสริมแรง ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไฟเบอร์กลาส

เรซินโพลีเอสเตอร์ไม่เสริมแรงใช้ในการผลิตกระดุม เฟอร์นิเจอร์ หินอ่อนเทียม และสีโป๊วสำหรับตัวรถ

ซึ่งแตกต่างจากพลาสติกอื่นๆ ส่วนใหญ่ ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบเดียว โพลีเอสเตอร์เรซินมักประกอบด้วยส่วนประกอบหลายอย่าง (เรซิน สารกระตุ้น สารตัวเติม และสารกระตุ้น) ลักษณะทางเคมีและอัตราส่วนของส่วนประกอบอาจแตกต่างกันไป ซึ่งช่วยให้ได้โพลีเอสเตอร์เรซินประเภทต่างๆ จำนวนมาก

แอนไฮไดรด์ Maleic ใช้เป็นแหล่งของพันธะคู่ที่ทำปฏิกิริยาสำหรับเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวจำนวนมาก เมื่อมันโต้ตอบกับ glycols (โดยปกติจะใช้โพรพิลีนไกลคอล) โซ่โพลีเอสเตอร์เชิงเส้นที่มีน้ำหนักโมเลกุล 1,000 ... 3000 จะเกิดขึ้น แม้จะมีต้นทุนที่ต่ำกว่าของเอทิลีนไกลคอลเมื่อเทียบกับต้นทุนของโพรพิลีนไกลคอล รับเรซินพิเศษสองสามตัว ทั้งนี้เนื่องมาจากความเข้ากันได้ไม่ดีของโพลิเอสเตอร์ที่มีเอทิลีนไกลคอลกับสไตรีน ในระหว่างกระบวนการเอสเทอริฟิเคชัน การกำหนดค่า cis ของมาลิกแอนไฮไดรด์จะเปลี่ยนเป็นโครงสร้างทรานส์ฟูมาริก สิ่งนี้มีประโยชน์เนื่องจากปฏิกิริยาที่มากขึ้นของพันธะคู่ของชิ้นส่วนฟูมาริกในปฏิกิริยากับสไตรีน ดังนั้นระดับทรานส์ไอโซเมอไรเซชันในระดับสูงจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ที่ทำปฏิกิริยา แม้จะมีไอโซเมอไรเซชันของมาลิกแอนไฮไดรด์ในระดับสูงซึ่งสูงถึง 90% แต่กรดฟูมาริกที่มีราคาแพงกว่าก็ถูกใช้เพื่อให้ได้เรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น

กรดไดแอกเซียลหรือแอนไฮไดรด์อื่นๆ เช่น กรด adipic และ isophthalic หรือ phthalic anhydride มักถูกเติมลงในรีเอเจนต์พื้นฐานเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติสุดท้ายของเรซินและควบคุมจำนวนพันธะคู่

โครงสร้างโพลีเอสเตอร์เรซินทั่วไปแสดงไว้ด้านล่าง (โดยที่ R คือหมู่อัลคิลหรือหมู่เอริลของกรดไดบาซิกหรือแอนไฮไดรด์ที่ดัดแปลง):

O O CH3 O O CH3 II II I II.11 I H [O-C-R-C-O-CH-CH2-O-C-CH=CH-C-O-CH-CH-CH2] nOH โพลีเอสเตอร์เรซินต้นทุนต่ำใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ

ประเภทของโพลีเอสเตอร์เรซินไม่อิ่มตัว คุณสมบัติที่หลากหลายของโพลีเอสเตอร์เรซินทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ด้านล่างนี้เป็นบทสรุปของเรซินโพลีเอสเตอร์ชนิดไม่อิ่มตัวเจ็ดประเภทที่เฉพาะเจาะจง

–  –  –

เรซินโพลีเอสเตอร์ชนิดนี้ได้มาจากเอสเทอริฟิเคชันของโพรพิลีนไกลคอลที่มีส่วนผสมของพาทาลิกและมาลิกแอนไฮไดรด์ อัตราส่วนของแอนไฮไดรด์พาทาลิกและมาลิกสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 2:1 ถึง 1:2 ผลลัพธ์ที่ได้คือโพลีเอสเตอร์อัลคิดเรซินผสมกับสไตรีนในอัตราส่วน 2:1 เรซินประเภทนี้มีการใช้งานที่หลากหลาย: ใช้สำหรับการผลิตพาเลท, เรือ, ชิ้นส่วนฝักบัว, ชั้นวาง, สระว่ายน้ำ และถังเก็บน้ำ

2. เรซินโพลีเอสเตอร์ยืดหยุ่น

หากใช้กรดไดบาซิกเชิงเส้น (เช่น อะดิปิกหรือซีบาซิก) แทนฟทาลิกแอนไฮไดรด์ ก็จะเกิดเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวที่ยืดหยุ่นและอ่อนนุ่มขึ้นมาก ไดเอทิลีนหรือไดโพรพิลีนไกลคอลที่ใช้แทนโพรพิลีนไกลคอลยังให้ความยืดหยุ่นของเรซินอีกด้วย

การเติมโพลีเอสเตอร์เรซินดังกล่าวลงในเรซินแข็งเอนกประสงค์ช่วยลดความเปราะบางและทำให้ง่ายต่อการแปรรูป ยางยืดสามารถหาได้โดยการเปลี่ยนส่วนของ phthalic anhydride ด้วยกรด monobasic ที่มีน้ำมันสูง ซึ่งสร้างกลุ่มที่ยืดหยุ่นได้ที่ปลายสายโซ่โพลีเมอร์ เรซินดังกล่าวมักใช้สำหรับการปั้นตกแต่งในอุตสาหกรรมเฟอร์นิเจอร์และในการผลิตกรอบรูป ในการทำเช่นนี้ ฟิลเลอร์เซลลูโลส (เช่น เปลือกวอลนัทที่บดแล้ว) จะถูกนำเข้าสู่เรซินยืดหยุ่นและหล่อเป็นแม่พิมพ์ยางซิลิโคน การแกะสลักไม้อย่างประณีตสามารถทำได้โดยใช้แม่พิมพ์ยางซิลิโคนที่หล่อบนงานแกะสลักดั้งเดิมโดยตรง

3. เรซินโพลีเอสเตอร์แบบยืดหยุ่น เรซินโพลีเอสเตอร์ประเภทนี้เป็นตัวกลางระหว่างเรซินเอนกประสงค์ชนิดแข็งและเรซินแบบยืดหยุ่น ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ทนต่อแรงกระแทก เช่น ลูกบอล หมวกนิรภัย รั้ว ชิ้นส่วนยานยนต์และเครื่องบิน เพื่อให้ได้เรซินดังกล่าวจะใช้กรดไอโซทาลิกแทนพาทาลิกแอนไฮไดรด์ ขั้นแรก โดยการทำปฏิกิริยากรดไอโซทาลิกกับไกลคอล จะได้โพลีเอสเตอร์เรซินที่เป็นกรดต่ำ จากนั้นเติมแอนไฮไดรด์ Maleic และทำเอสเทอริฟิเคชันต่อไป เป็นผลให้ได้โซ่โพลีเอสเตอร์ด้วยการจัดเรียงที่โดดเด่นของชิ้นส่วนที่ไม่อิ่มตัวที่ปลายโมเลกุลหรือระหว่างบล็อกที่ประกอบด้วยพอลิเมอร์ไกลคอลไอโซทาลิก ในเอสเทอริฟิเคชันประเภทนี้ ฟทาลิกแอนไฮไดรด์มีประสิทธิภาพน้อยกว่ากรดไอโซทาลิกมาก เนื่องจากโมโนเอสเทอร์ของกรดพาทาลิกที่เป็นผลลัพธ์มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนสภาพเป็นแอนไฮไดรด์ที่อุณหภูมิสูงที่ใช้ในการผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง

4. เรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีการหดตัวต่ำ

เมื่อทำการขึ้นรูปโพลีเอสเตอร์เสริมใยแก้ว ความแตกต่างของการหดตัวระหว่างเรซินและไฟเบอร์กลาสส่งผลให้เกิดรูพรุนบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ การใช้เรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีการหดตัวต่ำช่วยลดผลกระทบนี้ และผลิตภัณฑ์หล่อที่ได้จึงไม่จำเป็นต้องขัดเพิ่มเติมก่อนทาสี ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบในการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์และเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน

เรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีการหดตัวต่ำประกอบด้วยส่วนประกอบเทอร์โมพลาสติก (โพลีสไตรีนหรือพอลิเมทิลเมทาคริเลต) ซึ่งละลายได้เพียงบางส่วนในองค์ประกอบดั้งเดิม ในระหว่างการบ่มพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในสถานะเฟสของระบบ การก่อตัวของ microvoids เกิดขึ้น ชดเชยการหดตัวตามปกติของพอลิเมอร์เรซิน

5. โพลีเอสเตอร์เรซินทนต่อสภาพอากาศ

โพลีเอสเตอร์เรซินชนิดนี้ไม่ควรเปลี่ยนเป็นสีเหลืองเมื่อถูกแสงแดด ซึ่งมีการเพิ่มตัวดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตในองค์ประกอบ สไตรีนสามารถถูกแทนที่ด้วยเมทิลเมทาคริเลต แต่เพียงบางส่วนเท่านั้น เนื่องจากเมทิลเมทาคริเลตไม่สามารถโต้ตอบได้ดีกับพันธะคู่ของกรดฟูมาริก ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเรซินโพลีเอสเตอร์ เรซินประเภทนี้ใช้ในการผลิตสารเคลือบ แผงภายนอก และสกายไลท์

6. โพลีเอสเตอร์เรซินที่ทนต่อสารเคมี กลุ่มเอสเทอร์ถูกไฮโดรไลซ์ได้ง่ายโดยอัลคาไล อันเป็นผลมาจากความไม่เสถียรของโพลีเอสเตอร์เรซินต่อด่างเป็นข้อเสียพื้นฐาน

การเพิ่มขึ้นของโครงกระดูกคาร์บอนของไกลคอลดั้งเดิมทำให้สัดส่วนของพันธะเอสเทอร์ในเรซินลดลง ดังนั้น เรซินที่มี "บิสไกลคอล" (ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาของบิสฟีนอล เอ กับโพรพิลีนออกไซด์) หรือบิสฟีนอล เอ ที่เติมไฮโดรเจนจะมีพันธะเอสเทอร์จำนวนน้อยกว่าเรซินที่ใช้งานทั่วไปที่เกี่ยวข้องกันอย่างมีนัยสำคัญ เรซินดังกล่าวใช้ในการผลิตชิ้นส่วนอุปกรณ์เคมี: ตู้ดูดควันหรือตู้ดูดควัน เครื่องปฏิกรณ์เคมีและภาชนะ และท่อส่ง

7. โพลีเอสเตอร์เรซินทนไฟ

เครือเถาโพลีเอสเตอร์เรซินเสริมใยแก้วและลามิเนตติดไฟได้ แต่มีอัตราการเผาไหม้ค่อนข้างช้า การเพิ่มความต้านทานของเรซินต่อการจุดติดไฟและการเผาไหม้ทำได้โดยการใช้กรดไดบาซิกที่มีฮาโลเจนแทนฟทาลิกแอนไฮไดรด์ เช่น เตตระฟลูออโรฟทาลิก เตตระโบรโมฟทาลิก และ "คลอเรนดิก" (ผลิตภัณฑ์จากการเติมเฮกซาคลอโรไซโคลเพนทาดีนเป็นมาลิกแอนไฮไดรด์ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า กรดชาต) อาจใช้ไดโบรโมนีโอเพนทิลไกลคอล

ความต้านทานไฟที่เพิ่มขึ้นอีกทำได้โดยการใส่สารหน่วงการติดไฟต่างๆ ลงในเรซิน เช่น เอสเทอร์ของกรดฟอสฟอริกและแอนติโมนีออกไซด์ โพลีเอสเตอร์เรซินทนไฟใช้ในตู้ดูดควัน ส่วนประกอบทางไฟฟ้า แผงอาคาร และตัวเรือของเรือเดินทะเลบางประเภท

เรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวเจ็ดประเภทที่อธิบายไว้เป็นประเภทที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม ยังมีเรซินสำหรับวัตถุประสงค์พิเศษอีกด้วย ตัวอย่างเช่น การใช้ Triallyl isocyanurate แทน styrene ช่วยเพิ่มความต้านทานความร้อนของเรซินได้อย่างมาก ด้วยการแทนที่สไตรีนด้วย diallyl phthalate หรือไวนิลโทลูอีนที่ระเหยได้น้อยกว่า การสูญเสียโมโนเมอร์ระหว่างกระบวนการผลิตโพลีเอสเตอร์เรซินจะลดลง เรซินชนิดพิเศษสามารถรักษาให้หายขาดได้ด้วยรังสียูวีโดยการผสมผสานสารไวแสง เช่น เบนโซอินหรืออีเทอร์

การผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ชนิดไม่อิ่มตัว โดยทั่วไปแล้ว กระบวนการแบบเป็นชุดจะใช้เพื่อผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ชนิดไม่อิ่มตัว ทั้งนี้เนื่องจากความหลากหลายของผลิตภัณฑ์เริ่มต้นที่จำเป็นเพื่อให้ได้เรซินที่แตกต่างกัน เนื่องจากระยะเวลาของกระบวนการทำให้สามารถเปลี่ยนไปใช้การผลิตเรซินอื่นๆ ได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย กระบวนการต่อเนื่องมักใช้สำหรับการผลิตเรซินเอนกประสงค์ขนาดใหญ่

วัสดุก่อสร้างที่ต้องการสำหรับการผลิตอุปกรณ์คือสแตนเลส เนื่องจากมีความทนทานต่อสารเคมีต่อโพลีเมอร์เรซินและรีเอเจนต์อื่นๆ ที่ใช้ในการผลิตโพลีเอสเตอร์เรซิน

เนื่องจากไอออนของเหล็กและทองแดงยับยั้งการเกิดพอลิเมอไรเซชันจากอนุมูลอิสระของโพลีเอสเตอร์เรซิน วัสดุเหล่านี้จึงไม่ถูกนำมาใช้ทำเครื่องปฏิกรณ์ เมื่อใช้วัสดุที่ประกอบด้วยฮาโลเจนเป็นวัตถุดิบ ควรใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบกระจก

โดยปกติไกลคอลจะถูกโหลดเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์แล้วเติมแอนไฮไดรด์ phthalic และ maleic โดยทั่วไป ไกลคอลเกิน 5 ถึง 10% ใช้เพื่อชดเชยการสูญเสียเนื่องจากการระเหยและปฏิกิริยาข้างเคียง ก่อนผสมและให้ความร้อน อากาศในเครื่องปฏิกรณ์จะถูกแทนที่ด้วยก๊าซเฉื่อย ขั้นตอนแรกของปฏิกิริยา - การก่อตัวของ "ครึ่งเอสเทอร์" - เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำหลังจากนั้นมวลปฏิกิริยาจะถูกทำให้ร้อนเพื่อให้การก่อตัวของอีเธอร์เสร็จสมบูรณ์ อัตราการไหลของก๊าซเฉื่อยผ่านเครื่องปฏิกรณ์สามารถเพิ่มขึ้นเพื่อขับน้ำที่เกิดจากปฏิกิริยาควบแน่น ในการกำจัดน้ำออกจากไกลคอลที่ส่งกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์อย่างสมบูรณ์ยิ่งขึ้น มักใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยไอน้ำร้อน

ในระหว่างขั้นตอนสุดท้ายของเอสเทอริฟิเคชัน อุณหภูมิของมวลปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นเป็น 190 - 220 °C อุณหภูมิที่สูงขึ้นเอื้อต่อไอโซเมอไรเซชันของมาเลเอตไปยังฟูมาเรต แต่ในขณะเดียวกันก็ทำให้เกิดปฏิกิริยาข้างเคียงที่พันธะคู่ มีอุณหภูมิที่เหมาะสมซึ่งสัดส่วนของฟูมาเรตถึงค่าสูงสุด สำหรับเรซินเอนกประสงค์ จะเกิดที่อุณหภูมิ 210°C

ในการควบคุมระดับเอสเทอริฟิเคชัน ความเป็นกรดและความหนืดของมวลปฏิกิริยาจะถูกกำหนด และเมื่อถึงค่าที่ต้องการแล้ว โพลีเอสเตอร์จะถูกสูบเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ขั้นสุดท้าย

ปริมาณสไตรีนที่ต้องการมีอยู่แล้วในเครื่องปฏิกรณ์นี้ และโพลีเอสเตอร์อัลคิดเรซินจะละลายในเครื่องเมื่อมาถึง เพื่อแยกกระบวนการโพลิเมอไรเซชันใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นได้เมื่ออัลคิดเรซินที่ร้อนสัมผัสกับสไตรีน สามารถเพิ่มตัวยับยั้งเพิ่มเติมลงในมวลของปฏิกิริยาในขั้นตอนนี้ บางครั้ง เพื่อรักษาอุณหภูมิที่ต้องการ มวลปฏิกิริยาจะต้องถูกทำให้เย็นลง หลังจากเสร็จสิ้นกระบวนการ จะมีการตรวจสอบการปฏิบัติตามคุณสมบัติของมวลปฏิกิริยาตามข้อกำหนดทางเทคนิค วงจรการผลิตที่สมบูรณ์นั้นใช้เวลา 10 - 20 ชั่วโมง วิธีการที่อธิบายไว้สำหรับการผลิตโพลีเอสเตอร์เรซินมักถูกนำไปใช้เป็นกระบวนการหลอมเหลว ตัวทำปฏิกิริยาละลายจะถูกให้ความร้อนจนกว่าการแปลงจะถึงระดับที่ต้องการ อีกวิธีหนึ่งใช้ตัวทำละลายจำนวนเล็กน้อย (โทลูอีนหรือไซลีน) เพื่อขจัดน้ำที่ปล่อยออกมาระหว่างกระบวนการเอสเทอริฟิเคชันเป็นส่วนผสมของอะซีโอทรอปิก

ตัวทำละลายไม่เกิน 8% ของมวลปฏิกิริยาทั้งหมด มันถูกแยกออกจากน้ำโดยการแยกส่วนและกลับสู่เครื่องปฏิกรณ์อีกครั้ง หลังจากสิ้นสุดกระบวนการเอสเทอริฟิเคชัน ตัวทำละลายที่เหลือจะถูกกลั่นออกจากส่วนผสมของปฏิกิริยา อันดับแรกที่ความดันบรรยากาศ และจากนั้นสำหรับการกำจัดอย่างสมบูรณ์ - ภายใต้สุญญากาศ ในระหว่างการเอสเทอริฟิเคชัน อาจเกิดปฏิกิริยาข้างเคียงได้ ตัวอย่างเช่น, หมู่ไกลคอลไฮดรอกซิลสามารถถูกเติมไปยังพันธะคู่ของมอยอิตีมาลิกหรือฟูมาริกเพื่อก่อรูปพอลิเมอร์ที่มีกิ่งก้าน มีการพิสูจน์แล้วว่าประมาณ 10 - 15% ของพันธะคู่ของพอลิเมอร์ที่ไม่อิ่มตัวถูกใช้ไปกับปฏิกิริยาข้างเคียง

กระบวนการต่อเนื่องที่ง่ายที่สุดสำหรับการผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวคือปฏิกิริยาของส่วนผสมของแอนไฮไดรด์มาลิกและพาทาลิกกับโพรพิลีนออกไซด์

ต้องใช้ไกลคอลเล็กน้อยเพื่อเริ่มต้นปฏิกิริยาลูกโซ่นี้ เนื่องจากปฏิกิริยาของแอนไฮไดรด์กับกลุ่มอีพอกซีเกิดขึ้นที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ พันธะคู่มาเลเอตจึงไม่ไอโซเมอไรเซชันในคอนฟิกูเรชันทรานส์ที่แอคทีฟมากกว่า เพื่อดำเนินการไอโซเมอไรเซชันนี้ ซึ่งจำเป็นสำหรับปฏิกิริยากับสไตรีนต่อไป โพลีเมอร์ที่ได้จะต้องได้รับความร้อนเพิ่มเติม

การผลิตโพลีเอสเตอร์เรซินอย่างต่อเนื่องจากแอนไฮไดรด์และไกลคอลยังสามารถทำได้ในชุดเครื่องปฏิกรณ์ที่มีการกวนด้วยความร้อนโดยการปั๊มเรซินตามลำดับผ่านเครื่องปฏิกรณ์ที่อุณหภูมิต่างกัน

การบ่มเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว เรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวได้รับการบ่มโดยการเพิ่มตัวริเริ่มที่สร้างอนุมูลอิสระและเริ่มปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอไรเซชัน

อนุมูลอิสระสามารถเกิดขึ้นได้จากเปอร์ออกไซด์หรือสารประกอบที่ไม่เสถียรอื่นๆ เช่น สารประกอบเอโซ สารประกอบเหล่านี้สามารถแตกออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยเมื่อถูกความร้อนหรือสัมผัสกับรังสีอัลตราไวโอเลตหรือรังสีพลังงานสูงอื่นๆ โดยทั่วไป เรซินโพลีเอสเตอร์ประกอบด้วยสารยับยั้งซึ่งเป็นสารกำจัดอนุมูลอิสระ ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันด้วยการแนะนำตัวเริ่มต้นจะเริ่มต้นหลังจากเอาชนะการกระทำของสารยับยั้งแล้วเท่านั้น ช่วงเวลาการเหนี่ยวนำนี้ทำให้สามารถผสมเรซินที่มีตัวเริ่มต้นกับสารเสริมแรงได้ทางกลไก และวางไว้ในรูปแบบที่จำเป็นสำหรับการบ่มก่อนที่ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันจะเริ่มขึ้น สารยับยั้งการเกิดพอลิเมอไรเซชันที่ดีคือไฮโดรควิโนนและอนุพันธ์ของมัน เช่นเดียวกับควอเทอร์นารีแอมโมเนียมเฮไลด์

ตัวริเริ่มเปอร์ออกไซด์ส่วนใหญ่สลายตัวค่อนข้างช้าเมื่อเข้าสู่มวลพอลิเมอร์ เพื่อเพิ่มอัตราการสลายตัวจะใช้ตัวกระตุ้น (โปรโมเตอร์) อันที่จริง activators เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับผู้ริเริ่ม

ทั้งตัวเริ่มต้นและตัวกระตุ้นเป็นสารประกอบที่เกิดปฏิกิริยา ซึ่งอันตรกิริยาที่รุนแรงนั้นมาพร้อมกับการจุดไฟหรือแม้แต่การระเบิด ควรเติมสารประกอบเหล่านี้ลงในเรซินแยกต่างหาก ตรวจสอบให้แน่ใจก่อนเติมสารที่สองว่าละลายตัวแรกจนหมด เรซินหลายชนิดมีตัวกระตุ้นที่เติมไว้ล่วงหน้า

พฤติกรรมของโพลีเอสเตอร์เรซินในระหว่างการบ่มถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของอิทธิพลของตัวยับยั้ง ตัวเริ่มต้น และตัวกระตุ้น

สารแทนที่บนอะตอมของเอทิลีนคาร์บอนสามารถส่งผลต่อการเกิดปฏิกิริยาของพันธะคู่ได้สองวิธี อิทธิพลเชิงพื้นที่เกิดจากการที่กลุ่มขนาดใหญ่ปกป้องพันธะคู่และลดความเป็นไปได้ที่กลุ่มปฏิกิริยาที่สองจะมีตำแหน่งที่เหมาะสมสำหรับการโจมตี ซึ่งจะช่วยลดการเกิดปฏิกิริยาของสารประกอบทั้งหมด ขั้วถูกกำหนดโดยความสามารถของกลุ่มย่อยในการดึงดูดหรือบริจาคอิเล็กตรอน กลุ่มผู้บริจาคอิเล็กตรอน (เช่น เมทิล ฟีนิล และฮาโลเจน) ทำให้เกิดพันธะคู่อิเล็กโตรเนกาทีฟ เป็นการกระทำที่ปรากฏในสไตรีน ไวนิลโทลูอีน และคลอรีนสไตรีน

กลุ่มการถอนอิเล็กตรอน (เช่นไวนิลหรือคาร์บอนิล) ทำให้อิเล็กโตรโพซิทีฟพันธะคู่ สิ่งนี้เกิดขึ้นในเศษกรดฟูมาริกในสายโซ่โพลีเอสเตอร์เรซิน ขั้วตรงข้ามของพันธะคู่ในชิ้นส่วนสไตรีนและฟูมาริกของอัลคิดเรซินส่งเสริมการทำงานร่วมกันและการบ่มโพลีเอสเตอร์เรซิน โมโนเมอร์สไตรีนซึ่งเคลื่อนที่ได้มากกว่าสายโซ่โพลีเมอร์แบบยาวของโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว สามารถโฮโมโพลีเมอร์ได้ ได้มีการทดลองแล้วว่าอัตราส่วนโมลาร์ของสไตรีนและพันธะคู่ของโพลีเอสเตอร์ 2: 1 นั้นเหมาะสมที่สุด

ผู้ริเริ่มและตัวกระตุ้น

มีระบบ initiator-inhibitor-activator ที่หลากหลายสำหรับใช้ในการผลิตโพลีเอสเตอร์เรซิน ตัวอย่างเช่น, เรซินที่ยับยั้งไฮโดรควิโนนสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปสามารถบ่มได้อย่างรวดเร็วมากเมื่อตัวเริ่มปฏิกิริยาเปอร์ออกไซด์ที่ออกฤทธิ์ เช่น เมทิลเอทิลคีโตนเปอร์ออกไซด์ถูกใช้ร่วมกับสารกระตุ้น เช่น แนฟเทเนตหรือโคบอลต์ออคโตเอต ในอีกกรณีหนึ่ง มีการแนะนำตัวเริ่มต้นที่เสถียรกว่ามากเพื่อรักษาโพลีเอสเตอร์เรซิน: tert-butylperbenzoate นี้ช่วยให้องค์ประกอบโพลีเอสเตอร์เต็มไปด้วยแคลเซียมคาร์บอเนตและไฟเบอร์กลาสพื้น สารประกอบที่ประกอบด้วยตัวเริ่มต้นและขึ้นรูปนี้มีความเสถียรที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลาหลายเดือน แต่สามารถรักษาให้หายขาดได้ภายในหนึ่งนาทีโดยการกดร้อนที่ 140-160 °C

การเลือกตัวริเริ่มที่เหมาะสมและปริมาณขึ้นอยู่กับชนิดของเรซินและอุณหภูมิในการบ่ม เวลาที่ต้องการสำหรับกระบวนการทั้งหมด และเวลาของการเกิดเจล เนื่องจากไม่มีผู้ริเริ่มที่มีอยู่ซึ่งมักจะตอบสนองความต้องการที่จำเป็นทั้งหมดด้วยตัวของมันเอง การผสมผสานต่างๆ ของผู้ริเริ่มและผู้ริเริ่มที่มีตัวกระตุ้นจึงถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

ในการบ่มด้วยความร้อนของโพลีเอสเตอร์เรซิน ตัวเริ่มแรกที่ใช้กันมากที่สุดคือเบนโซอิลเปอร์ออกไซด์ (BP) ซึ่งมีประสิทธิภาพอย่างยิ่งและใช้งานง่าย ละลายได้ง่ายในสไตรีน สามารถเก็บไว้ได้นานโดยไม่สูญเสียกิจกรรม มีความเสถียรที่อุณหภูมิห้อง และสลายตัวได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง นอกจากนี้ BP ยังทำให้เกิดอุณหภูมิพีคคายความร้อนสูง ซึ่งทำให้เรซินบ่มอย่างสมบูรณ์ ปริมาณของ BP ที่ใส่เข้าไปในเรซินจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.5 ถึง 2% ขึ้นอยู่กับชนิดของเรซินและโมโนเมอร์ที่ใช้ เมื่อใช้ BP ในรูปของแป้งเปียก (โดยปกติจะอยู่ในส่วนผสมของไตรรีสซิล ฟอสเฟต 50%) ปริมาณของตัวเริ่มแรกที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อย (~1 - 3%)

บางครั้งเป็นที่ต้องการ (หรือจำเป็น) ที่จะดำเนินการกระบวนการบ่มเรซินตั้งแต่ต้นจนจบที่อุณหภูมิต่ำ เพื่อให้ความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเกิดพอลิเมอไรเซชันกระจายไป นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการเคลือบผิวแบบเปียกซึ่งการใช้ความร้อนทำได้ยาก ในกรณีเช่นนี้ มักใช้เมทิลเอทิลคีโตนเปอร์ออกไซด์ (MEKP) เป็นผู้ริเริ่ม แม้ว่าการใช้ PMEK จะไม่สามารถทำให้เรซินแข็งตัวได้อย่างสมบูรณ์ที่อุณหภูมิห้อง แต่การเติมสารกระตุ้น (เช่น โคบอลต์แนฟเทเนต) ทำให้เรซินกลายเป็นเจลและเกือบจะแห้งตัวภายในระยะเวลาอันสั้น

หัวข้อที่ 3. เรซินจากไดเอสเทอร์

กรดไวนิลคาร์บอกซี

แม้ว่า DVA ต่างๆ จะถูกผลิตขึ้นในปริมาณในห้องปฏิบัติการตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษที่ 1950 แต่การผลิตเชิงพาณิชย์ของเรซินเหล่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นจนกระทั่งปี 1965 โดย Shell Chemical ภายใต้ชื่อทางการค้าว่า "epocrylic resins" เรซินเหล่านี้ถูกระบุว่าเป็นอีพอกซีเมทาคริเลตและมีความทนทานต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยม เหนือกว่าเรซินโพลีเอสเตอร์ที่ดีที่สุด (ในขณะนั้น)

ในปี พ.ศ. 2509 บริษัท Dow Chemical ได้เปิดตัว Derakan ซึ่งเป็นสารดีสเตอร์ของกรดไวนิลคาร์บอกซิลิก และเรซินเคลือบที่คล้ายกันจำนวนหนึ่ง ในปี 1977 บริษัท Interplastic และ Reichhold Chemical ได้เริ่มการผลิต DVK ภายใต้ชื่อ Coretsin และ Korrolit

ตามลำดับ

ลักษณะเรซิน

เรซินสามารถใช้ได้ทั้งในรูปแบบบริสุทธิ์ (เช่น ไม่มีสารเจือจาง) หรือผสมกับส่วนผสมอื่นๆ ในกรณีหลัง เรซินอาจมีโคโมโนเมอร์ที่มีปฏิกิริยาไวนิล (สไตรีน, ไวนิลโทลูอีน, ไตรเมทิลออลโพรเพน ไตรอะคริเลต) หรือ "สารเพิ่มปริมาณ" ที่ไม่ทำปฏิกิริยา (เมทิล เอทิล คีโตน, โทลูอีน) ตามกฎแล้วเรซินที่มีเอสเทอร์ของกรดเมทาคริลิกประกอบด้วยสไตรีนและใช้ในการผลิตพลาสติกเสริมใยแก้วที่ทนต่อสารเคมี (GRP) เรซิน - อนุพันธ์ - ของกรดอะคริลิกถูกจัดหาให้แบบไม่เจือปน และสารร่วมที่เกี่ยวข้องจะถูกแนะนำโดยตรงในระหว่างการเตรียมสารเคลือบและหมึกพิมพ์ที่บ่มภายใต้การกระทำของรังสียูวี

คุณสมบัติทางกายภาพและการใช้งานของ DVK ขึ้นอยู่กับชนิดของกลุ่มสุดท้าย (เมทาคริลิกหรืออะคริลิก) ปริมาณและประเภทของรีเอเจนต์ร่วม ตลอดจนลักษณะและน้ำหนักโมเลกุลของบล็อกที่ประกอบเป็นสายโซ่หลักของเรซิน โมเลกุลขนาดใหญ่ จากการบ่ม สไตรีนที่มี DVKM-II จะมีความทนทานต่อกรด เบส และตัวทำละลายสูง อนุพันธ์ของกรดอะคริลิกมีความไวต่อปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสมากกว่าอนุพันธ์ของกรดเมทาคริลิก ดังนั้นจึงมักไม่ใช้ในการผลิตวัสดุที่ทนต่อสารเคมี เนื่องจากเรซินเหล่านี้มีปฏิกิริยาสูง จึงควรใช้การบ่มด้วยรังสี

DVK ที่ไม่เจือปนเป็นสารที่เป็นของแข็งหรือคล้ายขี้ผึ้ง ดังนั้น ทั้งสารทำปฏิกิริยาและสารเฉื่อยจึงถูกนำมาใช้ในองค์ประกอบเพื่อให้มีความหนืดที่จำเป็นสำหรับการแปรรูปและเพื่อเพิ่มความสามารถในการทำปฏิกิริยา

ส่วนหลักของโมเลกุลขนาดใหญ่ของ DVA ประกอบด้วยบล็อกโอลิโกเมอร์อีพ็อกซี่ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างๆ ยิ่งบล็อกดังกล่าวมีน้ำหนักโมเลกุลสูง ความแข็งแรงและความยืดหยุ่นของเรซินก็จะยิ่งสูงขึ้น แต่ความต้านทานความร้อนและตัวทำละลายก็จะยิ่งต่ำลง

เมื่อเปรียบเทียบกับโพลีเอสเตอร์ DVC มีลักษณะเฉพาะด้วยกลุ่มเอสเทอร์และชิ้นส่วนไวนิลที่ต่ำกว่า สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความต้านทานของเรซินเหล่านี้ต่อการไฮโดรไลซิส รวมถึงอุณหภูมิของพีคการคายความร้อนที่ลดลง การหดตัวของเรซินในระหว่างการบ่มจะลดลง เช่นเดียวกับโพลีเอสเตอร์ DVC มีอายุการเก็บรักษาที่จำกัด ซึ่งรับรองได้โดยการแนะนำสารยับยั้งการเกิดพอลิเมอไรเซชัน ("กับดัก" ของอนุมูลอิสระ) ในระหว่างกระบวนการผลิตเรซิน

การผลิตเรซิน

DVK ได้มาจากการทำปฏิกิริยากับกรดเมทาคริลิกหรือกรดอะคริลิกกับอีพอกซีเรซินโอลิโกเมอร์ ปฏิกิริยาการเติมกรดต่ออีพอกไซด์ (เอสเทอริฟิเคชัน) เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยานี้ กลุ่มไฮดรอกซิลอิสระจะก่อตัวขึ้นบนบล็อกโอลิโกเมอริก แต่การก่อตัวของผลพลอยได้จะไม่เกิดขึ้น (เช่น ในระหว่างการทำให้เป็นโพลิเอสเทอร์ริฟิเคชัน เมื่อเกิดน้ำ) หลังจากเสร็จสิ้นปฏิกิริยาหรือในระหว่างกระบวนการของมัน สารเพิ่มปริมาณที่เหมาะสมหรือสารยับยั้งการเกิดพอลิเมอไรเซชันจะถูกเติมไปยังของผสมของปฏิกิริยา

อีพอกซีเรซินที่ใช้สำหรับการผลิต DVA สามารถยึดตาม bisphenol A (ในกรณีนี้ จะได้ DVA สำหรับงานทั่วไปและทนความร้อน) บนชิ้นส่วนฟีนอลิก-โนโวแลค (DVA ทนความร้อน) และบนเตตระโบรโมด้วย อนุพันธ์ของบิสฟีนอลเอ (DVA ทนไฟ) เมื่อได้ DVK ที่มีกลุ่มอะคริลิกที่ส่วนปลาย บล็อคอีพ็อกซี่โอลิโกเมอร์ที่มีพื้นฐานจากบิสฟีนอล A มักจะถูกใช้เป็นพอลิเมอร์ของสายโซ่หลัก

บ่ม

DVC เช่นเดียวกับเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว มีพันธะคู่ที่ทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างการเชื่อมขวางเมื่อบ่ม กระบวนการนี้เกิดขึ้นในที่ที่มีอนุมูลอิสระซึ่งเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ความร้อน หรือรังสี กระบวนการบ่มที่ดำเนินการตามกลไกอนุมูลอิสระรวมถึงขั้นตอนของการเริ่มต้น (ระยะเวลาการเหนี่ยวนำ) การเจริญเติบโตและการสิ้นสุดของลูกโซ่ การเริ่มต้นเป็นขั้นตอนการจำกัดอัตราในระหว่างที่ตัวเริ่มต้นยับยั้งการทำงานของสารยับยั้งการเกิดพอลิเมอไรเซชัน สิ่งนี้นำไปสู่ปฏิกิริยาที่ดำเนินไปตามพันธะคู่ของไวนิลอีเทอร์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลขนาดใหญ่และตัวทำปฏิกิริยาร่วม

การขึ้นรูป ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป (พรีเพกส์) ที่มีพื้นฐานมาจาก DVK สำหรับการขึ้นรูปแบบปริมาตรหรือสำหรับแผ่นพลาสติก ใช้ในการกดข้อต่อโดยตรงสำหรับท่อ เรือนของเครื่องใช้ในครัวเรือน ใบพัด ปั๊ม และชิ้นส่วนรถยนต์ โดยทั่วไป พรีเพกเหล่านี้จะมีส่วนประกอบที่เท่ากันโดยประมาณตามน้ำหนักของเรซิน ใยแก้วที่บดแล้ว และสารตัวเติม พวกเขายังรวมถึง: ตัวริเริ่มที่ "ซ่อนเร้น" เม็ดสี สารหล่อลื่นป้องกันการยึดเกาะและสารเพิ่มความข้น

หัวข้อที่ 4. โพลิบิวทาไดอีนเรซิน

เรซินโพลีบิวทาไดอีนถูกผลิตขึ้นเมื่อราวปี พ.ศ. 2498 และใช้ในสารประกอบประเภทหน่อที่ห้องปฏิบัติการอินเจย์ เรซินที่ใช้ในสารประกอบเหล่านี้ประกอบด้วยของเหลว 1,2-polybutadiene จำนวนมาก สไตรีน-บิวทาไดอีนโคพอลิเมอร์บางชนิด และสารเสริมของเรซินทั้งสองชนิด ตั้งแต่นั้นมา ผลิตภัณฑ์ที่คล้ายคลึงกันก็ถูกผลิตโดย Richardson และ Lithium ในปี 1968 ภายใต้ชื่อแบรนด์ "Gistil" พวกเขาเริ่มผลิตโพลีบิวทาไดอีนที่มีพันธะคู่ในปริมาณสูงและกลุ่มไอโซไซยาเนตจำนวนเล็กน้อยที่ส่วนปลายของโมเลกุลขนาดใหญ่ มีการแนะนำตัวเริ่มต้นเปอร์ออกไซด์จำนวนหนึ่งเข้ามา

ตอนนี้เรซินนี้ผลิตโดยบริษัท "Dianachem" และ "Nippon Souda" ภายใต้ชื่อทางการค้าว่า "Nisso-RV" เรซินนี้เป็นพอลิบิวทาไดอีน atactic เหลวที่มีน้ำหนักโมเลกุล 1,000 - 4000 ซึ่งประมาณ 90% ของพันธะคู่ซึ่งอยู่ในสายด้านข้าง (กลุ่มไวนิล)

เรซินนี้มีสามประเภท:

ประเภท B ไม่มีกลุ่มฟังก์ชันของเทอร์มินัล ชนิด G ประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิล และหมู่ชนิด C - หมู่คาร์บอกซิลที่ปลายทั้งสองของโมเลกุลขนาดใหญ่ เรซินโพลีบิวทาไดอีนอื่นๆ มีวางจำหน่ายแล้วในชื่อ "Ricone" จาก Colorado Chemical Specialties Dienit resins เป็นส่วนผสมของ 1,2- และ 1,4-polybuta-dnenes (Dienite PD-702, PD-503) หรือของผสมที่มีมอนอเมอร์-โค-รีเอเจนต์ เช่น ไวนิลโทลูอีน (PM-520, PM-503 ) หรือ สไตรีน-บิวทาไดอีนโอลิโกเมอร์ (PDPD-753)

โพลิบิวทาไดอีนเรซินประเภทอุตสาหกรรมมักเป็นส่วนผสมของโพลิบิวทาไดอีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ 1,2 - และ 1,4-พอลิบิวทาไดอีน ไอโซเมอร์เหล่านี้ต่างกันในตำแหน่งของศูนย์ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการเกิดพอลิเมอไรเซชัน 1,2-polybutadiene ซึ่งพันธะคู่อยู่ในสายโซ่ด้านข้างนั้นมีปฏิกิริยามากกว่า 1,4-polymers โดยที่พันธะคู่อยู่ในสายโซ่หลัก ดังนั้นเรซินที่มีปริมาณ 1,2-พอลิบิวทาไดอีนสูงจะบ่มได้เร็วและง่ายขึ้น และเรซินที่มีสัดส่วนที่สำคัญของ 1,4 พอลิเมอร์มักจะใช้เพื่อให้ได้วัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูง

เพื่อให้สะดวกยิ่งขึ้นในการประมวลผลเรซิน 1,2-พอลิบิวทาไดอีน (PBB) ให้เป็นวัสดุคอมโพสิต ควรได้รับน้ำหนักโมเลกุลสูงและการกระจายน้ำหนักโมเลกุลที่แคบ (MW) เพื่อเพิ่มความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาของเรซินในระหว่างการเปลี่ยนรูปทางเคมีต่างๆ จะมีการนำกลุ่มฟังก์ชันของเทอร์มินัล (เช่น ไฮดรอกซิล คาร์บอกซิล หรือไอโซไซยาเนต) เข้าไปในโมเลกุลขนาดใหญ่ และของผสมที่มีพอลิบิวทาไดอีนและโมโนเมอร์ที่ทำปฏิกิริยา เช่น สไตรีนและไวนิลโทลูอีน ก็ถูกเตรียมเช่นกัน . หมู่เทอร์มินอลไฮดรอกซิลยอมให้ทำปฏิกิริยากับโพลียูรีเทน และหมู่คาร์บอกซิลกับหมู่อีพอกซี PBBs ที่สิ้นสุดด้วยไอโซไซยาเนตส่วนใหญ่จะใช้ทำสารประกอบในหม้อที่เป็นฉนวนไฟฟ้า

ด้วยกลุ่มไวนิลที่มีปริมาณสูง (มากกว่า 85%) โพลิบิวทาไดอีนเรซินสามารถบ่มได้ง่ายเมื่อมีตัวเริ่มเปอร์ออกไซด์ กลุ่มฟังก์ชันของขั้วปฏิกิริยาทำให้เรซินสามารถเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลได้แม้กระทั่งก่อนการบ่ม การเพิ่มขึ้นของ MW ทำให้การไหลของเรซินลดลงก่อนการเชื่อมขวาง ซึ่งทำให้เกิดเจลาติไนเซชันและลักษณะของโครงสร้างพอลิเมอร์แบบแข็ง

ส่งผลให้มีเวลาทางเทคโนโลยีที่สะดวกยิ่งขึ้นสำหรับการประมวลผลเรซินในเครื่องปฏิกรณ์ สามารถควบคุมขั้นตอนการเติบโตของลูกโซ่ได้ (ในเวลา) เพื่อให้ได้พอลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติหลากหลาย ตั้งแต่ของเหลวที่มีความหนืดสูงไปจนถึงของแข็งที่มีกำลังไฟสูง ความสามารถในการขยายห่วงโซ่เป็นพื้นฐานสำหรับการใช้เรซินโพลีบิวทาไดอีนอย่างแพร่หลายในการผลิตองค์ประกอบกด สารเคลือบ กาว สารประกอบสำหรับปลูกที่เป็นฉนวนไฟฟ้า และลามิเนตเทอร์โมเซ็ต อนุพันธ์พอลิบิวทาไดอีนตามรายการด้านล่างนี้ สามารถใช้เป็นตัวดัดแปลงสำหรับเรซินอื่นๆ และในการผลิตลามิเนตพิเศษ

–  –  –

การบ่มด้วยเรซิน ความคล้ายคลึงกันของกระบวนการบ่มของเรซินพอลิบิวทาไดอีนกับการบ่มโพลีเอสเตอร์โพลีเมอร์ที่รู้จักกันดีโดยใช้ตัวเริ่มเปอร์ออกไซด์ทำให้พวกมันมีประโยชน์อย่างมากสำหรับเทคโนโลยีวัสดุคอมโพสิต

การบ่มของพอลิเมอร์ต้องผ่านสามขั้นตอน: การเกิดเจลที่อุณหภูมิต่ำ การบ่มที่อุณหภูมิสูง และการเกิดวัฏจักรด้วยความร้อน ที่อุณหภูมิต่ำ น้ำหนักโมเลกุลและความหนืดของเรซินจะเพิ่มขึ้น

นี้อาจทำให้เกิดเจลและเริ่มการบ่ม การบ่มด้วยอุณหภูมิสูงเริ่มต้นที่ 121°C โดยมีปฏิกิริยาเหนือกว่าที่พันธะคู่ของกลุ่มไวนิล ในระหว่างขั้นตอนนี้ กระบวนการนี้จะเกิดผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็ง วัฏจักรความร้อนเริ่มต้นที่อุณหภูมิ ~232°C และชิ้นส่วนที่ไม่อิ่มตัวที่เหลืออยู่ของสารตั้งต้นพอลิเมอร์ทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างโครงข่ายเชื่อมขวางที่หนาแน่น

ด้านล่างนี้เป็นข้อมูลโหมดการประมวลผลพรีเพกทั่วไป:

อุณหภูมิปั้น, °C

ความดัน MPa

รอบการบ่มที่อุณหภูมิ 77°C สำหรับลามิเนต 3.2 มม. นาที |

ระยะหลังการบ่ม ................. ไม่มีโครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมี เรซินโพลีบิวทาไดอีนมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมและทนต่อสารเคมี ปริมาณไฮโดรคาร์บอนที่มีปริมาณสูงและปริมาณอะโรมาติกขั้นต่ำเป็นสาเหตุของค่าคงที่ไดอิเล็กตริกและปัจจัยหน่วงต่ำ รวมถึงการทนต่อสารเคมีที่ดีเยี่ยม ชิ้นส่วนอะโรมาติกที่มีปริมาณต่ำจะอธิบายถึงความต้านทานอาร์กสูง รวมทั้งความต้านทานต่อการก่อตัวของร่องรอยที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

คุณสมบัติเหล่านี้ของเรซินพอลิบิวทาไดอีน ซึ่งคล้ายกับพฤติกรรมของโพลิเอทิลีน สัมพันธ์กับความต้านทานของโพลีเมอร์เหล่านี้ต่อการก่อตัวของคาร์บอนระหว่างไพโรไลซิสภายใต้แรงดันสูง การไม่มีพันธะเอสเทอร์ ซึ่งทำให้โพลีเอสเตอร์เปราะบางต่อกรดและเบส อธิบายถึงความสามารถในการไม่ชอบน้ำ เช่นเดียวกับความต้านทานของเรซินโพลีบิวทาไดอีนต่อกรดและด่าง

การประยุกต์ใช้ CM ที่ใช้ PBB เนื่องจากการผสมผสานระหว่างคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมกับความทนทานต่อสารเคมี CM ที่ใช้ PBB จึงถูกนำไปใช้อย่างประสบความสำเร็จในการออกแบบเรดาร์เสาอากาศเรดาร์ในอากาศ สำหรับการใช้งานในย่านความถี่ที่เกิน K-band (10.9 - 36.0 GHz) มีการใช้พลาสติกเสริมแรงด้วยแก้วอีพ็อกซี่ซึ่งไม่ตรงตามจุดประสงค์นี้เนื่องจากค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูง (4.5 - 5.0)

สิ่งนี้จะชัดเจนขึ้นหากเราพิจารณาว่าความหนาของผนังของแฟริ่งตามสมการด้านล่างเป็นฟังก์ชันของค่าคงที่ไดอิเล็กตริกและความยาวคลื่นในการทำงาน:

n 0 D=, 2(sin 2) 0.5 โดยที่ d คือความหนาของผนังของเสาอากาศเรโดม n - จำนวนเต็ม 0 (n = 0 สำหรับผนังบาง n - 1 สำหรับผนังที่มีความหนาเท่ากับความยาวครึ่งคลื่น) 0 - ความยาวคลื่นในพื้นที่ว่าง - ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก - มุมตกกระทบ

เนื่องจากความหนาของผนังเรโดมจะต้องเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความยาวคลื่นที่มีประสิทธิภาพ แต่แปรผกผันกับค่าคงที่ไดอิเล็กตริก การรวมกันของการเพิ่มความถี่พร้อมกันและการใช้คอมโพสิตไดอิเล็กทริกสูงจะสร้างปัญหาความหนาของผนังที่ไม่ตรงกันเมื่อใช้ความยาวคลื่นที่ยาวกว่า

เห็นได้ชัดว่า หากความยาวคลื่นลดลงพร้อมกันและค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของวัสดุเพิ่มขึ้น ก็สามารถลดความหนาของผนังแฟริ่งได้ อย่างไรก็ตาม การใช้ผนังบางทำให้เกิดปัญหาการกระแทกล้มเหลว ซึ่งสามารถเร่งได้ด้วยการกัดเซาะพื้นผิวอย่างรุนแรงของโครงสร้างชั้นบาง

ปัญหาอีกประการหนึ่งเกี่ยวกับวัสดุไดอิเล็กทริกที่สูงขึ้นคือ ศักยภาพในการแปรผันของความหนาของผนังเรโดม ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตสูงขึ้นหรือการใช้วัสดุเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่ามีความหนา "เชิงไฟฟ้า" ที่แม่นยำ เมื่อใช้เสาอากาศบนเครื่องบินและบนเรือ ข้อกำหนดเพิ่มเติมจะถูกกำหนดใน CM ซึ่งใช้ทำเรดิโอม: เสาอากาศเหล่านี้ต้องมีคุณสมบัติที่มั่นคงในอุณหภูมิที่หลากหลายและในสภาวะที่มีความชื้นสูง ข้อกำหนดด้านวัสดุที่เข้มงวดซึ่งเกี่ยวข้องกับความถี่ในการทำงานที่สูงและสภาวะแวดล้อมที่ยากลำบากนั้นไม่สามารถบรรลุได้โดยใช้วัสดุคอมโพสิตทั่วไป อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดเหล่านี้สามารถตอบสนองได้อย่างเต็มที่มากขึ้นเมื่อใช้วัสดุที่มีโพลิบิวทาไดอีนเป็นพื้นฐาน

เมื่อเตรียมพรีเพก เรซินจะบ่มต่อหน้าตัวเริ่มเปอร์ออกไซด์ แม้จะมีความสามารถในการแปรรูปที่ยอดเยี่ยมของ CM นี้และความง่ายในการบ่ม ซึ่งเสร็จสิ้นในขั้นตอนเดียวใน 2 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 177 °C แต่คุณสมบัติเชิงกลต่ำในทิศทางตามขวางยังจำกัดการใช้เป็นวัสดุโครงสร้าง ข้อเสียนี้อาจเกี่ยวข้องกับการเชื่อมขวางระหว่างโมเลกุลที่มีความหนาแน่นสูง ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้เกิดความเปราะบางเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการยึดเกาะต่ำของสารยึดเกาะกับเส้นใยคาร์บอนด้วย

เมื่อได้รับพลาสติกที่มีชั้นโพลีบิวทาไดอีนสำหรับวัตถุประสงค์เชิงโครงสร้าง จะใช้เส้นใยเสริมแรงต่างๆ ได้แก่ แก้ว ควอตซ์ และอะรามิด ("เคฟลาร์-49") คอมโพสิตเสริมด้วยเส้นใย Kevlar-49 ที่มีปริมาตร 60% เหมาะสำหรับการผลิตเรดิโอเสาอากาศเรดาร์ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกลบางอย่างของวัสดุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความต้านทานแรงดึงในทิศทางตามขวางและแรงเฉือนระหว่างแผ่น จำเป็นต้องปรับปรุงคุณสมบัติการยึดติดและความสามารถในการเปียกของเส้นใย Kevlar-49

ข้อกำหนดเพิ่มเติมเมื่อใช้วัสดุเหล่านี้สำหรับการผลิตเรดิโอเสาอากาศเรดาร์คือการดูดซับความชื้นต่ำ

การจัดเก็บ เรซินโพลีบิวทาไดอีนไม่ต้องการสภาวะการจัดเก็บพิเศษใดๆ เมื่อเทียบกับสภาวะปกติที่เกี่ยวข้องกับการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ที่ระเหยง่ายและติดไฟได้ เช่น เฮปเทนหรือโทลูอีน เมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 0, 20 หรือ 35 °C เป็นเวลา 10 สัปดาห์ จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงความหนืดหรือการแยกตัวของสารละลายที่เห็นได้ชัดเจน อย่างไรก็ตาม ควรหลีกเลี่ยงการเก็บรักษาที่อุณหภูมิสูงกว่า 35°C เนื่องจากมีแนวโน้มว่าสารละลายจะเจล

อีพ็อกซี่ อีพอกซีเรซินเป็นหนึ่งในสารยึดประสานที่ดีที่สุดสำหรับไฟเบอร์คอมโพสิตหลายชนิด ด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้:

การยึดเกาะที่ดีกับสารตัวเติมจำนวนมาก ส่วนประกอบเสริมแรงและพื้นผิว

อีพอกซีเรซินและสารบ่มหลายชนิดที่มีจำหน่าย ซึ่งช่วยให้ได้วัสดุหลังการบ่มด้วยคุณสมบัติที่หลากหลาย ตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของเทคโนโลยี

ไม่มีการปล่อยน้ำหรือสารระเหยใด ๆ ในระหว่างกระบวนการทางเคมีและการหดตัวเล็กน้อยระหว่างการบ่ม

ทนต่อสารเคมีและเป็นฉนวนไฟฟ้าได้ดี

ส่วนประกอบหลักของสารยึดเกาะอีพ็อกซี่คือส่วนผสมของผลิตภัณฑ์โอลิโกเมอร์ที่มีกลุ่มอีพ็อกซี่ในยูนิตสุดท้าย (อีพอกซีเรซิน)

พวกเขาได้รับ:

อันตรกิริยาของอิพิคลอโรไฮดรินกับแอลกอฮอล์หรือฟีนอลไดไฮดริก (น้อยกว่าโพลีไฮดริก) เพื่อสร้างไดไกลไซด์ออกซีอีเทอร์ CH2-CH-CH2Cl + HO-R-OH CH2-CH-CH2-O-R-(-O-CH2-CH(OH)-CH2 -O- RO O)-O-CH2-CH-CH2 \ / O หรือ CH2-CH-CH2Cl + H2N-C6H4-NH2 \/ O หรือ CH2-CH-CH2Cl + HO-C6H4-C (CH3) 2-C6H4 -OH บิสฟีนอล A \/ O เรซินที่พบมากที่สุดคือเรซินที่ได้จากอีพิคลอโรไฮดรินและไดฟีนิลโพรเพน (บิสฟีนอล A) (เรซินชนิด ED) หรือจากผลิตภัณฑ์อิพิคลอโรไฮดรินและเมทิลลอลฟีนอลที่มีการควบแน่น (อีพอกซีฟีนอลเรซิน EF, EN) เมื่อเร็วๆ นี้ มีการใช้เรซินจากอีพิคลอโรไฮดรินและอะนิลีน (อีเอเรซิน) ไดอะมิโนไดฟีนิลมีเทน (EMDA)

การใช้งาน อีพอกซีเรซินใช้ในการผลิตวัสดุคอมโพสิตและชิ้นส่วนโครงสร้างต่างๆ พวกเขายังใช้เป็นสารห่อหุ้มและปิดผนึก ผงอัด และสำหรับการผลิตกาว

อีพอกซีเรซินมีความทนทานต่อกรด ด่าง และความชื้น ไม่ทำให้เสียรูปเมื่อถูกความร้อนที่อุณหภูมิสูง มีการหดตัวต่ำและมีความต้านทานปริมาตรสูง เรซินอีพ็อกซี่ไม่เพียงแต่ใช้ปกป้องวัสดุจากผลกระทบของสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้กาวชิ้นส่วนต่างๆ เข้าด้วยกันได้อีกด้วย ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เช่น อีพอกซีเรซิน ใช้สำหรับห่อหุ้มโมดูลเชื่อม หม้อแปลงหล่อและขดลวดมอเตอร์ และสำหรับการปิดผนึกรอยต่อสายไฟ

ตั้งแต่สงครามโลกครั้งที่สอง อีพอกซีเรซินได้ถูกนำมาใช้ทำเครื่องมือ (เช่น แม่พิมพ์ที่ใช้ในการปั๊มแผ่นหรือแบบจำลองในการผลิตชิ้นส่วน) ฟิลเลอร์เสริมแรงในรูปของอนุภาคหรือเส้นใยสามารถใส่เข้าไปในเรซินได้ง่าย ลดต้นทุนและเพิ่มความเสถียรของมิติ ความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนโลหะด้วยอีพอกซีเรซินนั้นเกิดจากสองปัจจัย: ความคุ้มค่าในการผลิต และความเร็ว (โดยไม่มีค่าใช้จ่ายวัสดุจำนวนมาก) ของการดัดแปลง นอกจากนี้ เรซินเหล่านี้ยังคงรูปร่างและขนาดได้ดี มีคุณสมบัติเชิงกลสูงและมีการหดตัวต่ำ ซึ่งทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีความคลาดเคลื่อนน้อย

การปั้น สารประกอบการขึ้นรูปแบบอีพ็อกซี่ (ผง ส่วนผสมที่บ่มบางส่วนของเรซินและสารเพิ่มความแข็งที่ไหลเมื่อถูกความร้อน) ถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างทุกประเภท สารเติมแต่งและสารเสริมแรงสามารถใส่ลงในอีพอกซีเรซินได้ง่าย ทำให้เกิดมวลการขึ้นรูป อีพอกซีเรซินให้การหดตัวต่ำ การยึดเกาะที่ดีกับสารตัวเติมและสารเสริมแรง ความคงตัวทางเคมี คุณสมบัติทางรีโอโลยีที่ดี

การยึดเหนี่ยว จากวัสดุพอลิเมอร์ที่เป็นที่รู้จักทั้งหมด อีพอกซีเรซินมีความแข็งแรงในการยึดเกาะสูงสุด ใช้สำหรับชุบพื้นผิวที่หลากหลายโดยมีการหดตัวน้อยที่สุด ดังนั้นเรซินเหล่านี้จึงสามารถใช้ยึดติดวัสดุที่ไม่เหมือนกันได้หลายชนิด นอกจากนี้ยังสามารถบ่มที่อุณหภูมิต่างกันและความเร็วต่างกัน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากในการผลิตกาวอุตสาหกรรม

การประดิษฐ์ CM แบบพันแผลด้วยไฟเบอร์และเป็นลามิเนต การใช้งานที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของอีพอกซีเรซินหรือสารยึดเกาะคือการผลิตลามิเนตและวัสดุผสมแผลไฟเบอร์สำหรับการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้าง ชิ้นส่วนดังกล่าวใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงการสร้างเครื่องบิน อวกาศ และยุทโธปกรณ์ทางทหาร ลามิเนตยังใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์ ถังและท่อที่ผลิตจากอีพอกซีคอมโพสิตใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเคมี

อีพอกซีเรซินสามารถใช้ได้ในหลายกระบวนการ: เส้นใยม้วนแบบเปียกหรือลามิเนตขึ้นรูป "เปียก" การม้วนแบบแห้งหรือการเคลือบชั้นด้วยการชุบเส้นใยเส้นใย ผ้า หรือเทปก่อนการชุบ (ในรูปของพรีเพก) โดยทั่วไปแล้ว อีพ็อกซี่มีราคาแพงกว่าเรซินชนิดอื่นๆ ส่วนใหญ่ แต่คุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของอีพ็อกซี่มักจะช่วยให้ทำกำไรได้มากกว่าในระยะยาว

การบ่มด้วยเอมีนของเรซิน โอลิโกเมอร์อีพ็อกซี่ส่วนใหญ่เป็นของเหลวหนืดหรือของแข็งที่หลอมละลายต่ำที่ละลายได้ง่ายในคีโตน อีเทอร์ และโทลูอีน

อีพ็อกซี่ oligomer hardeners แบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ตามกลไกการทำงาน:

สารเพิ่มความแข็งแบบเชื่อมขวางประกอบด้วยหมู่ฟังก์ชันที่ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับหมู่ฟังก์ชันของอีพอกซีโอลิโกเมอร์

ตัวเร่งปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้เกิดโครงสร้างเครือข่ายเชิงพื้นที่โดยพอลิเมอไรเซชันของกลุ่มอีพ็อกซี่

สารชุบแข็งแบบเชื่อมขวางประกอบด้วยอะมิโน คาร์บอกซิล แอนไฮไดรด์ ไอโซไซยาเนต ไฮดรอกซิล และหมู่อื่นๆ ในโมเลกุลของพวกมัน

สารชุบแข็งชนิดเอมีนใช้สำหรับการบ่มในช่วงอุณหภูมิการทำงาน 0-150 °C เนื่องจากอะลิฟาติกเอมีน 1,6-hexamethylenediamine และ polyethylenepolyamines ของสูตรทั่วไป H2N(CH2CH2NH),CH2CH2NH2 โดยที่ n = 1-4 ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยมีกิจกรรมสูงแม้ที่อุณหภูมิ 20 °C

ใช้เป็นอะโรมาติกเอมีน m-phenylenediamine, 4,4"-diaminodiphenylmethane, 4,4"-diaminodiphenylsulfone อะโรมาติกเอมีนจะทำงานได้น้อยกว่าอะลิฟาติก และสามารถบ่มที่อุณหภูมิ 150 °C ขึ้นไป

Dicyandiamine ใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะตัวชุบแข็งประเภทเอมีน

ไดไซแอนไดเอมีนแทบไม่ทำปฏิกิริยากับอีพอกซีโอลิโกเมอร์ที่อุณหภูมิห้อง แต่จะรักษาได้อย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูง (150 °C ขึ้นไป)

สำหรับการเชื่อมขวางของอีพอกซีเรซินอย่างสมบูรณ์ อัตราส่วนระหว่างจำนวนอะตอมของไฮโดรเจนในกลุ่มอะมิโนของสารชุบแข็งกับจำนวนกลุ่มอีพอกซีในเรซินจะต้องเท่ากับ 1:1 ปฏิกิริยาระหว่างอะลิฟาติกเอมีนและกลุ่มอีพ็อกซี่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิห้อง ในกรณีของการใช้อะโรมาติกเอมีนที่รุนแรง จำเป็นต้องให้ความร้อน พันธะเคมีระหว่างอะตอมของคาร์บอนและไนโตรเจนที่เกิดขึ้นเมื่อเรซิน "เชื่อมขวาง" กับเอมีนสามารถต้านทานกรดอนินทรีย์และด่างส่วนใหญ่ได้ อย่างไรก็ตาม พันธะนี้มีความคงตัวต่อกรดอินทรีย์น้อยกว่าพันธะระหว่างโมเลกุลที่เกิดจากสารทำให้แข็งในชั้นอื่นๆ นอกจากนี้ คุณสมบัติของฉนวนไฟฟ้าของอีพอกซีที่ "บ่มด้วยอะมิโน" นั้นไม่ดีเท่ากับสารบ่มอื่นๆ บางทีนี่อาจเป็นเพราะขั้วของกลุ่มไฮดรอกซิลที่เกิดขึ้นระหว่างการบ่ม

สารเพิ่มความแข็งไอโซไซยาเนตทำปฏิกิริยากับกลุ่มไฮดรอกซิลของโอลิโกเมอร์อีพอกซีได้อย่างง่ายดายแม้ในที่เย็น (=20 °C) ที่อุณหภูมิการบ่มสูง (180-200 °C) ปฏิกิริยาของกลุ่มไอโซไซยาเนตกับกลุ่มอีพ็อกซี่จะเกิดขึ้นได้ด้วยการก่อตัวของวัฏจักรออกซาโซลิโดน ในฐานะที่เป็นไอโซไซยาเนต ไดไอโซไซยาเนต 2,4- และ 2,6-โทลูอีน เฮกซะเมทิลีน ไดไอโซไซยาเนตและพรีพอลิเมอร์ที่มีพื้นฐานจากพวกมันที่มีหมู่ไอโซไซยาเนตปลายถูกนำมาใช้

สำหรับการบ่มอีพ็อกซี่โอลิโกเมอร์ มีการใช้โอลิโกเมอร์ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ทั้งประเภทโนโวแลคและรีโซลอย่างแพร่หลาย Novolacs รักษาอีพอกซีโอลิโกเมอร์โดยทำปฏิกิริยาฟีนอลิกไฮดรอกซิลกับกลุ่มอีพอกซีที่ 150-180 องศาเซลเซียส และต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา (เอมีนในระดับอุดมศึกษา) ที่ 80°C ในกรณีของรีโซล กลุ่มไฮดรอกซีเมทิลของรีโซลจะทำปฏิกิริยากับกลุ่ม OH ทุติยภูมิของโอลิโกเมอร์อีพอกซีและนอกจากนี้ยังสามารถทำให้วงแหวนอะโรมาติกของโอลิโกเมอร์เป็นด่างได้

ตัวเร่งปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของกลุ่มอีพ็อกซี่โดยกลไกของประจุบวกและประจุลบ

การเกิดพอลิเมอไรเซชันของ Cationic เกิดขึ้นจากกรด Lewis - BF3, BF30(C2H5)2, SnCl4 เป็นต้น

การเกิดพอลิเมอไรเซชันแบบประจุลบเกิดขึ้นจากไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลและแอลกอฮอล์ รวมทั้งเอมีนในระดับอุดมศึกษา เช่น ไตรเอทาโนลามีนและ 2,4,6-ทริส (ไดเมทิลอะมิโนเมทิล)ฟีนอล

ในการเกิดพอลิเมอไรเซชันประจุลบในที่ที่มีเอมีนในระดับอุดมศึกษา แอกทีฟไซต์จะเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาร่วมของเอมีน ไซต์อีพ็อกซี่ และแอลกอฮอล์ตามรูปแบบ O OH เอมีนในระดับอุดมศึกษาของอะลิฟาติกมักเป็นสารทำให้แข็งตัวด้วยการบ่มด้วยความเย็น เมื่อเร็ว ๆ นี้ อิมิดาโซล (โดยเฉพาะ 2-เอทิล-4-เมทิลลิมิดาโซล) ประสบความสำเร็จในการใช้เป็นสารชุบแข็งชนิด Lewis base ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานความร้อนให้กับโพลีเมอร์ การจัดเก็บ amine hardeners มักจะไม่ก่อให้เกิดปัญหาพิเศษใดๆ อย่างไรก็ตามอาจทำให้เกิดการระคายเคืองผิวหนังในบางคนและควรดูแลด้วยความระมัดระวัง

การบ่มเรซินด้วยกรดแอนไฮไดรด์ เนื่องจากสารทำให้แข็งของกรด cyclic aldehydes ของกรดคาร์บอกซิลิก เช่น phthalic, maleic รวมทั้ง trimellitic (TMA), pyromellitic (PMA), benzophenonetetracarboxylic acid anhydride (ABTC) ได้พบประโยชน์สูงสุด แอนไฮไดรด์ดำเนินการที่อุณหภูมิ 120-180 °C

การเก็บรักษาสารชุบแข็งเหล่านี้ต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษเพื่อป้องกันการสลายตัวของสารเหล่านี้จากความชื้นในบรรยากาศ เพื่อให้แน่ใจว่าการบ่มสมบูรณ์ ปฏิกิริยาจะดำเนินการภายใต้การให้ความร้อน บ่อยครั้งที่มีการเพิ่มตัวเร่งความเร็วเล็กน้อยเพื่อเพิ่มความเร็วในกระบวนการบ่ม ซึ่งช้ามาก นอกจากนี้ยังมีสารชุบแข็งปราศจากน้ำที่ทำปฏิกิริยากับเรซินเมื่อถูกความร้อนสูงกว่า 200°C กรดแอนไฮไดรด์ทำปฏิกิริยากับอีพอกซีเรซินเพื่อสร้างเอสเทอร์ เพื่อให้เกิดปฏิกิริยานี้ จำเป็นต้องมีการเปิดวงแหวนแอนไฮไดรด์ สารที่มีโปรตอนในปริมาณเล็กน้อย (เช่น กรด แอลกอฮอล์ ฟีนอล และน้ำ) หรือเบสลิวอิสจะกระตุ้นการเปิดวงแหวน

กลุ่มเอสเทอร์ที่เกิดขึ้นจากการบ่มสามารถทนต่อการกระทำของกรดอินทรีย์และกรดอนินทรีย์บางชนิด แต่ถูกทำลายโดยด่าง วัสดุที่ได้จะมีความคงตัวทางความร้อนสูงและมีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าได้ดีกว่าเมื่อใช้สารชุบแข็งแบบเอมีน

การบ่มด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาของกรด Lewis มีเพียงหนึ่งในกรดของ Lewis คือโบรอนไตรฟลูออไรด์เท่านั้นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะตัวแทนการบ่มสำหรับอีพอกซีเรซิน เมื่อเติมอีพอกซีบริสุทธิ์ในปริมาณเล็กน้อย สารทำให้แข็งนี้ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับโฮโมพอลิเมอไรเซชันที่เป็นประจุบวกของเรซินเป็นโพลิอีเทอร์ โบรอนไตรฟลูออไรด์ทำให้เกิดพอลิเมอไรเซชันแบบคายความร้อนอย่างรวดเร็วซึ่งเกิดขึ้นในไม่กี่นาที ดังนั้นเมื่อบ่มเรซินจำนวนมาก เพื่อรักษาอุณหภูมิห้องในมวล จำเป็นต้องปิดกั้นโดยใช้เทคโนโลยีพิเศษ เมื่อรวมกับโมโนเอทิลเอมีน (MEA) เพื่อสร้างสารเชิงซ้อน BF3-MEA โบรอนไตรฟลูออไรด์จะเปลี่ยนที่อุณหภูมิห้องเป็นสารบ่มที่แฝงอยู่ ที่อุณหภูมิสูงกว่า 90°C อีพอกซีเรซินจะทำงานและทำให้อีพอกซีเรซินบ่มอย่างรวดเร็ว ควบคู่ไปกับการควบคุมการปล่อยความร้อน เมื่อได้รับพรีเพก ซึ่งมักจะเก็บไว้เป็นเวลาหลายสัปดาห์ก่อนแปรรูป การใช้สารชุบแข็งแบบแฝงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง

อีพอกซีเรซินที่มีสารเชิงซ้อน BF3-MEA ใช้กันอย่างแพร่หลายในการปิดผนึก ในการผลิตเครื่องมือ ลามิเนต และผลิตภัณฑ์ม้วน

ข้อจำกัดบางประการที่นี่คือความไม่แน่นอนที่พบของพรีเพกและองค์ประกอบการบ่มที่มี VG3MEA ต่อการกระทำของความชื้น

ตัวเร่งความเร็วจะถูกเพิ่มเข้าไปในส่วนผสมของเรซินและสารเพิ่มความแข็งเพื่อเร่งปฏิกิริยาระหว่างกัน มีการแนะนำในปริมาณเล็กน้อยที่ไม่ใช่ปริมาณสารสัมพันธ์ ซึ่งได้รับการคัดเลือกโดยสังเกตจากคุณสมบัติของวัสดุที่ได้ เอมีนในระดับอุดมศึกษาบางส่วน - ตัวเร่งปฏิกิริยาการบ่ม - ยังสามารถเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับระบบจำนวนมาก ส่วนใหญ่มักใช้เพื่อเพิ่มอัตราการบ่มของอีพอกซีเรซินด้วยกรดแอนไฮไดรด์ ด้วยเหตุนี้จึงใช้ทินออกทาเนตซึ่งเป็นกรดลิวอิส ในบางกรณีสามารถบ่มที่อุณหภูมิห้องได้

เรซินอีพ็อกซี่ที่ผ่านการบ่ม สามารถทำให้เกิดลักษณะทั่วไปบางประการเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างทางเคมีและคุณสมบัติของอีพอกซีเรซินที่บ่ม:

ยิ่งมีวงแหวนอะโรมาติกรวมอยู่ในองค์ประกอบของอีพอกซีเรซิน ความเสถียรทางความร้อนและสารเคมีก็จะยิ่งสูงขึ้น

เมื่อใช้สารชุบแข็งอะโรมาติก วัสดุที่แข็งและทนทานจะก่อตัวขึ้นมากกว่าในกรณีของสารอะลิฟาติก อย่างไรก็ตาม ความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้นของระบบดังกล่าวจะลดการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและทำให้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มปฏิกิริยาซับซ้อน และการบ่มในกรณีนี้จะดำเนินการที่ อุณหภูมิที่สูงขึ้น

การลดความหนาแน่นของ "การเชื่อมขวาง" ระหว่างโมเลกุลอาจทำให้ความแข็งแรงของวัสดุเพิ่มขึ้นเนื่องจากการยืดตัวที่เพิ่มขึ้นเมื่อขาด

การลดความหนาแน่นของ "การเชื่อมขวาง" อาจทำให้การหดตัวของเรซินในระหว่างการบ่มลดลง

การเพิ่มความหนาแน่นของ "การเชื่อมขวาง" ทำให้ความทนทานต่อสารเคมีของวัสดุที่บ่มเพิ่มขึ้น

การเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของ "การเชื่อมขวาง" นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิการเสื่อมสภาพจากความร้อน (และอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว Tc) อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นของ "การเชื่อมขวาง" นั้นสูงเกินไป

ลดการเสียรูปของการแตกหัก (เพิ่มความเปราะบาง);

เมื่อแทนที่ชิ้นส่วนอะโรมาติกของโมเลกุลด้วยอะลิฟาติกหรือไซโคลอะลิฟาติกซึ่งไม่ได้มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงจำนวนของ "เชื่อมขวาง" ในระบบความยืดหยุ่นและการยืดตัวของเรซินที่บ่มเพิ่มขึ้น

อีพ็อกซี่ที่บ่มด้วยกรดแอนไฮไดรด์ทำงานได้ดีกว่าในการให้บริการที่เป็นกรดมากกว่าในบริการที่เป็นด่าง

เนื่องจากอีพอกซีเรซินเป็นวัสดุที่มีความหนืด คุณสมบัติของเรซินจึงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและระยะเวลาในการทดสอบ (ความเร็ว ความถี่)

คุณสมบัติของอีพอกซีเรซินที่บ่มด้วยวิธีการพิเศษ

เมื่อใช้ระบบอีพ็อกซี่ที่ผ่านการบ่มโดยเฉพาะ จะต้องพิจารณาข้อจำกัดบางประการ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของการผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่ที่ไม่สะดวกในการให้ความร้อน และชิ้นส่วนที่มีผนังหนาซึ่งความเค้นจากความร้อนควรน้อยที่สุด ไม่เหมาะสมที่จะใช้ระบบที่ต้องการการบ่มที่อุณหภูมิสูง ในกรณีเหล่านี้ จะใช้ระบบที่มีตัวชุบแข็งที่อุณหภูมิต่ำ องค์ประกอบเหล่านี้รวมถึงอีพอกซีเรซินที่บ่มโดยการกระทำของอะลิฟาติกเอมีน การบ่มองค์ประกอบดังกล่าวที่อุณหภูมิห้องส่งผลให้วัสดุมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม ปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นด้วยความร้อนต่ำ แน่นอนว่าเรซินเหล่านี้ไม่สามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิสูง

อีพ็อกซี่โอลิโกเมอร์และโพลีเมอร์ถูกนำมาใช้ในด้านเทคโนโลยีต่างๆ เนื่องจากการผสมผสานที่ประสบความสำเร็จของเทคโนโลยีการแปรรูปอย่างง่ายที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลสูง ทนความร้อน การยึดเกาะกับวัสดุต่างๆ ความต้านทานต่อสื่อต่างๆ และความสามารถในการบ่มที่ความดันบรรยากาศด้วย การหดตัวต่ำ ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตวัสดุโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูง ในเทคโนโลยีจรวดและอวกาศ การบิน การต่อเรือ วิศวกรรมเครื่องกล วิศวกรรมไฟฟ้า วิทยุอิเล็กทรอนิกส์ และการผลิตเครื่องมือ

โอลิโกเมอร์และโพลีเมอร์อีพ็อกซี่ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเมทริกซ์สำหรับการผลิตพลาสติกคาร์บอน ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยการผสมผสานของความแข็งแรงสูงและความแข็งแกร่งที่มีความหนาแน่นต่ำ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่อุณหภูมิต่ำ การนำความร้อนและไฟฟ้าสูง ความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานต่อความร้อนและ ผลกระทบของรังสี พลาสติกโค้กและอีพอกซีคาร์บอนอีพ็อกซี่คาร์บอนมีความทนทานต่อการเสื่อมสภาพจากความร้อนและออกซิเดชันด้วยความร้อน มีลักษณะความแข็งแรงสูง และมีคุณสมบัติป้องกันความร้อนได้ดี

อีพอกซีเรซินเป็นเมทริกซ์ที่ดีสำหรับการทำไฟเบอร์กลาส นอกจากเส้นใยแก้วและผ้าแก้วแล้ว เส้นใยและผ้าควอทซ์ ยังใช้เส้นใยคาร์บอนโบรอน ซิลิกอนคาร์ไบด์ และเส้นใยอนินทรีย์อื่นๆ ด้วย

นอกจากเส้นใยอนินทรีย์แล้ว เพื่อให้ได้พลาสติกอีพ็อกซี่เสริมแรง เส้นใยจากพอลิเมอร์อินทรีย์ยังถูกนำมาใช้ โดยเฉพาะเส้นใยสังเคราะห์ที่มีความแข็งแรงสูงจากโพลี-พี-ฟีนิลีน เทเรพทาลาไมด์ และอะรามิดอื่นๆ

เนื่องจากการยึดเกาะที่ดีกับแก้ว เซรามิก ไม้ พลาสติก โลหะ อิพ็อกซี โอลิโกเมอร์ และโพลีเมอร์ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตกาว สารประกอบการบ่มร้อนและเย็น

โอลิโกเมอร์อีพ็อกซี่ใช้สำหรับปิดผนึกและห่อหุ้มชิ้นส่วนต่างๆ เพื่อปกป้องชิ้นส่วนเหล่านี้จากสิ่งแวดล้อม

ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า อีพ็อกซี่โอลิโกเมอร์ถูกใช้เพื่อเติมขดลวดของหม้อแปลงและมอเตอร์ เพื่อปิดผนึกรอยต่อของสายไฟฟ้า ฯลฯ

หัวข้อที่ 6 เรซินทนความร้อน

แม้ว่ากระบวนการย่อยสลายด้วยความร้อนและออกซิเดชันจะเกิดขึ้นภายใต้สภาวะเหล่านี้อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ การสลายตัวของโพลีเมอร์ดังกล่าวดำเนินไปค่อนข้างช้า นอกจากนี้ สันนิษฐานว่าชิ้นส่วนที่โพลีเมอร์เหล่านี้สลายตัวมีความเสถียรค่อนข้าง ซึ่งจะเพิ่ม "ชีวิต" ของวัสดุที่อุณหภูมิสูงขึ้น

จุดสำคัญในการได้รับเรซินทนความร้อนคือการสังเคราะห์พอลิเมอร์ที่มีชิ้นส่วนเฮเทอโรอะโรมาติกจำนวนมาก ชิ้นส่วนเหล่านี้ซึ่งมีอะตอมไฮโดรเจนจำนวนน้อยที่สุดที่สามารถออกซิไดซ์ได้ สามารถดูดซับพลังงานความร้อนได้ น่าเสียดายที่องค์ประกอบเดียวกันของโครงสร้างทางเคมีที่กำหนดความเสถียรทางความร้อนและออกซิเดชันของเรซินดังกล่าวทำให้เกิดปัญหาร้ายแรง และบ่อยครั้งถึงกับเป็นไปไม่ได้ที่จะแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ

ในทศวรรษที่ 1960 มีการสังเคราะห์พอลิเมอร์เฮเทอโรอะโรมาติกจำนวนหนึ่ง ซึ่งตามการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงน้ำหนักของน้ำหนักตัวตามอุณหภูมิ (TGA) พบว่ามีความคงตัวทางความร้อนและออกซิเดชันที่ดีที่อุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม ความพยายามที่จะใช้โพลีเมอร์เหล่านี้เป็นสารยึดเกาะสำหรับวัสดุคอมโพสิตที่ปรับปรุงแล้วไม่ประสบผลสำเร็จหรือไม่ประสบความสำเร็จในเชิงเศรษฐกิจ

ดังนั้น ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 อนาคตของสารยึดเกาะโพลีเมอร์ที่ทนความร้อนจึงดูคลุมเครือและไม่แน่นอนอย่างมาก ดูเหมือนว่าวัสดุที่มีประโยชน์ประเภทนี้จะยังคงเป็น "ความอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการ" อย่างไรก็ตาม การพัฒนาเคมีของพอลิเมอร์โพลิเอไมด์ในปี พ.ศ. 2515-2517 ไม่เพียงแต่ฟื้นความสนใจในตัวพวกมันและทำให้เกิดการพัฒนาใหม่ๆ ในด้านสารยึดเกาะที่ทนความร้อน แต่ยังช่วยให้ตระหนักถึงความเป็นไปได้ที่เป็นไปได้หลายประการของสารยึดประสานเหล่านี้ ปัจจุบัน วัสดุผสมเส้นใยโพลิอิไมด์ถูกใช้เป็นวัสดุโครงสร้างที่ทำงานที่อุณหภูมิประมาณ 300 °C หรือสามมิติ (ตาข่ายเชิงพื้นที่)

ข้อเสียเปรียบหลักของวัสดุคอมโพสิตที่มีพอลิอิไมด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงคือความพรุนสูง ซึ่งจำกัดความเป็นไปได้อย่างมากในการใช้งานวัสดุเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพในทางปฏิบัติภายใต้สภาวะของการสัมผัสกับโหลดทางกลสูง อุณหภูมิสูง และบรรยากาศออกซิไดซ์พร้อมกัน

ดังนั้น จึงดูเหมาะสมกว่าที่จะใช้อิไมด์โอลิโกเมอร์ที่หลอมละลายได้ในขั้นต้นซึ่งสามารถบ่มโดยปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน เนื่องจากการเกิดโพลิเมอไรเซชันไม่ได้มาพร้อมกับการปลดปล่อยผลิตภัณฑ์พลอยได้ซึ่งระเหยง่าย นำไปสู่ความพรุนสูงของวัสดุที่ได้ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือโอลิโกเมอริกอิไมด์ที่สามารถโพลีเมอร์ได้ซึ่งมีกลุ่มมาเลอิซิไมด์และเอนโดเมทิลีนเตตระไฮโดรฟทาลิไมด์ที่ปลายสายโซ่

ความต้องการเหล่านี้ส่วนใหญ่พึงพอใจโดยบิสมาเลอิมิลส์ที่ได้จากปฏิกิริยาของไดอะมีนของโครงสร้างต่างๆ และมาลิกแอนไฮไดรด์ พันธะคู่ในบิส-มาเลอิไมด์ขาดอิเล็กตรอนเนื่องจากอยู่ใกล้กับหมู่คาร์บอนิลของวัฏจักรอิไมด์ ดังนั้น บิส-มาเลอิไมด์จะเกิดการรวมตัวได้ง่ายเมื่อถูกความร้อนเหนือจุดหลอมเหลว ทำให้เกิดโพลีเมอร์สามมิติ

ของเสียที่ส่งคืนได้ขององค์กรอุตสาหกรรม ของเสียเกิดขึ้นจากกิจกรรมทางเศรษฐกิจของวิสาหกิจเกือบทั้งหมด เนื่องจากปริมาณของเสียส่งผลกระทบโดยตรง ... " หน่วยงานของรัฐบาลกลางเพื่อการศึกษา MOSCOW รัฐโครงการก่อสร้างมหาวิทยาลัยแห่งวินัย _การประเมินเศรษฐกิจของการลงทุน_ "เศรษฐกิจของภาครัฐ" แสดงให้เห็นว่าปัญหาของการปฏิสัมพันธ์ระหว่างกลไกตลาดและรัฐ กฎระเบียบควรหารือ ... "ผู้สมัครของปรัชญาวิทยาศาสตร์นักวิจัยรุ่นน้องของภาควิชาสังคมวิทยาและจิตวิทยา N ... "ผู้ร่วมทุน Dean Witter แผนกการเงินที่ได้รับปริญญา Stanford ระยะสั้น ... "N. V. Mikhailova Minsk State สูงขึ้น ... "

2017 www.site - "ห้องสมุดอิเล็กทรอนิกส์ฟรี - วัสดุต่างๆ"

เนื้อหาของเว็บไซต์นี้ถูกโพสต์เพื่อการตรวจสอบ สิทธิ์ทั้งหมดเป็นของผู้เขียน
หากคุณไม่ตกลงที่จะโพสต์เนื้อหาของคุณบนเว็บไซต์นี้ โปรด เขียนถึงเราเราจะลบออกภายใน 1-2 วันทำการ