5.4.2. Mga Komposite ng Polymer Matrix

Ang mga composite na materyales na may polymer matrix ay nailalarawan sa pamamagitan ng mababang density (1200 ... 1900 kg / m 3), mababang bingaw sensitivity, thermal at electrical conductivity, mataas na pagkapagod at tiyak na lakas, processability, radio transparency (isang bilang ng mga materyales), atbp Bilang isang polymer matrices para sa composites ay ginagamit bilang thermosetting (pangunahin) at thermoplastic polymers, at fillers - alinman sa itaas.

Mga materyales batay sa thermoplastic polymers na may dispersed fillers ng iba't ibang kalikasan (talc, graphite, metal oxides, layered solid lubricants, metal powders, discrete fiberglass, atbp.) ay ginagamit para sa paggawa ng lightly at medium-loaded machine at apparatus parts, body parts, gears at sprockets, bearings at seal, drive belt, lalagyan, atbp.

Kabilang sa mga thermoplastic composites, ang mga materyal na puno ng salamin ay ang pinakamalawak na ginagamit. Bilang isang tagapuno, ginagamit ang mga hibla na may diameter na 9 ... 13 microns mula sa alkali-free aluminoborosilicate glass, maikli (0.1 ... 1 microns ang haba) at mahaba (3 ... 12 mm ang haba) na may antas ng pagpuno ng 10 ... 40% ng masa ng polimer. Ginagawa ang mga plastic na puno ng salamin batay sa polyamides, polycarbonate, polypropylene at iba pang thermoplastics. Ang pagpuno ng thermoplastics na may glass fiber ay nagpapataas ng mga katangian ng lakas ng polymers at heat resistance, binabawasan ang creep ng 1.5 ... 2 beses, binabawasan ang thermal expansion ng 2 ... 7 beses, pinatataas ang limitasyon ng tibay at wear resistance. Ang pagpapakilala ng solid layered lubricants sa mga composite, tulad ng graphite, molibdenum disulfide, boron nitride, atbp., ay binabawasan ang koepisyent ng friction ng polymers at pinatataas ang kanilang wear resistance.

Ang lakas ng mga composite batay sa thermoplastics ay umabot sa 150 ... 160 MPa na may sapat na mataas na lakas ng epekto (KCU = 8 ... 60 J/m2).

Mga pinagsama-samang materyales batay sa mga thermosetting na plastik ay batay sa mga polymer na gumagaling kapag pinainit o sa ilalim ng pagkilos ng mga hardener upang bumuo ng isang three-dimensional na polymer na istraktura. Ang mga composite batay sa phenol-formaldehyde, urea-formaldehyde, melamine-formaldehyde, organosilicon at iba pang mga resin ay kabilang sa mga nalulunasan sa pamamagitan ng pag-init. Kasama sa pangalawang uri ang mga composite batay sa polysiloxanes, epoxy resin, at unsaturated polyester.

Ang mga thermosetting na plastik, hindi katulad ng mga thermoplastics, ay nailalarawan sa pamamagitan ng kumpletong kawalan ng malamig na daloy, may mas mataas na paglaban sa init, hindi matutunaw, at may bahagyang pamamaga. Nagpapakita sila ng katatagan ng mga katangian hanggang sa temperatura ng paglaban sa init, ang kakayahang makatiis ng mga pangmatagalang pag-load sa mga temperatura mula -60 hanggang +200 ... 300 ° C, depende sa uri ng polimer, at may mahusay na mga katangian ng dielectric. Ngunit ang mga materyales na ito ay hindi gaanong advanced sa teknolohiya kaysa sa thermoplastics.

Ang mga epoxy resin ay may pinakamalaking pagdirikit sa tagapuno. Ang mga cured epoxy resin ay lumalaban sa alkalis, oxidizing agent, at karamihan sa mga organic na acid. Gayunpaman, ang mga composite batay sa mga ito ay may mababang mga mekanikal na katangian, may paglaban sa init hanggang sa 200 °C, bukod pa, ang mga resin na ito ay nakakalason.

Ang mga composite batay sa organosilicon at polyimide binder ay may pinakamataas na paglaban sa init (hanggang 280 ... 350 °C).

Ang paggamit ng epoxy resins at unsaturated polyesters ay ginagawang posible upang makakuha ng mga materyales na may kakayahang mag-curing sa temperatura ng silid (cold curing), na napakahalaga sa paggawa ng mga malalaking produkto.

Pinagsama-samang mga materyales na may dispersed fillers na ginagamit bilang mga pulbos ng organic (wood flour, cellulose) at mineral (quartz, talc, mika, metal oxides, solid layered lubricants, kabilang ang graphite, molybdenum disulfide, boron nitride), may isotropic properties, mababang mechanical strength at impact strength .

Bilang fibrous reinforcing materials cotton tows, cord thread, asbestos fiber, fiberglass ay ginagamit. Alinsunod dito, ang mga materyales na ito ay tinatawag na fibers, cord fibers, asbestos fibers, glass fibers.

mga hibla - mga plastik na nakabatay sa cotton linters na pinapagbinhi ng phenol-formaldehyde resin. Ang mga materyales ay may nadagdagan, kumpara sa mga press powder, lakas ng epekto (hanggang sa 10 kJ/m 2 ), gayunpaman, mayroon silang makabuluhang mas mababang pagkalikido, na hindi pinapayagan ang pagkuha ng mga manipis na pader na bahagi. Ang mga hibla ay may mababang katangian ng dielectric, hindi matatag sa mga tropikal na klima, at may mga katangiang anisotropic. Ginagamit ang mga ito para sa paggawa ng mga pangkalahatang teknikal na produkto na may tumaas na pagtutol sa mga vibrations at shock load, nagtatrabaho sa baluktot at pamamaluktot, halimbawa, belt pulleys, flanges, handle, cover, atbp.

Mga hibla ng asbestos - mga composite na naglalaman ng fibrous mineral - asbestos, na nahahati sa manipis na mga hibla na may diameter na hanggang 0.5 microns. Ang phenol-formaldehyde at organosilicon resins ay ginagamit bilang isang binder. Ang mga ito ay may mataas na lakas ng epekto at lumalaban sa init hanggang sa 200 °C, ay lumalaban sa acidic na kapaligiran, at may mahusay na mga katangian ng frictional. Pangunahing ginagamit ang mga ito bilang mga materyales para sa mga aparato ng preno (brake pad, linings, clutch disc).

Ang mga asbestos fibers na nakabatay sa phenol-formaldehyde ay ginagamit para sa paggawa ng mga bahaging lumalaban sa init na may mataas na lakas para sa mga layuning elektrikal (mga de-koryenteng panel, mga kolektor na mataas at mababa ang boltahe), at batay sa mga polimer ng organosilicon - para sa mga bahagi na gumagana nang mahabang panahon sa temperatura hanggang sa 200 ° C (materyal na K-41-5) at para sa mga arcing chamber ng high power contactors, terminal blocks (KMK-218). Ang pinakabagong mga materyales ay lumalaban sa tropiko. Faolite - Ang asb fiber, na nakuha sa pamamagitan ng pagpapabinhi ng mga asb fibers na may phenol-formaldehyde resin, na sinusundan ng rolling the mixture, ay ginagamit para sa paggawa ng acid-resistant pipe at container.

Fiberglass ay mga plastik na naglalaman ng fiberglass bilang isang tagapuno. Ang mga fibers ng salamin na may diameter na 5 ... 20 microns ang ginagamit, mataas na lakas na may lakas na makunat  V \u003d 600 ... 3800 MPa at high-modulus (VM-1, VMP, M-11), pagkakaroon ng  V \u003d 3900 ... 4700 MPa at isang nababanat na modulus sa pag-abot hanggang 110 GPa. Ang mga hibla, mga thread, mga bundle ng iba't ibang mga haba ay ginagamit, na higit na tumutukoy sa lakas ng epekto ng fiberglass. Kung mas manipis ang hibla, mas mababa ang mga depekto nito at mas mataas ang lakas.

Ang mga mekanikal na katangian ng fiberglass ay nakasalalay sa komposisyon, dami at haba ng fiberglass, ang uri ng binder, pisikal at kemikal na mga proseso na nagaganap sa interface sa pagitan ng fiberglass at binder, at ang paraan ng pagproseso. Halimbawa, ang pagpapalit ng glass fiber mula sa E glass (alkali-free aluminosilicate) ng S glass fiber (heat-resistant high-strength) sa isang epoxy binder ay maaaring magpapataas ng lakas ng composite ng 40%.

Upang mapabuti ang pagkabasa ng fiberglass na may isang binder, bawasan ang mga stress na lumitaw sa interface, dagdagan ang pagdirikit sa pagitan ng hibla at binder, pagtatapos (paggamot) ng mga hibla na may mga compound na naglalaman ng iba't ibang mga reaktibong grupo (vinyl, methacrylic, phenyl, amino at mga grupo ng imino, atbp.) ay ginagamit. Ang pagbawas ng mga stress sa hangganan ng layer ng binder na may hibla, pagbabawas ng pag-urong at porosity, ang pagtaas ng paglaban sa init ay pinadali ng pagpapakilala ng mga powdered filler sa binder, lalo na, ang pulbos ng cured binder.

Ang fiberglass ay nahahati sa: entangled fibrous, granular at pinong dispersed press mass.

Gusot na Fiberglass nakuha sa pamamagitan ng pagpapabinhi ng mga segment ng hibla na 40 ... 70 mm ang haba, na sinusundan ng fluffing at pagpapatuyo upang alisin ang solvent (halimbawa, AG-4V). Ang kawalan ng mga materyales na ito ay ang hindi pantay na pamamahagi ng binder, isang mas malaking pagkalat ng mga mekanikal na katangian at mas mababang pagkalikido kumpara sa iba pang mga fibers ng salamin.

Butil-butil na fiberglass(premix) nakuha sa pamamagitan ng impregnation ng mga untwisted glass fibers at glass bundle, na sinusundan ng pagpapatuyo at pagputol sa mga butil na 5, 10, 20 at 30 mm ang haba. Granule diameter 0.5 ... 8 mm. Ang materyal ay may mahusay na flowability at pagkalikido, higit na katatagan ng mga mekanikal na katangian. Kasama sa kategoryang ito ng mga materyales ang dosing fiberglass DSV.

Pinong glass fiber press ay ginawa sa pamamagitan ng paghahalo ng mga durog na hibla ng salamin hanggang sa 1.5 mm ang haba na may isang panali, na sinusundan ng granulation (mga butil na 3 ... 6 mm ang laki). Gumawa din ng "glass chips" na may mga butil na hanggang 10 ... 50 mm ang haba mula sa pinapagbinhi na fiberglass na basura.

Ang fiberglass na granulated na may mga butil na hanggang 6 mm ang laki ay pinoproseso ng injection molding. Ang pinong dispersed fiberglass ay maaaring iproseso sa pamamagitan ng injection molding, at sa paggawa ng mga produkto na may metal fittings - injection molding. Ang fiberglass na may haba ng butil na 10 mm ay naproseso sa pamamagitan ng paghahagis at direktang pagpindot, at may haba ng butil na 20 at 30 mm - sa pamamagitan lamang ng direktang pagpindot.

Fiberglass ay ginagamit upang gumawa ng mga bahagi ng katawan, mga elemento ng mga kalasag, insulator, plug connectors, antenna fairings, atbp. Ang mga produktong pinapatakbo sa temperatura mula -60 hanggang +200 ° С ay ginawa batay sa aniline-phenol-formaldehyde resins at alkali-free aluminoborosilicate glass fiber, at para sa hanay ng temperatura - 60 ... +100 ° С batay sa epoxy resins.

Ang fiberglass na batay sa mga organosilicon resin ay pinapatakbo hanggang sa temperatura na 400 °C, at sa paggamit ng quartz o silica fiber sa maikling panahon at sa mas mataas na temperatura. Para sa mga bahagi ng heat-shielding, ginagamit ang mga glass fiber batay sa silica fiber at phenol-formaldehyde resins.

Batay sa mga glass mat at unsaturated polyester resins, prepregs, na ginagamit para sa paggawa ng malalaking bahagi (katawan, bangka, bahagi ng katawan ng mga device, atbp.). Ang paggamit ng mga oriented fibers ay ginagawang posible upang makakuha ng mga glass fibers na may pinabuting mekanikal na mga katangian. Halimbawa, ang oriented fiberglass AG-4C ay may:  V = 200 ... 400 MPa, KCU = 100 kJ / m 2; habang para sa AG-4V batay sa gusot na hibla:  V = 80 MPa, KCU = 25 kJ / m 2.

Mga organikong hibla ay mga pinagsama-samang materyales batay sa mga polymer binder, kung saan ang mga hibla ng mga organikong polimer (polyamide, lavsan, nitron, vinol, atbp.) ay nagsisilbing isang tagapuno. Ang mga harness, tela at banig mula sa mga hibla na ito ay ginagamit din para sa reinforcement. Ang mga thermosetting resin (epoxy, phenol-formaldehyde, polyimide, atbp.) ay ginagamit bilang mga binder.

Ang paggamit ng mga polymeric binders at fillers na may katulad na mga thermophysical na katangian, pati na rin ang mga may kakayahang pagsasabog at pakikipag-ugnayan ng kemikal sa pagitan nila, ay nagbibigay ng mga composite na may katatagan ng mga mekanikal na katangian, mataas na tiyak na lakas at lakas ng epekto, paglaban sa kemikal, paglaban sa thermal shock, tropikal kapaligiran, at abrasyon. Ang pinahihintulutang operating temperatura ng karamihan sa mga organo fibers ay 100 ... 150 ° C, at batay sa isang polyimide binder at heat-resistant fibers - hanggang sa 200 ... 300 ° C. Ang mga disadvantages ng mga materyales na ito ay kinabibilangan ng mababang compressive strength at creep.

Upang makakuha ng mga high-strength composites, ang mga fibers batay sa aromatic polyamides (aramid fibers SVM, Terlon, Kevlar) ay ginagamit, na may mataas na mekanikal na katangian, thermal stability sa isang malawak na hanay ng temperatura, magandang dielectric at nakakapagod na mga katangian. Sa mga tuntunin ng tiyak na lakas, ang mga hibla na ito ay pangalawa lamang sa mga hibla ng boron at carbon.

Mga hibla ng boron - pinagsama-samang mga materyales sa isang polymer matrix na puno ng boron fibers. Mayroon silang magandang mekanikal na katangian, mababang creep, mataas na thermal at electrical conductivity, paglaban sa mga organikong solvent, fuel at lubricant, radioactive radiation, at cyclic alternating load.

Ang mga hibla ng boron ay ginawa sa pamamagitan ng kemikal na pagdeposito ng boron mula sa pinaghalong gas na BCl 3 +H 2 papunta sa isang tungsten filament sa temperatura na ~1130°C. Upang mapataas ang paglaban sa init, ang mga hibla ay pinahiran ng silicon carbide, na idineposito din mula sa vapor-gas phase sa isang argon at hydrogen na kapaligiran. Ang ganitong mga hibla ay tinatawag na borsik. Bilang isang panali para sa mga hibla ng boron, ginagamit ang mga binagong epoxy resin at polyimides. Tinitiyak ng mga boron fibers na KMB-3, KMB-Zk ang pagganap ng mga produkto sa temperatura hanggang 100 °C, KMB-1 at KMB-1k hanggang 200 °C, at KMB-2k hanggang 300 °C. Upang mapabuti ang paggawa ng pagproseso, ginagamit ang mga composite na naglalaman ng pinaghalong boron fiber na may glass fiber.

Ang mga hibla ng boron ay ginagamit sa teknolohiya ng aviation at espasyo para sa paggawa ng iba't ibang mga profile, panel, bahagi ng compressor, atbp.

Mga hibla ng carbon (CFRP) - pinagsama-samang mga materyales batay sa isang polymer binder at carbon fibers. Ang mga hibla ng carbon ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na paglaban sa init; tiyak na lakas, kemikal at paglaban ng panahon, mababang koepisyent ng thermal linear expansion.

Dalawang uri ng mga hibla ang ginagamit: carbonized at graphitized. Ang mga hibla ng viscose o polyacrylonitrile (PAN), bato at petrolyo, na sumasailalim sa espesyal na paggamot sa init, ay ginagamit bilang panimulang materyal. Sa proseso ng pagproseso ng mataas na temperatura sa isang kapaligiran ng pag-oxidizing, mayroong isang paglipat mula sa mga organikong hibla patungo sa mga hibla ng carbon. Ang carbonization ay isinasagawa sa temperatura na 900 ... 2000 °C, at graphitization - sa mga temperatura hanggang sa 3000 °C. Ayon sa mga mekanikal na katangian, ang mga carbon fiber ay nahahati sa high-modulus at high-strength. Ang mga thermosetting polymer ay ginagamit bilang mga binder: epoxy, phenol-formaldehyde, epoxy-phenolic resins, polyimides, atbp., pati na rin ang mga carbon matrice.

Ang mga hibla ng carbon ay may mahusay na mga katangian ng mekanikal, static at dynamic na pagtitiis, paglaban sa tubig at kemikal, atbp.

Ang mga carbofiber sa epoxy-anilino-formaldehyde binder (KMU-3, KMU-Zl) ay mahusay sa temperatura hanggang 100 °C, sa epoxy-phenol (KMU-1l, KMU-ly) hanggang 200 °C, sa polyimide (KMU - 2, KMU-2l) hanggang 300 °C, sa isang carbon matrix hanggang 450 °C sa hangin at hanggang 2200 °C sa isang hindi gumagalaw na kapaligiran.

Ang mga hibla ng carbon ay ginagamit para sa paggawa ng mga bahagi ng istruktura para sa teknolohiya ng aviation at rocket, antenna, barko, kotse, kagamitan sa palakasan.

Layered Composite Materials magkaroon ng mga tagapuno ng sheet (mga tela, papel, pakitang-tao, atbp.), pinapagbinhi at pinagsama kasama ng isang polymer binder. Ang mga materyales na ito ay may mga katangian ng anisotropic. Bilang fibrous reinforcing elements, ang mga tela na batay sa mataas na lakas na mga hibla ng iba't ibang kalikasan ay ginagamit: cotton, glass-asphalt fabrics, organic fabrics, carbon fabrics, organic glass fabrics, boron-organic glass fabrics. Ang mga tela ay naiiba sa bawat isa sa ratio ng mga hibla sa warp at weft, sa uri ng paghabi, na nakakaapekto sa kanilang mga mekanikal na katangian. Ang mga laminated composites ay ginawa sa anyo ng mga sheet, pipe, blangko.

Getinaks - plastic batay sa binagong phenolic, amino-formaldehyde at urea resins at iba't ibang grado ng papel.

Ang organogetinax ay ginawa batay sa papel mula sa mga sintetikong hibla, kadalasan mula sa aromatic polyamides at polyvinyl alcohol. Ang polyimides, phenol-formaldehyde, epoxy resins at iba pa ay ginagamit bilang mga binder. Kung ikukumpara sa getinaks, mayroon silang mas mataas na resistensya sa mga agresibong kapaligiran at ang katatagan ng mga mekanikal at dielectric na katangian sa mataas na temperatura.

Textolite - laminated plastic batay sa polymer binders at cotton fabrics. Ang materyal ay may mataas na mekanikal na katangian, paglaban sa mga vibrations. Depende sa pangunahing layunin, ang mga textolite ay nahahati sa structural, electrical, graphite, flexible cushioning.

Structural textolite grades PTK, PT, PTM ay ginagamit para sa paggawa ng mga gears, plain bearings na tumatakbo sa mga temperatura sa friction zone na hindi hihigit sa 90 ° C, sa rolling mill, turbines, pumps, atbp. Ito ay ginawa sa anyo ng mga sheet na may isang kapal na 0.5 hanggang 8 mm at mga plato na may kapal na 8 hanggang 13 mm.

Ginagamit ang electrotechnical textolite bilang isang electrical insulating material sa mga kapaligiran na may operating temperature mula minus 65 hanggang +165°C at humidity hanggang 65%. Ginagawa ito sa anyo ng mga sheet na may kapal na 0.5 hanggang 50 mm grades A, B, G, VCh. Lakas ng kuryente sa langis ng transpormer hanggang 8 kV/mm. Grade A - na may pinahusay na mga katangian ng kuryente para sa pagpapatakbo sa langis ng transpormer at sa hangin sa isang pang-industriyang dalas na 50 Hz. Grade B - na may pinahusay na mga katangian ng kuryente para sa operasyon sa hangin sa dalas ng 50 Hz. Grade G - katulad ng grade A sa mga tuntunin ng mga katangian at lugar ng paggamit, ngunit may pinahabang pagpapahintulot para sa warpage at kapal. HF grade - para sa operasyon sa hangin sa mataas na frequency (hanggang 10 6 Hz).

Ang graphite textolite ay ginagamit para sa paggawa ng mga bearings para sa rolling equipment at ginawa sa anyo ng mga sheet na may kapal na 1 ... 50 mm, isang haba hanggang 1400 mm at isang lapad na hanggang 1000 mm.

Ang flexible gasket textolite ay ginagamit para sa paggawa ng sealing at insulating gasket sa mga machine assemblies na nakalantad sa mga langis, kerosene, gasolina. Ang mga ito ay ginawa sa anyo ng mga sheet na may kapal na 0.2 ... 3.0 mm.

AT asbestos-textolites at asbogetinaks bilang mga filler, ayon sa pagkakabanggit, ang asbestos na tela o asbestos na papel (hanggang 60%) ay nakapaloob, at bilang isang panali - phenol-formaldehyde at melamine-formaldehyde resins, silicon-organic polymers, na tumutukoy sa pinahihintulutang operating temperatura.

Ang mga materyales na batay sa melamine-formaldehyde ay nagbibigay-daan sa pagpapatakbo ng mga produkto sa temperatura na hanggang 200 °C, sa phenol-formaldehyde - hanggang 250 °C at sa organosilicon hanggang 300 °C sa panahon ng pangmatagalang operasyon. Sa maikling panahon, ang temperatura ay maaaring umabot sa 3000 °C. Ang mga asbestos-textolite ay pangunahing ginagamit para sa paggawa ng mga brake pad, brake linings, bilang heat-insulating at heat-shielding na materyales.

Glass fiber ay ginawa batay sa mga tela ng salamin at iba't ibang mga polymer binder. Sa phenol-formaldehyde resins (KAST, KAST-V, KAST-R), ang mga ito ay mas lumalaban sa init kaysa sa PTK textolite, ngunit mas malala sa vibration resistance. Sa mga organosilicon resins (STK, SK-9F, SK-9A) mayroon silang mataas na init at frost resistance, mataas na paglaban sa kemikal, hindi nagiging sanhi ng kaagnasan ng metal na nakikipag-ugnay dito. Pangunahing ginagamit ang fiberglass para sa malalaking produkto ng radio engineering.

Mataas na lakas ng epekto KCU hanggang 600 kJ / m 2, pansamantalang pagtutol hanggang 1000 MPa glass fiber anisotropic na materyales, pinatibay ng glass veneer (SVAM). Sa mga tuntunin ng tiyak na katigasan, ang mga materyales na ito ay hindi mas mababa sa mga metal, at sa mga tuntunin ng tiyak na lakas sila ay 2 ... 3 beses na mas mataas sa kanila.

Mga plastik na puno ng gas ay maaari ding maiugnay sa klase ng mga composite, dahil ang kanilang istraktura ay isang sistema na binubuo ng solid at gaseous na mga phase. Sila ay nahahati sa dalawang grupo: foam plastic at foam plastic. Styrofoam ay may cellular na istraktura, ang mga pores na kung saan ay nakahiwalay sa isa't isa ng isang polymer layer. Mga poroplast may bukas na buhaghag na sistema at ang mga gas o likidong produkto na naroroon sa kanila ay nakikipag-usap sa isa't isa at sa kapaligiran.

Styrofoam nakuha sa batayan ng thermoplastic polymers (polystyrene, polyvinyl chloride, polyurethane) at thermosetting resins (phenol-formaldehyde, phenol-rubber, organosilicon, epoxy, urea). Upang makakuha ng isang buhaghag na istraktura, sa karamihan ng mga kaso, ang mga bahagi na bumubuo ng gas ay ipinakilala sa polymer binder, na tinatawag na mga ahente ng pamumulaklak. Gayunpaman, mayroon ding mga self-foaming na materyales, halimbawa, polyether urethane foam, polyepoxy foam. Ang mga foam plastic na nakabatay sa thermoplastic resin ay mas technologically advanced at flexible, gayunpaman, ang temperature range ng kanilang operasyon ay mula -60 hanggang +60 °C.

Mga poroplast ay nakuha pangunahin sa pamamagitan ng mekanikal na foaming ng mga komposisyon, halimbawa, na may compressed air o paggamit ng mga espesyal na foaming agent. Sa panahon ng hardening ng foamed mass, ang solvent, na inalis mula sa mga dingding ng mga cell sa panahon ng pagpapatayo at proseso ng paggamot, ay sumisira sa kanila. Sa pamamagitan ng mga pores ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagpuno ng mga komposisyon na may mga sangkap na nalulusaw sa tubig. Pagkatapos ng pagpindot at pagpapagaling ng produkto, ito ay nahuhulog sa pinainit na tubig, kung saan ang mga natutunaw na sangkap ay hugasan.

Ang mga foam plastic ay ginagamit para sa paggawa ng mga shock absorbers, malambot na upuan, sponge, filter, bilang vibration damping at soundproof gasket sa mga ventilation unit, silencer, gasket sa helmet at helmet, atbp. Ang kanilang density ay 25 ... 500 kg / m 3.

Mga materyales sa frame ng metal-polimer ay mga pinagsama-samang materyales kung saan ang base ng carrier ay isang three-dimensional na metal mesh, at ang interframe na lukab ay puno ng komposisyon ng polimer na naglalaman ng iba't ibang mga functional na bahagi (Larawan 5.11).

kanin. 5.11. Ang istraktura ng metal-polymer frame material (a) at ang MPC material (b):

1 - mga particle ng metal, 2 - polimer, 3 - solidong pampadulas, 4 - pyrolytic graphite

Sa mechanical engineering, ang mga metal-polymer na self-lubricating na materyales batay sa isang metal-ceramic na frame at mga polymer binder na naglalaman ng iba't ibang dry lubricants (graphite, molybdenum disulfide, cadmium iodide, atbp.) ay natagpuan ang aplikasyon. Ang ganitong mga materyales ay ginagamit para sa paggawa ng mga plain bearings, rolling bearing cages, piston ring, atbp.

Upang makakuha ng isang metal-ceramic na frame, ginagamit ang mga pulbos ng lata na tanso, hindi kinakalawang na asero, mga glass ceramics. Ang mga interframe na cavity ay pinupuno ng PTFE-4D sa pamamagitan ng impregnation na may 50% aqueous suspension ng PTFE o pinaghalong PTFE-4D na may lead. Ang ceramic-metal antifriction material na MPK, na ginawa batay sa mga hindi kinakalawang na asero na pulbos, ay naglalaman ng pyrographite at fluoroplast-4.

Ang teknolohiya para sa paggawa nito ay ang mga sumusunod: ang mga metal na pulbos ay pinindot at sintered sa isang frame na may porosity na 20 ... 70%. Pagkatapos, sa isang espesyal na silid, ang isang gas na naglalaman ng carbon ay dumaan sa mga pores sa isang temperatura na nagsisiguro sa pyrolysis ng gas at ang pagtitiwalag ng grapayt sa mga dingding ng frame hanggang sa halos 3/4 ng dami ng butas ay mapuno, pagkatapos nito ang produkto ay paulit-ulit na vacuum na pinapagbinhi ng fluoroplastic-4 na suspensyon na may sabay-sabay na paggamot sa init.

Ang mga self-lubricating na materyales ng ibinigay na uri ay mahusay sa temperatura hanggang 250 °C.

Ito ay napaka-promising na gumamit ng tape frame na self-lubricating na materyales, na isang metal base (tape), kung saan ang isang layer ng isang porous metal-ceramic frame ay inihurnong. Ang mga pores ng frame ay puno ng mga komposisyon batay sa fluoroplast-4 at solidong pampadulas.

Mga materyales sa tape ay napaka-technologically advanced, payagan ang paggawa ng mga plain bearings (rolled) at liners ng anumang laki) payagan ang operasyon nang walang lubrication sa temperatura hanggang sa 280 ° C sa mataas na presyon (hanggang sa 200 ... 300 MPa) at sliding bilis. Ang paggamit ng isang metal base tape at isang bronze porous frame ay nagsisiguro ng mahusay na pag-alis ng init mula sa friction zone, at ang fluoroplast-4 na may solid lubricants na matatagpuan sa mga pores at sa ibabaw ay nagsisiguro ng isang mababang koepisyent ng friction at mataas na wear resistance ng mga pares ng friction. Sa ibang bansa, ang mga materyales sa tape tulad ng DU, DP, DQ ay malawakang ginagamit.

Ang isa sa mga disadvantages ng mga materyales sa frame tape ay ang maliit na kapal ng ibabaw na tumatakbo-in na layer (10 ... 20 µm), na hindi kasama ang posibilidad ng machining ang mga bearings pagkatapos na mai-mount ang mga ito sa pabahay.

Epektibong gumamit ng mga materyales na self-lubricating ng frame, ang frame na kung saan ay sintered mula sa mga metal fibers o meshes, at iba't ibang mga komposisyon ng polimer ay ginagamit bilang isang matrix, pati na rin ang mga materyales batay sa carbon-graphite at metallized carbon-graphite na tela na pinapagbinhi ng polymer binders na may solid lubricants.

Sa kasalukuyan, ito ay malawakang ginagamit pinagsama-samang mga materyales sa kahoy, na nagpapatibay ng mga materyales sa kahoy (mga tagapuno), na pinagsama sa isang matrix (karaniwang polymeric) kasama ang pagpapakilala ng mga espesyal na additives. Sa ilang mga kaso, ang mga ito ay tinatawag na wood plastics, o KDPM (composite wood polymer materials).

Mga particle board - malalaking sukat na mga produkto na ginawa sa pamamagitan ng mainit na flat pressing ng mga particle ng kahoy na hinaluan ng isang binder. Ayon sa GOST 10632-89, ang mga plate ay ginawa sa mga sukat na 2440x1220; 2750x1500; 3500x1750; 3660x1830; 5500x2440 mm, kapal mula 10 hanggang 25 mm, sanded at hindi sanded. Alinsunod sa layunin ng plato ay nahahati sa tatlong grado: P-1 (P-1M multi-layer at P-1T three-layer)- mga kaso ng paggawa, mga panel at iba pang bahagi sa paggawa ng radyo at instrumento, kasangkapan at mga elemento ng konstruksiyon. Nilagyan ng mga pelikula batay sa thermosetting at thermoplastic polymers, mga pintura at barnis; P-2 (P-2T at P-20 single-layer, nahahati sa mga pangkat A at B) - paggawa ng mga kaso ng mga aparato, makina, lalagyan at lalagyan (maliban sa pagkain), rack, elemento ng muwebles at istruktura ng gusali. Ilapat ang may linya na may pakitang-tao, pandekorasyon na papel - nakalamina na mga plastik at walang nakaharap; P-3 (P-ET)- mga bahagi ng katawan para sa mga van ng motor, mga partisyon ng kotse, mga elemento ng mga istrukturang nagdadala ng pagkarga ng gusali. Ayon sa kalidad ng ibabaw, ang mga plato ay nahahati sa pinakintab (1 at II grado) at hindi pulido (I at II grado).

Wood fiber boards (GOST 4598-86), depende sa density, nahahati sila sa malambot (M), semi-hard (PT), hard (T) at superhard (ST) at, depende sa lakas ng baluktot, sa pitong grado: M -4, M- 12, M-20, PT-100, T-350, T-400 at ST-500, kung saan ang mga numero ay nagpapahiwatig ng pinakamababang halaga ng sukdulang lakas ng mga plato sa baluktot sa kgf / cm 2. Kapal ng plato 2.5; 3.2; 4; 5; 6; 8:12; 16 at 25mm, lapad mula 1220 hanggang 1830mm at haba mula 1200 hanggang 5500mm. Idinisenyo para gamitin sa mga produkto at istrukturang protektado mula sa kahalumigmigan.

Wood laminated plastics (chipboard) - hot-pressed multilayer veneer sheet na pinapagbinhi ng mga sintetikong resin ng iba't ibang uri ng kahoy. Ang mga chipboard ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na lakas at wear resistance, mababang koepisyent ng friction at magandang run-in.

Chipboard mula 1 hanggang 15 mm ang kapal ay ginawa sa anyo ng mga hugis-parihaba na sheet, mula 15 hanggang 60 mm ang kapal - sa anyo ng mga plato. Ang mga sheet at slab na nakadikit mula sa buong veneer sheet kasama ang haba ay tinatawag na solid, at mula sa ilang - composite (na may medyo nabawasan na mga katangian). Ang mga solid sheet ay ginawa na may lapad na 950 mm at isang haba ng 700, 1150 at 1500 mm at 1200x1500 mm; pinagsama-samang 2400x950, 4800x1200, 5000x1200 mm; solid slab: 750x750, 950x700 (1150, 1500); 1200x1200 (1500), ang mga compound plate ay ginawa sa parehong laki ng mga compound sheet. Alinsunod sa GOST 13913-78 at GOST 20366-75 chipboard ay nahahati sa 11 grado.

Sa numero promising mga bahagi at bahagi mula sa KDPM maaaring maiugnay:

mga roller ng belt conveyor;

rolling bearing housings;

blind at passage covers, hatches;

gitnang bahagi ng mga gulong at roller (mga sentro ng gulong na may mga bendahe na gawa sa bakal);

mga cable block para sa mga crane, telpher, chain hoists, atbp.;

pulleys, sprockets, gears na naka-mount sa shafts na may keyless joints;

weights, counterweights, dampers, flywheels na may panloob na bahagi na gawa sa compressed metal shavings at isang panlabas na bahagi na gawa sa KDPM;

mga panel para sa panloob na lining ng mga kotse, bus, bagon, cabin ng iba't ibang makina, atbp.;

piston ng pneumatic at hydraulic cylinders;

mga frame ng bintana;

mga frame para sa mga bahagi na gawa sa polyurethane foam;

baluktot na nakadikit na mga profile at mga panel ng pakitang-tao;

mga sandwich panel na may mga panlabas na sheet na gawa sa playwud, fiberboard, chipboard, DSG1, chipboard o metal (bakal, aluminyo) at isang gitnang bahagi na gawa sa foam plastic na may mga filler ng kahoy;

mga bahagi na gawa sa foam plastic na may mga wood filler para sa structural at heat-insulating purposes (halimbawa, fastening parts para sa ceilings ng mga sasakyan, init, ingay at vibration insulation ng mga sasakyan, diesel locomotives, refrigerators at garahe doors, thermal insulation ng mga pipe na may channelless laying , atbp.);

mga reservoir (mga tangke ng gas, receiver, atbp.).

plain bearings na tumatakbo sa selective transfer mode;

Siyempre, ang itinuturing na mga promising area ng aplikasyon ng KDPM ay hindi sinasabing kumpleto, hindi nauubos ang lahat ng posibleng lugar ng paggamit, at maaaring makabuluhang mapalawak.

Upang maunawaan nang tama kung tungkol saan ang artikulong ito, kailangan mo munang tukuyin nang tama ang parirala - mga thermoplastic composite na materyales (T.K.M.), at sa anumang kaso ay hindi malito sa isang tambalan, dahil pinag-uusapan natin ang tungkol sa ganap na magkakaibang mga materyales. Kaya, ano ang isang thermoplastic composite material (composite)? ay isang heterogenous na multiphase na materyal ng dalawa o higit pang mga bahagi na may malinaw na interface sa pagitan ng mga ito at qualitatively bagong mga katangian habang pinapanatili ang kemikal na pagkakakilanlan ng bawat bahagi. Binubuo ito ng isang plastic base (matrix), na nagsisilbing isang panali, at mga pagsasama ng iba't ibang mga bahagi sa anyo ng mga pulbos, mga hibla, atbp. (tagapuno). Tinitiyak ng matrix ang solidity ng materyal, ang paglipat at pamamahagi ng mga stress sa pagitan ng tagapuno, tinutukoy ang higpit, init, kahalumigmigan, sunog at paglaban sa kemikal ng composite, ang teknolohikal nito, pati na rin ang thermophysical, electrical at radio engineering properties. Ang pinakamainam na kumbinasyon ng pagpapatakbo at teknolohikal na mga katangian ay nakadirekta upang ayusin ang mga katangian at nilalaman ng matrix at tagapuno, na nakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga ito sa hangganan ng bahagi, ang oryentasyon ng tagapuno. Ang paggamit ng ilang matrice (polymatrix composites) o fillers ng iba't ibang kalikasan (hybrid composites) ay nagpapalawak ng mga posibilidad para sa pagkontrol sa mga katangian ng composites. Ang mga pangunahing grado ng polymer ay ginagamit bilang isang matrix ng mga thermoplastic composite na materyales. Ang modernong hanay ng mga pangunahing thermoplastic polymers, depende sa antas ng kanilang elastic-strength properties at deformation heat resistance, ay kondisyon na nahahati sa tatlong grupo.

Ayon sa molekular na istraktura, ang mga thermoplastics ay nahahati sa dalawang grupo - amorphous at crystalline. Dahil sa mga tampok na istruktura, ang mga polimer ng pangalawang pangkat ay ang pinakamalaking interes sa mga tagagawa, na maaaring mag-alok ng isang mas mataas na antas ng pisikal at mekanikal na mga katangian at higit na paglaban sa kemikal.

Ang dami ng produksyon ng mundo ng thermoplastics (noong 1990 - 86 milyong tonelada, noong 2000 - 150 milyong tonelada, noong 2010, ayon sa mga pagtataya - 258 milyong tonelada) ay makabuluhang lumampas sa dami ng produksyon ng mundo ng thermoplastics. Bilang mga tagapuno, ang mga solidong tagapuno sa anyo ng mga pulbos, mga hibla ng iba't ibang haba, mga pinagtagpi at hindi pinagtagpi na mga istruktura na nabuo mula sa mga hibla ng iba't ibang kemikal na kalikasan ay maaaring gamitin. Depende sa mga pag-andar na isinagawa, ang mga tagapuno ay nahahati sa tatlong grupo:

hindi gumagalaw- barite, dolomite, natural na chalk, marmol, atbp. Ang kanilang paggamit ay dahil sa pagnanais na bawasan ang halaga ng pangwakas na produkto, kapag ang ilang pagkasira sa mga katangian ng materyal ay katanggap-tanggap;

Aktibo- higit sa lahat batay sa natural na silicates - wollastonite, kaolin, mika, talc. Ang kanilang pinabuting mga teknolohikal na katangian ay tinutukoy “sa pamamagitan ng mga likas na salik: ang hugis ng mga particle, ang antas ng kanilang anisotropy, ang kimika ng ibabaw ng mga particle na may kaugnayan sa mga polimer;

Na-functional o binago ang ibabaw. Napag-alaman na upang mapabuti ang kalidad at pagiging mapagkumpitensya ng mga pinagsama-samang materyales, mahalaga na functionally na baguhin ang ibabaw ng mga filler na may mga organic at/o inorganic compound, na ginagawang posible na magbigay ng mga karagdagang katangian sa filler na nagpapabuti o nag-optimize ng mga mahahalagang parameter. ng thermoplastic. Ito ang pangatlong pangkat ng mga tagapuno na pinaka-promising para sa paggawa ng mga thermoplastic composite na materyales.

Kaugnay ng nabanggit, ang tagapuno ay nagiging isang carrier ng mga espesyal na katangian, na ginagawang posible upang madagdagan, palitan o i-save ang kaukulang mga teknolohikal na additives. Ang paggamit ng mga filler sa polymers ay nagpapahintulot sa iyo na kontrolin ang mga katangian ng mga produkto sa pinakamalawak na hanay ng mga application.

Ang mga thermoplastic composite na materyales ay maaaring kondisyon na nahahati sa mga sumusunod na grupo depende sa mga kinakailangang katangian para sa panghuling produkto at saklaw:

Napuno - nadagdagan ang mga katangian ng lakas dahil sa pagpapakilala ng mga tagapuno ng mineral - katigasan, lakas, paglaban sa pag-urong;

Mabagal na pagkasunog - nadagdagan ang paglaban sa sunog at hindi sumusuporta sa pagkasunog nang walang panlabas na pinagmumulan ng apoy dahil sa pagpapakilala ng mga espesyal na additives - mga retardant ng sunog;

Pandikit - nadagdagan ang mga katangian ng pandikit sa polymer-polymer, polymer-metal system, atbp. sa pamamagitan ng pagbabago ng mga naturang copolymer gaya ng: ethylene vinyl acetate copolymer, ethylene ethyl acrylate copolymer;

Frost-resistant - nadagdagan ang paglaban sa mababang temperatura dahil sa pagpapakilala ng mga filler ng mineral at elastomer;

Crosslinked - nadagdagan ang paglaban sa init, lakas at tigas dahil sa radiation o kemikal na crosslinking ng polimer;

Polymatrix - may mga karagdagang katangian na iba sa mga baseng grado dahil sa paghahalo ng iba't ibang grado ng polimer;

Hybrid - may pinalawig na mga opsyon para sa pag-regulate ng mga katangian ng composite dahil sa pagpapakilala ng mga filler ng iba't ibang kalikasan.

Ang isa sa mga nangungunang problema ng modernong mga materyales sa agham ay ang paglikha ng isang bagong henerasyon ng mga thermoplastic composite na materyales na makakatugon sa medyo magkasalungat na mga kinakailangan ng mga tagagawa at mga mamimili.

Talasalitaan.

Mga plastik (plastik, plastik)- mga materyales sa istruktura na naglalaman ng isang polimer, na nasa isang malapot na estado sa panahon ng pagbuo ng produkto, at nasa isang malasalamin na estado sa panahon ng operasyon nito. Depende sa dahilan ng paglipat mula sa isang malapot sa isang malasalamin na estado na nangyayari sa panahon ng paghubog ng mga produkto, ang mga plastik ay nahahati sa thermoplastics at thermoplastics.

Mga polimer- mga high-molecular compound, ang mga molekula kung saan (macromolecules) ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga paulit-ulit na grupo, o mga monomer unit, na magkakaugnay ng mga kemikal na bono.

Thermoplastics- polymeric na materyales na nagbibigay-daan sa maramihang paglipat sa isang malapot na estado kapag pinainit.

thermoplastics, thermosetting plastics- mga polymeric na materyales, kapag pinainit o sa ilalim ng pagkilos ng mga hardener, nagiging isang infusible at hindi matutunaw na estado.

Mga elastomer- polimer at materyales batay sa kanila. Ang pagkakaroon ng mataas na nababanat na mga katangian sa isang malawak na hanay ng mga temperatura ng kanilang operasyon. Ang mga karaniwang elastomer ay mga goma at goma.

Mga compound ng polimer- mga komposisyon batay sa thermosetting oligomer (epoxy at polyester resins, liquid silicone rubbers) o monomer (methacrylates, panimulang materyales para sa synthesis ng polyurethanes) na nilayon para sa insulating conductive circuits at mga bahagi sa electrical, radio engineering at electronic equipment. Mga pangunahing kinakailangan para sa mga compound: kawalan ng pabagu-bago ng isip na mga sangkap; sapat na mataas na posibilidad na mabuhay; mababang lagkit.

Ang paglaban ng init ng mga polimer- ang kakayahang mapanatili ang katigasan (iyon ay, hindi lumambot) sa pagtaas ng temperatura. Ang dami ng tagapagpahiwatig ng paglaban sa init sa mga kasong ito ay ang temperatura kung saan ang pagpapapangit ng sample sa ilalim ng mga kondisyon ng isang pare-pareho ang pagkarga ay hindi lalampas sa isang tiyak na halaga.

"PHENOMENOLOGICAL MODEL NG ISANG COMPOSITE MATERIAL BATAY SA ISANG THERMOPLASTIC MATRIX AT SHORT CARBON FIBERS Mashtakov A.P., Melikhov K.V., Manyak..."

PHENOMENOLOGICAL MODEL NG ISANG COMPOSITE MATERIAL BATAY SA ISANG THERMOPLASTIC MATRIX AT SHORT CARBON FIBERS

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

JSC NPP Radar MMS,

St. Petersburg, Russia

Ang mga mekanikal na katangian ng isang pinagsama-samang materyal na binubuo ng isang thermoplastic matrix na pinalakas ng maikling carbon fibers ay pinag-aralan nang eksperimental. Ang mga katangian ay nakuha sa mga ispesimen na pinutol mula sa mga iniksyon na molded plates mula sa isang serye ng uniaxial tensile tests. Ang proseso ng paghuhulma ng iniksyon ng plato ay namodelo ng paraan ng may hangganan na dami. Sa kasong ito, ang sistema ng mga equation ng paggalaw ng polimer ay natutunaw bilang isang malapot na likido ng Newtonian ay nalutas, na pupunan ng equation ng Folger-Tucker para sa pagtukoy ng mga tensor ng oryentasyon ng mga hibla sa matrix. Upang makabuo ng isang analytical na modelo ng materyal, ginamit ang isang two-stage homogenization scheme: una, ang Mori-Tanaka scheme ay ginamit upang matukoy ang mga epektibong katangian para sa isang solong pagsasama ng isang naibigay na hugis, pagkatapos, batay sa mga kinakalkula na bahagi ng orientation tensor, ang mga epektibong katangian ng buong cell ng isang kinatawan na dami ay tinutukoy gamit ang Voit scheme. Ang mga hibla ay ipinapalagay na elastic isotropic, ang matrix ay ipinapalagay na elastic-plastic na may Mises criterion at isang isotropic, power-law strengthening law (J2-model). Bilang isang modelo ng bali, napili ang "unang pseudo-grain" na modelo ng bali na may kriterya ng lakas ng Tsai-Hill. Ang mga katangian ng matrix at mga hibla, pati na rin ang mga parameter ng criterion ng kabiguan, ay pinili nang paulit-ulit batay sa kondisyon ng pinakamahusay na kasunduan sa pagitan ng mga kalkulado at pang-eksperimentong mga kurba ng strain para sa tatlong uri ng mga ispesimen gamit ang pinakamababang paraan ng mga parisukat. Ang ipinakita na mga resulta sa anyo ng paghahambing ng mga strain curves ay nagpapahiwatig ng isang kasiya-siyang kasunduan sa eksperimento sa parehong nababanat at hindi nababanat na mga rehiyon.

S. T. Chung at T. H. Won. Numerical Simulation ng Fiber Orientation sa Injection Molding ng Short-Fiber-Reinforced Thermoplastics. ENGINEERING AND SCIENCE, MID-ABRIL 1995, Vol. 35, HINDI. 7.-p. 604-618.

B. E. VerWeyst, C. L. Tucker III, P. H. Foss_, J. F. O'Gara. Fiber orientation sa 3-D injection molded features: hula at eksperimento/ International Polymer Processing, Hunyo 18, 1999.

Mori T, Tanaka K. Average na stress sa matrix at average na nababanat na enerhiya ng mga materyales na may hindi angkop na mga inklusyon. Acta Metall 1973; 21:571-574.

R. Christensen. Panimula sa mechanics ng composites / R. Christensen. – M.: Mir, 1982. – 334 p.

S. Kammoun, I. Doghri, L. Adam, G. Robert, L. Delannay. Unang modelo ng pseudo-grain failure para sa inelastic composites na may maling pagkakahanay ng maikling fibers. Composites: Part A 42 (2011) 1892–1902.

J. M. Kaiser, M. Stommel. Paghula ng lakas ng maikling fiber reinforced polymers. Journal of Plastics Technology 8 (2012) 3, 278-300.

Mga katulad na gawa:

"Kontrata Blg. _ para sa pagkakaloob ng mga serbisyo para sa boluntaryong seguro ng isang sasakyang de-motor laban sa pinsala, pagnanakaw o pagnanakaw (CASCO), Moscow "" 201_g. Federal State Budgetary Institution of Science Institute ... "

“BUOD1. Impormasyon tungkol sa iyong sarili1. Apelyido Abai2. Pangalan Raushan3. Gitnang pangalan Madiyarizy4. Petsa at lugar ng kapanganakan 12/01/1994 Rehiyon ng Karaganda lungsod ng Karaganda5. Nasyonalidad Kazakh6. Kasarian Babae7. Katayuan sa pag-aasawa Hindi kasal8. Address ng tirahan Karaganda, Prikanal ... "

“NOTICE OF CHANGES TO THE NOTICE OF THE ELECTRONIC AUCTION No. 163/А/АВР DATE 01/26/2017 AND TO THE DOCUMENTATION ON THE ELECTRONIC AUCTION PERFORMANCE OF WORKS ON MAJOR REPAIRS OF THE COMMON PROPERTY OF APARTMENT BUIL o) pagpapanumbalik (pagkukumpuni) at (o) pagpapanumbalik (pagkukumpuni) at (o) pagpapanumbalik (pagkukumpuni) »

"Public Association "Belarusian Karting Federation" CLASSIFICATION AND TECHNICAL REQUIREMENTS PARA SA RACING CARS "KART" Naipatupad noong Marso 1, 2012 Inaprubahan ng Konseho ng BFC Protocol ng Pebrero 25, 2012 Minsk 20 ... "

""SA MUNDO NG MGA PROPESYON"Layunin: pagbuo ng isang propesyonal na oryentasyon ng mga mag-aaral sa pamamagitan ng pagpapalawak ng kanilang pag-unawa sa mga propesyon sa konstruksiyon, kakilala sa mga programa at mga inisyatiba ng Pangulo at ng Pamahalaan ng Russian Federation sa prestihiyo ... "

“Human Rights Council Ika-tatlumpung session Agenda aytem 5 Human rights bodies and mechanisms Report of the Open-ended Intergovernmental Working Group on the Draft United Nations Declaration on the Rights of Peasants and Other People Working in Rural Areas Chair...”

"Non-profit partnership Self-regulatory organization "Regional Association of Designers" (NP SRO "ROP") Minutes No. 128 ng pulong ng Konseho ng Self-Regulatory Organization ng Non-Profit Partnership "Regional Association of Designers" Nobyembre 22, 2013 Lugar ... "

«Roil Platinum, Petrol System Cleaner "Roil Platinum™ Metal Conditioner" Pag-iimpake: 500 ml., 4 l. Layunin: Sa paglipas ng panahon, ang iyong makina ay nawawala dahil sa friction. Maaaring pahabain ng Roil Platinum™ Metal Conditioner ang buhay at lakas ng makina ng iyong sasakyan, bawasan ang mga gastos sa pagkumpuni sa pamamagitan ng pagbabawas ng...”

«UDK 621.921 PAGPILI NG MGA GRINDING MODES NA Isinasaalang-alang ang TOOL WEAR V.V. Borisov1, I.D. Ibatullin1, D.R. Zagidullina2 1 Samara State Technical University 2 Bashkir State University

"MINISTRY OF EDUCATION AND SCIENCE OF THE RUSSIAN FEDERATION Federal State Autonomous Institution of Higher Education" NATIONAL RESEARCH TOMSK POLYTECHNICAL UNIVERSITY "APPROVE Deputy. Direktor ng Institute of Cybernetics para sa Academic Affairs S.A. Gaivoronsky "_" 2015 WORKING PROGRAM NG DISIPLINA "CONSULTING IN AUTOMATIC ..."

2017 www.site - "Libreng electronic library - mga electronic na dokumento"

Ang mga materyales ng site na ito ay nai-post para sa pagsusuri, ang lahat ng mga karapatan ay pagmamay-ari ng kanilang mga may-akda.
Kung hindi ka sumasang-ayon na ang iyong materyal ay nai-post sa site na ito, mangyaring sumulat sa amin, aalisin namin ito sa loob ng 1-2 araw ng negosyo.

"Mga kahulugan at pag-uuri ng mga polymer composites Ang mga composite na materyales ay mga materyales na nakuha mula sa dalawa o higit pang mga bahagi at ..."

-- [ Pahina 1 ] --

PAKSA 1. MGA KAHULUGAN AT KLASIFIKASYON NG POLYMER

COMPOSITES. ANG MEKANISMO NG INTERAKSYON NG MGA COMPONENT

Ang modernong panahon ay maaaring tawaging siglo ng polymers at composite materials.

Mga kahulugan at pag-uuri ng mga polymer composites

Ang mga pinagsama-samang materyales ay mga materyales na ginawa mula sa dalawa o higit pang mga bahagi at

na binubuo ng dalawa o higit pang mga yugto. Ang isang bahagi (matrix) ay bumubuo ng tuluy-tuloy

phase, ang isa ay ang tagapuno. Ang mga composite na materyales ay mga heterogenous system at maaaring nahahati sa tatlong pangunahing klase:

1. Mga sistema ng matrix na binubuo ng tuloy-tuloy na bahagi (matrix) at isang dispersed phase (discrete particle).

2. Mga komposisyon na may fibrous fillers.

3. Mga komposisyon na mayroong interpenetrating na istraktura ng dalawa o higit pang tuluy-tuloy na mga yugto.

Mga kalamangan ng heterogenous polymer compositions kumpara sa homogenous polymers:

1. tumaas na tigas, lakas, dimensional na katatagan.

2. nadagdagang gawain ng pagkasira at lakas ng epekto.

3. tumaas na paglaban sa init.

4. nabawasan ang gas at vapor permeability.

5. adjustable electrical properties.

6. pinababang gastos.

Imposibleng makamit ang isang kumbinasyon ng lahat ng mga katangiang ito sa isang komposisyon. Bilang karagdagan, ang pagkamit ng mga pakinabang ay madalas na sinamahan ng hitsura ng mga hindi kanais-nais na mga katangian (kahirapan sa daloy, samakatuwid, paghubog, pagkasira ng ilang mga pisikal at mekanikal na katangian).

Ang isang malawak na pagkakaiba-iba sa mga katangian ng mga komposisyon ay maaari lamang makamit sa pamamagitan ng pagbabago ng morpolohiya at lakas ng pandikit sa pagitan ng mga yugto.

Para sa pare-parehong paghahatid ng panlabas na pagkilos sa pamamagitan ng matrix at ang pamamahagi nito sa lahat ng mga particle ng tagapuno, kinakailangan ang malakas na pagdirikit sa interface ng matrix-filler, na nakakamit sa pamamagitan ng adsorption o pakikipag-ugnayan ng kemikal.

Ang pagkakaroon ng gayong pagbubuklod sa pagitan ng mga hindi tugmang sangkap sa magkakaibang mga plastik ay nagpapakilala sa kanila mula sa mga mekanikal na timpla.

Ang matrix ay maaaring metal, ceramic, carbon. Ang tagapuno ay ipinakita sa anyo ng mga particle at mga hibla na may makabuluhang mas mataas na pisikal at mekanikal na mga katangian kaysa sa matrix.

Ang mga particle ay karaniwang tinutukoy bilang particulate filler, mayroon silang hindi tiyak, kubiko, spherical o scaly na hugis na may mga sukat mula sa mga fraction ng isang mm hanggang sa micron at nanoscale na mga halaga.

Ang inert filler ay halos hindi nagbabago sa mga katangian ng komposisyon.

Ang aktibong tagapuno ay makabuluhang nagbabago sa mga katangian ng komposisyon. Halimbawa, ang mga hibla ay may mga katangian ng elastic-strength na dalawang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa mga katangian ng matrix. Maaari silang maging tuluy-tuloy o maikli. Ang diameter ng manipis na mga hibla ay 5-15 microns, makapal (boron o silicon carbide) - 60-100 microns. Ang haba ng maikling mga hibla ay mula 1-2 hanggang 20-50 mm.

Ang pangalan ng mga composite ay tumutugma sa likas na katangian ng mga hibla: glass-, carbon-, organo-, boron plastics, atbp Para sa hybrid na mga pagpipilian - glass-carbon plastics, organoboroplasts, atbp.

Tinutukoy ng oryentasyon ng mga hibla ang paglipat mula sa mga punong plastik patungo sa pinatibay na mga plastik. Ito ay isang sistema ng oriented fibers na pinagsama-sama ng isang polymer matrix. Kasama sa mga plastik ang mga materyales, isang kailangang-kailangan na bahagi kung saan ang anumang polimer na nasa plastik o malapot na estado sa panahon ng paghuhulma ng mga produkto, at nasa malasalamin o mala-kristal na estado sa panahon ng operasyon. Ang mga plastik ay maaaring homogenous o heterogenous. Ang mga plastik ay nahahati sa thermoplastics at thermoplastics.

Composite classification:

1. Sa likas na katangian ng matrix:

thermoset thermoplastic.

hybrid.

Thermosetting matrix - isang matrix na nakuha sa pamamagitan ng paggamot sa epoxy, eter, imide, organosilicon at iba pang oligomer sa proseso ng paggawa ng mga composite.

Thermoplastic matrix - isang matrix na natunaw upang ma-impregnate ang tagapuno at pagkatapos ay pinalamig. Ang mga ito ay PE, PP, polyarylene sulfones, sulfides, ketones.

Maaaring pagsamahin ng hybrid matrix ang mga bahagi ng thermoset at thermoplastic.

2. Sa pamamagitan ng likas na katangian at anyo ng tagapuno.

Mga organiko at di-organikong sangkap na natural o artipisyal na pinanggalingan. Ang modulus of elasticity ng filler ay maaaring mas mababa o mas mataas kaysa sa modulus of elasticity ng binder. Ang mga low-modulus filler, na kadalasang ginagamit bilang mga elastomer, nang hindi binabawasan ang paglaban sa init at katigasan ng polimer, ay nagbibigay sa materyal ng mas mataas na pagtutol sa mga alternating at impact load, ngunit pinapataas ang koepisyent ng pagpapalawak ng thermal nito at binabawasan ang paglaban sa pagpapapangit. Kung mas mataas ang modulus ng elasticity ng filler at ang antas ng pagpuno, mas malaki ang deformation resistance ng materyal.

Mga composite na puno ng dispersion, Mga materyales batay sa maikli at tuluy-tuloy na mga hibla.

Ang kemikal na katangian ng mga particle ay magkakaiba: chalk, mika, metal oxides, glass spheres, carbon sa anyo ng soot o fullerenes, aerosil, glass o clay flakes, goma-like inclusions, atbp.

Reinforcing fibers - salamin, organic, carbon, atbp. Ang mga boron at silicon carbide fibers na mataas ang init ay kilala rin, na mas madalas na ginagamit para sa pagpapatibay ng mga metal.

3. Ayon sa istraktura ng polymer composites Matrix - para sa mga materyales batay sa dispersed at maikling fibrous particle, Layered (two-dimensional) at volumetric para sa reinforced plastics batay sa pinagtagpi at non-woven na materyales.

Mga gradient na materyales na may variable na istraktura.

4. Ayon sa antas ng oryentasyon ng tagapuno, ang anisotropy ng materyal:

Ang mga composite na may random na pag-aayos ng mga particle at fibers, na may isotropic na istraktura, composites na may unidirectional fiber orientation, na may binibigkas na anisotropy, 90°), composites na may cross, orthotropic orientation (0, na may ibinigay na anisotropy, composites na may oblique. oryentasyon ng mga hibla sa mga anggulo na naiiba sa 90 , pinagsama-samang may istraktura ng fan na binubuo ng mga layer na may iba't ibang oryentasyon ng hibla.

5. Ayon sa mga pamamaraan ng paggawa ng mga materyales at produkto:

one-stage na pamamaraan - extrusion at "wet" winding, pultrusion (broaching), vacuum forming, dalawang-stage na pamamaraan para sa paunang produksyon ng mga non-oriented (premixes) o oriented (prepregs) fibrous na materyales (semi-finished na mga produkto) na pinapagbinhi ng isang binder, na sinusundan ng pagbubuo ng materyal (nakalamina) sa pamamagitan ng "tuyo" na mga paraan ng paikot-ikot , pagpindot, paghubog ng autoclave.

6. Sa bilang ng mga bahagi:

dalawang bahagi, tatlong sangkap na PCM, pinagsasama ang mga dispersed na particle at maiikling mga hibla, polyfiber hybrid PCM, pinagsasama ang mga hibla na may katulad na (glass-organoplastic) o makabuluhang naiiba (glass-carbon fiber) deformability, polymatrix structures, halimbawa, batay sa isang kumbinasyon ng thermosetting at thermoplastic binders.

7. Sa dami ng nilalaman ng tagapuno:

na may di-oriented na istraktura - ang nilalaman ng tagapuno ay 30-40% -, na may isang oriented na istraktura - 50-75%, mataas at labis na puno ng mga organo fibers - 75-95% -.

8. Ayon sa functionality:

single-functional (structural), multifunctional, may kakayahang self-diagnosis (matalino), multifunctional, may kakayahang self-diagnosis at self-adaptation (matalino).

Kapag nagdidisenyo ng mga pinagsama-samang plastik, mayroong dalawang yugto (tingnan ang talahanayan):

1-pagkalkula - analytical, 2 - eksperimental - teknolohikal.

1 - kasama ang: pagsusuri ng mga ibinigay na kondisyon ng pag-load at pagpapasiya ng isang paraan para sa pagtatayo ng plastik na may mga kinakailangang katangian. Ang mga representasyon at mga pormula na kinuha mula sa mekanika ng mga pinagsama-samang materyales ay ginagamit:

a) ang phenomenological approach ay batay sa aplikasyon ng mga equation ng theory of elasticity, creep, atbp. para sa mga anisotropic na materyales, b) - pagtatatag ng mga dependences ng mekanikal na mga katangian ng komposisyon sa laki ng mga particle ng tagapuno, ang mga mekanikal na katangian ng mga bahagi, ang kanilang dami ng nilalaman, atbp. Ang mga dependence na ito ay nasuri sa microscopic, macroscopic at intermediate na antas . Microlevel - ang antas ng structural heterogeneity, na naaayon sa mga transverse na sukat ng mga elemento ng tagapuno - ang diameter ng mga particle ng tagapuno o ang kapal ng reinforcing layer.

Talahanayan Mga Kinakailangang mekanikal na katangian ng mga composite na plastik Pagpipilian ng mga bahagi at ang kanilang Pagpili ng reinforcement scheme ratio sa komposisyon

–  –  –

Ratio ng Laki ng Hugis Mekanismo ng pakikipag-ugnayan ng mga bahagi ng PCM Isaalang-alang natin ang mekanismo ng paglipat ng stress mula sa matrix patungo sa tagapuno depende sa pagsasaayos nito.

Sa pinakasimpleng kaso, kapag ang polimer ay pinalakas ng unidirectional na tuloy-tuloy na mga hibla at sumailalim sa pag-uunat sa direksyon ng kanilang oryentasyon, ang pagpapapangit ng mga bahagi ay pareho at ang mga stress na nagmumula sa kanila ay proporsyonal sa modulus ng pagkalastiko ng mga hibla at ang matrix. Kung sa parehong modelo ang mga hibla ay discrete, kung gayon ang pamamahagi ng stress ay lumalabas na hindi magkakatulad sa haba ng hibla. Walang pag-igting sa mga dulo ng hibla, ngunit may mga tangential stress sa hangganan ng fiber matrix, na unti-unting nagsasangkot ng hibla sa trabaho. Ang paglaki ng mga tensile stress sa fiber ay nagpapatuloy hanggang sa maabot nila ang average na antas ng mga stress na naobserbahan sa isang tuluy-tuloy na fiber. Alinsunod dito, ang haba kung saan ito nangyayari ay tinatawag na "hindi mahusay". Sa pagtaas ng strain, ang "hindi epektibo" na haba ay lumalaki at umabot sa pinakamataas na halaga nito sa isang diin na naaayon sa lakas ng hibla. Sa kasong ito, ang "hindi epektibo" na haba ay tinatawag na "kritikal" I. Ito ay isang mahalagang katangian ng interaksyon ng mga composite at maaaring kalkulahin gamit ang Kelly formula lcr/dvol = vol/2mat (1) kung saan ang dvol at vol ay ang lapad at lakas ng hibla; banig - lakas ng ani ng matrix o lakas ng malagkit ng system.

Depende sa lakas ng mga hibla at ang uri ng polymer matrix, ang ratio lcr/dvol ay maaaring mag-iba mula 10 hanggang 200; sa dvol 10 µm, lcr = 0.15-2.0 mm.

Ito ay sumusunod mula sa itaas na pangangatwiran na sa paglipat mula sa tuloy-tuloy sa discrete fibers, isang bahagi ng haba ng bawat hibla ay hindi maramdaman ang buong pagkarga. Kung mas maikli ang reinforcing fiber, hindi gaanong epektibo ito. Sa lcr, ang matrix sa ilalim ng anumang pagkakataon ay maaaring ilipat sa hibla ng stress na sapat upang sirain ito. Mula dito ay sumusunod na ang reinforcing kakayahan ng maikling fibers (isang pagtaas sa nababanat-lakas na mga katangian ng polimer) ay napakababa. Lalo na kapag isinasaalang-alang mo ang oryentasyon ng mga hibla, na sa gayong mga materyales ay hindi perpekto.

Ang istraktura ng mga materyales batay sa maikling mga hibla ay medyo magulo. Ang bentahe ng mga short-fiber filler ay tinutukoy ng posibilidad ng high-speed processing ng mga materyales sa mga produkto. Gayunpaman, sa panahon ng proseso ng paghahagis o pagpilit, ang karagdagang pagkasira ng mga hibla ay nangyayari, ang haba nito ay karaniwang nabawasan sa 0.1-1 mm.

Kapag lumipat sa isang dispersed powdered filler, ang posibilidad ng paglipat ng stress mula sa matrix patungo sa filler ay napakababa na ang kontribusyon nito sa pagtaas ng lakas ng composite ay nagsisimula upang makipagkumpitensya sa pagbaba ng lakas ng matrix dahil sa nagresultang hindi pantay na stress. at ang pagbuo ng mga depekto. Dahil dito, ang lakas ng naturang composite ay karaniwang hindi tumataas kumpara sa lakas ng matrix (kung minsan kahit na bahagyang nabawasan).

Kapag pinupunan ang malapot na thermoplastics na may matibay na mga tagapuno sa halagang higit sa 20%, ang isang paglipat mula sa daloy ng plastik hanggang sa malutong na bali ay sinusunod. Sa kasong ito, mayroong isang makabuluhang pagbaba sa lakas ng epekto, gawain ng pagkasira. Ang modulus ng elasticity ay tumataas sa isang pagtaas sa dami ng tagapuno, ngunit sa parehong oras, ang laki at bilang ng mga bitak, "pseudopores" na lumilitaw sa panahon ng paglo-load kapag ang matrix ay nag-peel off mula sa mga dispersed na particle sa sandaling maabot ang mga stress na naaayon sa ang malagkit na lakas ng sistema, tumaas. Ang teoretikal at pang-eksperimentong pag-aaral ay nagpapakita na sa pamamagitan ng pagbabawas ng laki ng mga particle ng tagapuno at pagkalat ng kanilang mga diameters, posible na makabuluhang bawasan ang posibilidad ng paglitaw ng malalaking depekto.

Ang pangunahing dahilan para sa hardening ay isang pagbabago sa direksyon ng paglaki ng crack kapag nakipag-ugnay sila sa mga solidong particle ng tagapuno. Ang pinaka-malamang na direksyon ng paglaki ng crack ay patayo sa direksyon ng inilapat na puwersa. Kung ang isang filler particle ay matatagpuan sa direksyong ito, kung gayon ang crack ay dapat baguhin ang direksyon nito nang tangentially sa ibabaw ng particle. Samakatuwid, kung ang mga particle ay nasa anyo ng mga hibla at pinahaba sa direksyon ng kumikilos na puwersa. Ang pagpapalaganap ng crack sa kahabaan ng mga particle ng tagapuno ay hindi kasama.

Kapag gumagamit ng isang monolithic fiber na may isang bilog na cross section, ang mga mekanikal na katangian ay karaniwang umaabot sa isang maximum sa 2 = 0.65 - 0.7. Kapag gumagamit ng mga pamamaraan ng katumpakan para sa pagtula ng mga profile na hibla, posible na tumaas ng 2 hanggang 0.85, pagkatapos kung saan ang lakas ng mga komposisyon ay nagsisimula nang higit na nakasalalay sa lakas ng pagdirikit sa interface na nagbubuklod ng hibla kaysa sa lakas ng hibla.

Sa parehong antas ng pagpuno (2 = 0.7) at ang ratio ng nababanat na moduli (E2 / E1 = 21), ang tigas ng plastic na may mga triangular na seksyon ng mga hibla sa transverse na direksyon ay lumampas sa tigas ng plastic na may mga bilog na seksyon ng mga hibla ng 1.5 beses.

Ang pagpapalit ng isang monolithic fiber na may isang guwang ay ginagawang posible upang madagdagan ang tiyak na lakas at katigasan ng mga produkto sa compression at baluktot, dahil ang sandali ng pagkawalang-galaw ay tumataas na may parehong masa ng mga hibla.

Ito ay hindi mahusay na gumamit ng mga guwang na hibla sa mga makunat na komposisyon dahil sa mababang lakas ng mga profile na hibla. Kapag naggugupit, mas mainam na gumamit ng mga profiled fibers.

Ang isa pang direksyon sa paglikha ng mga polymer na puno ng particulate ay ang kanilang pagbabago sa mga particle ng goma upang mabawasan ang brittleness at dagdagan ang resistensya ng epekto.

Ang mga positibong resulta ay nakuha para sa mataas na epekto ng polystyrene, epoxy at iba pang mga matrice. Ang mekanismo ng hardening ng mga materyales ay tila napaka kumplikado, ngunit ang pangunahing papel ay itinalaga sa pagsugpo ng pag-unlad ng crack ng mga particle ng goma. Itinuturo ng maraming mga may-akda ang pagiging angkop ng paglikha ng isang layer ng paglipat na may mataas na pagdirikit sa matrix polymer at ang bahagi ng goma upang madagdagan ang lakas.

Bumalik tayo sa isang unidirectional composite batay sa tuluy-tuloy na mga hibla at isaalang-alang ang mga micromechanical na modelo ng pagkasira nito. Ang mga elementary fibers ay may napakataas na katangian ng lakas, sampung beses na mas mataas kaysa sa lakas ng mga bulk sample. Halimbawa, ang lakas ng bulk glass ay 50-70 MPa, at sa anyo ng mga hibla - 2.5-3.0 GPa; ang isang katulad na larawan ay sinusunod para sa mga organic at carbon fibers, ang lakas nito ay umabot sa 4-6 GPa. Ang pagkakaiba na ito ay ipinaliwanag alinman sa pamamagitan ng impluwensya ng scale factor (ang laki ng ibabaw ng hibla ay tumutukoy sa laki ng isang posibleng depekto) o sa pamamagitan ng epekto ng oryentasyon, na napaka katangian ng mga organikong hibla.

Kapag sinusubukan ang mga elementary fibers, ang isang malaking scatter ng mga halaga ng pang-eksperimentong lakas ay sinusunod. Samakatuwid, hindi bababa sa 50 sample ang karaniwang sinusuri, ang average na halaga at pagkakaiba nito ay matatagpuan.

Batay sa mahinang link hypothesis, nakuha ni Weibull ang sumusunod na equation para sa posibilidad ng pagkasira Р() ng isang sample sa ilalim ng stress at sample na haba L:

Р() = 1 – exp(–L), (2)

na ang mga constant ay natutukoy mula sa eksperimento na nakuhang pamamahagi ng lakas ng elementary fibers. Ang parameter na P ay nagpapakilala sa depekto ng mga sample.

Ang mga halaga ng koepisyent ay nag-iiba mula 3-5 para sa normal hanggang 10-12 para sa "buo" na mga hibla ng salamin.

Sa katotohanan, ang isang tao ay bihirang makipag-usap sa isang elementarya na hibla, kadalasang may isang bundle na binubuo ng maraming mga hibla. Ayon sa teoretikal na mga konsepto ng Daniels, ang pagbaba sa lakas ng isang bundle ng hindi nakagapos na mga hibla kumpara sa average na lakas ng baka ay tinutukoy ng pagpapakalat ng kanilang lakas. Sa proseso ng paglo-load, kapag ang lakas ng makunat ng anumang hibla ay naabot, ito ay masira at hindi na nakikilahok sa trabaho.

Ang puwersa ay muling ipinamahagi sa buong mga hibla, ang proseso ay nagpapatuloy hanggang sa sandali ng isang mala-avalanche na pagkasira ng karamihan, at pagkatapos ay ang lahat ng mga hibla sa thread (bundle). Sa =10, ang lakas ng thread n ay humigit-kumulang 80% ng average na lakas ng elementary fiber.

Pagsusuri ng thread loading diagram - ginagawang posible na masubaybayan ang buong proseso ng unti-unting pagkalagot ng hibla. Ginagawa rin nitong posible na matukoy ang ilang mga depekto sa thread, sa partikular, ang pagkakaiba sa haba (iba't ibang pag-igting) ng mga hibla, na pinahuhusay ang hindi pagkakasabay ng kanilang pagkasira. Ang pakikipag-ugnayan (pagkaalipin) ng mga hibla, dahil sa twist o bahagyang pagbubuklod, ay nagpapakita ng sarili sa likas na katangian ng mga diagram

– na nagiging mas linear. Ang koepisyent ng Weibull para sa isang unbonded na bundle ng mga fibers ay dapat manatiling pareho tulad ng para sa mga elementary fibers: Sa kaso ng kanilang bonding, ito ay may posibilidad na tumaas.

Ang polymer matrix na nagbubuklod sa beam sa isang solong kabuuan - microplastic - ay humahantong sa pagtaas ng lakas nito. Sa kasong ito, ang lakas ay halos hindi nakasalalay sa haba ng sample (= 30-50), na nagpapahiwatig ng pagbabago sa mekanismo ng bali. Ang katotohanan ay ang isang hibla na napunit sa ilang lugar ay hindi tumitigil sa pag-unawa sa pagkarga, tulad ng sa isang thread, ngunit patuloy na gumagana sa parehong antas ng stress tulad ng sa mga kalapit na mga hibla. Nangyayari ito sa layo lcr mula sa lugar ng bali alinsunod sa mekanismo na isinasaalang-alang sa itaas para sa mga materyales batay sa mga maiikling hibla.

Ayon sa istatistikal na teorya ng lakas na binuo nina Gurland at Rosen, ang makunat na pagkabigo ng isang unidirectional composite ay nangyayari sa pamamagitan ng akumulasyon ng mga ruptures, pagdurog ng mga hibla sa polymer matrix. Sa kasong ito, ang teoretikal na lakas ng fibers tr sa composite ay katumbas ng lakas ng unbound bundle ng fibers ng "kritikal" na haba lcr.

tr = (lkre)–1/ Sa pagsasagawa, hindi makukumpleto ang proseso ng pagdurog ng mga hibla. Kadalasan ito ay nagambala sa pamamagitan ng paglitaw at pag-unlad ng isang pangunahing crack dahil sa mga overstress sa seksyon kung saan ang pinakamalaking bilang ng mga depekto ay naipon, o sa pamamagitan ng delamination sa interface ng fiber-binder. Ang mekanismong ito ay nagpapahintulot sa pagkuha ng pinakamataas na halaga ng lakas, dahil ito ay nauugnay sa pagwawaldas ng enerhiya para sa pagbuo ng malalaking libreng ibabaw. Batay dito, kapag isinasaalang-alang ang isyu ng pagsasakatuparan ng lakas ng mga hibla sa isang composite, ipinapayong ihambing ang mga pang-eksperimentong halaga ng wc sa lakas tr, na maaaring nasa pagpapatupad ng mekanismo ng pagdurog ng hibla:

Kp = ox / tr, kung saan ang Kp ay ang koepisyent ng pagsasakatuparan ng lakas.

Ang mga tunay na halaga nito ay umabot sa 60-80% para sa unidirectional glass-, organo- at carbon-reinforced plastics batay sa superstrong fibers.

Ang isang katulad na diskarte ay iminungkahi din upang pag-aralan ang pagsasakatuparan ng lakas ng glass-reinforced plastics sa ilalim ng longitudinal compression.

Sa kasalukuyan, dalawang pangunahing pagpipilian para sa mga mekanismo ng pagkabigo ay isinasaalang-alang:

Pagkasira dahil sa pag-buckling ng mga hibla sa isang nababanat na base;

Stratification ng materyal mula sa epekto ng shear stresses.

Ang pangunahing pag-asa na nagmumula sa pagsasaalang-alang ng unang modelo ng bali ay nauugnay ang lakas ng compressive ng materyal na tszh sa shear modulus ng matrix Gm at ang nilalaman ng dami nito m:

tszh = Gm / Vm Ang mga kalkulasyon na isinagawa ayon sa formula na ito ay nagbibigay ng napakataas na teoretikal na halaga ng tszh. Halimbawa, na may shear modulus Gm = 1-1.5 GPa, tipikal para sa epoxy resins, at m = 30%, ang compressive strength tszh ay maaaring 3-5 GPa, habang para sa mga tunay na materyales ay hindi ito lalampas sa 1.5 GPa .

Maaari itong mapagtatalunan na sa lahat ng mga kaso ay may proporsyonalidad sa pagitan ng lakas ng glass-reinforced plastics sa ilalim ng compression ng HOA at shear shear:

tszh =K shift, na nagpapahiwatig na ang pangalawang mekanismo ay nananaig. Ito ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng mga depekto sa istraktura ng mga sample at ang hindi magkakatulad na larangan ng stress na nangyayari sa panahon ng pagsubok. Ang mga espesyal na pamamaraan para sa paghahanda at pag-aaral ng unidirectional fiberglass ay naging posible upang madagdagan ang TCF sa 2-3 GPa, iyon ay, sa isang malaking lawak posible na ipatupad ang mekanismo ng fiber buckling, pagtaas ng coefficient ng pagsasakatuparan ng lakas mula 30-40 sa 60-70%.

Kapag ang mga organoplastic ay na-compress, ang pagkasira ay nangyayari sa kahabaan ng isang shear plane na naka-orient sa isang anggulo na 45° sa fiber axis, na karaniwan para sa mga plastic fibers.

Ang isang katulad na mekanismo ay tila nagaganap para sa mga carbon plastic, bagaman sa kasong ito ito ay pinagsama sa isang elemento ng paggugupit.

Ang iba't ibang mga mekanismo ng pagkasira ng mga composite ay nagpapahintulot sa amin na itaas ang tanong ng pag-optimize ng mga katangian ng binder. Halimbawa, upang madagdagan ang lakas ng makunat ng materyal kasama ang mga hibla, kinakailangan upang bawasan ang "kritikal" na haba, na nakamit sa pamamagitan ng pagtaas ng tigas ng matrix. Sa kabilang banda, ito ay humahantong sa isang pagtaas sa konsentrasyon ng stress at paglaki ng pangunahing crack. Ang kumpetisyon ng mga mekanismong ito ay sinusunod sa anyo ng isang matinding pag-asa ng lakas ng composite sa lakas ng ani ng binder, na iba-iba sa pamamagitan ng pagbabago ng temperatura, bilis ng pagsubok, o ang pagpapakilala ng mga plasticizing additives.

Sa bawat kaso, ang pinakamabuting kalagayan ay:

depende ito sa likas na katangian ng mga hibla, ang pagkakaroon ng umiiral na mga teknolohikal na stress at mga depekto. Ang mga magkasalungat na kinakailangan para sa binder ay pinalubha kapag isinasaalang-alang ang paggawa nito, paglaban sa init, kakayahang sumipsip ng mga dynamic na epekto (lakas ng epekto), atbp. Ang pinakamahina na punto ng mga pinagsama-samang materyales ay ang kanilang mababang lakas at deformability ng gupit. Samakatuwid, ang mga teknolohikal at pagpapatakbo na mga stress ay kadalasang humahantong sa pag-crack ng materyal.

Ang crack resistance ng isang composite ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng tiyak na fracture toughness Gc, ibig sabihin, ang enerhiya na nawala sa panahon ng pagbuo ng isang bagong ibabaw. Kung mas mataas ang tiyak na tibay ng bali, mas mataas ang paglaban ng composite sa delamination. Ang interlaminar viscosity ay tumataas sa pagtaas ng matrix deformability, fiber-to-matrix adhesion, at fiber-to-fiber bond (VCB) na kapal.

Ang pagbabago ng mga epoxy matrice na may mga goma ay hindi humantong sa isang makabuluhang pagpapabuti sa mga katangian ng mga materyales. Marahil ito ay dahil sa ang katunayan na ang plasticity zone sa composite ay limitado sa laki ng interfiber space. Ang isang mas malaking epekto ay sinusunod kapag gumagamit ng mga thermoplastic matrice, halimbawa, PSF, ang deformability na kung saan ay umabot sa 80-100%. Sa kasong ito, ang mga halaga ng Gc ay tumataas ng halos isang pagkakasunud-sunod ng magnitude.

Ginagawang posible ng mga micromechanical na modelo ng polymer composites na ipakita ang mga analytical dependences na nagpapakita ng impluwensya ng mga katangian ng fibers, matrix, ang kanilang adhesive interaction, material structure, at fracture mechanisms sa macroscopic elastic-strength na katangian ng isang unidirectional layer. Pinakamatagumpay nilang inilalarawan ang nililimitahan na modulus ng elasticity at tensile strength ng composite. Sa kaso kung ang mga deformation ng mga hibla at ang matrix ay pareho, ang mga sumusunod na ugnayan ng additive ay nagaganap, na nagpapakita ng kontribusyon ng bawat bahagi sa proporsyon sa nilalaman ng dami nito Ek = Evv + Emm

–  –  –

Ang mga equation na ito ay tinatawag na "mixture rule".

Dahil ang kontribusyon ng polymer matrix ay karaniwang hindi lalampas sa 2-5%, maaari itong balewalain:

Ек () = Евв at к ()= вв Ang pagpahaba ng composite sa ilalim ng pag-igting sa nakahalang direksyon ay binubuo ng pagpapapangit ng mga hibla at ang panali. Ang modulus ng elasticity E() ay maaaring kalkulahin ng formula 1/ Ek() = v/Ev + m/Em. Dapat isaalang-alang na ang modulus ng elasticity ng mga fibers mismo sa transverse na direksyon ay tumutugma sa modulus ng elasticity sa longitudinal na direksyon lamang para sa isotropic glass at boron fibers. Para sa carbon at organic fibers, ang transverse modulus ay makabuluhang mas mababa kaysa sa longitudinal. Ang isang katulad na pag-asa ay nagaganap para sa paggugupit na modulus ng isang unidirectional composite "sa eroplano" ng mga hibla.

Ang lakas ng mga composite sa transverse tension-compression at shear ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan, lalo na sa mga katangian ng matrix, malagkit na pakikipag-ugnayan, istraktura ng materyal - ang pagkakaroon ng mga pores at iba pang mga depekto. Ang mga analytical dependencies sa kasong ito ay maaari lamang magkaroon ng isang character na ugnayan. Karaniwang tinatanggap na ang reinforcement ay binabawasan ang lakas ng composite sa transverse (transverse) na direksyon ng mga 2 beses kumpara sa lakas ng isang homogenous na matrix.

Elastic strength properties ng composites Lakas at higpit ang pinakamahalagang katangian ng anumang materyal. Kapag ang isang sample ay na-load sa pamamagitan ng pag-igting o compression, ang mga normal na stress at kaukulang mga strain ay lumabas dito, na tumataas hanggang sa ang materyal ay nawasak.

Ang sukdulang (maximum) na diin ay tinatawag na lakas nito. Para sa mga linear na nababanat na materyales, mayroong direktang proporsyonalidad sa pagitan ng stress at deformation ng batas ni Hooke \u003d E. Ang koepisyent ng proporsyonalidad ay nagpapakilala sa higpit ng materyal at tinutukoy bilang ang elastic modulus, o Young's modulus E.

Natutupad din ang batas na ito kapag ang sample ay na-load ng shear (tangential) na mga stress at deformation na nangyayari, halimbawa, sa panahon ng torsion.

Ang coefficient of proportionality sa kasong ito ay tinatawag na shear modulus G: =.G.

Kapag ang isang materyal ay naunat, kasabay ng pagpapahaba, ang mga nakahalang na sukat nito ay nababawasan, na nailalarawan sa pamamagitan ng ratio ng Poisson, na nagtatatag ng isang relasyon sa pagitan ng mga strain sa kahabaan ng x at sa kabuuan ng y ng sample: x = µ y.

Ang nababanat na mga katangian ng isotropic na materyales ay mahusay na inilarawan ng dalawang constants E at G, ang relasyon sa pagitan ng kung saan ay tumutugma sa equation G = E/2(l + µ).

Ang mga relasyon sa itaas ay mahusay na naglalarawan ng mga isotropic na materyales, ang mga katangian ng kung saan ay pareho sa lahat ng direksyon. Kabilang dito ang mga polymer na puno ng particulate, pati na rin ang mga composite batay sa maikli o tuluy-tuloy na mga hibla ng isang magulong istraktura. (Para sa mga fibrous na materyales, palaging may isang tiyak na antas ng oryentasyon, na tinutukoy ng impluwensya ng mga teknolohikal na salik.) Kapag naglo-load ng anumang istraktura, ang estado ng stress-strain ng materyal ay kadalasang nagiging inhomogeneous. Sa kasong ito, posibleng matukoy ang pangunahing (maximum) na mga stress na maaaring maging sanhi ng pagkawasak nito. Halimbawa, sa kaso ng isang pipe sa ilalim ng panloob o panlabas na presyon, ang hoop stresses ay dalawang beses ang axial stresses, ibig sabihin, kalahati ng kapal ng isang isotropic na materyal ay hindi epektibo sa mga tuntunin ng axial stresses. Ang inhomogeneity ng field ng stress ay maaari ding maging mas mataas. Para sa mga shell na may bukas na labasan (mga baril, grenade launcher barrels), ang ratio ng radial at axial stresses ay umabot sa 8-10 o higit pa. Sa mga kasong ito, dapat samantalahin ng isa ang kahanga-hangang kakayahan ng mga fibrous na materyales, na maaaring i-orient sa matrix alinsunod sa pamamahagi ng mga pangunahing stress ng serbisyo.

Isaalang-alang ang halimbawa ng isang unidirectional na layer. Ang unidirectional layer ay isotropic sa direksyong patayo sa fiber orientation axis x. isa.

–  –  –

Ang tensile strength ng unidirectional layer kasama ang fibers ay maaaring mula 1.0 hanggang 2.5 GPa depende sa antas ng lakas ng fibers, ang uri at nilalaman ng binder. Sa kasong ito, ang lakas sa transverse na direksyon ay hindi lalampas sa 50-80 MPa, i.e. ang anisotropy coefficient ay 20-30.

Ang isang bahagyang paglihis ng direksyon ng pagkarga mula sa direksyon ng oryentasyon ng mga hibla ay halos walang epekto sa lakas ng makunat ng pinagsama-samang. Samakatuwid, ang ilang misorientation ng mga hibla (3-5°) ay pinahihintulutan, na nilikha ng isang espesyal na spreader o isang pagtaas sa paikot-ikot na pitch upang madagdagan ang nakahalang lakas ng materyal. Sa kaso ng compression, hindi ito katanggap-tanggap, dahil nag-aambag ito sa pagbuo ng mga stress ng paggugupit na tumutukoy sa lakas ng compressive ng materyal.

Ang unidirectional composite ay ang batayan ng isang kumplikadong istraktura na nilikha sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga indibidwal na layer alinsunod sa mga kinakailangan sa pagganap ng elemento ng istruktura. Mga pamamaraan ng paggawa: vacuum o autoclave molding, pagpindot, paikot-ikot.

Isaalang-alang pa natin ang mga teoretikal na modelo para sa paglalarawan ng mga proseso ng pagpapapangit at pagkasira ng mga layered composites ng isang kumplikadong istraktura. Conventionally, dalawang pangunahing diskarte ang maaaring makilala sa pagbuo ng mga pamamaraan ng pagkalkula: phenomenological at structural. Sa phenomenological na diskarte, ang isang pinagsama-samang materyal ay itinuturing bilang isang homogenous na anisotropic medium, ang modelo kung saan ay batay sa data na nakuha sa eksperimento. Nalalapat ang napiling pamantayan ng lakas sa buong materyal sa kabuuan. Ang bentahe ng mga phenomenological na modelo ay ang pagiging simple ng mga kalkulasyon. Gayunpaman, para sa mga materyales na may isang kumplikadong pamamaraan ng reinforcement, kinakailangan upang matukoy ang maraming mga empirical coefficient, na nangangailangan ng isang malaking bilang ng mga eksperimento. Bilang karagdagan, ang mga phenomenological na modelo ay hindi isinasaalang-alang ang mga proseso ng istruktura sa panahon ng bali: pag-crack, microbuckling, atbp.

Pagtukoy sa pinakamainam na laki ng mga filler particle Ang stress na nangyayari sa iba't ibang bahagi ng particle surface (microflakes o microfibers) ay depende sa distansya r mula sa kaukulang surface area = – o(1 –)/ 2r, kung saan ang Poisson's ratio.

Ang lakas na may pagtaas sa tiyak na ibabaw ng pinong dispersed filler ay tumataas sa isang tiyak na maximum, depende sa likas na katangian ng mga bahagi ng komposisyon.

Ang pinakamainam na diameter d ng tuloy-tuloy na mga hibla sa isang nababanat na orthotropic na plastik sa isang naibigay na distansya sa pagitan ng mga hibla ay tinutukoy ng equation d (1/2 - 1), kung saan ang 1, 2 ay ang mga kamag-anak na pagpahaba sa break ng binder at filler fibers, ayon sa pagkakabanggit.

Ang pagpili ng hugis ng filler particle Ang hugis ng mga particle ay nakakaapekto sa mekanismo ng pagkasira ng plastic. Ang laki at hugis ng mga produkto, ang teknolohiya ng pagproseso ay isinasaalang-alang.

Sa kaso ng mga produkto ng maliit na kapal at kumplikadong pagsasaayos, ang kagustuhan ay ibinibigay sa mga mataas na dispersed fillers (powders), dahil ang mga ito ay madaling ibinahagi sa binder, na pinapanatili ang orihinal na pamamahagi sa panahon ng paghubog ng produkto.

Ang paggamit ng mataas na dispersed fillers ay binabawasan ang posibilidad ng pagkasira, delamination ng mga produkto sa panahon ng kasunod na machining.

Ang solid inclusions sa stretched sample ay binabawasan ang stress sa contact zone ng binder na may filler, ngunit sa spherical particle mismo, ang stress ay lumampas

1.5 beses ang boltahe sa mga zone ng binder na malayo dito, i.e. kinukuha ng tagapuno ang bulto ng pagkarga.

Ang impluwensya ng tagapuno ay tumataas kung ang mga particle ay may ellipsoidal na hugis at nakatuon sa direksyon ng deformation axis.

Pagpili ng mga bahagi na may pinakamainam na ratio ng mga mekanikal na katangian Mga Kondisyon: ang pakikipag-ugnayan ng malagkit ay mas malaki kaysa sa pagkakaisa ng binder, ang parehong mga bahagi ay nagtutulungan hanggang sa pagkasira, perpektong nababanat na pag-uugali ng materyal na tagapuno at tagapagbalat ng aklat.

Pagtukoy sa pinakamainam na antas ng pagpuno Kahit na ang mga nagpapatibay na mga hibla ay hindi palaging may reinforcing effect sa mga plastik. Kung ang ratio ng mga katangian ng pagpapapangit ng binder at reinforcing sa isang unidirectional na plastik ay nakakatugon sa kondisyon св, pagkatapos ay hanggang sa kritikal na volumetric na nilalaman ng mga hibla (в, cr), kahit na isang linear na pagbaba sa tensile strength = с(1 – в) ay sinusunod.

Dahil sa bahagyang pagpapapangit ng binder sa break, katumbas ng c, ang stress na nakikita ng mga hibla ay masyadong maliit upang mabayaran ang pagbaba sa lakas ng polymer matrix. Simula lamang sa v, cr, ang kabuuang lakas ng reinforced fiber ay maaaring makabawi sa pagbaba ng lakas ng matrix, at ang lakas ng plastic ay nagsisimulang tumaas.

Ang bawat plastic ay nailalarawan sa pamamagitan ng sarili nitong b, kr, na para sa napiling polymer binder ay mas maliit, mas malakas ang reinforcing fibers, at sa napiling uri ng mga hibla, ito ay tumataas sa pagtaas ng lakas ng binder c.

Ang pinakamataas na antas ng pagpuno ng v, max ay perpektong tumutugma sa tulad ng densidad ng packing ng mga hibla kung saan magkadikit ang mga ito sa mga generatrice ng mga cylindrical na ibabaw. Ang pinakamataas na density ng pag-iimpake ay nakakamit sa iba't ibang antas ng pagpuno.

OOO w,max = 0.785, hexagonal OOO w,max= 0.907 Tetragonal OOO w,max = 0.907 Tetragonal OOO w,max = 0.907 Tetragonal OOO w,max = 0.924.

Ang pinakamainam na antas ay mas mababa kaysa sa pinakamataas na isa sa,opt 0.846/(1 + min/D)2, kung saan ang min ay ang pinakamababang posibleng distansya sa pagitan ng mga hibla.

Mga tampok ng istraktura at mga katangian ng polymer composite materials (PCM).

PCM na may mataas na fiber content. Ang physico-mechanical na katangian ng mga composite ay mahalagang nakasalalay sa kamag-anak na nilalaman ng mga bahagi. Ayon sa "panuntunan ng paghahalo", mas mataas ang nilalaman ng mga hibla, mas mataas ang density ng kanilang pag-iimpake, mas mataas (ceteris paribus) ang dapat na nababanat na modulus at lakas ng mga composite. Ang pagkalkula ng mass content ng ox fibers sa materyal ay batay sa kanilang dami sa sample, na tinutukoy mula sa mga teknolohikal na pagsasaalang-alang (linear density, bilang ng mga layer ng tela o paikot-ikot na mga parameter). Para sa fiberglass, maaari mong gamitin ang paraan ng pagsunog ng binder. May ratio na ox + sv = 1.

Theoretically, ang maximum na posibleng nilalaman ng mga fibers ng parehong diameter na may pinakasiksik na hexagonal packing ay 90.8% sa dami. Isinasaalang-alang ang tunay na pagpapakalat ng mga diameter ng hibla (10%), bumababa ang halagang ito sa humigit-kumulang 83%. Sa maraming pag-aaral, ang hibla na nilalaman vol = 0.65 ay itinuturing na pinakamainam. Ang halagang ito, tila, ay hindi nagpapakilala sa kapal ng mga pelikulang panali (iba ang mga ito), ngunit ang fibrous skeleton na nabuo sa panahon ng pagbuo ng materyal sa pamamagitan ng isang paraan o iba pa. Ang epekto ng mga kadahilanan ng puwersa (tension sa panahon ng paikot-ikot at pagpindot sa presyon) sa kasong ito ay hindi epektibo, dahil hahantong lamang ito sa pagkasira ng mga hibla.

Ang tunay na paraan upang mapataas ang mga katangian ng elastic-strength ng mga composite sa pamamagitan ng pagtaas ng nilalaman ng mga fibers ay ang pagdikit ng kanilang stacking sa prepreg hanggang sa maayos ang kanilang posisyon sa composite structure. Sa pamamagitan ng pagbabawas ng lagkit ng binder at pagtaas ng epekto ng mga kadahilanan ng puwersa, posible na madagdagan ang nilalaman ng salamin at mga organikong hibla sa isang unidirectional composite hanggang sa 78% sa dami. Kasabay nito, ang mga katangian ng elastic-strength nito ay tumaas nang naaayon. Sa teoryang, ang nilalaman ng mga hibla ay hindi nakasalalay sa kanilang diameter, ngunit sa pagsasagawa ito ay may malaking kahalagahan. Sa kaso ng mga carbon fibers na may diameter na kalahati ng glass o organic fibers, posible na dagdagan ang kanilang nilalaman sa carbon fiber hanggang 65% lamang, dahil mas mahirap pagtagumpayan ang friction sa naturang sistema at alisin ang labis na binder.

Kapag gumagamit ng CBM organic fibers, posible na makakuha ng highly reinforced organoplastics na may fiber content na hanggang 90-95%. Ito ay nakamit dahil sa hindi maibabalik na thermal deformation ng mga hibla sa isang direksyon na patayo sa kanilang axis, na humahantong sa isang pagbabago sa cross section ng mga hibla mula sa isang bilog hanggang sa isang cross section ng isang di-makatwirang hugis, dahil sa pakikipag-ugnay sa mga kalapit na mga hibla. Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga fibers ng SVM ay nakakamit alinman sa pamamagitan ng thinnest layers ng binder, marahil ay bahagyang matatagpuan sa loob ng fibers, o sa pamamagitan ng autohesive bonding na nabuo sa panahon ng mutual diffusion ng mga bahagi ng fibers.

Ang nababanat na modulus at lakas ng mga specimen ng singsing ay nagbabago nang linearly sa halos buong saklaw ng pagtaas sa dami ng nilalaman ng mga hibla, na nagpapahiwatig na ang "panuntunan ng mga mixtures" ay natutupad.

Ang epekto ng pagtaas ng mga katangian ng elastic-strength ng composite (20-40%) ay napakahalaga na makabuluhang binabawasan nito ang pagbaba sa paggugupit at transverse na mga katangian ng mga materyales na sinusunod sa ilang mga kaso, pati na rin ang pagtaas sa kanilang pagsipsip ng tubig.

Ang mga composite na may mataas at sobrang reinforced ay dapat gamitin sa mga elemento na hindi nakakaranas ng mga paggugupit. Upang mapabuti ang paglaban sa panahon, ang mga panlabas na layer ng istraktura ay maaaring gawin mula sa mga composite na may normal o mataas na nilalaman ng binder.

HYBRID AT GRADIENT REINFORCED PLASTICS (HAP) NA MAY

MGA NAAAYOS NA MECHANICAL PROPERTIES

Ang mekanikal na pag-uugali ng naturang mga materyales sa pag-igting, compression, baluktot at paggugupit ay karaniwang sumusunod sa prinsipyo ng additivity, i.e. ang "panuntunan ng mga mixtures".

Ang ibang katangian ng mga regularidad ay sinusunod sa pag-aaral ng HAP, pinagsasama ang mga hibla na may iba't ibang deformability. Kapag lumalawak ang carbon-glass-, carbon-organic, boron-glass- at boron-organoplastics, ang pagkasira ng mga hibla ay hindi nangyayari nang sabay-sabay.

Ang paglilimita ng pagpapapangit ng composite ay tinutukoy sa kasong ito higit sa lahat sa pamamagitan ng pagpapapangit ng mga hibla na iyon, ang dami ng nilalaman kung saan nananaig.

Italaga natin ang mga high-modulus fibers na may index na "1", at low-modulus fibers na may index na "2".

Sa isang mataas na nilalaman ng mga fibers na may mataas na modulus ng elasticity (at isang mababang ultimate strain 1), ang lakas ng composite ay kinakalkula ng formula k1 = 1(ECBb + E11 + E22) Na may mataas na nilalaman ng mga fibers na may mababang nababanat na modulus, ang lakas ng composite ay kinakalkula ng formula + E22) Ang mekanismo ng pagkasira ng tatlong sangkap na mga materyales ay nagbabago kapag naabot ang isang tiyak na kritikal na ratio ng mga fibers ng iba't ibang modulus µcr, kung saan ang pagkasira ng mga fibers na may iba't ibang mga breaking elongation ay pare-pareho ang posibilidad, i.e. k1 =.

k2. Ang pagpapabaya sa lakas ng matrix, nakuha namin ang ratio 1 E11 + 1E22 = 2 E22 pagkatapos ng pagbabagong kung saan mayroon kami:

1/ 2 = k = E2(2 – 1)/ 1 E1 Dahil 2 = 1 – 1, pagkatapos ay µkr2 = k/(1 + k).

Para sa carbon fiber reinforced plastics, ang isa ay maaaring kumuha ng E1 = 250 GPa, E2 = 95 GPa, 1=0.8%, 2=3.5%, pagkatapos ay k=0.3; µcr1 = 23% o µcr2 = 77%.

Nagaganap din ang konsepto ng critical volume para sa mga composite batay sa isang uri ng fiber. Ito ay nagpapakilala sa paglipat mula sa pagkasira ng panali hanggang sa pagkasira ng mga hibla.

Dahil sa malaking pagkakaiba sa kanilang nababanat na mga katangian, ang µcr ay napakaliit at umaabot sa 0.1-0.5% ng mga hibla.

Isaalang-alang natin ang mga deformation curves ng carbon fiber reinforced plastic na may iba't ibang nilalaman ng dies na may iba't ibang modulus. Sa paunang seksyon I, ang mga deformation curves ay linear, carbon at glass fibers ay deformed nang magkasama, ang elastic modulus ay binubuo ng dalawang bahagi at tumutugma sa mga additive na representasyon. Ang mga sample na naglalaman ng higit sa kritikal na halaga ng carbon fibers ay nawasak sa isang pagpapapangit ng 0.7-0.9%. Ang nonlinear na seksyon II sa mga deformation curves ng carbon fiber reinforced plastics, kung saan ang nilalaman ng carbon fibers ay mas mababa kaysa sa kritikal, ay maaaring ituring bilang isang "pseudoplasticity" na seksyon dahil sa unti-unting pagdurog ng mga carbon fiber sa fiberglass matrix, na kung saan tinitiyak ang integridad ng materyal. Ang nonlinear na seksyon II ay nagtatapos sa isang strain na humigit-kumulang 2%. Susunod, ang isang halos linear na seksyon III ay sinusunod, kung saan ang modulus ng pagkalastiko ay tumutugma sa proporsyon ng mga glass fibers sa composite, at ang ultimate strain

– ultimate strain ng glass fibers 2 3-3.5%.

Kapag na-reload ang sample, ang diagram ay ganap na linear at tumutugma sa ikatlong seksyon ng orihinal na curve. Kasabay nito, ang pagdurog ng hibla ay tila nangyayari sa panahon ng isa pang dalawa o tatlong mga siklo ng pag-load-unload, dahil pagkatapos lamang nito ay isang pare-pareho ang pag-asa ng ugnayan ng paglaban ng elektrikal sa pagpapapangit ng sample na itinatag.

Ang pag-asa ng lakas ng makunat ng HAP sa ratio ng mga hibla ng iba't ibang modulus ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang kurba na may isang minimum na naaayon sa kritikal na ratio ng mga hibla.

Para sa mga materyales na nasubok sa compression, ang mga diagram - at mga dependency ng lakas ay halos linear. Ang mababang lakas (sa compression) na mga organic at carbon fiber, na nasa isang glass- o boron-plastic matrix, ay maaaring hindi mawalan ng katatagan sa panahon ng mga deformation at, samakatuwid, sa mga stress na 2-3 beses na mas malaki kaysa sa conventional organic at carbon plastics. Ang mga epektong ito, pati na rin ang pagtaas sa deformability ng mga carbon fiber sa isang fiberglass matrix sa ilalim ng pag-igting, ay tinatawag na synergistic ng maraming mga may-akda.

Ang mga hibla ng iba't ibang uri ay pinaghalo sa loob ng isang layer o mga kahaliling layer.

Nasa ibaba ang ilang mga halimbawa ng pinakanakapangangatwiran na kumbinasyon ng mga hibla ng iba't ibang modulus sa HAP:

ang kumbinasyon ng salamin at mga organikong hibla ay ginagawang posible na makakuha ng mga materyales, sa isang banda, na may mas mataas na compressive at shear strength (kumpara sa organoplastics), sa kabilang banda, upang mapataas ang mga partikular na katangian ng hybrid system sa pag-igting (kumpara sa payberglas);

Ang HAP batay sa isang kumbinasyon ng mga glass at carbon fibers ay may mas mataas na modulus ng elasticity kumpara sa fiberglass, habang pinapanatili ang mga partikular na katangian ng lakas ng mga materyales sa compression at bahagyang bumababa sa pag-igting; ang gawain ng pagkasira ng mga sample ay tumataas;

Ang pagdaragdag ng mga boron fibers sa glass-reinforced plastics ay ginagawang posible na makabuluhang taasan ang kanilang elastic modulus, habang pinapanatili (o pinapataas) ang compressive strength ng mga materyales.

Ang isa sa mga uri ng HAP ay gradient PCM, ang istraktura at mga katangian nito ay spatially inhomogeneous. Ang isang maayos, kinokontrol na pagbabago sa mga katangian ng elastic-strength ng PCM sa ilang mga kaso ay ginagawang posible na lumikha ng isang pare-parehong field ng stress. Halimbawa, kapag naglo-load ng mga homogenous na PCM shell na may panloob o panlabas na presyon, na may pagtaas sa kapal ng istraktura, ang isang makabuluhang pagbaba sa kanilang epektibong nababanat-lakas na mga katangian ay sinusunod. Tanging ang mga layer na katabi ng pressure medium ay ganap na na-load. Simula sa isang tiyak na kapal, halos huminto ang PCM sa pagkuha ng karagdagang pagkarga, at ang pagtaas ng kapal ng shell ay hindi makatwiran. Sa teorya, maiiwasan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito kung gagamitin ang PCM na may variable (pagtaas ng kapal) na modulus ng elasticity.

Sa kasong ito, ang mga katangian ng bigat at laki ng materyal ay mapapabuti ng 1.5-2 beses.

Sa pagsasagawa, ang pagpipiliang ito ay maaaring ipatupad, halimbawa, sa pamamagitan ng paikot-ikot na isang PCM shell sa mga layer, unti-unti (ayon sa pagkalkula) pagtaas ng dami ng carbon fibers na may kaugnayan sa mga salamin. Ang mga katulad na problema (at ang kanilang mga solusyon) ay nararanasan din kapag gumagawa ng mga super-flywheels o rotor shroud na umiikot sa mataas na bilis. Ang pag-iiba-iba ng posisyon ng mga layer na may iba't ibang hibla na nilalaman ay ginagawang posible upang madagdagan ang paggugupit, panginginig ng boses at lakas ng pagkapagod, tubig at paglaban sa panahon ng mga materyales.

Ang mga gradient-structural composite ay makabuluhang nagpapalawak ng mga posibilidad ng PCM.

Halos lahat ng "natural na istruktura" ay may ganitong istraktura (mga putot at tangkay ng mga halaman, mga proteksiyon na karayom ​​ng mga halaman at hayop, mga tuka at balahibo ng mga ibon, at marami pang ibang halimbawa). Ito ay malinaw na sa bagay na ito ay may isang malakas na pagkahuli sa likod ng kalikasan at mayroong isang malaking reserba para sa pagpapabuti ng pagganap ng mga artipisyal na nilikha na mga produkto.

"Intelektwal" composites Sa katapusan ng XX siglo. sa agham ng mga materyales, lumitaw ang isang bagong termino - "matalino"

materyales. Ang tinatanggap na konsepto ng "matalinong" na materyal ay tumutukoy dito bilang isang istrukturang materyal na may kakayahang mag-diagnose sa sarili at mag-adapt sa sarili. Ang mga materyales na ito ay dapat na makilala ang umuusbong na sitwasyon (sensory function), pag-aralan ito at gumawa ng desisyon (processor function), pati na rin pukawin at isagawa ang kinakailangang reaksyon (executive function).

Sa kasalukuyan, walang mga composite na makakatugon sa lahat ng mga kinakailangang ito. Gayunpaman, ang mga gawaing ito ay maaaring bahagyang (hakbang-hakbang) na malutas, una sa lahat - ang mga gawain ng paglikha ng mga materyales na nagpapaalam tungkol sa kanilang estado, tungkol sa papalapit na pag-load ng pagpapatakbo sa maximum na pinapayagan, tungkol sa pag-crack, kemikal na kaagnasan, pagsipsip ng tubig, atbp.

Ang pangunahing kinakailangan para sa mga elemento ng sensor ng naturang mga composite ay ang pagiging sensitibo sa mekanikal na stress at ang kakayahang maipamahagi sa buong volume. Ang isang perpektong sensor ay magko-convert ng strain sa mga electrical signal. Sa ganitong kahulugan, ang mga conductive fibers ay nangangako, na maaaring ipakilala sa mga composite sa panahon ng kanilang pagbuo. Kabilang dito ang constantan o nichrome wire, conductive carbon o boron fibers, piezoelectric films na gawa sa polyvinylidene fluoride, atbp.

Ang kontrol ng mga viscoelastic na katangian ng mga polymer composites (defectoscopy) ay isinasagawa gamit ang mga acoustic na pamamaraan, pag-aayos ng ugnayan sa pagitan ng bilis ng tunog at ang koepisyent ng pagsipsip nito. Kapag ginagamit ang magneto-dielectric properties ng polymers para sa PCM diagnostics, inirerekumenda na magdagdag ng dispersed (colloidal) na mga particle ng magnetic at electrically conductive na materyales, kabilang ang ultrafine powders ng iron, copper, nickel, carbon nanoparticles (fullerenes at nanotubes).

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga mekanismo ng actuating (adaptive) ay ang pagpapapangit na nilikha bilang isang resulta ng anumang mga phenomena - pag-init, pagbibigay ng isang de-koryenteng signal, atbp Ang piezoelectric effect, electro- at magnetostriction, at ang epekto ng memorya ng hugis ay pinaka-angkop para sa pag-activate ng materyal. . Tinitiyak ng mga mekanismong ito na ang signal ng kuryente ay na-convert sa isang na-trigger na strain. Ang pinakamalaking epekto ay sinusunod para sa mga metal na may memorya ng hugis. Ang isang haluang metal ng titanium at nickel ay nagbibigay ng pagpapapangit ng hanggang 2%. Ang isa pang mahalagang tagapagpahiwatig ng actuator ay ang modulus ng elasticity nito, na tumutukoy sa posibilidad na lumikha ng isang ibinigay na estado ng stress-strain. Ito ay karaniwang maihahambing sa modulus ng pagkalastiko ng batayang materyal.

Ang proseso ng pagmamanupaktura ng "matalinong" composite ay karaniwang tumutugma sa proseso ng pagkuha ng isang produkto mula sa batayang materyal. Sa kasong ito, kinakailangan upang ipakilala ang impormasyon at mga elemento ng ehekutibo sa materyal, na minimal na lumalabag sa istraktura nito. Kinakailangan din na bigyang-pansin ang pagiging kumplikado ng mga proseso ng micromechanical na nangyayari sa panahon ng paggamot ng binder.

Ang mga "matalinong" composite ay, siyempre, ang materyal ng hinaharap, gayunpaman, ang masinsinang gawaing pang-agham at teknikal ay isinasagawa na sa ibang bansa (sa USA, Japan, Great Britain, Canada) upang lumikha ng mga naturang materyales para sa modernong teknolohiya, lalo na sa aviation. , rocket at kalawakan, atbp. atbp., pati na rin para sa mass media. Kabilang sa mga halimbawa ng mga disenyo na gumagamit ng "matalinong" na materyales ang nangungunang gilid ng F-15 wing, ang reflector ng segment at ang mga actuator ng istraktura ng turn ng spacecraft, sasakyang panghimpapawid na may pinababang ingay at vibration. Ang mga kumpanyang Aleman na gumagawa ng mga modernong wind power generator ay sinusubaybayan ang kondisyon ng mga blades na may diameter na hanggang 100 m o higit pa. Ang mga optical fiber na inilagay sa loob ng materyal ay nagbibigay-daan upang masubaybayan ang integridad ng istruktura nito at suriin ang mga naglo-load na kumikilos sa mga blades upang awtomatikong mapanatili ang mga ito sa pinakamainam na antas. Ang posibilidad ng delamination ng materyal, halimbawa, dahil sa isang kidlat, ay kinokontrol din.

Ang pag-asa ng mga katangian ng mga pinagsama-samang plastik sa pakikipag-ugnayan ng mga bahagi Ang magkaparehong impluwensya ng mga bahagi sa interfacial zone ay tinutukoy ng komposisyon ng komposisyon at ang mga kondisyon para sa pagbuo nito. Sa mga bihirang kaso, posible na magtatag ng isang functional na relasyon sa pagitan ng mga mekanikal na katangian at pakikipag-ugnayan.

Kapag pinapataas ng sizing ang lakas ng pandikit, mayroong ugnayan sa pagitan ng lakas ng malagkit at tensile stress.

Ang pagpili ng pag-aayos ng hibla ay batay sa data sa pamamahagi ng field ng puwersa at ang likas na katangian ng pag-load.

Ang mga natitirang stress sa mga produktong gawa sa mga composite na materyales ay nakakaapekto sa mga katangian ng pagganap. Ang natitirang stress (mechanical, thermal, shrinkage, diffusion, atbp.) ay nauunawaan bilang mga stress na kapwa balanse sa dami ng produkto, na lumitaw dito bilang resulta ng pagkakalantad sa panlabas na puwersa, thermal, at iba pang mga larangan at umiiral sa produkto pagkatapos ng pagwawakas ng larangan at ang paglaho ng mga pansamantalang stress. Ang pansamantalang temperatura, pag-urong, diffusion stresses ay nawawala sa sandaling ang temperatura, ang lalim ng paggamot, ang antas ng crystallinity o ang dami ng hinihigop na sangkap ay pareho sa kabuuan ng dami ng materyal. Ang mga mekanikal na pansamantalang stress ay nawawala pagkatapos ng pagwawakas ng panlabas na larangan.

Ang mga natitirang stress ay lumitaw lamang sa hinubog na produkto kapag ang maximum na pansamantalang stress sa ilang bahagi ng dami ng produkto ay lumampas sa lakas ng ani ng materyal at mga deformation na hindi na mababawi sa ordinaryong temperatura (plastic at highly elastic) ay nangyari dito, o dahil sa ang isang hindi pantay na antas ng pagbabagong-anyo (hardening, crystallization ) magkahiwalay na mga lugar ng dami ng materyal ay makakakuha ng iba't ibang mga thermoelastic na katangian. Ang pagkakaiba sa mga thermoelastic na katangian ng polymer matrix at filler ay humahantong din sa hitsura ng mga natitirang stress.

Ang proseso ng paghubog ay isinasagawa sa mataas na temperatura at presyon.

Dahil dito, nangyayari ang mga gradient ng temperatura na mas tumataas, dahil kadalasang nagpapatuloy ang pagpapagaling sa exothermically.

Sa panahon ng paglamig, ang mga makabuluhang thermal stress ay lumitaw sa mga layer ng ibabaw, na maaaring humantong sa paglitaw ng mga karagdagang hindi maibabalik na mga deformation at maging sanhi ng pagtaas ng mga natitirang stress sa mga natapos na produkto.

Paraan para sa pagtukoy ng mga natitirang stress. paraan ng solvent.

Ang sample ay ginagamot ng isang solvent na tumagos sa polimer at pinatataas ang pag-igting ng ibabaw na layer. Kapag ang stress sa ibabaw ay lumampas sa breaking stress ng swelling layer, isang network ng maliliit na bitak ang lilitaw dito. Sa kasong ito, lg = lgm + nlgores, kung saan ang res ay ang natitirang stress (kg/cm2), ang m at n ay mga pare-parehong halaga.

I-stress ang interface sa pagitan ng binder at ng filler.

Ang pangunahing dahilan ay ang pag-urong ng polymer matrix sa panahon ng paggamot at paglamig, na naiiba nang malaki mula sa pag-urong ng temperatura ng tagapuno na nakatali sa matrix ng isang malagkit na bono. Ang presyon ng cured resin sa filler ay maaaring kalkulahin ng equation (1 2)TE 2 P=, (1 + 1) + (1 + 2)(E1 / E 2) kung saan ang 1 at 2 ay thermal expansion coefficients, Ang T ay ang pagkakaiba sa pagitan ng mga temperatura ng paggamot at paglamig, 1 at 2 - mga ratio ng Poisson, E1 at E2 - deformation moduli (1 - binder, 2 - filler).

Kung ang mga stress na nangyayari sa materyal ay hindi simetriko, maaari silang maging sanhi ng pagbaluktot ng hugis.

PAKSA 2. UNSATURATED POLYESTER RESINS

Ang ideya ng kumbinasyon ng mga reaktibong polimer at monomer ay iminungkahi ni C. Ellis noong 1930s, na natuklasan na ang mga unsaturated polyester resin na nakuha sa pamamagitan ng pagtugon sa mga glycols na may maleic anhydride ay na-cured sa isang hindi matutunaw na solidong materyal kapag ang isang peroxide initiator ay idinagdag. Pina-patent ni Ellis ang pagtuklas na ito noong 1936.

Ang mga oligoethermaleinates ay ginawa sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng maleic anhydride sa dihydric alcohols (ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propylene glycol), habang upang makontrol ang bilang ng mga double bond sa nagresultang oligomer at makuha ang panghuling polimer na may mga kinakailangang katangian. , iba pang mga dicarboxylic acid (adipic, isophthalic, phthalic anhydride, atbp.). Dapat pansinin na sa panahon ng synthesis ng mga oligomer, na isinasagawa kapag pinainit mula 50 hanggang 230 ° C, mayroong isang bahagyang o halos kumpletong isomerization ng mga maleate unit sa mga fumarate: Mataas na Kalidad.

Kalaunan ay natuklasan ni Ellis na ang mas mahahalagang produkto ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagtugon sa isang unsaturated polyester alkyd resin na may mga monomer gaya ng vinyl acetate o styrene. Ang pagpapakilala ng mga monomer ay makabuluhang binabawasan ang lagkit ng resin, na ginagawang mas madaling magdagdag ng initiator sa system at nagbibigay-daan sa proseso ng paggamot na maging mas masigla at kumpleto. Sa kasong ito, ang polimerisasyon ng halo ay mas mabilis kaysa sa bawat bahagi nang hiwalay.

Dahil ang paggamot ay nagpapatuloy sa pamamagitan ng isang radikal na mekanismo, ang mga initiator ay ipinakilala sa pinaghalong sa panahon ng paggamot, nagsisilbing isang pinagmumulan ng mga libreng radical at nagpapasimula ng isang polymerization chain reaction. Ang mga libreng radical ay maaaring mabuo mula sa mga peroxide o iba pang hindi matatag na compound tulad ng mga azo compound. Upang mapataas ang rate ng kanilang pagkabulok, ang mga activator (promoter) ay karagdagang ipinapasok sa komposisyon. Ang mga tipikal na curing initiators ay benzoyl hydroperoxide at cumene hydroperoxide. acids. Karaniwang ginagamit ang co naphthenate upang gamutin ang mga polymaleate styrene binder sa 20–60°C. Sa 80 - 160 ° C - benzoyl peroxide, dicumyl.

Ang oxygen ay isang inhibitor. Samakatuwid, ang mga waxy substance ay ipinakilala. Ang pagkakaroon ng mababang temperatura ng paglambot at pagiging isang surfactant, tinatakpan nila ang ibabaw ng binder at pinoprotektahan ito mula sa pag-access ng oxygen.

Minsan ang mga flame retardant ay ipinapasok sa polymaleate binders upang mapataas ang paglaban sa sunog: Sb2O3, chlorine- at phosphorus-containing organic compounds.

Ang mga komposisyon ng polyester na walang styrene ay nakukuha sa pamamagitan ng pagpapalit ng styrene ng hindi gaanong pabagu-bago ng isip (ang styrene ay volatile at nakakalason) na mga monomer, tulad ng divinyl benzoate, vinyl toluene, diallyl phthalate.

Sa halip na styrene, matagumpay na ginagamit ang triethylene glycol dimethacrylate (THM-3) bilang aktibong diluent:

Sa temperatura ng silid, ang mga likidong resin ay matatag sa loob ng maraming buwan at kahit na taon, ngunit sa pagdaragdag ng isang peroxide initiator, sila ay tumigas sa loob ng ilang minuto. Nagaganap ang pagpapagaling bilang resulta ng reaksyon ng karagdagan at ang pagbabago ng mga dobleng bono sa mga simple; hindi ito bumubuo ng anumang mga by-product. Ang styrene ay karaniwang ginagamit bilang karagdagan na monomer. Nakikipag-ugnayan ito sa mga reaktibong dobleng bono ng mga polymer chain, na nag-crosslink sa kanila sa isang malakas na three-dimensional na istraktura. Ang reaksyon ng paggamot ay nagaganap sa pagpapalabas ng init, na nag-aambag naman sa isang mas kumpletong proseso. Napag-alaman na karaniwang humigit-kumulang 90% ng mga dobleng bono na naroroon sa polimer ay pumapasok sa reaksyon sa panahon ng paggamot ng dagta.

Ang mga oligoetheracrylates ay nakukuha sa pamamagitan ng polycondensation ng polyhydric alcohols, saturated aliphatic dicarboxylic acids at unsaturated aliphatic acids ng acrylic series. Para sa synthesis ng mga oligomer na ito, kadalasang ginagamit ang mga dihydric alcohol (glycols). Ang Oligoetheracrylates ay mga likido o mababang natutunaw na sangkap na may molekular na timbang na 300-5000. Ang pagpo-polymerize sa pagkakaroon ng mga radical polymerization initiators, sila ay nagiging infusible at insoluble polymers ng isang three-dimensional na istraktura, na, depende sa kemikal na istraktura ng paunang oligomer, ay solid glassy o nababanat na materyales. Ang mga oligoetheracrylate ay may kakayahang copolymerization sa iba't ibang mga monomer (styrene, methyl methacrylate, atbp.), Pati na rin sa polyethermaleinates.

Ang mga oligoetheracrylates ay may isang tiyak na kalamangan sa mga oligoethermaleinates: ang mga ito ay may kakayahang homopolymerization, na ginagawang posible upang maghanda ng mga barnis at iba pang mga komposisyon batay sa mga ito nang walang paggamit ng pabagu-bago at nakakalason na unsaturated monomer.

Sa sining, ang mga oligoetheracrylate ay ginagamot sa pamamagitan ng radical polymerization o copolymerization; volumetric shrinkage sa panahon ng paggamot ay 4-10%.

Ang mga initiators ng curing sa 50-120 ° C (hot curing) ay benzoyl peroxides, dicumyl, atbp. Para sa curing sa room temperature (cold curing), binary system ang ginagamit (halimbawa, benzoyl peroxide + dimethylaniline; cumene hydroperoxide + naphthenate o cobalt linoleate).

Ang pagpapagaling ng oligoetheracrylates ay maaari ding simulan sa pamamagitan ng liwanag, mataas na enerhiyang radiation (-ray, mabilis na mga electron) at ionic polymerization catalysts.

Ang mga epoxyacrylate oligomer ay maaaring ituring bilang isang uri ng oligoetheracrylates. Nakuha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga oligomer na naglalaman ng mga terminal na grupo ng epoxy na may mga methacrylic o acrylic acid.

Ang mga allyl alcohol ester prepolymer ay inihahanda sa pamamagitan ng polymerization ng allyl alcohol esters at phthalic o isophthalic acid. Ang hindi gaanong ginagamit ay diallyl maleinate, diethylene glycol-bis-allyl carbonate o triallyl cyanurate.

Ang polymerization ay isinasagawa sa isang monomer medium sa pamamagitan ng precipitating ang prepolymer na may methanol, o sa isang manipis na layer ng monomer na may distillation ng labis nito sa isang naibigay na yugto ng reaksyon sa isang vacuum.

Ang reaksyon ay huminto bago magsimula ang gelation, i.e. hanggang 25% conversion ng lahat ng double bond sa monomer. Molecular weight 6000, softening point ~60o C.

Ang mga prepolymer ay may mahabang pot life sa n.o. at mataas na rate ng pagpapagaling sa 135-160°C sa pagkakaroon ng dicumyl peroxide o tert-butylperbenzoate. Ang mga prepolymer ay mas madalas na ginagamit sa paggawa ng mga prepreg at premix na may pinababang lagkit at punan ang mga amag sa mababang presyon.

Ang mga polyester resin ay ginagamit sa isang malawak na hanay ng mga produkto kabilang ang mga bangka, mga panel ng gusali, mga bahagi ng sasakyan at sasakyang panghimpapawid, mga fishing rod at mga golf club. Humigit-kumulang 80% ng mga polyester resin na ginawa sa USA ay ginagamit na may reinforcing fillers, pangunahin ang fiberglass.

Ang non-reinforced polyester resins ay ginagamit sa paggawa ng mga butones, muwebles, artipisyal na marmol at body putty.

Hindi tulad ng karamihan sa iba pang mga plastik, na binubuo ng iisang sangkap, ang mga polyester resin ay kadalasang naglalaman ng maraming bahagi (resin, initiator, filler, at activator). Ang kemikal na kalikasan at ratio ng mga bahagi ay maaaring mag-iba, na nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng isang malaking bilang ng iba't ibang uri ng polyester resins.

Ginagamit ang maleic anhydride bilang pinagmumulan ng mga reaktibong double bond para sa malaking bilang ng mga unsaturated polyester resin. Kapag ito ay nakikipag-ugnayan sa mga glycols (karaniwang propylene glycol ang ginagamit), ang mga linear polyester chain na may molekular na timbang na 1000 ... 3000 ay nabuo. Sa kabila ng mas mababang halaga ng ethylene glycol kumpara sa halaga ng propylene glycol, ang dating ay ginagamit lamang upang kumuha ng ilang espesyal na resin. Ito ay dahil sa hindi magandang compatibility ng ethylene glycol-based polyesters na may styrene. Sa panahon ng proseso ng esterification, ang cis-configuration ng maleic anhydride ay nagbabago sa fumaric trans-structure. Ito ay kapaki-pakinabang dahil sa higit na reaktibiti ng mga double bond ng fumaric fragment sa reaksyon sa styrene. Kaya, ang isang mataas na antas ng trans isomerization ay isang mahalagang kadahilanan sa paggawa ng mga reaktibong polyester resin. Sa kabila ng mataas na antas ng maleic anhydride isomerization, na umaabot sa higit sa 90%, ang mas mahal na fumaric acid ay ginagamit upang makakuha ng polyester resins na may mas mataas na reaktibiti.

Ang iba pang mga diaxial acid o anhydride, tulad ng adipic at isophthalic acid o phthalic anhydride, ay kadalasang idinaragdag sa base reagent upang baguhin ang mga huling katangian ng resin at kontrolin ang bilang ng mga double bond.

Ang isang tipikal na polyester resin structure ay ibinibigay sa ibaba (kung saan ang R ay ang alkyl o aryl group ng binagong dibasic acid o anhydride):

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-CH2]nOH low cost polyester resins ay malawakang ginagamit upang makagawa ng iba't ibang produkto.

Mga Uri ng Unsaturated Polyester Resin Ang malawak na pagkakaiba-iba ng mga katangian ng polyester resin ay ginagawa itong angkop para sa paggamit sa iba't ibang mga aplikasyon. Nasa ibaba ang buod ng pitong partikular na uri ng unsaturated polyester resins.

–  –  –

Ang ganitong uri ng polyester resin ay nakukuha sa pamamagitan ng esterification ng propylene glycol na may pinaghalong phthalic at maleic anhydride. Ang ratio ng phthalic at maleic anhydride ay maaaring mag-iba mula 2:1 hanggang 1:2. Ang resultang polyester alkyd resin ay hinaluan ng styrene sa isang ratio na 2:1. Ang mga resin ng ganitong uri ay may malawak na hanay ng mga aplikasyon: ginagamit ang mga ito para sa paggawa ng mga papag, bangka, mga bahagi ng shower, rack, swimming pool at mga tangke ng tubig.

2. Nababanat na polyester resin

Kung ang mga linear na dibasic acid (halimbawa, adipic o sebacic) ay ginagamit sa halip na phthalic anhydride, kung gayon ang isang mas nababanat at malambot na unsaturated polyester resin ay nabuo. Ang diethylene o dipropylene glycols na ginamit sa halip na propylene glycol ay nagbibigay din sa resins ng elasticity.

Ang pagdaragdag ng naturang polyester resins sa general purpose rigid resins ay binabawasan ang kanilang brittleness at ginagawang mas madali itong iproseso. Ang mga elastic resin ay maaari ding makuha sa pamamagitan ng pagpapalit ng bahagi ng phthalic anhydride ng matataas na langis na monobasic acid, na lumilikha ng mga flexible na grupo sa mga dulo ng polymer chain. Ang ganitong mga resin ay kadalasang ginagamit para sa pandekorasyon na paghubog sa industriya ng muwebles at sa paggawa ng mga frame ng larawan. Upang gawin ito, ang mga tagapuno ng selulusa (halimbawa, mga durog na shell ng walnut) ay ipinakilala sa mga nababanat na resin at inihagis sa mga hulma ng silicone na goma. Ang pinong pagpaparami ng mga inukit na kahoy ay maaaring makamit sa pamamagitan ng paggamit ng silicone rubber molds na direktang itinapon sa orihinal na mga ukit.

3. Elastic polyester resins Ang polyester resin ng ganitong uri ay intermediate sa pagitan ng matibay na general purpose resin at elastic. Ginagamit ang mga ito para gumawa ng mga produktong lumalaban sa epekto gaya ng mga bola, crash helmet, bakod, automotive at mga piyesa ng sasakyang panghimpapawid. Upang makakuha ng mga naturang resin, isophthalic acid ang ginagamit sa halip na phthalic anhydride. Una, sa pamamagitan ng pagtugon sa isophthalic acid na may glycol, ang isang mababang acid number na polyester resin ay nakuha. Pagkatapos ay idagdag ang maleic anhydride, at ipagpatuloy ang esterification. Bilang isang resulta, ang mga polyester chain ay nakuha na may isang nangingibabaw na pag-aayos ng mga unsaturated fragment sa mga dulo ng mga molekula o sa pagitan ng mga bloke na binubuo ng isang glycol-isophthalic polymer. Sa ganitong uri ng esterification, ang phthalic anhydride ay hindi gaanong mahusay kaysa sa isophthalic acid, dahil ang nagreresultang phthalic acid monoester ay may posibilidad na bumalik sa anhydride sa mataas na temperatura na ginagamit sa paggawa ng mataas na molekular na polyester resin.

4. Mga polyester resin na may mababang pag-urong

Kapag naghuhulma ng fiberglass reinforced polyester, ang pagkakaiba sa pag-urong sa pagitan ng resin at fiberglass ay nagreresulta sa pitting sa ibabaw ng produkto. Ang paggamit ng mga low shrinkage polyester resins ay binabawasan ang epektong ito, at ang mga produktong cast na nakuha sa gayon ay hindi nangangailangan ng karagdagang sanding bago magpinta, na isang kalamangan sa paggawa ng mga bahagi ng sasakyan at mga electrical appliances ng sambahayan.

Ang mga polyester resin na may mababang pag-urong ay kinabibilangan ng mga thermoplastic na bahagi (polystyrene o polymethyl methacrylate), na bahagyang natutunaw sa orihinal na komposisyon. Sa panahon ng paggamot, na sinamahan ng isang pagbabago sa estado ng phase ng system, ang pagbuo ng mga microvoids ay nangyayari, na binabayaran ang karaniwang pag-urong ng polymer resin.

5. Polyester resin na lumalaban sa panahon

Ang ganitong uri ng polyester resin ay hindi dapat maging dilaw kapag nakalantad sa sikat ng araw, kung saan ang mga ultraviolet (UV) absorbers ay idinagdag sa komposisyon nito. Ang styrene ay maaaring mapalitan ng methyl methacrylate, ngunit bahagyang lamang, dahil ang methyl methacrylate ay hindi nakikipag-ugnayan nang maayos sa mga double bond ng fumaric acid, na bahagi ng polyester resin. Ang mga resin ng ganitong uri ay ginagamit sa paggawa ng mga coatings, exterior panels at skylights.

6. Mga polyester resin na lumalaban sa kemikal Ang mga grupo ng ester ay madaling na-hydrolyzed ng alkalis, bilang isang resulta kung saan ang kawalang-tatag ng polyester resins sa alkalis ay ang kanilang pangunahing kawalan.

Ang pagtaas sa carbon skeleton ng orihinal na glycol ay humahantong sa pagbaba sa proporsyon ng mga ester bond sa resin. Kaya, ang mga resin na naglalaman ng "bisglycol" (ang reaksyong produkto ng bisphenol A na may propylene oxide) o hydrogenated bisphenol A ay may makabuluhang mas mababang bilang ng mga ester bond kaysa sa katumbas na general purpose resin. Ang ganitong mga resin ay ginagamit sa paggawa ng mga bahagi ng kagamitang kemikal: mga fume hood o cabinet, mga kemikal na reaktor at sisidlan, at mga pipeline.

7. Flame retardant polyester resin

Ang glass fiber reinforced polyester resin moldings at laminates ay nasusunog ngunit may medyo mabagal na pagkasunog. Ang pagtaas ng resistensya ng resin sa pag-aapoy at pagkasunog ay nakakamit sa pamamagitan ng paggamit ng halogenated dibasic acid sa halip na phthalic anhydride, halimbawa, tetrafluorophthalic, tetrabromophthalic at "chlorendic" (ang produkto ng pagdaragdag ng hexachlorocyclopentadiene sa maleic anhydride, na kilala rin bilang chaet acid). Maaari ding gamitin ang dibromoneopentyl glycol.

Ang karagdagang pagtaas sa paglaban sa sunog ay nakakamit sa pamamagitan ng pagpasok ng iba't ibang flame retardant sa resin, tulad ng phosphoric acid esters at antimony oxide. Ang flame retardant polyester resin ay ginagamit sa mga fume hood, mga de-koryenteng bahagi, mga panel ng gusali, at sa mga katawan ng barko ng ilang uri ng mga sasakyang pandagat.

Ang pitong uri ng unsaturated polyester resins na inilarawan ay ang pinakakaraniwang ginagamit sa industriya. Gayunpaman, mayroon ding mga resin para sa mga espesyal na layunin. Halimbawa, ang paggamit ng triallyl isocyanurate sa halip na styrene ay makabuluhang nagpapabuti sa init na paglaban ng mga resin. Sa pamamagitan ng pagpapalit ng styrene ng hindi gaanong pabagu-bago ng diallyl phthalate o vinyl toluene, maaaring mabawasan ang pagkawala ng monomer sa panahon ng pagproseso ng polyester resin. Ang mga espesyal na resin ay maaaring pagalingin ng UV radiation sa pamamagitan ng pagsasama ng mga photosensitive na ahente tulad ng benzoin o mga eter nito.

Paggawa ng mga unsaturated polyester resin Karaniwan, ang mga proseso ng batch ay ginagamit upang makagawa ng mga unsaturated polyester resin. Ito ay dahil sa iba't ibang panimulang mga produkto na kinakailangan upang makakuha ng iba't ibang mga resin, dahil ang periodicity ng proseso ay nagbibigay-daan sa isang mabilis at madaling paglipat sa paggawa ng iba pang mga resin. Ang mga tuluy-tuloy na proseso ay kadalasang ginagamit para sa malakihang produksyon ng mga general purpose resins.

Ang ginustong materyal ng konstruksiyon para sa paggawa ng kagamitan ay hindi kinakalawang na asero, dahil sa paglaban ng kemikal nito sa mga polymer resin at iba pang mga reagents na ginagamit sa paggawa ng mga polyester resin.

Dahil ang iron at copper ions ay humahadlang sa free radical polymerization ng polyester resins, ang mga materyales na ito ay hindi ginagamit upang gumawa ng mga reactor. Kapag gumagamit ng mga materyales na naglalaman ng halogen bilang feedstock, mas gusto ang mga glass-lined reactor.

Karaniwan ang glycol ay inilalagay sa reaktor, at pagkatapos ay idinagdag ang phthalic at maleic anhydride. Karaniwan, ang 5 hanggang 10% na labis ng glycol ay ginagamit upang mabayaran ang mga pagkalugi dahil sa pagsingaw at mga side reaction. Bago ang paghahalo at pag-init, ang hangin sa reactor ay inilipat sa isang inert gas. Ang unang yugto ng reaksyon - ang pagbuo ng "half-ester" - ay nangyayari nang kusang sa isang medyo mababang temperatura, pagkatapos kung saan ang mass ng reaksyon ay pinainit upang makumpleto ang pagbuo ng eter. Ang daloy ng rate ng inert gas sa pamamagitan ng reactor ay maaaring tumaas upang itaboy ang tubig na nabuo ng reaksyon ng condensation. Upang mas ganap na maalis ang tubig mula sa glycol na ibinalik sa reaktor, kadalasang ginagamit ang steam-heated heat exchanger.

Sa huling yugto ng esterification, ang temperatura ng masa ng reaksyon ay tumataas sa 190 - 220 °C. Ang isang mas mataas na temperatura ay pinapaboran ang isomerization ng maleates sa fumarates, ngunit sa parehong oras ay nagdudulot ng mga side reaction sa double bond. Mayroong pinakamainam na temperatura kung saan ang proporsyon ng fumarate ay umabot sa pinakamataas nito. Para sa mga general purpose resin, ito ay nangyayari sa 210°C.

Upang makontrol ang antas ng esterification, ang kaasiman at lagkit ng masa ng reaksyon ay tinutukoy, at sa pag-abot sa mga kinakailangang halaga, ang polyester ay pumped sa panghuling reaktor.

Ang kinakailangang halaga ng styrene ay nasa reactor na ito, at ang polyester alkyd resin ay natutunaw dito pagdating nito. Upang ibukod ang anumang mga proseso ng polymerization na maaaring mangyari kapag ang mainit na alkyd resin ay nadikit sa styrene, maaaring magdagdag ng isang inhibitor sa mass ng reaksyon sa yugtong ito. Minsan, upang mapanatili ang kinakailangang temperatura, ang masa ng reaksyon ay dapat na palamig. Matapos makumpleto ang proseso, ang pagsunod sa mga katangian ng masa ng reaksyon sa mga teknikal na kinakailangan ay nasuri. Ang isang kumpletong cycle ng produksyon ay tumatagal ng 10 - 20 na oras. Ang inilarawan na paraan para sa produksyon ng polyester resins ay madalas na ipinapatupad bilang isang proseso ng pagtunaw. Ang reactant melt ay pinainit hanggang ang conversion ay umabot sa nais na antas. Ang isa pang paraan ay gumagamit ng kaunting solvent (toluene o xylene) upang alisin ang tubig na inilabas sa panahon ng proseso ng esterification bilang isang azeotropic mixture.

Ang solvent ay hindi hihigit sa 8% ng buong masa ng reaksyon; ito ay nahiwalay sa tubig sa pamamagitan ng dekantasyon at ibinalik muli sa reaktor. Matapos ang pagtatapos ng proseso ng esterification, ang natitirang solvent ay distilled off mula sa reaction mixture, una sa atmospheric pressure, at pagkatapos ay para sa kumpletong pag-alis nito - sa ilalim ng vacuum. Sa panahon ng esterification, maaaring mangyari ang ilang side reaction. Halimbawa, ang glycol hydroxyl group ay maaaring idagdag sa double bond ng maleic o fumaric moiety upang bumuo ng branched polymer. Ito ay itinatag na ang tungkol sa 10 - 15% ng mga dobleng bono ng unsaturated polymer ay ginugol sa mga side reaction.

Ang pinakasimpleng tuluy-tuloy na proseso para sa paggawa ng unsaturated polyester resins ay ang reaksyon ng pinaghalong maleic at phthalic anhydride na may propylene oxide.

Ang isang maliit na halaga ng glycol ay kinakailangan upang simulan ang chain reaction na ito. Dahil ang reaksyon ng anhydride na may mga epoxy group ay nangyayari sa medyo mababang temperatura, ang maleate double bond ay hindi nag-iisomerize sa mas aktibong trans configuration. Upang maisagawa ang isomerization na ito, kinakailangan para sa karagdagang pakikipag-ugnayan sa styrene, ang nagresultang polimer ay dapat na sumailalim sa karagdagang pag-init.

Ang tuluy-tuloy na produksyon ng polyester resin mula sa anhydride at glycols ay maaari ding gawin sa isang serye ng heated agitated reactors sa pamamagitan ng sunud-sunod na pagbomba ng resin sa mga reactor sa iba't ibang temperatura.

Pagpapagaling ng Unsaturated Polyester Resin Ang mga Unsaturated polyester resin ay nalulunasan sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga initiator na bumubuo ng mga libreng radical at nagpapasimula ng polymerization chain reaction.

Ang mga libreng radical ay maaaring mabuo mula sa mga peroxide o iba pang hindi matatag na compound tulad ng mga azo compound. Ang mga compound na ito ay maaaring hatiin sa mga radikal na fragment kapag pinainit o nakalantad sa ultraviolet o iba pang mataas na enerhiya na radiation. Sa pangkalahatan, ang polyester resin ay naglalaman ng isang inhibitor na mahalagang isang libreng radical scavenger. Ang reaksyon ng polymerization sa pagpapakilala ng mga initiator ay nagsisimula lamang pagkatapos na mapagtagumpayan ang pagkilos ng mga inhibitor. Ginagawang posible ng induction period na ito na mekanikal na paghaluin ang resin na naglalaman ng initiator sa reinforcing agent at ilagay ito sa form na kinakailangan para sa paggamot bago magsimula ang polymerization reaction. Ang mga mahusay na polymerization inhibitors ay hydroquinone at mga derivatives nito, pati na rin ang quaternary ammonium halides.

Karamihan sa mga initiator ng peroxide ay medyo mabagal na nabubulok kapag pumapasok sila sa polymer mass. Upang mapataas ang rate ng kanilang agnas, ginagamit ang mga activator (promoter). Sa katunayan, ang mga activator ay mga catalyst para sa mga initiator.

Parehong ang initiator at ang activator ay mga reaktibong compound, ang marahas na pakikipag-ugnayan nito ay sinamahan ng pag-aapoy o kahit isang pagsabog. Ang mga compound na ito ay dapat na idagdag sa dagta nang hiwalay, siguraduhin bago idagdag ang pangalawa na ang una ay ganap na natunaw. Maraming resin ang naglalaman ng paunang idinagdag na activator.

Ang pag-uugali ng polyester resin sa panahon ng paggamot ay tinutukoy ng ratio ng mga impluwensya ng inhibitor, initiator at activator.

Ang mga substituent sa ethylene carbon atom ay maaaring makaapekto sa reaktibiti ng double bond sa dalawang paraan. Ang spatial na impluwensya ay dahil sa ang katunayan na ang malalaking grupo ay nagtatanggol sa dobleng bono at binabawasan ang posibilidad ng pangalawang reaktibong grupo na kumuha ng isang paborableng posisyon para sa pag-atake, sa gayon ay binabawasan ang reaktibiti ng buong tambalan. Ang polarity ay tinutukoy ng kakayahan ng isang substituent group na makaakit o mag-donate ng mga electron. Ang mga grupong nag-donate ng elektron (tulad ng methyl, phenyl, at halogen) ay ginagawang electronegative ang double bond. Ito ay ang kanilang aksyon na ipinahayag sa styrene, vinyltoluene at chlorinated styrene.

Ang mga grupong nag-withdraw ng elektron (gaya ng vinyl o carbonyl) ay ginagawang electropositive ang double bond. Ito ay nangyayari sa mga fragment ng fumaric acid sa mga polyester resin chain. Ang kabaligtaran ng polarity ng dobleng bono sa styrene at fumaric na mga fragment ng alkyd resin ay nagtataguyod ng kanilang pakikipag-ugnayan at paggamot ng polyester resins. Ang monomeric styrene, na mas mobile kaysa sa mahabang polymeric chain ng unsaturated polyester, ay maaaring maging homopolymerized. Nai-eksperimentong itinatag na ang molar ratio ng styrene at double bond ng polyester 2: 1 ay pinakamainam.

mga initiator at activator

Mayroong malawak na iba't ibang mga sistema ng initiator-inhibitor-activator na magagamit para sa paggawa ng mga polyester resin. Halimbawa, ang isang pangkalahatang layunin na hydroquinone-inhibited resin ay maaaring gumaling nang napakabilis kapag ang aktibong peroxide initiator gaya ng methyl ethyl ketone peroxide ay ginamit kasama ng isang activator gaya ng naphthenate o cobalt octoate. Sa isa pang kaso, ang isang mas matatag na initiator ay ipinakilala upang gamutin ang polyester resin: tert-butylperbenzoate. Pinapayagan nito ang komposisyon ng polyester na mapuno ng calcium carbonate at ground fiberglass. Ang initiator-containing at molded compound na ito ay stable sa room temperature para sa mga buwan, ngunit mapapagaling sa loob ng isang minuto sa pamamagitan ng hot pressing sa 140-160°C.

Ang pagpili ng angkop na initiator at ang halaga nito ay depende sa uri ng dagta at temperatura ng pagpapagaling nito, ang kinakailangang oras para sa buong proseso at ang oras ng gelation. Dahil wala sa mga available na initiator ang kadalasang nakakatugon sa lahat ng kinakailangang mga kinakailangan, iba't ibang kumbinasyon ng mga initiator at initiator na may mga activator ang ginagamit upang makuha ang pinakamahusay na mga resulta.

Sa thermal curing ng polyester resins, ang pinakakaraniwang ginagamit na initiator ay benzoyl peroxide (BP), na lubhang mabisa at madaling gamitin. Ito ay madaling natutunaw sa styrene, maaaring maimbak nang mahabang panahon nang walang pagkawala ng aktibidad, matatag sa temperatura ng silid, at madaling mabulok sa mataas na temperatura. Bilang karagdagan, ang BP ay nagiging sanhi ng isang mataas na exothermic peak sa temperatura, na nag-aambag sa kumpletong paggamot ng dagta. Ang halaga ng BP na ipinapasok sa resin ay nag-iiba mula 0.5 hanggang 2% depende sa uri ng dagta at monomer na ginamit. Kapag gumagamit ng BP sa anyo ng isang paste (kadalasan sa isang halo na may 50% tricresyl phosphate), ang halaga ng ipinakilala na initiator ay bahagyang tumataas (~1 - 3%).

Minsan ay kanais-nais (o kahit na kinakailangan) na isagawa ang proseso ng paggamot ng dagta mula simula hanggang matapos sa mababang temperatura upang ang init na nabuo sa panahon ng polimerisasyon ay mawala. Ito ay lalong mahalaga sa wet laminating kung saan mahirap ang paggamit ng init. Sa ganitong mga kaso, karaniwang ginagamit ang methyl ethyl ketone peroxide (MEKP) bilang initiator. Bagama't ang paggamit ng PMEK ay hindi ganap na nalulunasan ang dagta sa temperatura ng silid, ang pagdaragdag ng isang activator (hal. cobalt naphthenate) ay nagiging sanhi ng resin na mag-gel at halos gumaling sa loob ng maikling panahon.

PAKSA 3. RESINS NA BATAY SA DIESTER

VINYL CARBOXY ACID

Bagama't ang iba't ibang DVA ay ginawa sa dami ng laboratoryo mula noong huling bahagi ng 1950s, ang komersyal na produksyon ng mga resin na ito ay itinatag lamang noong 1965 ng Shell Chemical sa ilalim ng trade name na "epocrylic resins". Ang mga resin na ito ay kinilala bilang epoxy methacrylates at may mahusay na paglaban sa kemikal, na higit pa sa pinakamahusay (noong panahong) polyester resins.

Noong 1966, inilunsad ng Dow Chemical ang Derakan, isang diester ng vinyl carboxylic acid, at isang bilang ng mga katulad na coating resins. Noong 1977, sinimulan ng mga kumpanyang Interplastic at Reichhold Chemical ang paggawa ng DVK sa ilalim ng pangalang Coretsin at Korrolit.

ayon sa pagkakabanggit.

Mga katangian ng resin

Maaaring gamitin ang mga resin sa parehong purong anyo (i.e. walang diluent) o halo-halong sa iba pang mga sangkap. Sa huling kaso, ang resin ay maaaring maglaman ng isang reactive vinyl-containing comonomer (styrene, vinyl toluene, trimethylolpropane triacrylate) o isang non-reactive na "diluent" (methyl ethyl ketone, toluene). Bilang isang patakaran, ang mga resin batay sa mga ester ng methacrylic acid ay naglalaman ng styrene at ginagamit sa paggawa ng mga chemically resistant glass fiber reinforced plastics (GRP). Ang mga resins - derivatives - ng acrylic acid ay ibinibigay na hindi natunaw, at ang kaukulang mga co-reagent ay direktang ipinakilala sa panahon ng paghahanda ng mga coatings at mga tinta sa pag-print na gumaling sa ilalim ng pagkilos ng UV radiation.

Ang mga pisikal na katangian at aplikasyon ng DVK ay nakasalalay sa uri ng mga end group (methacrylic o acrylic), sa dami at uri ng co-reagents, pati na rin sa likas na katangian at molekular na bigat ng mga bloke na bumubuo sa pangunahing kadena ng dagta macromolecules. Bilang resulta ng paggamot, ang styrene - na naglalaman ng DVKM-II ay nakakakuha ng mataas na pagtutol sa mga acid, base at solvents. Ang mga derivatives ng Acrylic acid ay mas sensitibo sa hydrolysis kaysa sa mga derivatives ng methacrylic acid, at samakatuwid ang mga ito ay karaniwang hindi ginagamit sa paggawa ng mga materyales na lumalaban sa kemikal. Dahil sa mataas na reaktibiti ng mga resin na ito, mas gusto ang radiation curing.

Ang undiluted DVK ay isang solid o waxy substance. Samakatuwid, ang parehong reactive at inert diluents ay ipinakilala sa komposisyon upang magbigay ng lagkit na kinakailangan para sa pagproseso at upang madagdagan ang kanilang reaktibiti.

Ang pangunahing bahagi ng DVA macromolecules ay binubuo ng epoxy oligomeric na mga bloke ng iba't ibang molekular na timbang. Kung mas mataas ang molekular na timbang ng naturang mga bloke, mas mataas ang lakas at pagkalastiko ng dagta, ngunit mas mababa ang paglaban sa init at paglaban sa mga solvent.

Kung ikukumpara sa mga polyester, ang mga DVC ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mas mababang nilalaman ng mga pangkat ng ester at mga fragment ng vinyl. Ito ay humahantong sa isang pagtaas sa paglaban ng mga resin na ito sa hydrolysis, pati na rin ang pagbaba sa temperatura ng exotherm peak. Ang pag-urong ng resin sa panahon ng paggamot ay nabawasan. Tulad ng mga polyester, ang mga DVC ay may limitadong buhay ng istante, na sinisiguro ng pagpapakilala ng mga polymerization inhibitors ("mga bitag" ng mga libreng radical) sa panahon ng proseso ng paggawa ng resin.

Paggawa ng resin

Nakukuha ang DVK sa pamamagitan ng pagtugon sa mga methacrylic o acrylic acid na may isang oligomeric epoxy resin. Ang pagdaragdag ng reaksyon ng isang acid sa isang epoxide (esterification) ay exothermic. Bilang resulta ng reaksyong ito, ang mga libreng hydroxyl group ay nabuo sa oligomeric block, ngunit walang mga by-product na nabuo (tulad ng, halimbawa, sa panahon ng polyesterification, kapag nabuo ang tubig). Matapos makumpleto ang reaksyon o sa panahon ng kurso nito, ang mga angkop na diluent o polymerization inhibitor ay idinagdag sa pinaghalong reaksyon.

Ang mga epoxy resin na ginagamit para sa paggawa ng DVA ay maaaring batay sa bisphenol A (sa kasong ito, ang pangkalahatang layunin at heat-resistant DVA ay nakuha), sa mga phenolic-novolac fragment (heat-resistant DVA), at gayundin sa isang tetrabromo derivative ng bisphenol A (fire-resistant DVA). Kapag kumukuha ng DVK na may mga pangkat ng acrylic sa mga dulo, ang mga oligomeric epoxy block batay sa bisphenol A ay karaniwang ginagamit bilang polimer ng pangunahing kadena.

Pagpapagaling

Ang DVC, tulad ng mga unsaturated polyester resin, ay naglalaman ng mga double bond na tumutugon upang bumuo ng mga crosslink kapag nagaling. Ang prosesong ito ay nangyayari sa pagkakaroon ng mga libreng radikal, na nabuo bilang isang resulta ng mga pagbabagong kemikal, thermal o radiation. Ang proseso ng paggamot na nagpapatuloy ayon sa mekanismo ng free-radical ay kinabibilangan ng mga yugto ng pagsisimula (panahon ng induction), paglago at pagwawakas ng chain. Ang pagsisimula ay isang hakbang na naglilimita sa rate kung saan pinipigilan ng initiator ang pagkilos ng mga polymerization inhibitor. Ito ay humahantong sa reaksyon na nagpapatuloy sa kahabaan ng dobleng mga bono ng vinyl eter, na bahagi ng mga macromolecule, at ang co-reagent nito.

Ang paghuhulma ng mga semi-finished na produkto (prepregs) batay sa DVK para sa volumetric molding o para sa mga sheet na plastik ay ginagamit sa direktang pagpindot ng mga kabit para sa mga tubo, pabahay ng mga gamit sa sambahayan, mga impeller, mga bomba at mga bahagi ng kotse. Karaniwan, ang mga prepreg na ito ay naglalaman ng humigit-kumulang pantay na bahagi ayon sa bigat ng resin, ground glass fiber, at mga filler. Kasama rin sa mga ito ang: isang "nakatagong" initiator, mga pigment, anti-adhesion lubricant at mga pampalapot.

PAKSA 4. POLYBUTADIENE RESINS

Ang mga polybutadiene resin ay ginawa noong 1955 at ginamit sa mga Bud-type na compound sa Injay Laboratories. Ang dagta na ginamit sa mga compound na ito ay binubuo ng isang malaking halaga ng likidong 1,2-polybutadiene, ilang styrene-butadiene copolymer, at mga adduct ng dalawang resin. Simula noon, ang mga katulad na produkto ay ginawa ng Richardson at Lithium. Noong 1968, sa ilalim ng pangalan ng tatak na "Gistil", nagsimula silang gumawa ng polybutadiene na may mataas na nilalaman ng dobleng mga bono at isang maliit na halaga ng mga isocyanate na grupo sa mga dulo ng macromolecules. Ang isang tiyak na halaga ng peroxide initiator ay ipinakilala dito.

Ngayon ang resin na ito ay ginawa ng Dianachem at Nippon Souda sa ilalim ng trade name na Nisso-RV. Ang dagta na ito ay isang likidong atactic polybutadiene na may molecular weight na 1000 - 4000, mga 90% ng mga double bond na kung saan ay matatagpuan sa mga side chain (vinyl group).

Mayroong tatlong uri ng dagta na ito:

ang uri B ay hindi naglalaman ng mga terminal functional na grupo; Ang uri G ay naglalaman ng mga hydroxyl group at uri C - carboxyl group sa magkabilang dulo ng macromolecules. Ang iba pang polybutadiene resin ay magagamit na ngayon sa ilalim ng pangalang "Rcone" mula sa Colorado Chemical Specialties. Ang mga resin ng Dienit ay pinaghalong 1,2- at 1,4-polybuta-dnenes (Dienite PD-702, PD-503) o mga pinaghalong may monomer-co-reagent, gaya ng vinyltoluene (PM-520, PM-503 ) o styrene-butadiene oligomer (PDPD-753).

Ang mga pang-industriyang uri ng polybutadiene resin ay karaniwang pinaghalong mababang molekular na timbang 1,2 - at 1,4-polybutadienes. Ang mga isomer na ito ay naiiba sa posisyon ng sentro ng reaksyon na kasangkot sa polimerisasyon. Ang 1,2-polybutadiene, kung saan ang mga double bond ay matatagpuan sa mga side chain, ay mas reaktibo kaysa sa 1,4-polymers, kung saan ang mga double bond ay nasa pangunahing chain. Samakatuwid, ang mga resin na may mataas na nilalaman ng 1,2-polybutadiene ay gumagaling nang mas mabilis at mas madali, at ang mga resin na may malaking proporsyon ng 1,4-polymer ay karaniwang ginagamit upang makakuha ng mataas na nababanat na mga materyales.

Upang maging mas maginhawang iproseso ang 1,2-polybutadiene (PBB) na dagta sa mga pinagsama-samang materyales, dapat itong makuha na may mataas na timbang ng molekular at isang makitid na timbang ng molekular (MW) na pamamahagi. Upang mapataas ang reaktibiti ng dagta sa panahon ng iba't ibang pagbabagong kemikal, ang mga terminal functional group (halimbawa, hydroxyl, carboxyl, o isocyanate) ay ipinapasok sa mga macromolecule nito, at ang mga mixture na naglalaman ng polybutadiene at reactive monomer, tulad ng styrene at vinyl toluene, ay inihanda din. . Pinahihintulutan ng mga terminal hydroxyl group ang mga reaksyon sa polyurethanes, at mga carboxyl group na may mga epoxy group. Pangunahing ginagamit ang Isocyanate-terminated PBB para gumawa ng mga electrically insulating potting compound.

Sa mataas na nilalaman ng mga grupo ng vinyl (higit sa 85%), ang mga polybutadiene resin ay madaling gumaling sa pagkakaroon ng peroxide initiators. Ang mga reaktibong terminal functional na grupo ay nagpapahintulot sa resin na tumaas sa molekular na timbang bago pa man magamot. Ang pagtaas ng MW ay nagdudulot ng pagbaba sa daloy ng resin bago mag-crosslink, na nagiging sanhi ng gelatinization at ang paglitaw ng mga matibay na istruktura ng polimer.

Bilang isang resulta, ang isang mas maginhawang oras ng proseso para sa pagproseso ng dagta sa reaktor ay nakakamit din. Ang hakbang sa paglago ng kadena ay maaaring kontrolin (sa oras) upang makakuha ng mga polimer na may iba't ibang katangian mula sa mataas na lagkit na likido hanggang sa mataas na MW na solid. Ang kakayahang mag-chain grow ay ang batayan para sa malawakang paggamit ng polybutadiene resins sa paggawa ng mga press compositions, coatings, adhesives, electrically insulating potting compounds at thermoset laminates. Ang mga polybutadiene derivatives na nakalista sa ibaba ay maaaring gamitin bilang mga modifier para sa iba pang mga resin at sa paggawa ng mga espesyal na laminate.

–  –  –

Resin Curing Ang pagkakapareho ng proseso ng curing ng polybutadiene resins sa curing ng mga kilalang polyester polymer gamit ang peroxide initiators ay ginagawang lubhang kapaki-pakinabang para sa composite materials technology.

Ang paggamot ng polimer ay dumadaan sa tatlong yugto: mababang temperatura ng gelation, mataas na temperatura na paggamot at thermal cyclization. Sa mababang temperatura, ang pagtaas sa molekular na timbang at lagkit ng dagta ay nangyayari.

Ito ay maaaring maging sanhi ng gelation at simula ng paggamot. Ang mataas na temperatura na pagpapagaling ay nagsisimula sa 121°C, na may nangingibabaw na mga reaksyon sa double bond ng mga vinyl group. Sa yugtong ito ng proseso, nabuo ang mga solidong produkto. Nagsisimula ang thermal cyclization sa temperatura na ~232°C, at ang natitirang mga unsaturated fragment ng polymer substrate ay nagre-react upang bumuo ng isang densely crosslinked network.

Nasa ibaba ang karaniwang data ng prepreg processing mode:

Temperatura ng paghubog, °C

Presyon, MPa

Curing cycle sa 77°C para sa 3.2 mm laminate, min |

Post Curing Period................... Walang Chemical Structure at Properties Ang polybutadiene resin ay may mahusay na electrical properties at chemical resistance. Ang mataas na nilalaman ng nilalaman ng hydrocarbon at ang pinakamababang nilalaman ng mga aromatic unit ay ang dahilan para sa mababang halaga ng dielectric constant at damping factor, pati na rin ang mahusay na paglaban sa kemikal. Ang mababang nilalaman ng mga aromatic fragment ay nagpapaliwanag ng mataas na paglaban ng arko, pati na rin ang paglaban sa pagbuo ng mga kondaktibong bakas.

Ang mga katangian ng polybutadiene resins, katulad ng pag-uugali ng polyethylene, ay nauugnay sa paglaban ng mga polymer na ito sa pagbuo ng carbon sa panahon ng pyrolysis sa ilalim ng mataas na boltahe. Ang kawalan ng mga bono ng ester, na nagiging sanhi ng mga polyester na mahina sa mga acid at base, ay nagpapaliwanag ng hydrophobicity at paglaban ng mga polybutadiene resin sa mga acid at alkalis.

Paglalapat ng mga CM na nakabatay sa PBB Dahil sa natatanging kumbinasyon ng mga mahuhusay na katangian ng elektrikal na may paglaban sa kemikal, matagumpay na nailapat ang mga CM na nakabase sa PBB sa disenyo ng mga radar antenna ng airborne radar. Para sa operasyon sa frequency band na lampas sa K-band (10.9 - 36.0 GHz), ginamit ang reinforced epoxy glass-reinforced plastic, na hindi sapat na nakakatugon sa layuning ito dahil sa mataas na dielectric constants (4.5 - 5.0).

Ito ay magiging malinaw kung isasaalang-alang natin na ang kapal ng pader ng fairing, tulad ng sumusunod mula sa equation sa ibaba, ay isang function ng dielectric constant at ang operating wavelength:

n 0 D=, 2(sin 2) 0.5 kung saan ang d ay ang kapal ng pader ng antenna radome; n - integer 0 (n = 0 para sa manipis na pader; n - 1 para sa pader na may kapal na katumbas ng kalahating alon na haba); 0 - haba ng daluyong sa libreng espasyo; - ang dielectric na pare-pareho; - anggulo ng saklaw.

Dahil ang kapal ng pader ng radome ay dapat na direktang proporsyonal sa epektibong wavelength ngunit inversely proportional sa dielectric constant, ang kumbinasyon ng sabay-sabay na pagtaas ng frequency at paggamit ng mataas na dielectric composite ay lumilikha ng problema sa mismatch sa kapal ng pader kapag mas mahabang wavelength ang ginamit.

Malinaw, kung ang haba ng daluyong ay bumaba nang sabay-sabay at ang dielectric na pare-pareho ng materyal ay tumataas, kung gayon posible na bawasan ang kapal ng mga fairing wall. Gayunpaman, ang paggamit ng manipis na mga pader ay humahantong sa problema ng pagkabigo ng epekto, na maaaring mapabilis ng matinding pagguho ng ibabaw ng manipis na layered na mga istraktura.

Ang isa pang problema sa mas mataas na dielectric na materyales ay ang potensyal para sa mga pagkakaiba-iba sa kapal ng pader ng radome, na nagreresulta sa mas mataas na mga gastos sa produksyon o ang paggamit ng mga karagdagang materyales upang matiyak ang tumpak na "electrical" na kapal. Kapag gumagamit ng mga antenna sa sasakyang panghimpapawid at barko, ang mga karagdagang kinakailangan ay ipinapataw sa CM, kung saan ginawa ang mga fairings: dapat silang magkaroon ng matatag na mga katangian sa isang malawak na hanay ng mga temperatura at sa mga kondisyon ng mataas na kahalumigmigan. Ang mga mahigpit na kinakailangan sa materyal na nauugnay sa mataas na mga frequency ng pagpapatakbo at mahirap na mga kondisyon sa kapaligiran ay hindi madaling matugunan gamit ang maginoo na mga composite na materyales. Gayunpaman, ang mga kinakailangang ito ay maaaring matugunan nang mas ganap kapag gumagamit ng mga materyales batay sa polybutadienes.

Kapag naghahanda ng mga prepreg, ang mga resin ay ginagamot sa pagkakaroon ng isang peroxide initiator. Sa kabila ng mahusay na kakayahang maproseso ng CM na ito at ang kadalian ng paggamot, na nakumpleto sa isang yugto sa loob ng 2 oras sa temperatura na 177 °C, ang mababang mga mekanikal na katangian nito sa transverse na direksyon ay nililimitahan ang paggamit nito bilang isang istrukturang materyal. Ang kawalan na ito ay posibleng nauugnay sa isang mataas na density ng intermolecular crosslinks, na humahantong hindi lamang sa brittleness, kundi pati na rin sa mababang pagdirikit ng binder sa carbon fibers.

Kapag kumukuha ng polybutadiene layered na plastik para sa mga layuning pang-istruktura, ginagamit ang iba't ibang mga reinforcing fibers: salamin, kuwarts at aramid ("Kevlar-49"). Ang mga composite na pinalakas ng Kevlar-49 fiber na may volume fraction na 60% ay angkop para sa paggawa ng radar antenna radomes. Upang mapabuti ang ilan sa mga mekanikal na katangian ng materyal, lalo na ang lakas ng makunat sa transverse na direksyon at interlaminar shear, ang mga katangian ng malagkit at pagkabasa ng Kevlar-49 fiber ay kailangang mapabuti.

Ang isang karagdagang kinakailangan kapag ginagamit ang mga materyales na ito para sa paggawa ng radar antenna radomes ay mababang moisture absorption.

Imbakan Ang mga polybutadiene resin ay hindi nangangailangan ng anumang mga espesyal na kondisyon ng imbakan kumpara sa karaniwang mga nauugnay sa paggamit ng pabagu-bago, nasusunog na mga organikong solvent tulad ng heptane o toluene. Kapag nakaimbak sa temperaturang 0, 20 o 35 °C sa loob ng 10 linggo, walang kapansin-pansing pagbabago sa lagkit o paghihiwalay ng solusyon. Gayunpaman, ang mas mahabang pag-iimbak sa mga temperatura na higit sa 35°C ay dapat na iwasan dahil sa pagkahilig ng solusyon sa gel.

Ang EPOXIES Epoxy resins ay isa sa mga pinakamahusay na binder para sa iba't ibang uri ng fiber composites para sa mga sumusunod na dahilan:

Magandang pagdirikit sa isang malaking bilang ng mga tagapuno, nagpapatibay ng mga bahagi at substrate;

Iba't ibang magagamit na epoxy resins at curing agent, na nagbibigay-daan upang makuha pagkatapos ng paggamot ng mga materyales na may malawak na kumbinasyon ng mga katangian, nakakatugon sa iba't ibang mga kinakailangan ng teknolohiya;

Walang paglabas ng tubig o anumang pabagu-bagong sangkap sa panahon ng proseso ng kemikal at bahagyang pag-urong sa panahon ng paggamot;

Ang paglaban sa kemikal at mahusay na mga katangian ng insulating elektrikal.

Ang pangunahing bahagi ng epoxy binders ay isang halo ng mga oligomeric na produkto na may mga epoxy group sa mga end unit (epoxy resins).

Sila ay natatanggap:

ang pakikipag-ugnayan ng epichlorohydrin sa mga dihydric (mas madalas, polyhydric) na mga alkohol o phenol upang bumuo ng diglycide oxyethers CH2-CH-CH2Cl + HO-R-OH CH2-CH-CH2-O-R-(-O-CH2-CH(OH)-CH2 -O- RO O)-O-CH2-CH-CH2 \ / O o CH2-CH-CH2Cl + H2N-C6H4-NH2 \/ O o CH2-CH-CH2Cl + HO-C6H4-C (CH3) 2-C6H4 -OH bisphenol A \/ O Ang pinakakaraniwang mga resin ay ang mga nakuha mula sa epichlorohydrin at diphenylolpropane (bisphenol A) (ED type resins) o mula sa epichlorohydrin at methylolphenol polycondensation na mga produkto (epoxyphenolic resins EF, EN). Kamakailan, ang mga resin mula sa epichlorohydrin at aniline (EA resin), diaminodiphenylmethane (EMDA) ay ginamit.

Application Ang mga epoxy resin ay ginagamit sa paggawa ng iba't ibang mga composite na materyales at mga bahagi ng istruktura. Ginagamit din ang mga ito bilang mga compound ng encapsulating at sealing, press powder at para sa paggawa ng adhesives.

Ang mga resin ng epoxy ay napaka-lumalaban sa mga acid, alkalis at kahalumigmigan, hindi deform kapag pinainit sa mataas na temperatura, may mababang pag-urong at mataas na dami ng resistivity. Ang mga epoxy resin ay maaaring gamitin hindi lamang upang protektahan ang mga materyales mula sa mga epekto ng kapaligiran, kundi pati na rin upang idikit ang mga bahagi. Sa industriya ng electronics, halimbawa, ang mga epoxy resin ay ginagamit para sa encapsulating welded modules, casting transformer at motor windings, at gayundin para sa sealing electrical cable joints.

Mula noong Ikalawang Digmaang Pandaigdig, ang mga epoxy resin ay ginamit upang gumawa ng tooling (halimbawa, mga hulma na ginagamit sa sheet stamping o mga modelo sa paggawa ng mga bahagi). Ang pagpapatibay ng mga tagapuno sa anyo ng mga particle o mga hibla ay madaling ipinakilala sa dagta, na binabawasan ang gastos nito at pinatataas ang dimensional na katatagan. Ang posibilidad ng pagpapalit ng mga metal na may epoxy resins ay dahil sa dalawang salik: cost-effectiveness sa produksyon at bilis (nang walang malaking gastos sa materyal) ng pagbabago. Bilang karagdagan, ang mga resin na ito ay nagpapanatili ng kanilang hugis at sukat nang maayos, may mataas na mekanikal na katangian at mababang pag-urong, na ginagawang posible na gumawa ng mga bahagi na may maliit na tolerance mula sa kanila.

Molding Epoxy molding compounds (powdery, partially cured mixtures ng resin at hardener na dumadaloy kapag pinainit) ay ginagamit para makagawa ng lahat ng uri ng structural parts. Ang mga filler at reinforcing agent ay madaling ipinapasok sa epoxy resins, na bumubuo ng isang molding mass. Ang mga epoxy resin ay nagbibigay ng mababang pag-urong, mahusay na pagdirikit sa mga filler at reinforcing agent, katatagan ng kemikal, magandang rheological properties.

Pagbubuklod Sa lahat ng kilalang polymeric na materyales, ang mga epoxy resin ay may pinakamataas na lakas ng pandikit. Ginagamit ang mga ito upang i-impregnate ang iba't ibang mga substrate na may kaunting pag-urong. Samakatuwid, ang mga resin na ito ay maaaring gamitin sa pagbubuklod ng maraming magkakaibang mga materyales. Bilang karagdagan, maaari silang pagalingin sa iba't ibang temperatura at sa iba't ibang bilis, na napakahalaga sa pang-industriyang produksyon ng mga pandikit.

Fabrication ng fiber wound CMs at bilang laminates Isa sa pinakamahalagang aplikasyon ng epoxy resin o binder ay sa paggawa ng mga laminate at fiber wound composites para sa paggawa ng mga structural parts. Ang mga nasabing bahagi ay ginagamit sa iba't ibang industriya, kabilang ang pagtatayo ng sasakyang panghimpapawid, espasyo at kagamitang militar. Ginagamit din ang mga laminate sa industriya ng electronics para sa paggawa ng mga naka-print na circuit board. Ang mga tangke at tubo na gawa sa epoxy composites ay malawakang ginagamit sa industriya ng kemikal at petrochemical.

Maaaring gamitin ang epoxy resins sa iba't ibang proseso: wet winding fiber o "wet" forming laminates, dry winding o laying layers na may pre-impregnation ng fiber strands, tela o tape (sa anyo ng prepregs). Sa pangkalahatan, ang mga epoxies ay mas mahal kaysa sa karamihan ng iba pang mga resin, ngunit ang kanilang mahusay na mga katangian ng pagganap ay kadalasang ginagawa silang mas kumikita sa katagalan.

Amine Curing of Resin Ang karamihan sa mga epoxy oligomer ay alinman sa malapot na likido o mababang natutunaw na solid na madaling natutunaw sa mga ketone, eter, at toluene.

Ang mga epoxy oligomer hardener ay nahahati sa dalawang malalaking grupo ayon sa mekanismo ng pagkilos:

Ang mga cross-linking hardener ay naglalaman ng mga functional na grupo na kemikal na nakikipag-ugnayan sa mga functional na grupo ng epoxy oligomer;

Ang mga catalytic hardener ay nagiging sanhi ng pagbuo ng isang spatial na istraktura ng network sa pamamagitan ng polymerization ng mga epoxy group.

Ang mga cross-linking hardener ay naglalaman ng amino, carboxyl, anhydride, isocyanate, hydroxyl at iba pang mga grupo sa kanilang mga molekula.

Ang mga uri ng amine hardener ay ginagamit para sa paggamot sa hanay ng operating temperatura na 0-150 °C. Bilang aliphatic amines, 1,6-hexamethylenediamine at polyethylenepolyamines ng pangkalahatang formula na H2N(CH2CH2NH),CH2CH2NH2, kung saan ang n = 1-4, ay malawakang ginagamit, na may mataas na aktibidad kahit na sa temperatura na 20 °C.

Bilang mga aromatic amine, ginagamit ang m-phenylenediamine, 4,4"-diaminodiphenylmethane, 4,4"-diaminodiphenylsulfone. Ang mga aromatic na amin ay hindi gaanong aktibo kaysa sa aliphatic, at gumagaling ang mga ito sa temperaturang 150 °C pataas.

Ang dicyandiamine ay malawakang ginagamit bilang isang amine-type hardener.

Ang Dicyandiamine ay halos hindi tumutugon sa mga epoxy oligomer sa temperatura ng silid, ngunit mabilis na gumagaling sa mga ito sa mataas na temperatura (150 °C pataas).

Para sa kumpletong crosslinking ng epoxy resin, ang ratio sa pagitan ng bilang ng mga hydrogen atoms sa mga amino group ng hardener at ang bilang ng mga epoxy group sa resin ay dapat na 1:1. Ang reaksyon sa pagitan ng aliphatic amines at epoxy group ay nagpapatuloy sa temperatura ng silid. Sa kaso ng paggamit ng malupit na aromatic amines, kailangan ang pag-init. Ang kemikal na bono sa pagitan ng carbon at nitrogen atoms na nangyayari kapag ang resin ay "naka-crosslink" sa mga amine ay lumalaban sa karamihan ng mga inorganikong acid at alkalis. Gayunpaman, ang bono na ito ay hindi gaanong matatag sa mga organikong acid kaysa sa mga intermolecular na bono na nabuo ng mga hardener ng ibang mga klase. Bilang karagdagan, ang mga electrical insulating properties ng "amino-cured" epoxies ay hindi kasing ganda ng iba pang curing agent. Marahil ito ay dahil sa polarity ng mga hydroxyl group na nabuo sa panahon ng paggamot.

Ang mga Isocyanate hardener ay madaling tumutugon sa mga hydroxyl group ng epoxy oligomer kahit na sa malamig (=20 °C). Sa mataas na temperatura ng pagpapagaling (180-200 °C), ang reaksyon ng isocyanate group na may epoxy group ay posible sa pagbuo ng isang oxazolidone cycle. Bilang isocyanates, ginagamit ang 2,4- at 2,6-toluene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate at prepolymer batay sa mga ito na may mga terminal na isocyanate group.

Para sa paggamot ng mga epoxy oligomer, ang mga phenol-formaldehyde oligomer ng parehong mga uri ng novolac at resole ay malawakang ginagamit. Ang mga Novolac ay nagpapagaling ng mga epoxy oligomer sa pamamagitan ng pag-react ng mga phenolic hydroxyls na may mga epoxy group sa 150-180°C, at sa pagkakaroon ng mga catalyst (tertiary amines) sa 80°C. Sa kaso ng mga resol, ang mga hydroxymethyl na grupo ng mga resol ay tumutugon sa pangalawang pangkat ng OH ng mga epoxy oligomer at, bilang karagdagan, ay maaaring mag-alkylate ng mga aromatic na singsing ng mga epoxy oligomer.

Catalytic hardeners catalyze ang polymerization ng epoxy group sa pamamagitan ng cationic at anionic mekanismo.

Ang cationic polymerization ay pinasimulan ng mga Lewis acid - BF3, BF30(C2H5)2, SnCl4, atbp.

Ang anioonic polymerization ay pinasimulan ng alkali metal hydroxides at alcoholates, pati na rin ang mga tertiary amine tulad ng triethanolamine at 2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol.

Sa anionic polymerization sa pagkakaroon ng mga tertiary amine, ang aktibong site ay nabuo sa pamamagitan ng co-reaksyon ng amine, epoxy site at alkohol ayon sa O OH scheme. Ang mga aliphatic tertiary amines ay karaniwang mga cold-curing hardener. Kamakailan lamang, ang mga imidazole (sa partikular, 2-ethyl-4-methylimidazole) ay matagumpay na ginamit bilang Lewis base type hardeners, na nagbibigay ng mas mataas na heat resistance sa polymers. Ang pag-iimbak ng mga amine hardener ay karaniwang hindi nagdudulot ng anumang mga espesyal na problema. Gayunpaman, maaari silang maging sanhi ng pangangati ng balat sa ilang mga tao at dapat itong pangasiwaan nang may pag-iingat.

Paggamot ng mga resin gamit ang acid anhydrides Bilang acid hardeners, cyclic aldehydes ng carboxylic acids, gaya ng phthalic, maleic, pati na rin ang trimellitic (TMA), pyromellitic (PMA), benzophenonetetracarboxylic acid anhydride (ABTC) ang may pinakamalaking gamit. Paggamot gamit ang carboxylic acid anhydride ay isinasagawa sa 120-180 °C.

Ang pag-iimbak ng mga hardener na ito ay nangangailangan ng espesyal na pangangalaga upang maiwasan ang kanilang pagkabulok sa pamamagitan ng atmospheric moisture. Upang matiyak ang kumpletong paggamot, ang reaksyon ay isinasagawa sa ilalim ng pag-init. Kadalasan ang isang maliit na halaga ng accelerator ay idinagdag upang mapabilis ang proseso ng paggamot, na napakabagal. Mayroon ding mga anhydrous hardener na tumutugon sa resin kapag pinainit sa itaas ng 200°C. Ang acid anhydride ay tumutugon sa mga epoxy resin upang bumuo ng mga ester. Para mangyari ang reaksyong ito, kailangan ang pagbubukas ng anhydride ring. Ang isang maliit na halaga ng mga sangkap na naglalaman ng proton (halimbawa, mga acid, alkohol, phenol at tubig) o mga base ng Lewis ay nagtataguyod ng pagbubukas ng singsing.

Ang pangkat ng ester na nabuo bilang isang resulta ng paggamot ay lumalaban sa pagkilos ng mga organiko at ilang mga inorganikong acid, ngunit sinisira ng alkalis. Ang mga resultang materyales ay may higit na thermal stability at mas mahusay na electrical insulating properties kaysa kapag gumagamit ng amine hardeners.

Lewis acid catalytic curing Isa lamang sa mga Lewis acid, boron trifluoride, ang malawakang ginagamit bilang curing agent para sa epoxy resins. Kapag idinagdag sa maliit na halaga sa purong epoxy, ang hardener na ito ay gumaganap bilang isang katalista para sa cationic homopolymerization ng resin sa polyether. Ang boron trifluoride ay nagdudulot ng napakabilis na exothermic polymerization na nagaganap sa loob ng ilang minuto. Samakatuwid, kapag nagpapagaling ng isang malaking halaga ng dagta, upang mapanatili ang temperatura ng silid sa masa, kinakailangan na harangan ito gamit ang isang espesyal na teknolohiya. Kapag pinagsama sa monoethylamine (MEA) upang mabuo ang BF3-MEA complex, ang boron trifluoride ay nagko-convert sa temperatura ng kuwarto sa isang latent curing agent. Sa temperaturang higit sa 90°C, ito ay nagiging aktibo at nagiging sanhi ng mabilis na paggaling ng epoxy resin, na sinamahan ng isang kinokontrol na pagpapalabas ng init. Kapag tumatanggap ng prepregs, na kadalasang nakaimbak ng ilang linggo bago iproseso, ang paggamit ng latent hardener ay talagang mahalaga.

Ang mga epoxy resin na naglalaman ng BF3-MEA complex ay malawakang ginagamit para sa sealing, sa paggawa ng tooling, laminates at winding na mga produkto.

Ang ilang limitasyon dito ay ang natagpuang kawalang-tatag ng mga prepreg at curing compositions na naglalaman ng VG3MEA sa pagkilos ng moisture.

Mga Accelerator Ang mga accelerator ay idinaragdag sa mga pinaghalong resin at hardener upang pabilisin ang reaksyon sa pagitan ng mga ito. Ang mga ito ay ipinakilala sa mga maliliit na di-stoichiometric na halaga, na pinili sa empirically, ginagabayan ng mga katangian ng nagresultang materyal. Ang ilan sa mga tertiary amine - mga curing catalyst - ay maaari ding maging mga accelerator para sa ilang system. Kadalasan ginagamit ang mga ito upang mapataas ang rate ng paggamot ng mga epoxy resin na may acid anhydride. Para sa layuning ito, ang tin octanate, na isang Lewis acid, ay ginagamit. Sa ilang mga kaso, pinapayagan nito ang paggamot sa temperatura ng silid.

Cured Epoxy Resin Ang ilang mga generalization ay maaaring gawin tungkol sa kaugnayan sa pagitan ng kemikal na istraktura at mga katangian ng mga cured epoxy resins:

Ang mas maraming aromatic na singsing ay kasama sa komposisyon ng epoxy resin, mas mataas ang thermal stability at chemical resistance nito;

Kapag gumagamit ng mga aromatic hardener, mas matibay at matibay na mga materyales ang nabuo kaysa sa kaso ng mga aliphatic agent, gayunpaman, ang pagtaas ng higpit ng mga naturang sistema ay binabawasan ang molecular mobility at sa gayon ay kumplikado ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga reaktibong grupo, at ang paggamot sa kasong ito ay isinasagawa sa mataas na temperatura;

Ang pagbabawas ng density ng intermolecular "crosslinks" ay maaaring humantong sa isang pagtaas sa lakas ng materyal, dahil sa isang pagtaas sa pagpahaba sa break;

Ang pagbabawas ng density ng "mga crosslink" ay maaari ding humantong sa pagbaba ng pag-urong ng dagta sa panahon ng paggamot;

Ang pagtaas ng densidad ng "mga crosslink" ay humahantong sa isang pagtaas sa paglaban sa kemikal ng materyal na pinagaling;

Ang pagtaas sa density ng "crosslinks" ay humahantong sa pagtaas sa thermal degradation temperature (at glass transition temperature Tc), gayunpaman, masyadong mataas ang density ng "crosslinks"

binabawasan ang deformation ng bali (nadagdagan ang brittleness);

Kapag pinapalitan ang mga aromatic fragment ng mga molekula ng aliphatic o cycloaliphatic, na hindi sinamahan ng pagbabago sa bilang ng mga "crosslinks" sa system, ang pagkalastiko at pagpahaba ng cured resin ay tumaas;

Ang acid anhydride cured epoxies ay gumaganap nang mas mahusay sa acid service kaysa sa alkaline service.

Dahil sa ang katunayan na ang mga epoxy resin ay mga viscoelastic na materyales, ang kanilang mga katangian ay nakasalalay sa parehong temperatura at tagal ng pagsubok (bilis, dalas).

Mga katangian ng epoxy resins na pinagaling ng mga espesyal na pamamaraan.

Kapag gumagamit ng mga partikular na cured epoxy system, dapat isaalang-alang ang ilang limitasyon. Halimbawa, sa kaso ng pagmamanupaktura ng malalaking bahagi na hindi maginhawa para sa pagpainit, at makapal na pader na mga bahagi, kung saan ang mga thermal stress ay dapat na minimal, hindi naaangkop na gumamit ng mga sistema na nangangailangan ng mataas na temperatura na paggamot. Sa mga kasong ito, ginagamit ang mga system na may mababang temperatura ng hardener. Kasama sa mga komposisyong ito ang mga epoxy resin na pinagaling ng pagkilos ng aliphatic amines. Ang paggamot sa mga naturang komposisyon sa temperatura ng silid ay nagreresulta sa mga materyales na may mahusay na mga katangian, higit pang pinabuting may mababang init. Siyempre, ang mga resin na ito ay hindi maaaring gamitin sa mataas na temperatura.

Ang mga epoxy oligomer at polymer ay ginagamit sa iba't ibang larangan ng teknolohiya dahil sa matagumpay na kumbinasyon ng isang simpleng teknolohiya sa pagpoproseso na may mataas na pisikal at mekanikal na mga katangian, paglaban sa init, pagdirikit sa iba't ibang mga materyales, paglaban sa iba't ibang media, at ang kakayahang gumaling sa presyon ng atmospera na may mababang pag-urong. Kaya, ang mga ito ay malawakang ginagamit sa paggawa ng mataas na lakas na istrukturang materyales, sa rocket at space technology, aviation, shipbuilding, mechanical engineering, electrical engineering, radio electronics, at paggawa ng instrumento.

Ang mga epoxy oligomer at polymer ay malawakang ginagamit bilang mga matrice para sa paggawa ng mga carbon plastic, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang kumbinasyon ng mataas na lakas at katigasan na may mababang density, mababang temperatura na koepisyent ng friction, mataas na thermal at electrical conductivity, wear resistance, paglaban sa thermal at epekto ng radiation. Ang mga coking at pyrocarbon epoxy carbon plastic ay lumalaban sa thermal at thermal oxidative degradation, may mataas na katangian ng lakas, at may mahusay na heat-shielding properties.

Ang mga epoxy resin ay magandang matrice para sa paggawa ng fiberglass. Bilang karagdagan sa mga glass fiber at glass fabric, quartz fibers at fabrics, boron carbon fibers, silicon carbide at iba pang inorganic fibers ay ginagamit.

Bilang karagdagan sa mga hindi organikong hibla, ang mga hibla mula sa mga organikong polimer ay ginagamit upang makakuha ng mga reinforced na epoxy na plastik, sa partikular, mga high-strength synthetic fibers mula sa poly-p-phenylene terephthalamide at iba pang aramids.

Dahil sa mahusay na pagdirikit sa salamin, ang mga keramika, kahoy, plastik, metal, epoxy oligomer at polimer ay malawakang ginagamit sa paggawa ng mga pandikit, mainit at malamig na mga compound ng paggamot.

Ang mga epoxy oligomer ay ginagamit upang i-seal at i-encapsulate ang iba't ibang bahagi upang maprotektahan ang mga ito mula sa kapaligiran.

Sa electrical engineering, ang mga epoxy oligomer ay ginagamit upang punan ang mga windings ng mga transformer at motor, upang i-seal ang mga joints ng mga electrical cable, atbp.

PAKSANG-ARALIN 6. MGA RESIN NA PANLABAN SA INIT

Sa kabila ng proseso ng thermal-oxidative degradation, na hindi maiiwasang nagpapatuloy sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang agnas ng naturang mga polimer ay nagpapatuloy nang medyo mabagal. Bilang karagdagan, ipinapalagay na ang mga fragment kung saan ang mga polymer na ito ay nasira ay medyo matatag, na nagpapataas ng "buhay" ng materyal sa mataas na temperatura.

Ang pangunahing punto sa pagkuha ng mga resin na lumalaban sa init ay ang synthesis ng mga polimer na naglalaman ng isang malaking bilang ng mga heteroaromatic fragment. Ang mga fragment na ito, na naglalaman ng pinakamababang bilang ng mga atomo ng hydrogen na may kakayahang ma-oxidized, ay maaaring sumipsip ng thermal energy. Sa kasamaang palad, ang parehong mga elemento ng istraktura ng kemikal na tumutukoy sa thermal at oxidative na katatagan ng naturang mga resin ay humantong sa mga malubhang kahirapan, at madalas kahit na sa imposibilidad ng kanilang pagproseso sa nais na mga produkto.

Noong 1960s, isang bilang ng mga heteroaromatic polymers ang na-synthesize, na, ayon sa thermogravimetric analysis (TGA), ay may magandang thermal at oxidative stability sa mataas na temperatura. Gayunpaman, ang mga pagtatangka na gamitin ang mga polymer na ito bilang mga binder para sa pinahusay na mga composite na materyales ay alinman ay hindi matagumpay o hindi matipid sa ekonomiya.

Samakatuwid, noong unang bahagi ng 1970s, ang hinaharap ng mga polymer binder na lumalaban sa init ay mukhang malabo at hindi tiyak. Tila ang kapaki-pakinabang na klase ng mga materyales na ito ay mananatiling isang "kuryusidad sa laboratoryo." Gayunpaman, ang pagbuo ng kimika ng polyimide polymers noong 1972-74. hindi lamang muling binuhay ang interes sa kanila at nagdulot ng mga bagong pag-unlad sa larangan ng mga binder na lumalaban sa init, ngunit ginawang posible na praktikal na mapagtanto ang marami sa mga potensyal na posibilidad ng mga binder na ito. Sa kasalukuyan, ang polyimide fibrous composite na materyales ay ginagamit bilang mga istrukturang materyales na nagpapatakbo sa temperatura na humigit-kumulang 300 ° C. Depende sa kemikal na istraktura ng mga organikong radikal na bumubuo sa mga grupo ng imide, ang oligoimides ay nahahati sa aromatic, aliphatic at alicyclic, at ayon sa ang hugis ng mga kadena - sa linear o tatlong-dimensional (spatial mesh).

Ang pangunahing kawalan ng mga composite na materyales batay sa mataas na molekular na timbang polyimides ay ang kanilang mataas na porosity, na mahigpit na nililimitahan ang mga posibilidad ng epektibong praktikal na aplikasyon ng mga materyales na ito sa ilalim ng mga kondisyon ng sabay-sabay na pagkakalantad sa mataas na mekanikal na pagkarga, mataas na temperatura, at isang oxidizing na kapaligiran.

Samakatuwid, tila mas angkop na gamitin ang paunang fusible oligomeric imides na may kakayahang gamutin sa pamamagitan ng reaksyon ng polymerization, dahil ang polymerization ay hindi sinamahan ng paglabas ng mga pabagu-bago ng produkto, na humahantong sa mataas na porosity ng mga nagresultang materyales. Pinakamahalaga ay ang polymerizable oligomeric imides na naglalaman ng maleicimide at enna grupo sa mga dulo ng chain.

Ang mga kinakailangang ito ay higit na natutugunan ng bismaleimyls na nakuha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga diamine ng iba't ibang mga istraktura at maleic anhydride. Ang dobleng bono sa bis-maleimides ay kulang sa elektron dahil sa kalapitan sa mga carbonyl group ng imide cycle; samakatuwid, ang bis-maleimides ay madaling mag-polymerize kapag pinainit sa ibabaw ng melting point, na bumubuo ng tatlong-dimensional na polimer.

MABABALIK NA BASURA NG ISANG INDUSTRIAL ENTERPRISE Ang basura ay nabubuo sa kurso ng pang-ekonomiyang aktibidad ng halos lahat ng negosyo. Dahil sa ang katunayan na ang dami ng basura ay direktang nakakaapekto ... " FEDERAL AGENCY FOR EDUCATION MOSCOW STATE CONSTRUCTION UNIVERSITY PROGRAM OF discipline _Economic evaluation of investments_ "ECONOMY OF THE PUBLIC SECTOR" Ipinapakita na ang problema ng interaksyon sa pagitan ng mga mekanismo ng pamilihan at estado regulasyon ay dapat talakayin ... "kandidato ng philosophical sciences, junior researcher sa departamento ng sosyolohiya at sikolohiya N ... "sa pamamagitan ng mga kontribyutor, Dean Witter, departamento ng pananalapi, na tumatanggap ng isang panandaliang Stanford degree ... "N. V. Mikhailova Mas Mataas na Estado ng Minsk ... "

2017 www.site - "Libreng electronic library - iba't ibang materyales"

Ang mga materyales ng site na ito ay nai-post para sa pagsusuri, ang lahat ng mga karapatan ay pagmamay-ari ng kanilang mga may-akda.
Kung hindi ka sumasang-ayon na ang iyong materyal ay nai-post sa site na ito, mangyaring sumulat sa amin Aalisin namin ito sa loob ng 1-2 araw ng negosyo.