Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Особенности армирующих волокнистых наполнителей↑ ⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3 Содержание книги
Поиск на нашем сайте
Армирование волокнистых полимерных композитов осуществляется определенными видами волокнистых структур — армирующими волокнистыми наполнителями (АВН). Армирующие волокнистые наполнители (АВН) включают большое число разнообразных текстильных структур, изготавливаемых на основе волокон и нитей (пряжи, химических нитей) и бумажных полотен. Широкий набор различных волокнистых структур диктуется необходимостью их получения с различными механическими, технологическими и функциональными свойствами. Свойства волокнистых полимерных композитов, особенно их механические свойства, определяются, прежде всего, армирующими волокнами и нитями — их видом и свойствами, размерами и расположением, то есть строением армирующего волокнистого наполнителя. В качестве армирующих волокнистых наполнителей используются волокна (различной природы и длины резки), нити, жгуты и ровинги (жгутики), ленты, шнуры, ткани, плетеные полотна, трикотажные полотна, нетканые полотна, бумаги и другие. Таким образом, используя различные виды АВН и технологические приемы их расположения в волокнистом композите, можно оптимизировать расположение армирующих волокон и нитей в готовом композите или изделии на его основе и добиться такого наиболее рационального варианта, при котором большая часть армирующих волокон расположена в направлении главных действующих механических напряжений в условиях эксплуатации. Выбор вида АВН определяется несколькими факторами: • пространственным строением для получения заданного расположения армирующего компонента (волокон или нитей) — в направлении действующих усилий (для механически нагруженных композитов) или равномерного расположения (для изотропных видов композитов); Следует заметить, что пространственное расположение волокон и нитей в различных волокнистых структурах обычно отличается от прямолинейного и отклоняется от направления действия механических нагрузок в готовом композите или изделии. Это приводит к появлению трансверсальных и сдвиговых напряжений в направлениях, приводящих к возможному нарушению адгезионного контакта между волокнами и матрицей (связующим). Важно, чтобы эти напряжения не превышали уровень адгезионного контакта (при сдвиге или отрыве), что может инициировать локальное разрушение и привести к снижению механических свойств композита. Таким образом, выбор структуры армирующего волокнистого наполнителя является весьма важным, поскольку он во многом определяет степень реализации механических свойств волокон или нитей в готовом композите.
В композитах при их нагружении расположение волокон изменяется незначительно, хотя они деформируются вплоть до разрушения композита. В отличие от композитов в готовых текстильных материалах вследствие лабильности их структуры волокна и нити существенно меняют свое расположение, ориентируясь в направлении максимальных действующих нагрузок. Влияние длины волокон на свойства композитов существенно, но только до длины, составляющей несколько критических размеров. Таким образом, достижение необходимых механических свойств композитов при длинах волокон порядка нескольких миллиметров уже преимущественно зависит от их механических свойств и расположения в волокнистом армирующем наполнителе по отношению к действующим внешним нагрузкам. В технологии получения композитов и изделий из них длина волокон в АВН во много раз больше критической, что необходимо для обеспечения «податливости» волокнистой структуры без ее разрыва. Это играет важную роль при использовании АВН в сложных по форме композитных изделиях, поскольку при получении композитов изменение раскладки АВН позволяет в определенных пределах ориентировать волокна или нити заданным образом. По расположению структурных элементов (волокон, нитей) АВН могут быть условно разделены на следующие виды: • 1D — однонаправленные (нити, ленты, жгуты и др.);
Основные варианты расположения волокон в армирующих наполнителях и. соответственно, в полученных на их основе композитах приведены на схемах рис. 1. Дать какое-либо обобщенное описание всех волокнистых структур, применяемых в качестве АВН, просто невозможно — их множество в связи с многочисленными прикладными задачами создания из них материалов и изделий с самыми разнообразными характеристиками. Каждая из перечисленных волокнистых структур имеет большое число вариантов, зависящих от технологии их получения и заданных свойств. В связи с изложенным ниже в главе 6 будут рассмотрены основные виды АВН, их особенности и примеры структур, иллюстрирующих различные области применения. Таким образом, используя различные виды АВН и технологические приемы их расположения в волокнистом композите, можно оптимизировать расположение армирующих волокон или нитей и добиться такого наиболее рационального варианта, при котором большая часть армирующих волокон расположена в направлении главных действующих механических напряжений в условиях эксплуатации. Основными видами армирующих волокнистых наполнителей являются следующие. Короткие волокна. Являются одним из основных видов армирующих наполнителей. Диапазон длин резаных (рубленых) волокон может быть очень широким — от 3-10 мм (для изготовления бумаг или премиксов на основе термопластов) до 30-40 мм (в волокнитах на основе реактопластов). Как исходный материал сами короткие волокна применяются редко, поскольку они неудобны при дозировании (недостаточно рассыпчаты) и плохо диспергируются в матрице. Обычно на их основе изготавливаются волокнистые армированные полуфабрикаты — наполненные волокнами гранулы, премиксы и пресс-волокниты. Их применение гораздо удобнее при дозировке и последующем процессе изготовления изделий. Премиксы часто изготавливаются путем совместного экструдирования ровингов (жгутов) с термопластичной матрицей в виде прутков и резки (дробления) их на гранулы с длиной резки, соответствующей заданной длине волокон. Особым случаем является получение фибриллированных синтетических волокон (фибриллятов, часто называемых «пульпой») как для изготовления синтетических бумаг, так и для непосредственного введения в состав волокнистых композитов. Среди синтетических волокон фибриллируются те, которые имеют высокоанизотропную фибриллярную структуру — высокоориентированные целлюлозные, параарамидные и некоторые другие. Практическое применение приобрели, прежде всего, параарамидные фибрилляты, получаемые путем механической дезинтеграции готовых волокон в водной среде. Параарамидные фибрилляты часто изготавливают из технологических отходов волокон и нитей. Высокая стоимость параарамидов делает такое использование отходов волокон вполне рентабельным, кроме того, они позволяют получать композиты улучшенных свойств, в частности, с повышенной прочностью на сдвиг. Нити, жгутики (ровинги), жгуты и ленты на их основе являются однонаправленными АВН и применяются для изготовления высокопрочных, однонаправленных композитов, а также намотанных изделий. Однонаправленные АВН также используются и для получения слоистых пластиков путем выкладки слоев во взаимно перпендикулярных направлениях или под различными углами. Такое послойное расположение наполнителя особенно важно в случае прессования композитов на основе хрупких нитей, где в текстильных структурах наличие перегибов приводит к снижению механических свойств волокон (нитей) или их разрушению при прессовании.
При получении жгутиков (ровингов), жгутов и однонаправленных лент методом сложения (трощения) важное значение имеет равномерное сложение отдельных нитей без их разнодлинности, которая может приводить к неравномерности их нагружения в готовом композите и снижает его механические характеристики в направлении армирования (прочность, модуль деформации). Разнодлинность особенно сказывается в случае высокомодульных волокон (нитей) с малыми деформациями при разрыве. В некоторых случаях (например, в случае углеродных АВН) применяются тканые ленты, где армирующие нити являются основой, а редко расположенный уток служит в основном для фиксации нитей и сохранения структуры лент. Следует также отметить, что высокомодульные нити, жгуты и ленты, предназначенные для получения особо прочных однонаправленных и намотанных изделий, должны уже в технологии их получения наматываться на патроны большого диаметра во избежание появления наведенной разнодлинности между отдельными элементарными или комплексными нитями. Так, например, для арамидных и углеродных нитей с линейной плотностью 100 текс и более наружный диаметр патрона желательно иметь не менее 80-100 мм. Тканые структуры являются наиболее распространенными текстильными материалами, используемыми для получения слоистых пластиков типа текстолитов в виде листовых, намотанных и формованных полуфабрикатов. Они применяются также для изготовления прессованных изделий с большим радиусом кривизны. Для получения текстолитов применяют ткани полотняного, саржевого, сатинового и других простых переплетений, причем наличие в раппорте длинных перекрытий способствует получению композитов с более высоким уровнем механических свойств. Для изготовления текстолитов используются ткани различной поверхностной плотности — легкие (до 150 г/м2), средние (до 300 г/м2) и тяжелые (свыше 300 г/м2). Из хлопчатобумажных тканей чаще всего используют бязь, шифон, миткаль, бельтинг. Плетеные текстильные материалы. В последнее время для производства текстолитов все большее применение находят плоские плетеные текстильные структуры с заданным углом расположения наполнителей и раппортом переплетений, обеспечивающих максимально высокие механические характеристики в направлении действия внешних нагрузок. Обычно раппорт выбирается с достаточно длинными перекрытиями нитей, поскольку в этом случае обеспечивается достижение большей прочности и жесткости структуры в заданном направлении. Кроме того, используются плетеные ленты и шнуры, применение которых диктуется особенностями профиля и механических свойств композиционных деталей и изделий. В большинстве случаев плетеные структуры изготавливаются на основе оптимизационных расчетов по предварительным заказам целевого назначения.
Трикотажные (вязаные) полотна и другие структуры пока еще сравнительно мало используются при производстве массовых текстолитов и изделий из них. Однако возможность создания структур с заданным расположением нитей, необходимым для наиболее ответственных видов текстолитовых деталей и изделий, несущих высокие нагрузки, имеет в этих случаях определенные преимущества. Трикотажные полотна вследствие высокой податливости позволяют получать детали и изделия с малыми радиусами кривизны. Для достижения более высокого уровня свойств в направлении расположения слоев применяются переплетения с длинными прямыми участками петель. Трикотажные полотна имеют важные преимущества также в случаях изготовления деталей и изделий с заданным расположением наполнителя в виде различных вязаных объемных форм с различной плотностью вязания и заданной толщиной материала. Они обеспечивают также получение материалов большой толщины с наличием поперечно расположенных нитей, что необходимо для получения малоанизотропных композиционных изделий. Однако применение трикотажных армирующих структур имеет один общий недостаток — трудность достижения высоких значений объемного наполнения. Трехмерные тканые, плетеные, вязаные структуры широко применяются при изготовлении деталей и изделий, несущих высокие механические нагрузки. Эти виды АВН изготавливаются обычно на основе высокопрочных и/или высокомодульных нитей: параарамидных, углеродных или различных видов неорганических. Получаемые объемные структуры имеют внешнюю форму изготавливаемых деталей или изделий. В этих структурах нити располагаются таким образом, чтобы они были ориентированы в направлении наибольших механических напряжений. Детали и изделия получают обычно путем пропитки объемных структур компонентами реактопластов с последующим отверждением матрицы.
Вопрос № 70 Текстолиты Сайт(кратко википедия) - http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BA%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D1%82 сайт (поподробнее) - http://newchemistry.ru/letter.php?n_id=3844&cat_id=6&page_id=1 Текстоли́т — электроизоляционный конструкционный материал, применяемый для производства подшипников скольжения, шестерён и других деталей, а также в электро- и радиотехнике. Представляет собой слоистый пластик на основе ткани из волокон и полимерного связующего вещества (например, бакелита, полиэфирной смолы, эпоксидной смолы). Текстолит на основе стеклоткани называется стеклотекстолитом или стеклопластиком. Стеклотекстолит превосходит текстолит по ряду свойств: термостойкость от 140 до 180 °C против 105—125 °C у текстолита; удельное сопротивление — 1011 Ом·м против 107 Ом·м; тангенс угла потерь — 0,02 против 0,07. Листовой стеклотекстолит, покрытый медной фольгой, служит основой для изготовления заготовок печатных плат.Текстолит изготавливается следующих марок: § ПТ (поделочный текстолит); § ПТК (поделочный текстолит конструкционный); § ПТМ (поделочный текстолит стойкий к трансформаторному маслу); § марки А и Б (текстолит электротехнический); § ПТН; § ПТГ и т. д. Текстолит выпускается в виде плит, стержней и втулок.
Вопрос № 71 Гибридные АВН Сайт - http://plastinfo.ru/information/articles/341/
Комбинированные и гибридные волокнистые материалы на основе волокнистых слоев, нитей и различных текстильных структур применяются в некоторых случаях для обеспечения заданных механических характеристик композитов и изделий на их основе, особенно в случаях сверхпрочных органических волокон и нитей, имеющих высокий уровень удельных механических характеристик при растяжении, но высокую анизотропию свойств и поэтому недостаточный их уровень в трансверсальном направлении и при сдвиге. Это вызывает необходимость повышения поперечных свойств в анизотропных композитах (слоистых пластиках и других однонаправленных структурах). Необходимость повышения поперечных свойств особенно важна при армировании параарамидными волокнами, нитями и АВН на их основе. В этом случае в качестве второго компонента используются углеродные, стеклянные или другие виды неорганических волокон и нитей. При этом возможно как получение гибридных АВН (лент, жгутов, тканей и других видов полотен), так и совместное их применение в процессе послойной выкладки при получении композиционным волокнистых материалов (КВМ). Гибридные АВН могут быть получены в виде волокнистых слоев, тканей, плетеных структур, вязаных (трикотажных) материалов. Еще одной целью применения гибридных АВН является придание им некоторых дополнительных физических или других свойств. Так, например, для получения электропроводных композитов и изделий из них в АВН вводятся электропроводящие углеродные волокна или нити. Таким путем создаются композиты с заданной электропроводностью или обладающие антистатическими свойствами. Важным случаем является изготовление гибридных АВН, где второй компонент несет вспомогательные функции и затем либо удаляется, либо входит в состав матрицы при получении композита. Примером этого является получение тканых или вязаных АВН из жестких и хрупких нитей — углеродных или тонких проволок тугоплавких металлов (молибдена, вольфрама и др.). В качестве нити-спутника используется хлопчатобумажная пряжа (удаляемая затем выжиганием, кислотным травлением или она остается в составе композита), а также растворимая поливинилспиртовая нить (ее можно удалить растворением горячей водой или она набухает и входит в состав почти любого термореактивного связующего).
Вопрос № 72 АВП. Премиксы и препреги Сайт (АВП вообщем) - http://www.polymery.ru/letter.php?n_id=2630&cat_id=&page_id=5 Сайт (Премиксы и препреги) - http://kalinaplast.ru/maim/informaciya/stati/kompozity/989.html
Армированные волокнистые полуфабрикаты (АВП) являются промежуточными материалами, содержащими заданное количество волокнистого наполнителя и полимерной матрицы. АВП являются удобной выпускной формой полуфабрикатов. На их основе различными методами переработки получают композиционные материалы и изделия самой различной формы. Основные виды АВП зависят от вида используемого АВН: премиксы и волокниты, препреги, АВП с термопластичными матрицами (полиэтиленом, полипропиленом, полиамидами и пр.) и заранее добавленными красителями или другими компонентами могут храниться до их переработки в композиты практически неограниченное время. АВП с термореактивными матрицами изготовляют на основе олигомеров термореактивных смол, не полностью отвержденных и потому текучих при нагревании (фенолформальдегидных, полиэфирных, эпоксидных и др.) с добавлением порошкообразных наполнителей, красителей, смазывающих веществ (для исключения прилипания к пресс-формам). Срок хранения таких АВП определяется техническими условиями, поскольку даже при комнатной температуре происходит медленное отверждение связующего. Часто рекомендуется их хранение при пониженной температуре. Готовыми к применению АВП являются пресс-волокниты, изготовляемые на основе коротко резаных волокон как дисперсных наполнителей с применением термореактивных связующих. Их выпускная форма - таблетки или частицы неправильной формы. Такие АВП перерабатываются в изделия обычно методом горячего прессования. Методы получения изделий из волокнистых полимерных композитов. Для формования изделий из наполненных полимеров и термопластичных АВП применяются следующие методы: литье под давлением; литьевое прессование; прямое прессование высоковязких термопластов; прокатка; экструзия; каландрование; вакуум- и пневмоформование; метод окунания и напыления; метод ротационного формования; метод штамповки из листов и др.
Препреги и премиксы являются армированными волокнистыми полуфабрикатами, содержащими заданное количество волокнистого наполнителя, пропитанного термореактивными или термопластичными связующими. (В переводе с английского эти термины означают «заранее приготовленную смесь»). Полуфабрикаты из премиксов и препрегов представляют собой готовые компоненты, которые вводятся в полимер в процессе их переработки в изделия. Премиксы и препреги - благодаря своим уникальным свойствам с успехом заменяют металл и термопласты в различных отраслях промышленности. Высокопроизводительные и практически безотходные технологии изготовления изделий из этих материалов способствуют росту их популярности у переработчиков. Из этих материалов изготавливают конструкционные и электроизоляционные детали электротехнического назначения, а также крупногабаритные изделия, используемые в машиностроении и других отраслях промышленности. Премиксы являются дисперсно-наполненными материалами на основе термореактивного связующего с наполнителями. В качестве наполнителей применяются рубленное стекловолокно или дисперсные наполнители (мел, каолин и добавки, например, смазки, красители) Премиксы содержат волокнистые наполнители до 5-35% или дисперсные наполнители до 30-60% при 20-30% связующего. Премиксы должны обладать низкой вязкостью, не содержать растворителей и отверждаться без выделения «летучих» (газооб разных продуктов). Этим требованиям удовлетворяют эпоксидные и полиэфирные смолы. Препреги наполняют различными видами волокнистых наполнителей - непрерывные жгуты, собранные в ленты, ровинги или нити, ткани, нетканые материалы типа мата, бумага и др. Волокна стеклянные, углеродные, комбинированные. Термореактивные препреги используются в качестве листовых прессматериалов: o Стеклотекстолиты (Стекловолокнистый шпон и стеклонити, собранные в ленту на основе модифицированных феноло-формальдных смол) обладают более высокой механической прочностью, теплостойкостью и минимальным влагопоглощением. Они имеют лучшую стабильность размеров, а электрические свойства остаются высокими и во влажной среде. Поверхности изделий из стеклотекстолитов износоустойчивы. Выпускаются различные марки стеклотекстолитов, предназначенных для изделий с повышенными свойствами (нагревостойкость, тропикостойкость, гальваностойкость, огнестойкость, с металлической сеткой). o Фольгированный стеклотекстолит облицован медной фольгой толщиной 35- 50мкм. Имеются теплостойкая модификация марок с толщиной фольги 5мкм. Применяется листовой нефольгированный стеклотекстолит с адгезионным слоем, обладающим неограниченной жизнестойкостью. o Эпоксидные препреги (на основе эпоксидных связующих и высокопрочных и высокомодульных углеродных, стеклянных или органических волокнистых наполнителей). Эпоксидные препреги получают пропиткой наполнителя раствором или расплавом связующего либо по "пленочной" технологии. o Олигоимиды с концевыми группами, способными к полимеризации, повышающими термостойкость материала. o Олигомеры на основе ароматических соединений, содержащих ацетиленовые, нитрильные или др. группы, способные к циклотримеризации. Термореактивные (полиэфирные) препреги получают путем нанесения связующего (в виде слоя пасты) на полиэтиленовую пленку. Следующий слой покрывают рубленным стекловолокном (25-50мм) или непрерывными стеклянными, углеродными, арамидными или другими волокнами. Сверху полученный мат покрывается второй пленкой со слоем пасты. Полученный "сэндвич" уплотняется валками или в ленточном прессе с последующем свертыванием в рулон. Термопластичные препреги получают по той же технологии, что и термореактивные препреги. Термопластичные связующие используют в виде волокон, которые при термообработке расплавляются и связывают армирующий наполнитель. Термопластичные препреги изготавливают на основе тепло- и термостойких ароматически простых и сложных полиэфиров, полисульфонов, а также ароматических полисульфидов. Термопластичные препреги обладают стойкостью при температуре до 330°С, а небольшое значение тангенса угла диэлектрических потерь позволяет использовать их в СВЧ-аппаратуре. Методы переработки термопластичных препрегов более высокопроизводительны, чем термореактивных препрегов. Термопластичные препреги можно подвергать повторной переработке. Их используют в производстве высоконагруженных деталей методами штамповки или прессования.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 596; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 13.58.252.71 (0.018 с.) |