Введение

Одним их самых распространенных искусственных, отсутствующих в природе и потому получаемых в процессе химической обработки, материалов являются полимеры, пластмассы, появление которых относится к 20 веку, веку бурного развития новых технологий. Их распространенность, применение обусловлено рядом их специфических свойств, таких как малая плотность при удовлетворительной технологической прочности, высокая химическая коррозионная стойкость, хорошие электроизоляционные свойства и прочее. пластмасса армированный полимерный

В данной работе мы рассмотрим два вида пластиковых масс, такие как наполненные и армированные, их виды, свойства, процесс изготовления, механические и физико-химические свойства так же рассмотрим преимущества и недостатки.

Общие сведения

Пластмассы -- это большой класс материалов, отличающихся широким диапазоном свойств и областей применения. В электро- и радиотехнике они используются в качестве как электроизоляционных, так и конструкционных материалов, что обусловлено достаточно высоким уровнем их электрических и механических свойств, стойкостью к воздействию высоких и низких температур, химо- и влагостойкостью, эластичностью, небольшой плотностью и легкостью переработки в изделия. Пластмассы, пластики, материалы, содержащие в своём составе полимер, который в период формования изделий находится в вязкотекучем или высокоэластичном состоянии, а при эксплуатации -- в стеклообразном или кристаллическом состоянии. В зависимости от характера процессов, сопутствующих формованию изделий, Пластмассы делят на реактопласты и термопласты. К числу реактопластов относят материалы, переработка в изделия которых сопровождается химической реакцией образования сетчатого полимера -- отверждением; при этом пластик необратимо утрачивает способность переходить в вязкотекучее состояние (раствор или расплав). При формовании изделий из термопластов не происходит отверждения, и материал в изделии сохраняет способность вновь переходить в вязкотекучее состояние.

Пластмассы обычно состоят из нескольких взаимно совмещающихся и несовмещающихся компонентов. При этом, помимо полимера, в состав пластмасс могут входить наполнители полимерных материалов, пластификаторы, понижающие температуру текучести и вязкость полимера, стабилизаторы полимерных материалов, замедляющие его старение, красители и др. Пластики могут быть однофазными (гомогенными) или многофазными (гетерогенными, композиционными) материалами. В гомогенных пластмассах полимер является основным компонентом, определяющим свойства материала. Остальные компоненты растворены в полимере и способны улучшать те или иные его свойства. В гетерогенных пластмассах полимер выполняет функцию дисперсионной среды (связующего) по отношению к диспергированным в нём компонентам, составляющим самостоятельные фазы. Для распределения внешнего воздействия на компоненты гетерогенного пластика необходимо обеспечить прочное сцепление на границе контакта связующего с частицами наполнителя, достигаемое адсорбцией или химической реакцией связующего с поверхностью наполнителя.

Наполненные пластики могут рассматриваться как слоистые системы, состоящие из непрерывной фазы - полимера, ориентированного и фиксированного в виде тонких слоев на поверхности частиц наполнителя, и чередующихся слоев. Исходя из этого прочность наполненных пластмасс возрастает с увеличением активной поверхности до определенного максимума, соответствующего предельно ориентированному слою связующего. Влияние наполнителя на прочность, как и в случае резин, описывается с помощью статистической теории распределения внутренних дефектов в твердом теле. Усиливающее действие связано с изменением перенапряжений в вершинах трещин, с релаксацией напряжений и перераспределением их на большее число центров прорастания микротрещин. Это должно увеличить среднее напряжение, обусловливающее разрушение тела. Микротрещина, развиваясь в наполненном полимере, может упереться в частицу наполнителя, и, следовательно, для ее дальнейшего развития требуется увеличение напряжения. Чем больше в полимере наполнителя, тем больше создается препятствий для развития трещин, вследствие чего происходит торможение процесса разрушения. Можно также полагать, что в тонких слоях полимеров согласно статистической теории прочности должно наблюдаться уменьшение числа дефектов, приводящих к разрушению, и увеличение прочности будет пропорционально уменьшению толщины слоя. Это предположение проверялось Рабиновичем на примере тонких пленок бутварофенольной смолы, однако различий в механических свойствах пленок разной толщины им обнаружено не было.

Свойства пластмасс с твёрдым наполнителем определяются степенью наполнения, типом наполнителя и связующего, прочностью сцепления на границе контакта, толщиной пограничного слоя, формой, размером и взаимным расположением частиц наполнителя. Пластмасс с частицами наполнителя малых размеров, равномерно распределёнными по материалу, характеризуются изотропией свойств, оптимум которых достигается при степени наполнения, обеспечивающей адсорбцию всего объёма связующего поверхностью частиц наполнителя. При повышении температуры и давления часть связующего десорбируется с поверхности наполнителя, благодаря чему материал можно формовать в изделия сложных форм с хрупкими армирующими элементами. Мелкие частицы наполнителя в зависимости от их природы до различных пределов повышают модуль упругости изделия, его твёрдость, прочность, придают ему фрикционные, антифрикционные, теплоизоляционные, теплопроводящие или электропроводящие свойства.

Основной особенностью армированных пластиков является ярко выраженная анизотропия их механических свойств, определяемая ориентацией волокон в матрице в одном или нескольких на- правлениях. Выбор ориентации обусловливается распределением напряжений в элементах конструкций. Это дает возможность оптимизировать структуру материала по весовым характеристикам, что позволяет создавать конструкции с минимизированной материалоемкостью. Отметим, что полимерные армированные материалы иногда не совсем правильно относят к наполненным поли- мерам: в данном случае речь идет о системах армирующих волокон, связанных между собой клеящей средой с полимерной матрицей. Поэтому для ПКМ особую роль приобретает прочность адгезионного взаимодействия матриц с весьма раз- витой поверхностью армирующих волокон. Главным элементом любых структур армированных пластиков является однонаправленный слой, состоящий из параллельно ориентированных армирующих элементов волокон, нитей, жгутов, лент или полотен. В данной работе мы не рассматриваем тканые армированные материалы. Как правило, текстильные и ткацкие процессы приводят к заметному снижению прочности волокнистых материалов и использование тканей оправдано лишь технологией и формой изделий, например, при их двойной кривизне. В настоящее время в качестве армирующих волокон, кроме стеклянных, используют несколько видов углеродных, органических на основе гибко- и жесткоцепных полимеров, борные и ряд других. Общей и важной почти для всех видов волокнистых материалов характеристикой является дисперсия прочности и длины волокон в пучке (нити, жгуте, ровинге), обусловленная технологией их формирования и получения. Основным корректным методом оценки их физико-механических свойств может служить определение прочности при растяжении так называемого микропластика, т.е. пучка волокон, пропитанных полимерной матрицей, отвержденной по заданному режиму. Этот метод получил сегодня широкое распространение и у нас, и за рубежом.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Загрузить   След >