Технологии

В композицию, используемую для пропитки, помимо связующего, входят отвердитель, ускоритель отверждения, пигменты и другие добавки, регулирующие свойства смолы и, в конечном счете, будущего готового продукта - стеклопластика. Сравнительные свойства стеклопластиков, изготовленных с применением в качестве связующего олигомерных смол, приведены в табл. 11.

Как видно из приведенных в табл. 11 данных, стеклопластики на основе эпоксидных смол обладают более высокой прочностью при всех видах нагружения. Кроме того, они имеют более высокую выносливость при различных нагрузках. По теплостойкости их превосходят материалы на основе кремнийорганических и фенолформальдегидных смол.
Наибольшее применение в качестве связующего армированных пластиков находят ненасыщенные полиэфирные смолы благодаря низкой стоимости и высокой технологичности.

Роль матрицы, сформированной из связующего, чрезвычайно велика. Благодаря ее непрерывности и адгезионной связи с наполнителем прилагаемые к композиту напряжения распределяются по всему объему материала и воспринимаются высокопрочными волокнами. В то же время именно матрица определяет такие важнейшие свойства композита, как тепло-, огне-, биостойкость, устойчивость к УФ, радиационному и химическому воздействию.

Требования к физико-механическим свойствам связующих определяются условиями эксплуатации изделий из композитов. Весьма важны и их технологические свойства, от которых зависит возможность производства композиционного материала. Так, например, вязкость олигомера оказывает непосредственное влияние на возможность пропитки им наполнителя, а адгезионные свойства влияют на прочность связи между наполнителем и матрицей. Температурный коэффициент линейного расширения, который, у матрицы может быть в десятки раз больше, чем у волокна, влияет на возможность расслоения композита уже при изготовлении изделия, поскольку отверждение большинства используемых полимеров происходит с выделением тепла.

Анализируя условия эксплуатации изделий из композитов, а также технологии их формования, не трудно представить, сколь многообразны, а порой и противоречивы требования к свойствам связующих, используемых для формования матриц. Скажем, требование к такому важному свойству матрицы, как пластичность, противоречиво. С одной стороны повышение пластичности способствует снижению хрупкости материала. В то же время высокая пластичность матрицы не только отрицательно влияет на прочностные свойства композита, но и снижает теплостойкость и другие характеристики материала. Поэтому связующее должно обладать не просто высокой или низкой пластичностью, а иметь значение этого показателя в узких, оптимальных для конкретного композиционного материала, пределах. Таким образом, важна оптимизация свойств полимерного связующего.

Улучшение свойств матриц достигается путем создания новых полимеров, изменения структуры существующих, введением различных добавок. В частности, повышение теплостойкости композитов, которая характеризуется способностью материала сохранять структуру при нагревании, достигается использованием полимеров с высокой жесткостью цепей и оптимальным с точки зрения переработки межмолекулярным взаимодействием.

Термостойкость, т.е. способность материала сохранять химическую структуру при нагревании, достигается при использовании полимеров с прочными химическими связями.

Примером того, как достигаются заданные свойства полимеров различными путями, является повышение их огнестойкости. С этой целью используют специальные полимеры, устойчивые к термоокислительной деструкции, совершенствуют структуру готового материала, исключая пористость и рыхлость, вводят в полимерную композицию различные антипирены, подавляющие горение.

Такой важный показатель для многих областей применения композиционных материалов, как водостойкость, также зависит от химической и физической структуры связующего, а также от физического строения матрицы.

Поэтому, при создании композитов необходимо учитывать все физико-механические и технологические свойства связующего, а также все виды взаимодействия между различными составляющими композита, которые могут изменить характеристики материала в целом.

Принимая во внимание возрастающие требования к композиционным материалам, связанные с ужесточением условий их работы, в последние годы проводятся исследования по созданию полимерных связующих для матриц, обеспечивающих высокие прочностные свойства (до 250 МПа), теплостойкость (до 300 °С), низкое водопоглощение (до 1 %). Использование таких связующих хотя и позволяет существенно улучшить эксплуатационные характеристики композиционных материалов, но создает значительные трудности для реализации технологий производства из них изделий, поскольку температура их переработки достигает 350 °С.

С анализом технологий производства и анализом текущего состояния и прогнозом рынка стеклопластиковых труб Вы можете познакомиться в отчете маркетингового исследования Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок стеклопластиковых труб в России».

www.newchemistry.ru