В то же время прочность некоторых, в том числе высокомодульных полимерных, стеклянных, углеродных и других волокон равна 4000-5000 МПа, а некоторых еще выше. Поэтому для производства высокопрочных полимерных композитов широко используются армирующие органические и неорганические волокна, а также текстильные материалы на их основе. Химическая природа волокон, используемых для производства армированных пластиков, многообразна. Это могут быть полимерные материалы, стекло различного состава, углерод, базальт и др. Прочностные свойства некоторых видов волокон приведены в табл. Свойства армирующих волокон Вид волокна | Прочность при растяжении, ГПа | Модуль упругости при растяжении, ГПа | | 1. Полиэтиленовые (ПЭНД) | 0,45-0,80 | 3,0-8,5 | | 2. Полипропиленовые | 0,30-0,70 | 3,3-10,0 | | 3. Полиамидные | 0,50-0,95 | 2,0-4,5 | | 4. СВМ, армос, терлон | 3,50-4,50 | 125,0-175,0 | | 5. Кевлар 149 | 3,80-4,20 | 150,0-180,0 | | 6. Углеродные | 2,00-4,50 | 200,0-500,0 | | 7. Стеклянные | 2,00-4,90 | 50,0-95,0 | | 8. Базальтовые | 1,80-2,80 | 95,0-100,0 |
Свойства волокнистых армирующих материалов различной химической природы принципиально отличаются друг от друга. Кроме того, свойства армирующего материала одной природы могут отличаться на десятки процентов только от того, какова его предыстория: температура и продолжительность сушки, длительность контакта с кислородом воздуха, условия обжига замасливателя и нанесения аппрета, его природа и др. Наиболее широко для получения полимерных композиционных материалов используются армирующие наполнители на основе стеклянного волокна. Химический состав стекла влияет на свойства волокна и в конечном итоге на свойства композиционных материалов. Основу стекол, используемых для производства волокон, составляют оксиды кремния, алюминия, магния, кальция. Кроме того, для достижения специальных свойств в стеклянную массу добавляют в небольших количествах оксиды бора, натрия, циркония и др.
Выбор стекловолокна определяется назначением стеклопластика и технологией его переработки. При изготовлении стеклопластиков общего назначения на основе полиэфирных смол используются армирующие наполнители из стекловолокна типа Е, имеющего следующие характеристики: плотность - 2,58 г/см3, температуру плавления - 846 °С, прочность при разрыве - 3445 МПа, модуль упругости - 72 ГПа и удлинение при разрыве - 4,8 %. Как отмечено выше, структура армирующих материалов многообразна. Для армирования стеклопластиков применяются однонаправленные непрерывные наполнители в виде нитей и жгутов (ровингов), ткани и сетки, нетканые материалы в виде матов, трикотажные полотна, рубленые волокна и др. Широкое применение для производства стеклопластиков находит ровинг, представляющий собой непрерывную прядь из многих волокон (рис. 9).
|
