Композиционные материалы на неметаллической основе

В качестве матрицы в композиционных материалах на неметалличес основе используют отвержденные эпоксидные, полиэфирные, фенолы полиамидные и другие смолы. Наиболее распространены композиции, ар рованные стеклянными, углеродными, органическими, борными и друг] видами волокон.

Композиты, армированные однотипными волокнами, получили назва по упрочняющему волокну. Так, композицию, содержащую наполните виде длинных стекловолокон, располагающихся ориентированно отдеш ми прядями, называют ориентированным стекловолокнитом. Неориенп ванные стекловолокниты содержат в качестве наполнителя короткое во. но. В том случае, если упрочнителем является стеклоткань, — стеклотек литом. Композиционный материал, содержащий углеродное волокно, н вают углеволокнитом, борное волокно — бороволокнитом, органич© волокно — органоволокнитом (органитом).

Композиционные материалы с полимерной матрицей обнаруживают лый ряд достоинств, среди которых следует назвать высокие удельные п ностные и упругие характеристики, стойкость к воздействию агрессш сред, хорошие антифрикционные и фрикционные свойства наряду с вые ми теплозащитными и амортизационными свойствами. Вместе с тем плг ки имеют и недостатки: низкую прочность и жесткость при сжатии и сд снижение прочности при повышении температуры до 100—200 °С, изк< ние физико-механических характеристик при старении и под воздейст! климатических факторов.

В настоящее время пластики получают все большее, интенсивное пространение по причине простоты, технологичности и дешевизны щ водства из них деталей.

В композиции с полимерной матрицей усилие от матрицы к арми щему элементу передается за счет сил межмолекулярного взаимодейсп имеет адгезионный характер. Обеспечить прочную связь между волоки

матрицей можно при полном смачивании жидкой связующей упрочняющих волокон. В этом случае поверхностная энергия волокна должна быть больше поверхностного натяжения жидкой матрицы. Среди полимеров жидкая эпоксидная смола, обладающая энергией поверхностного натяжения 510"⁵ Дж/м², лучше других полимеров смачивает углеродные и борные волокна, энергия поверхности которых имеет следующие значения: (2,7—5,8)-10 Дж/м² и 2-Ю"⁵ Дж/м² соответственно. На практике повыше­ния энергии поверхности волокон достигают, например, травлением, окис­лением, вискеризацией.

Изделия из композиционных материалов с полимерной матрицей ста­раются получать одновременно с материалом. Несмотря на сравнительно большую трудоемкость, в этом случае удается наиболее полно реализовать преимущества композиции и существенно снизить стоимость детали.

Технология производства изделий с полимерной матрицей, армирован­ной волокнами, включает следующие основные операции:

1) подготовка упрочняющих волокон:

- удаление замасливателя;

- нанесение на поверхность водоотталкивающих покрытий;

- снование, т. е. перемотка и укладывание волокон (лент) в однонаправ­ленную полосу — ровнину;

2) приготовление связующего:

- проверка компонентов связующего;

- приготовление смеси компонентов (компаунда);

3) пропитка:

- пропитка волокон связующим;

- подсушивание и частичное отверждение;

4) формование;

5) отверждение;

6) удаление оправки;

7) контроль качества изделий;

8) механическая доработка и соединение с другими деталями.