ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Тепло- и электропроводность полимерных композиционных материалов из "Промышленные полимерные композиционные материалы " Были определены коэффициенты теплопроводности при комнатной температуре материалов на основе непрерывных высокомодульных и высокопрочных углеродных волокон при объемной доле волокна от 0,40 до 0,60. [c.307] Коэффициент теплопроводности в продольном направлении k b (в направлении ориентации волокон) определяли на образцах в виде бруска длиной 10 см и толщиной 0,9 см (в поперечном сечении), используя в качестве эталона сталь ARM O. Коэффициенты теплопроводности в поперечном направлении кст определяли перпендикулярно слоям на образцах толщиной 0,9 см, имеющих форму диска диаметром 5 см. [c.307] Из рис. 7,11 видно, что коэффициент теплопроводности однонаправленных эпоксикарбоволокннтов в поперечном направлении k i, также как и k i, возрастает с увеличением объемной доли волокна (рр. Незначительное отклонение от линейности наблюдается только при повышенных значениях для высокопрочных волокон, и более резкое — для высокомодульных волокон при фр- выше 0,5. Поскольку, однако, эта аномалия подтверждается всего лишь одной единственной экспериментальной точкой п, принимая во внимание точность этих результатов (оцененная авторами ошибка составляет 20%), наверно, не стоит придавать слишком большое значение этому обстоятельству. [c.308] Было установлено, что композиционные материалы на основе однонаправленных матов и войлоков из рубленого углеродного волокна близки по свойствам к композиционным материалам на основе непрерывного волокна [23]. Достаточно подробно различные теплофизические и механические свойства таких материалов были исследованы в НИИ взрывчатых веществ (Англия), Маты были изготовлены на основе высокомодульных и высокопрочных углеродных волокон с номинальной длиной 3 мм. [c.309] Коэффициенты теплопроводности композиционных материалов на основе рубленого углеродного волокна и в продольном, и в поперечном направлениях были определены в интервале температур 20—120 °С в зависимости от объемной доли волокна. Большое внимание уделялось качеству образцов для испытаний. Более подробно с технологией изготовления и методиками испытания образцов можно ознакомиться в работе [6]. [c.309] Для удобства сравнения коэффициентов теплопроводности в продольном направлении композиционных материалов на основе рубленых волокон с показателями для композиционных материалов на основе непрерывных волокон их свойства также приведены на рис. 7.10. Для обоих типов углеродных волокон ксь материалов на основе рубленых волокон отличается менее чем на 25% от аналогичной величины для материалов на основе непрерывных волокон. Из этого следует, что для материалов с непрерывными и рублеными волокнами характерно большое число контактов волокно — волокно и вполне удовлетворительная ориентация волокон в одном направлении, что подтверладается достаточно высокими механическими показателями таких материалов. [c.309] Электропроводность. Электропроводность в продольном н поперечном направлениях композиционных материалов на основе непрерывного углеродного волокна также была изучена Книббсом с сотр. [13]. На рис. 7.13 приведена зависимость электропроводности в продольном направлении ост этих материалов от объемной доли волокна при комнатной температуре. [c.311] Как и следовало ожидать, эта зависимость для аст носит линейный характер, причем при экстраполяции к pj- = l можно получить значение, соответствующее электропроводности волокна. При сравнении значений, полученных экстраполяцией и определенных экспериментально на жгутах из волокон, оказывается, что они различаются всего лишь на 5%. Это различие, вероятно, связано с незначительными отклонениями волокон от параллельности и обрывом волокон в процессе формования композиционных материалов [13]. Более заметное расхождение расчетных и экспериментальных данных наблюдается в случае более хрупких высокомодульных волокон. [c.311] В соответствии с работой [13] и рис. 7.14, электропроводность в поперечном направлении аст имеет более низкое значение и мало различается для композиционных материалов на основе высо-ко.модульных и высокопрочных углеродных волокон. Степень анизотропии, определяемая отношением o l/ t t, равна приблизительно 100 для композиционных материалов с объемной долей волокна фА = 0,4 и уменьшается с увеличением объемной доли волокон. [c.312] Электропроводность в продольном и поперечном направлениях однонаправленных композиционных материалов на основе рубленого углеродного волокна была определена сотрудниками НИИ взрывчатых веществ (Англия) [6]. Результаты этого исследования, приведенные на рис. 7.13 и 7.14, подтверждают предположение о том, что композиционные материалы на основе рубленых волокон обладают более низкой электропроводностью по сравнению с композиционными материалами на основе непрерывных волокон. [c.312] Для таких материалов характерно более высокое значение степени анизотропии a Ja T по сравнению с композиционными материалами на основе непрерывного волокна (оно равно приблизительно 200 при ф - = 0,5). [c.312] Показатель анизотропии электропроводности значительно выше показателя анизотропии теплопроводности, из чего можно сделать вывод о том, что электропроводность значительно более чувствительна к изменениям в структуре композиционного материала. Поэтому электрические измерения, являющиеся простыми и быстрыми в исполнении, могут быть положены в основу неразрушаю-щнх методов испытания композиционных материалов. [c.312] Асбест используется в качестве армирующего наполнителя в композиционных материалах с момента начала применения полимерных материалов в технике. В настоящее время промышленность выпускает большой ассортимент асбестовых волокнистых наполнителей типа войлоков, матов, тканей, а также пресс-материалы на их основе. Изделия конструкционного или неконструкционного назначения относительно простой или довольно сложной конфигурации изготавливаются из прессованных и слоистых асбопластиков. Наиболее широкое применение нашли волокна на основе хризотилового асбеста, представляющего собой гидратированный силикат магния. [c.313] До сих пор в литературе отсутствуют данные о коэффициентах теплопроводности асбопластиков в продольном направлении, которые необходимы для аналитического решения проблемы теплопроводности в компонентах композиционных материалов, подвергающихся тепловым нагрузкам. [c.315] Всестороннее и систематическое исследование теплопроводности стеклопластиков было проведено Кимом [25]. Им было изучено влияние типа связующего и тканевого армирующего наполнителя, а также степени наполнения на кст в интервале температур 30—140 °С. В качестве связующего использовали обычную эпоксидную, высокотемпературную эпоксидную и полиимидную смолы, в качестве армирующего наполнителя — волокна из Е-стекла и борные волокна. [c.315] Теплопроводность стеклопластиков определяли с помощью прибора с изолированной горячей плитой на образцах, представляющих собой диски диаметром около 20 см и толщиной 0,25—2 см. [c.315] Очевидно, что для такого аномального поведения нет никаких причин. Можно утверждать, что при измерениях имела место некоторая систематическая ошибка, например в результате того, что какая-то часть энергии, вырабатываемой горячей плитой прибора для определения проводимости, распространялась через образцы посредством теплового излучения, вызывая явно нелинейное увеличение кст с повышением температуры. [c.315] Вернуться к основной статье