Прочность наполненных полимеров

Данные табл. 35 показывают, что механическая прочность наполненных полимеров зависит от температуры закрепления пленки и является максимальной, если [c.138]

От времени термообработки зависят и прочностные характеристики наполненных литьевых композиций на основе термореактивных смол (рис. 40). При увеличении длительности экспозиции при закреплении пленки более 2 ч прочность наполненных полимеров уменьшается. [c.138]

Влияние модификации поверхности наполнителя на изменение прочности наполненных полимеров во влажной среде. Практически все полимеры поглощают влагу из воздуха. В пластике, обладающем способностью отдавать и поглощать влагу, могут возникнуть большие внутренние напряжения. Проникновение влаги внутрь образца и ее удаление происходит медленно. В эксплуатационных условиях оба эти процесса протекают попеременно, что приводит к неравномерному изменению линейных размеров, появлению внутренних напряжений, короблению и разрушению изделия. [c.146]

Прочность наполненных полимеров после пребывания в воде в течение 7 сут. [c.148]

Недавно появившаяся теория механизма действия аппретов на пограничную поверхность между наполнителем и смолой [335] получила название теории предпочтительной адсорбции. Многочисленные наблюдения свидетельствуют о том, что аппретирующие составы могут либо замедлять, либо ускорять процесс отверждения полимера. Это связано с тем, что на пограничной поверхности образуется гибкая пленка полимера, отличающаяся по составу от основной массы органического связующего. Различные аппреты придают этой пленке неодинаковые физические свойства, в зависимости от которых изменяется прочность наполненных полимеров. [c.155]

Для уменьшения КТР защитных покрытий и заливочных материалов, армирование которых волокнами не всегда возможно, прибегают к наполнению полимеров порошками окислов, чистых металлов, слюды, талька, графита, сажи и др., которые также проявляют эффект армирования, хотя и более слабый, чем волокнистые материалы. Кроме того, если для данного полимера наполнитель является активным, то он может зашивать на свою поверхность активные группы полимерных молекул, увеличивая частоту пространственной сшивки полимера (прочность межмолекулярных связей) и тем самым уменьшая его КТР. Обычно таким образом удается снизить КТР полимера в несколько раз. [c.137]

Введение частиц жесткого наполнителя приводит к повышению модуля упругости наполненной композиции по сравнению с модулем исходного полимера. Так на рис. 2.24 показано возрастание модуля упругости с увеличением объемной доли жесткого наполнителя и прочности связи его с матрицей. Более подробно этот вопрос рассматривается в следующей главе. Так как и поверхностная энергия разрушения, и модуль упругости хрупких полимеров возрастают при введении дисперсных частиц наполнителя, следовало ожидать увеличения прочности наполненных композиций. Одна- [c.78]

Стеклянные волокна имеют очень низкую стоимость и их измельчение для использования в полимерных композициях с короткими волокнами незначительно удорожает стоимость стеклопластиков, хотя при этом несколько снижается эффективность их усиливающего действия. Возможно даже снижение стоимости некоторых изделий из термопластов, таких как полиамиды при наполнении их стеклянными волокнами, хотя этот выигрыш в стоимости материала может понизиться за счет возрастания стоимости его переработки. С другой стороны, введение дорогих нитевидных кристаллов, таких, как кристаллы карбида кремния или оксида алюминия, целесообразно только при резко выраженном усиливающем эффекте. Так как монокристаллы обладают длиной больше критической, на практике обычно наблюдается высокая эффективность усиления ими полимеров, а вследствие малого диаметра и высокой прочности они значительно меньше повреждаются в процессах переработки. Кроме того, из-за чрезвычайно высокой прочности монокристаллы резко повышают прочность наполненных композиций при сравнительно низких объемных долях. Однако, несмотря на эти достоинства, высокая стоимость производства высококачественных монокристаллов требуемой прочности, длины и диаметра, а также дополнительные трудности получения полимерных композиций с ориентированными монокристаллами затрудняет их конкуренцию с обычными стеклопластиками. [c.98]

Характер разрушения наполненных полимеров может быть изменен поверхностной обработкой наполнителя. При этом изменяется адгезионное взаимодействие полимер—наполнитель и природа границы раздела [59, 74—82]. Ряд аппретов, особенно крем-нийорганических, используемых для поверхностной обработки минеральных наполнителей, способны реагировать с функциональными группами как полимера, так и наполнителя, что резко увеличивает адгезию между ними. Такая обработка наполнителей приводит к возрастанию разрывной прочности наполненных композиций. Особенно резко повышается при обработке поверхности наполнителей прочность композиций после выдержки в воде. Композиции с необработанным наполнителем могут иметь достаточно высокую прочность в сухом состоянии, однако после выдержки в воде их прочность резко падает, вероятнее всего из-за разрушения адгезионной связи при адсорбции воды на границе раздела полимер—наполнитель. Некоторые данные о влиянии кремнийорганических аппретов на механические свойства поли- [c.238]

Межслоевая прочность при сдвиге 273 Механические испытания 14 сл. Механические потери 19 сл., 92 сл. влияние ориентации 123—125" и молекулярная масса 106 в наполненных полимерах 246, 247 и пластификация 116—120 и степень сшивания 108—112 и термическая обработка 103 и трение 208 [c.307]

Кроме чистых полимеров используют более дешевые сополимеры, а также пластмассы повышенной прочности, наполненные стеклянным (25 -30 %) и углеродным ( 40 %) волокном (табл. 13.8). Каждая группа помимо высокой прочности и жесткости отличается особыми свойствами. [c.391]

Органопластики. Это материалы, в которых в качестве наполнителя применяют синтетические или природные органические волокна, т. е. они представляют собой полимер, наполненный полимером. Органопластики сочетают сравнительно низкую плотность с высокой удельной прочностью и жесткостью, стабильностью свойств при знакопеременных и циклических нагрузках [54]. [c.6]

Предел прочности при изгибе, кГ/см , наполненных полимеров в зависимости от температуры закрепления гидрофобной пленки на основе ГКЖ-94 [c.138]

При исследовании влияния количества наполнителя на свойства наполненных композиций на основе смол ПН-1 и ЭД-6 было установлено, что с увеличением количества немодифицированного наполнителя прочность композиций непрерывно уменьшается. В случае же модифицированного наполнителя она возрастает, достигая максимального значения при его содержании 20% (для полиэфирной смолы) и 30—35% (для эпоксидной смолы). С дальнейшим увеличением количества гидрофобного наполнителя прочность снижается. Максимальное упрочнение наполненного полимера происходит не только при оптимальном введении гидрофобизатора, но и при некотором оптимальном количестве наполнителя в системе. Аналогичные [c.144]

Адсорбционное понижение прочности вследствие обратимого физикохимического воздействия среды отмечается для всех типов твердых тел, в том числе и для наполненных полимеров. Природа этого явления заключается в разупрочняющем влиянии инородных атомов на силы сцепления в поверхностном слое, облегчении перестройки межмолекулярных связей. Снижение поверхностной энергии твердого тела в присутствии ПАВ облегчает работу создания новых поверхностей в ходе деформации тела. [c.119]

Более высокую адгезионную прочность наполненных покрытий по сравнению с ненаполненными объясняют усилением полимеров в адгезионном слое, каталитическим влиянием на процессы структурирования и окисления, уменьшением термических напряжений, направленным изменением структуры пленки. Следует иметь в виду, что тот или иной наполнитель, увеличивая адгезионную прочность одного пленкообразователя, может оставлять без изменения или ухудшать адгезионную прочность другого в избирательном действии наполнителей немаловажное значение имеет и природа подложки. [c.88]

По сравнению с чистыми полимерами прочность наполненных пластмасс носит еще более выраженный статистический характер. [c.10]

По величине модуля упругости при растяжении наполненных эластомеров можно сделать вывод о том, что обработка О-силаном различных наполнителей дает аналогичный эффект, в то время как данные о прочности на разрыв свидетельствуют о различной чувствительности наполнителей к силану. Так, в случае двуокиси кремния, получено максимальное улучшение свойств глины ведут себя различно, а взаимодействие силана с двуокисью титана неожиданно привело к значительному росту прочности на разрыв. Влияние же силана на карбонат кальция оказалось незначительным, и свойства системы с этим наполнителем близки к свойствам ненаполненного полимера, обработанного П-силаном. [c.172]

Важными характеристиками термопластов являются их плотность, химическая стойкость, тепло- и износостойкость, ударная прочность, влагопоглощение, усадка при формовании, режим формования, реологические свойства и т. д. На свойства наполненных углепластиков оказывают влияние прочность, модуль упругости, электропроводность, коэффициент теплового расширения, теплопроводность, износостойкость и другие свойства углеродных волокон. На рис. 3. 1 для ряда полимеров приведены значения прочности, модуля упругости при изгибе и ударной вязкости (по [c.61]

Введение дисперсных наполнителей в термопласты с высокой энергией разрушения практически всегда приводит к ее снижению. Способность таких термопластов поглощать большое количество энергии в процессе разрушения обусловлена в первую очередь развитием пластических сдвиговых деформаций или образованием микротрещин. Например, полиамиды обладают удельной поверхностной энергией разрушения от 10 до Ю Дж/м , тогда как хрупкие стеклообразные полимеры типа отвержденных эпоксидных смол — около 10 Дж/м . Дисперсные наполнители вводят в термопласты с высокой энергией разрушения для снижения их стоимости, повышения жесткости и прочности при сжатии и улучшения их технологических характеристик при переработке. При этом их прочность при растяжении и ударная вязкость снижаются вследствие уменьшения доли полимера в наполненной композиции. [c.84]

Важно помнить, что не всегда наполнитель вводится для увеличения прочности полимеров. Прочность просто легко определяется и поэтому ею чаще всего пользуются для характеристики эффекта наполнения, хотя это не всегда правильно. Часто более важными показателями являются модуль упругости, предел текучести, деформация при разрушении и другие. При выборе наполнителя для композиционных материалов, используемых в строительстве, необходимо учитывать его стойкость к длительному воздействию света, химических реагентов, тепла, а также его воздействие на человека. [c.369]

Используемые в промышленности полимерные материалы в большинстве своем являются композиционными, хотя часто они и не рассматриваются как таковые. Примерами могут служить полимер-полимерные композиции типа АБС-пластиков, пенопласты, наполненные поливинилхлоридные композиции, используемые в производстве плиток для полов или для электроизоляции, наполненные каучуки, термореактивные смолы, содержащие различные типы наполнителей, и т. п. Существует много причин, обусловливающих преимущества гетерогенных полимерных композиций по сравнению с гомогенными полимерами. Важнейшими среди них можно назвать следующие 1) повышенная жесткость, прочность и стабильность размеров 2) повышенная работа разрушения и ударная прочность 3) повышенная теплостойкость 4) повышенные механические потери 5) пониженная газо- и паропроницаемость 6) регулируемые электрические свойства 7) пониженная стоимость. [c.221]

Физико-механические свойства. Наполненные фторопласты представляют собой рыхлые (в некоторых случаях волокнистые) порошки, легко комкующиеся и спрессовывающиеся в плотные таблетки. Цвет порошков зависит от цвета наполнителя. Порошкообразные наполнители, такие как графит, бронза, кокс, ситал-лы и др., уменьшают прочность наполненных фторопластов тем больше, чем больше их введено полимер. Это хорошо видно из данных табл. 34, в которой приведены свойства наполненных фторопластов, выпускаемых английской фирмой Ликвид Най-троджен Процессинг. [c.190]

Разрушение твердого тела включает три стадии — инициирова-ппе субкрптической трещины, ее медленный стабильный рост до критических размеров и, наконец, ее быстрое нестабильное распространение. Необязательно, что при разрушении проявляются все стадии. Например, общепризнано, что при разрушении стекол критические дефекты уже существуют в виде поверхностных трещин,, и кратковременная прочность стекол определяется только третьей стадией. В пластичных металлах, в кото Л)1х трещины инициируются накоплением дислокаций, разрушение проходит через все три стадии. Хрупкие густосетчатые полимеры, такие как отвержденные эпоксидные и полиэфирные смолы, по характеру разрушения ближе к минеральным стеклам, чем к пластичным металлам. Поэтому вероятно, хотя и не на все сто процентов, что их прочность определяется, как и прочность минеральных стекол, напряжением, необходимым для распространения уже существующих дефектов. Размеры этих дефектов можно грубо оценить по уравнению Гриффита. Типичные значения разрушающего напряжения для этих полимеров составляют примерно 100 МН/м , модуля Юнга — 3 гH/м , поверхностной энергии 150 Дж/м Расчеты по уравнению 2.1 дают размеры дефектов порядка 30—40 мкм. В наполненных полимерах существуют три возможных типа этих дефектов — дефекты, присущие структуре матрицы, размером Со, частицы наполнителя размером р и расстояние между частицами а. Если частицы наполнителя по размерам превосходят структурные дефекты матрицы и, особенно, если частицы имеют нерегулярную форму, то они могут стать наиболее опасными дефектами наполненных композиций. Если наибольшие значения Со и р меньше расстояния между частицами, то трещина может расти в матрице, преодолевая только ее поверхностную энергию разрушения, до величины, равной а, а затем трещина должна расти, преодолевая и [c.79]

Обработка органопластика отличается от обработки других ВКПМ, таких, как стекло- и углепластики, в первую очередь из-за своеобразия его состава. Органопластики — это композиционные материалы, пред-ставляюшие собой полимер, наполненный полимером. Поскольку плотность органических волокон в два-три раза ниже плотности минеральных, удельные значения их прочности и жесткости сравнительно высоки. [c.84]

Из полученных результатов видно, что с увеличением степени дисперсности как модифицированных, так и немодифицированных наполнителей улучшаются прочностные характеристики наполненных полимеров. При увеличении удельной поверхности на 700 см г прочность композиций полиэфирной смолы с немодифицированным наполнителем возрастает на 17%, а с модифицированным — на 22%. В случае эпоксидной смолы эти показатели соответственно равны 18,5 и 16,5%. Таким образом, изменение поверхности наполнителя в большей степени влияет на свойства композиций на основе по.тиэфирных смол, чем на основе эпоксидных смол. Это обусловлено тем, что адгезия эпоксидной смолы к различным материалам меньше зависит от характера и величины их поверхности. [c.143]

Неупорядоченностью строения полимера и его напряженностью на границе контакта с напо.тнителем следует объяснить часто наблюдаемое в случаё термопластов снижение прочности при ударных нагружениях и малое изменение теплостойкости, несмотря на то, что наполнитель имеет волокнистую структуру и активность его поверхности достаточно высока. Естественно поэтому, что свойства наполненных термопластов определяются не столько природой полимера, сколько технологией введения волокна в полимер, способом обработки поверхности волокон и длительностью контакта наполнителя с расплавом полимера. Что же касается степени наполнения, то она определяется вязкостью расплава, суммарной поверхностью частиц и их поверхностной энергией [1, с. 414 2—5]. Установлено, что прочность наполненного термопласта по мере повышения степени наполнения волокнистым наполнителем возрастает лишь до определенного предела, после чего наблюдается замедление роста показателей или даже их снижение. [c.189]

В органопластиках матрицей обычно служит эпоксидная смола, а наполнителем - органическое или синтетическое волокно (полиамидные или полиэтилентерефталатные волокна). Органопластики -это полимеры, наполненные полимерами. Они имеют плотность 1,4 г/см область рабочих температур до 300 °С. При получении органопластиков происходит диффузия компонентов связующего в волокно и их химическое взаимодействие. В результате получается бездефектная структура, пористость которой не превышает 1+3 % (в других материалах 10+20 %). Отсюда стабильность механических свойств органопластиков при резком перепаде температур, при действии ударных и циклических нагрузок. Недостатки этих материалов - сравнительно низкая прочность на сжатие и высокая ползучесть (особенно для эластичных волокон). Поэтому в комбинированных материалах наряду с синтетическими волокнами применяют минеральные (стеклянные, карбоволокна и бороволокна), повышая прочность и жесткость. Органопластики применяют в авиационной и космической технике, авто- и судостроении, электро-и радиотехнической промышленности из них изготавливают трубы, емкости для реактивов и др. [c.420]

Пластмассы — наполненные полимерные материалы. Пластмассы по виду наполнителя подразделяются на газонаполненные или ячеистые пластмассы (нено- и норопласты), порошковые пластмассы, волокнистые пластмассы и текстолиты и сложные пластики. Их свойства в основном определяются свойствами матрицы, т. е. полимера, и ее адгезией к поверхности наполнителя и дифференцированы в зависимости от вида наполнителя. Газовый наполнитель ослабляет исходный полимер. В порошковых пластмассах разрывная прочность не повышается в пластмассах, армированных волокнами более прочными, чем матрица,— повышается анизотропно вдоль волокон. При ортогональном расположении волокон или армировании полотном, сеткой, пленкой в их плоскости прочность носит более изотропный характер, в поперечном же направлении прочность определяется теми же факторами, что и порошковые пластмассы. [c.232]

Ввиду анизотропности и плохой теплопроводности наполненных пластмасс (особенно содержащих волокнистые наполнители) необходимо соблюдать определенные правила при их эксплуатации и механической обработке — применять охлаждающие смазки, пользоваться специальным инструментом и т. п. При обработке и эксплуатации деталей из слоистых пластиков нельзя прилагать нагрузки в сторону, способствующую расслаиванию или сдвигу листового наполнителя и т. д. Под влиянием длительных механических нагрузок в статических или динамических условиях происходит усталостное разрушение пластмасс. На усталостную прочность пластмасс (так же как и на другие их свойства) сильное влияние оказывают химическое строение полимера, природа и вид наполнителя и их количественное соотношение. Постоянно действующие (статические) нагрузки вызывают ползучесть пластмассовых деталей наиболее явно она проявляется у термообратимых пластиков (оргстекло и другие термопласты). В наименьшей степени ползучесть проявляется у стеклотекстолнтов, полученных с участием полимерных связующих термонеобратимого типа. [c.390]

В промышлепно,м масштабе применяют полиамиды и поликарбонат, наполненные мелкорубленым стекловолокном. По сравнению с ненаполненными полимерами стекловолокниты обладают повышенными прочностью (о = 90- 149 МПа = 110- [c.461]

Эванс рассчитал напряжение, необходимое для прохожде трещины размером а через множество частиц. На рис. 2.25 заны результаты его анализа данных, приведенных в работе рч,. При расстоянии между частицами большем размера самих частиц прочность полимера при наполнении не изменяется, так как частицы имеют сферическую форму и не могут служить начальными дефектами. При уменьшении расстояния между частицами до размера частиц прочность начинает повышаться в соответствии с расчетами Эванса. [c.80]

Ударная вязкость. Ударная вязкость хрупких полимеров, наполненных дисперсными частицами, не коррелирует с данными относительно их поверхностной энергии разрушения. Так, на рис. 2.28 показана зависимость ударной вязкости по Изоду эпоксидной смолы, наполненной стеклосферами с различной поверхностной обработкой, от объемной доли наполнителя [35]. Аналогичная зависимость для поверхностной энергии разрушения этих композиций приведена на рис. 2.16. Значительное возрастание поверхностной энергии разрушения при введении наполнителя до 30% (об.) никак не коррелирует с ударной вязкостью, хотя тенденция к уменьшению ударной вязкости с увеличением доли наполнителя коррелирует с изменением площади под диаграммой напряжение-деформация при низкоскоростном изгибе (рис. 2.29). Аналогичная корреляция между зависимостями ударной вязкости и прочности при изгибе от содержания наполнителя приведена Ли и Невиллом [48]. Причины этого уже объяснялись ранее. Ударные испытания относятся к испытаниям при изгибе с высокой скоростью деформирования и ударная вязкость отражает энергию, определяемую по площади под суммарной кривой нагрузка — деформация при высокой скорости деформирования. [c.84]

Для наполнения ПФО использовали стеклосферы, необработанные и обработанные кремнийорганическим аппретом для увеличения адгезионного взаимодействия полимера с наполнителем. При увеличении адгезии значительно повышается верхний предел пластичности при растяжении (рис. 2.31) и практически не изменяется энергия разрушения (рис. 2.32). И обработанные, и не обработанные стеклосферы уменьшают энергию разрушения с увеличением их объемной доли. Хотя обработка поверхности наполнителя мало сказывается на энергии разрушения наполненного ПФО, повышение адгезионной прочности снижает энергию разрушения, что проявляется в изменении топографии поверхности. Аналогичный эффект наблюдали при наполнении полиамидов 6 и 66 необработанными стеклосферами [51]. Полиамид 66 обладает большей адгезией к стеклу по сравнению с полиамидом 6, поэтому при [c.86]

Наибольшее количество пластиков, армированных короткими волокнами и выпускаемых промышленностью, содержат стеклянные волокна. Основными достоинствами этих волокон являются низкая стоимость, простота получения и переработки, а также высокая прочность при условии осторожного обращения с ними после вытяжки, хотя, конечно, процессы рубки волокон и формирования изделий из наполненных композиций сопровождаются частичным разрушением волокон. Асбестовое волокно является ближайшим конкурентом стеклянного волокна, поскольку оно также дешево и помимо высокой прочности обладает более высоким, чем стеклянные волокна, модулем упругости. Асбестовые волокна значительно тоньше и короче, чем стеклянные, и поэтому с ними труднее работать, хотя разработаны специальные методы их переработки и промышленностью выпускаются полимеры, армированные асбестовыми волокнами — асбопластики. Рубленые углеродные и борные волокна хотя и обеспечивают потенциально более высокую прочность и жесткость материала на их основе, достигается это за счет более высокой стоимости, и поэтому они пока не могут составить серьезную конкуренцию стеклянным и асбестовым волокнам. Нитевидные монокристаллы (усы), например из АЬОз, SisNU, Si , обладают наибольшей прочностью, однако они слишком дороги и с ними слишком трудно работать, чтобы их можно было использовать в промышленных масштабах. [c.90]

Прочность адгезионной связи между волокнами и матрицей оказывает решающее влияние на прочность композиций с короткими волокнами. Необходимо добиваться максимальной сдвиговой прочности по границе раздела волокно — полимер. В промышленности стеклопластиков успешно применяются аппреты, способствующие повышению адгезионной прочности стеклянных волокон к полиэфирным и эпоксидным смолам. Физико-химические процессы, протекающие при аппретировании стеклянных волокон, изучены достаточно хорошо [63]. В качестве аппретов обычно используют кремнийорганические соединения, в которых органический радикал совместим с полимерной матрицей. При гидролизе одной или нескольких связей =Si—OR в молекуле аппрете образуются силанольные группы =Si—ОН, способные реагировать с аналогичными группами гидрофильной поверхности стеклянных волокон. Теоретически мел<ду стеклом и полимерной матрицей образуются ковалентные связи. Важнейшей особенностью стеклопластиков с обработанными аппретами стеклянными волокнами является значительно меньшая потеря ими прочности и жесткости при выдержке во влажной среде. Аппреты повышают прочность при изгибе и сдвиге однонаправленных стеклопластиков, однако они оказывают значительно меньший эффект на прочность при растяжении. В полимерных композициях с короткими волокнами использование аппретов целесообразно, если они обеспечивают заметное улучшение их свойств. В полиэфирных и эпоксидных стеклопластиках адгезионная прочность между стеклянным волокном и связующим достаточно высока и без использования аппретов вследствие хорошего смачивания волокон жидкими смолами, однако в термопластах, наполненных волокнами любых типов, значительно труднее добиться хорошего смачивания волокон полимерами и высокой адгезионной прочности между ними. Большое число исследований проведено по нахождению усло-, ВИЙ аппретирования стеклянных волокон, вводимых в термопла- [c.97]

При наполнении полиамидов и полипропилена стеклянными волокнами повьшается прочность при растяжении обоих термопластов. Особенно сильно повышается модуль при ползучести у полипропилена, наполненного стеклянными и асбестовыми волокнами, Стеклянное волокно заметно повышает модуль упругости и ударную прочность полиамидов. При наполнении значительно увеличивается теплостойкость обоих типов полимеров. [c.431]

Термопласты, наполненные стеклянным волокном, используются Б мебельной промышленности для изготовления деталей, которые не могут быть получены из ненаполненных полимеров. Например, из них получают цельноформованные стулья. Такие стулья, в отличие от полипропиленовых, у которых ножки, металлические, выполнены целиком из полиамида, наполненного стеклянным волокном, и обладают высокой жесткостью и прочностью. Такие стулья более популярны в континентальной Европе, чем в Англии. В Скандинавии эти стулья используются в открытых помещениях. Поэтому очень важно, чтобы материал сохранял прочность и ударную вязкость при пониженных температурах. [c.432]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...