Стеклопластики и теплофизические

Изменение механических и теплофизических свойств стеклопластиков в условиях нарастающего одностороннего теплового воздействия неразрывно связано с состоянием структуры материала в процессе нагрева и обусловлено двумя различными по своей природе процессами. Подводимое в начальный момент к нагреваемой поверхности образца тепло поглощается материалом и отводится к нижележащим слоям. Вследствие низкой теплопроводности стеклопластиков оно распространяется с малой скоростью, так что нижние слои материала остаются холодными. Некоторое снижение механических свойств и изменение теплофизических характеристик материала при этом связаны с постоянным размягчением полимерного связующего в поверхностных слоях материала по мере повышения их температуры, от процесс изменения свойств является обратимым и определяется в основном только температурой материала по толщине образца. Как показало исследование, повыше- [c.264]

У всех рассматриваемых стеклопластиков ярко выражена анизотропия не только механических, но и теплофизических свойств, которые зависят от направления теплового потока относительно направления ориентации волокон. [c.8]

В связи с этим в настоящей работе сделана попытка систематически изложить результаты экспериментальных исследований механических и теплофизических характеристик некоторых основных конструкционных стеклопластиков. Рассматриваются как ориентированные стеклопластики АГ-4-С, 27-63С, 33-18С и П-2-1С, так и хаотически армированные материалы АГ-4-В, РТП-100, РТП-170, СНК-2-27 и П-1-1, а также термопласты 601-А, 390, 291. [c.3]

Кремнийорганические смолы. При создании стеклопластиков, обладающих повышенными диэлектрическими и теплофизическими характеристиками, применяют кремнийорганические смолы. [c.19]

В силу неоднородности структуры стеклопластиков и наличия в них полимерного связующего, которое может подвергаться термической деструкции, изучение теплофизических свойств стеклопластиков является более сложной задачей, чем изучение свойств гомогенных низкомолекулярных веществ, таких, как металлы и неорганические соединения (кварц, слюда, корунд и др.), не изменяющих химического состава в широком диапазоне температур. [c.8]

Следует отметить, что, несмотря на ряд преимуществ, которые дает использование критериев конструкционной теплостойкости, и возможность их приближенного определения по известным деформационным и теплофизическим свойствам, такая характеристика теплостойкости не является все-таки исчерпывающей. Эти критерии оказываются полезными при выборе материала и предварительной оценке размеров нагреваемой детали (толщины покрытия) или продолжительности ее работы на начальной стадии проектирования элементов конструкции из стеклопластиков. Такая оценка не заменяет собой последующего полного конструкторского расчета. Однако результаты расчета позволяют проверить теплостойкость выбранного материала до стадии конструирования. [c.197]

В результате коэффициент теплопроводности типичного теплозащитного материала — стеклопластика не только сильно изменяется с температурой, но и является (рис. 3-13) немонотонной функцией. В этих условиях применимость оценок, использующих постоянное значение теплофизических свойств, становится довольно проблематичной. [c.77]

Сначала рассмотрим теплофизические свойства композиционных теплозащитных материалов. При комнатной температуре их можно рассчитать, если известны теплофизические свойства и массовые доли составляющих. Так, для стеклопластиков с массовым содержанием смолы фсм плотность ро связана с плотностями наполнителя рн и связующего рсм соотношением [c.238]

С ростом температуры не только изменяются теплофизические свойства материала, в нем начинают протекать определенные физико-химические процессы, для расчета которых необходимы соответствующие методы расчета. Так, в условиях интенсивного нагрева стеклопластик нагревается как однородный материал всего лишь до 400 К, после чего в нем происходит первое физико-химическое превращение — испарение влаги. По степени влияния на механизм разрушения этот процесс ие может конкурировать с большинством других физико-химических превращений, среди которых особое место занимает термическое разложение связующего. Начинаясь при температурах порядка 550 К, разложение органического связующего не только сопровождается поглощением тепла, но, главное, приводит к образованию значительных масс газообразных продуктов. При этом в материале появляется большое число полостей и каналов, через которые летучие компоненты из зоны разложения просачиваются (фильтруются) к внешней нагреваемой поверхности. Стенки пор или внутренних каналов состоят из спеченных п частично разрушенных волокон наполнителя, между которыми распределены твердые частички кокса — второго конечного продукта термического разложения органического связующего. [c.239]

При других теплофизических свойствах расплава или при условиях обтекания, существенно влияющих на долю испарения, эффективность разрушения стеклопластика может оказаться отличной от той, что представлена на рис. 9-22 и 9-23. Существенное влияние на результаты расчетов могут оказать и различия в моделях разрушения (см. 9-5). [c.280]

Теплофизические и кинетические параметры прогрева и разрушения стеклопластика на фенольном связующем [Л. П-15] [c.359]

В справочнике [5] приведены данные о механических, теплофизических и диэлектрических свойствах с указанием меры рассеяния этих свойств для конструкционных волокнистых стеклопластиков типа АГ-4С, АГ-4В, 33-18С и некоторых других, в том числе ориентированных, хаотически армированных и термопластичных. [c.19]

Определим теплофизические характеристики стеклопластика марки 33-18С с коэффициентом наполнения Fi = 0,7 и приведенными в табл. 4.4 характеристиками компонентов [97]. [c.178]

Характеристика стеклопластика как конструкционного материала была бы неполной без данных о его теплофизических и диэлектрических свойствах, тем более, что именно эти показатели часто служат основными при выборе материала. [c.5]

Однако интенсивность нагрева деталей из стеклопластика зачастую весьма значительна, поэтому даже небольшие неточности в определении допускаемого времени работы или размеров детали могут оказаться причиной ее разрушения или выхода из строя. В связи с этим возникает проблема создания надежных методов прочностного расчета конструкций из композиционных материалов, подверженных высокотемпературному нагреву. Необходимым условием решения этой проблемы является изучение теплофизических и механических свойств стеклопластиков в широком диапазоне температур, включая интервал температур термодеструкции связующего, разработка ] надежных методов определения этих свойств, а также характеристик теплостойкости, позволяющих сравнивать различные конструкционные материалы. , [c.6]

При изучении теплофизических свойств пластмасс хорошо зарекомендовали себя нестационарные методы, к которым относятся методы монотонного нагрева образцов, импульсные методы и др. Принципиально динамические методы позволяют определять теплофизические свойства материалов и при высоких температурах. Однако получаемые характеристики оказываются неоднозначными в силу температурно-временной зависимости теплофизических свойств реагирующих сред при протекании процессов термодеструкции и других физико-химических превращений в связующем стеклопластиков во время нагрева. Это означает, что с изменением режима нагрева образцов происходит изменение исследуемых свойств. Такие характеристики являются эффективными, относящимися к выбранному режиму испытаний. Теплофизические свойства полимеров и композиционных материалов на их основе, определенные при разных скоростях нагрева образцов, могут значительно отличаться друг от друга, так как в зависимости от скорости нагрева меняются химический состав, степень пористости и дефекты структуры материала. [c.109]

Рис. 111.6. Электрические схемы приборов (а) для определения теплофизических свойств стеклопластиков без адиабатического экрана — / и с адиабатическим экраном — // (/ — пластины нагревателей 2 — центральный рабочий образец 3 — теплоизоляция — конфигурация пластины нагревателя) и температурные распределения (б) [/ — по результатам экспериментов (Т = — -Н 433) 2 — расчетная

Известно [1, 2], что теплофизические свойства стеклопластиков зависят от ряда факторов природы связующего и отвердителя, вида и содержания армирующего волокна инициирующей системы, способов производства и технологических приемов введения наполнителей. Тем не менее существенного увеличения теплопроводности стеклопластиков при различных [c.105]

Влияние высоких температур и глубокого холода на механические свойства стеклопластиков требует дальнейших углубленных исследований. Такие теплофизические характеристики стеклопластиков, как коэффициенты тепловой деформации и коэффициенты теплопроводности носят тензорный характер ввиду уже отмеченной выше анизотропии свойств, характеризуемых этими коэффициентами. [c.8]

В настоящей работе показаны некоторые пути решения поставленных выше задач. Автор не ставил целью рассмотреть все аспекты изучения теплофизических свойств стеклопластиков и ограничился таким объемом их исследования, который необходим для проведения расчетов конструкций, работающих весьма нелродол-жительпое время, без учета процессов старения и диффузии внешней среды в условиях сравнительно невысоких температур (до верхнего предела температур термодеструкции) и небольших давлений. [c.8]

Определению вида функции Я = Я(р) для различных типов стеклопластиков посвящена I глава. Во II и III главах содержатся сведения о термодеструкции и теплофизических свойствах стеклопластиков в условиях термодеструкции. Постановка и решение задачи о разупроче-нии стеклопластиков при неравномерном высокотемпературном нагреве рассмотрены в главе IV. [c.13]

В отличие от характеристик теплостойкости по Мар тенсу и по Вика конструкционная теплостойкость А, учитывает не только механические, но и теплофизически свойства материала. Этот критерий позволяет объяснит более высокую работоспособность стеклопластиков в ус ловиях неравномерного нагрева по сравнению с конст рукционными металлами, хотя теплостойкость этих ме таллов по Мартенсу и по Вика значительно выше, чел любых композиционных материалов на полимерной основе. [c.192]

Однако теплофизические характеристики материалов могут найти не менее широкое применение для определения физико-механических и технологических параметров стеклопластиков. Причем следует отметить, что с помощью теплометрических методов можно получить самую широкую информацию о свойствах материалов. Используя тот или иной теплометрический метод представляется возможным определить следующие теплофизические характеристики материалов коэффициент линейного расширения коэффициент удельной и объемной теплоемкости коэффициент [c.92]

Лазерный луч с большим успехом применяется для резки неметаллических материалов, таких, как пластмасса, стеклопластики, композиционные материалы на основе бора и углерода, керамика, резина, дерево, асбест, текстильные материалы и т. д. Данный ассортимент материалов, как правило, обладает меньшей температуропроводностью (k < 0,01 см /с), чем металлы, и поэтому удельное энерговложение для процесса резки значительно меньше. Для неметаллов легко выполняется условие Uod/k 1, при котором справедливо приближение быстродвижущегося теплового источника и применима формула (105) для расчета температуры в наиболее горячей точке. В то же время при скоростях резки Uq > 1 см/с и ширине реза не более 0,5 мм слои толщиной d > 0,5 мм можно считать в теплофизическом смысле полубез-граничной средой. Поэтому пороговая плотность потока, необходимая для начала резки неметаллов, слабо зависит от толщины листа и с ростом скорости перемещения источника увеличивается как [c.139]

Все приведенные выше результаты относились к стеклопластику с массовым содержанием смолы фсм=0,15 и коксовым числом К=0,6. Представляют интерес расчеты прогрева и термического разложения материала при вариациях фсм нли коксового числа (рис. 9-8). Видно, что расход газообразных продуктов пропорционален фсм только на квазиста-ционарном участке [см. уравнение (9-16)], тогда как на участке нестационарного прогрева влияние указанных параметров несколько слабее. Зависимость основных параметров разрушения от теплофизических свойств газообразных продуктов разложения смолы достаточно слабая влияние этих свойств можно учитывать по формулам квазистационарно-го разрушения. [c.251]

Как при экспериментальном, так и при теоретическом исследовании необходимо стремиться сопоставлять характеристики разрушения различных материалов одного класса. Так, в классе оплавляющихся покрытий интересные результаты дает сравнение однородного материала— кварцевого стекла и различных стеклопластиков (на фенолфор-мальдегидном, эпоксидном, кремнийорганическом и других связующих). Такие расчеты и эксперименты позволяют установить зависимость основных характеристик разрушения от теплофизических свойств и состава материала. Одновременно удается проследить основные закономер-276 пости механизма разрушения. [c.276]

Благодаря хорошим свойствам стеклопластиков при низких температурах они находят широкое применение в Советском Союзе в криогенной технике, например в производстве контейнеров для жидких газов. Люиков с сотр. [26] исследовали теплофизические свойства композиционных материалов на основе стеклянных волокон и фенолоформальдегидпой смолы. В качестве объекта исследования были выбраны однонаправленные стекловолокниты на основе фенолоформальдегидной смолы резольного типа и бесще-лочного алюмоборосиликатного стекловолокна. Результаты исследования приведены в табл. 7.5. Стекловолокниты содержали 30+2% (масс.) связующего и 70+2% (масс.) стеклянного волокна (или в пересчете на объемную долю волокна ф -=0,54 0,02). [c.316]

Теплофизические характеристики карбоволокнитов существенно анизотропны. В направлении, перпендикулярном к плоскости укладки волокон, они на 30—50% выше, чем у стеклопластиков. В направлении укладки волокон теплофизические свойства изменяются в зависимости от ориентации волокон и их содержания в направлении измерения. Необычна зависимость относительного удлинения однонаправленного карбоволокнита от температуры, определяемая термическими свойствами карбоволокон, коэффициент линейного расширения которых в интервале температур 20—300° С отрицателен. Коэффициент термического расширения однонаправленного карбоволокнита КМУ-1 в интервале температур 20—120° С близок к нулю, в интервале 120—200° С равен 0,5-10 1/°С, а для ортогонально армированного материала (уклаДка 1 1) в тех же интервалах температур составляет соответственно 0,6-10 и 1,0-10- 1/°С. [c.593]

Порошковый теплоизолятор на основе стабилизированной окисью кальция окиси циркония имеет наименьшую теплопроводность — 0,15 Вт/(м К), но в процессе работы окись циркония дестабилизируется [198], в результате чего в теплоизоляторе появляются трещины и его теплопроводность резко повышается. Дестабилизацию можно значительно замедлить, если вместо окиси кальция использовать окись иттрия. Шлифпорошок № 12 имеет такую же рабочую температуру (1600°С) и химический состав (AI2O3), как и теплоизолятор из микросфер марки Т , но значительно уступает ему по теплопроводности и удельной массе. Изолятор из микросфер марки Т представляет собой дискретные полые частицы сферической формы размерами 20-200 мкм, и его плотность в 6 раз и теплопроводность в 1,6 раза меньше, чем у шлифпорошка № 12. Волокнистый теплоизолятор ВКВ-1 (диаметр каолиновых волокон менее 4 мкм) обладает еще более хорошими теплофизическими свойствами, чем изолятор из полых микросфер, но его рабочая температура не может превышать 1100°С при Т > 1100°С каолиновое волокно начинает спекаться. То есть полые микросферы марки Т и каолиновое волокно ВКВ-1 более эффективны по своим свойствам для применения в качестве теплоизоляторов. Эти теплоизоляторы выпускает НИИ стекловолокна и стеклопластиков (г. Зеленоград Московской области). [c.53]

В настоящее время в конструкциях действующих моделей отечественного автомобиля применяются разнообразные полимеры полиолефины, ПВХ, полистирол, фторопласты, полиметилакрилат, полиамиды, полиформальдегид, поликарбонат, стеклопластики, фенольные пластики, полиуретаны, этролы и др. В табл. 3.1—3.4 приведены их физико-механические, теплофизические, химические и электрические свойства. [c.127]

В то же время настоятельная потребность в выполнении теплотехнических расчетов заставляла искать если не точные, то хотя бы приближенные способы решения задачи. Появились работы, в которых были предложены различные методы определения так называемых эффективных теплофизических характеристик теплофизические характеристики определяли путем решения обратной задачи теплопроводности. Безусловно, разработка приближенных методов сыграла положительную роль. Однако, решая частные задачи, создатели этих методов не всегда ставили целью отыскание каких-либо закономерностей в изменении тепловых свойств деструк-тирующих материалов, не анализировали факторы, влияющие на тепловые свойства стеклопластиков. Именно такой подход заинтересовал автора в наибольшей мере, так как это позволяло критически отнестись к накопленному опыту и проводить дальнейшие исследования. [c.5]

К расчетному способу определения неизвестных главных коэффициентов по известным, найденным из опыта, приходится прибегать в тех случаях, когда экспериментальное определение искомого параметра связано с трудностью изготовления образцов из тонких пластин или с отсутствием необходимого оборудования. Пользуясь предложенными формулами, можно предварительно произвести оценку главных коэффициентов теплопроводности и температурного расширения нового материала еш,е до разработки технологии его изготовления, без каких-либо образцов. Такая возможность позволяет рационально выбрать соотношения компонентов в теплозащитных стеклопластиках (см. главу IV) и провести некоторые теплопрочностные расчеты создаваемых конструкций до создания опытных образцов материала. Наконец, полученные формулы позволяют связать теплофизические характеристики со степенью завершенности реакции или превращения в полимерном материале. [c.53]

Этот вывод был сделан на основании экспериментальных данных о термодеструкции стеклопластиков. Он согла- уется с тем положением, что в термодинамике неравнозесных процессов изменение любых теплофизических войств рассматривается также от мгновенных до равновесных значений как в замкнутых, так и в незамкнутых системах (отличие от термодинамики заключает- я в учете кинетической теории и замене условия t О ча t - [c.113]

Приведем некоторые результаты исследований теплофизических свойств стеклопластиков при повышенных температурах на этом приборе. На рис. П1.2 и П1.3 показаньг температурные зависимости коэффициентов теплопроводности и эффективной объемной теплоемкости стеклотекстолита СП-ЗЭ. На тех же рисунках приведены графики A(T) и ср = /(Т), полученные расчетным путем по данным термогравиметрического анализа того же материала с помощью уравнения (1.39) и закона аддитивности k [c.131]

При экспериментальном определении теплофизиче скил свойств стеклопластиков динамическими методами в условиях термодеструкции связующего необходимо учитывать, что нелинейный характер зависимостей Х(Т) и ф(Г), массоперенос продуктов деструкции, зависимость теплофизических свойств от времени — Я( ) и ф(/) — влияют на точность измерений. Рассмотрим влияние этих факторов. [c.144]

Изучение влияния сжимающих напряжений на теплофизические свойства стеклопластиков проводилось с помощью импульсного метода (рис. 111.21). После испытаний ненагруженных образцов и определения времени наступления максимума температуры в спае термопары, установленной на некотором расстоянии от источника тепла, образец нагружался постоянной сжимающей силой. Поскольку расстояние между источником тепла и спаем термопары практически не изменялось, коэффициенты температуропроводности обратно пропорциональны временам наступления соответствующих максимумов температуры аеж/а тах/ тахсж- [c.173]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...