Композиции с жесткими наполнителями

Композиции с жесткими наполнителями [c.236]

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]

Если граничные напряжения принять за однородное гидростатическое давление, то можно легко показать, что условия, записанные в виде уравнения (3.13), в комбинации с уравнениями, получаемыми при использовании обычных граничных условий при г = а и г=1, непосредственно приводят к выражениям для объемных деформаций и объемных напряжений, аналогичным уравнениям Кернера. Получаемое при этом выражение для Кс аналогично уравнению (3.11). Однако для G такой простой эквивалентности не наблюдается. Получаемое при этом очень сложное выражение недавно было дано в более простой форме Смитом [26]. Зависимость G от состава композиции в этом случае выражена значительно более резко, чем в уравнении Кернера, и более точно согласуется с экспериментальными данными для полимерных композиций, содержащих жесткие частицы наполнителя [30]. По-видимому, уравнение Ван-дер-Поля неприменимо к описанию динамических механических свойств полимер-полимерных композиций, хотя оно успешно использовалось для расчета модуля [c.156]

Типичные примеры влияния жестких частиц наполнителей на диаграммы напряжение—деформация приведены на рис. 7.11 [68]. Уменьшение относительного удлинения при разрыве полимера при введении частиц жесткого наполнителя обусловлено тем, что фактическое удлинение полимерной матрицы значительно больше, чем измеренное удлинение образца композиции [69] (рис. 7.12). Хотя образец состоит из матрицы и наполнителя, основную часть удлинения обеспечивает полимерная матрица. Конечная величина удлинения определяется конкретным механизмом разрушения. Теория этого явления довольно сложна и не разработана в настоящее время. Однако довольно простые модели дают возможность качественно, а часто и количественно объяснить экспериментальные результаты. При наличии прочной адгезионной связи между фазами и прохождении трещины при разрушении от частицы к частице с образованием шероховатой поверхности разрушения следующее уравнение довольно точно может предсказать удлинение при разрыве наполненной композиции [52, 69] [c.236]

Деформирование и разрушение полимер-полимерных композиций, состоящих из жесткой матрицы и диспергированных в ней эластичных частиц, обсуждено в гл. 5. Эффект введения в жесткий полимер эластичных частиц часто противоположен эффекту введения жесткого наполнителя. При этом ударная прочность и относительное удлинение при разрыве резко возрастают, а модуль упругости и разрушающее напряжение при растяжении несколько уменьшаются. Если при введении частиц эластичной фазы появляется предел текучести, дальнейшее увеличение концентрации каучука вызывает снижение его [99, 100] при резком уменьшении разрушающего напряжения при растяжении [101 ]. При постоянной концентрации эластичных частиц предел текучести снижается с повышением температуры [102]. Этого следовало ожидать, так как при повышении температуры возрастает подвижность полимерных цепей и требуется меньшее напряжение для проявления пластичности даже для немодифицированного полимера. [c.241]

Жесткие наполнители обычно повышают теплостойкость поли> меров [164—168]. Этот эффект связан главным образом с увеличением модуля упругости и уменьшением ползучести при повышенной температуре наполненных композиций, а не с изменением Т(. полимера. Влияние модуля упругости полимерных материалов на их теплостойкость обсуждалось в гл. 6. Введение жестких наполнителей может приводить к повышению теплостойкости на 10—20 °С и даже больше, причем для кристаллических полимеров с эластичной аморфной фазой и эластомеров это повышение более резкое, чем для стеклообразных полимеров. [c.251]

Жесткие наполнители, значительно превосходящие по твердости полимеры, повышают твердость композиций при любом методе испытаний. С твердостью, очевидно, связаны истирание [c.251]

Введение наполнителя также влияет на величину внутренних напряжений в покрытии. С одной стороны, увеличение степени наполнения приводит к значительному снижению усадки полимерной композиции, с другой стороны — чем выше степень наполнения, тем больше внутренние напряжения. Объясняется это тем, что частицы активного наполнителя становятся центрами, вокруг которых образуются упорядоченные жесткие структуры, связанные прочными связями с поверхностью наполнителей. При введении в полимерную композицию неактивного наполнителя снижается усадка и внутренние напряжения. Экспериментальные исследования [28] пока- [c.20]

Композиционный материал. Для изготовления уплотнений высокотемпературных агрегатов применяют композиционные материалы, представляющие смесь твердых металлических элементов и мягких металлических или полимерных связующих наполнителей. Жесткую основу таких композиций составляют волокна (металлическая вата) из твердого металла (молибдена, нержавеющей стали и прочих), которым в результате спекания придается пористая структура с плотностью от 5 до 90% плотности соответствующего металла. Эти металлические элементы придают деталям уплотнения упругие свойства и предохраняют уплотнительный элемент от текучести при высокой температуре в результате размягчения мягких наполнителей, в качестве которых обычно применяют серебро или эластики мягкие же наполнители обеспечивают требуемое для герметизации изменение формы уплотняющего элемента. [c.570]

Каучук, содержащий 30% (объемн.) жестких сферических частиц, имеет относительный модуль упругости, равный 2,42. Модуль упругости наполнителя в 10 раз больше, чем каучука. Наполненный каучук охлаждается до температуры на 100 °С ниже его Т , где его коэффициент Пуассона равен 0,35 и модуль упругости составляет 0,1 от модуля упругости наполнителя. Чему будет равен относительный модуль упругости охлажденной композиции при отсутствии термических напряжений [c.255]

Вторая группа — композиции с комплексными наполнителями наряду с антнфрикционными содержат также жесткий прочный паполнптель (например. кокс стеклянные, углеродные, металлические или полимерные волокна ткани древесную крошку и шпон металлические или минеральные порошки). Форма частиц наполнителя может быть различиjfi. Применяют мелкие и крупные порошки (до 1300 мкм), короткие и непрерывные волокна, а для намоточных изделий и листовых материалов — ленты и ткани. [c.181]

Термореакр1вные полимеры в отвержденном состоянии имеют жесткие пространственные структуры и большие внутренние напряжения. Внутренние напряжения, возникающие в клеевых композициях на основе эпоксидных смол, небольшие 69]. С целью предотвращения возникших напряжений и для регулирования адгезионных взаимодействий в состав композиции вводятся высокодисперсные наполнители минерального происможде-ни . [c.124]

Жесткие наполнители часто обусловливают появление предела текучести в эластомерах или пластичных полимерах. В этих случаях пластичность связана с эффектом образования микротрещин или отслаивания полимера от наполнителя при разрушении адгезионной связи между ними и сопровождается резким уменьшением модуля упругости композиции. При этом происходит образование пустот И расширение образца. Появление предела текучести в полиуретановом эластомере при высокой степени наполнения частицами КаС1 четко видно (рис. 7.11) (кривая 4). Увеличение объема наполненных каучуков наряду с резким отклонением кривой напряжение—деформация от теоретической для эластомеров показано на рис. 7.13 [71]. Пластичность или отслаивание полимера от наполнителя в наполненных композициях зависят от величины поверхности наполнителя и должны быть функцией Фр. Разработана теория [70], предсказывающая следующее уравнение для предела текучести композиции при условии, что до образования трещины критических размеров и разрушения [c.237]

Термические коэффициенты расширения полимеров значительно больше, чем большинства жестких наполнителей. Это различие в термических коэффициентах расширения компонентов, образующих композиционные материалы, обусловливает проявление нескольких важных эффектов. Так, при охлаждении композиции от температуры переработки или отверждения до температуры эксплуатации полимерная фаза обжимает частицы наполнителя. Это препятствует проявлению подвижности фаз по границе раздела даже при слабой адгезионной связи, особенно при небольших напряжениях. Поэтому в большинстве случаев модуль упругости композиций одинаков при хорошей и плохой адегезион-ной связи полимер—наполнитель. Полимер вблизи поверхности частиц наполнителя может подвергаться большим окружным растягивающим термическим напряжениям. Если диаграмма напряжение—деформация полимера линейная, модуль упругости композиции оказывается ниже расчетного, и относительный модуль возрастает с повышением температуры [43]. Обжатие полимером наполнителя может быть столь большим, что растягивающие напряжения вызовут образование трещин и снизят прочность композиции. [c.253]

Одним из важнейших положительных эффектов армирования полимеров волокнистыми наполнителями являетея повышение их теплоетойкости. Это подтверждается данными, приведенными на стр. 274 и 275 [33] и на рис. 8.7 [271. Обычно теплостойкость кристаллических полимеров с эластичной аморфной фазой возрастает более резко, чем аморфных стеклообразных полимеров [701. В криеталличееких полимерах она приближается к Тпл, а в аморфных стеклообразных полимерах она только немного превышает их Т . Связь теплостойкости наполненных композиций е модулем упругости и его температурной зависимостью обсуждалась в гл. 6. Возрастание теплостойкости аморфных полимеров при введении жестких наполнителей является кажущимся, обусловленным уменьшением скорости ползучести из-за возрастания модуля упругости, а не из-за повышения полимеров. При температуре выше Тс рост вязкости композиций является решающим фактором в увеличении их деформационной устойчивости, следовательно, с возрастанием молекулярной массы и прочности адгезионных связей на границе полимер—наполнитель должна возрастать теплостойкость наполненных аморфных полимеров. Повышение теплостойкости кристаллических полимеров при наполнении связано главным образом с возрастанием их модуля упругости. [c.278]

В литературе имеется большое количество информации о механических свойствах наполненных порошками термореактивных пресс-композиций. Однако большинство этих данных часто эмпирические и работ по объяснению механизма действия дисперсных наполнителей очень мало. При растяжении или изгибе ненапол-ненные отвержденные полимеры разрушаются с малыми пластическими деформациями или вообще без них, причем относительная деформация при разрушении как правило не превышает 2—3%-При сжатии или сдвиге в них обычно проявляется предел текучести с развитием до разрушения достаточно больших пластических деформаций. Введение жестких дисперсных наполнителей в такие полимеры снижает разрушающее напряжение при растяжении и изгибе, увеличивает предел текучести при сжатии и сдвиге и повышает модуль упругости. Влияние таких наполнителей на поверхностную энергию разрушения имеет сложный характер и в отдельных случаях достигается ее резкое возрастание. В последнее время проведен ряд систематических исследований, которые и будут ниже рассмотрены подробнее. [c.70]

Уравнение Муни применимо для описания модуля упругости при сдвиге каучуков, наполненных жесткими частицами любой формы [19]. Однако для жесткой матрицы уравнение Муни дает резко завышенные результаты. Причинами этого являются отклонение коэффициента Пуассона матрицы от 0,5, наличие термических напряжений, снижающих эффективный модуль упругости композиций и малое различие в модулях упругости матрицы и наполнителя. Для полимеров, содержащих частицы, близкие к сферическим с любым значением модуля упругости, модуль упругости композиции может быть рассчитан по уравнению Кернера [20] или аналогичному уравнению Хашина [21 ] при условии прочного сцепления между фазами. Для некоторых случаев уравнение Кернера может быть значительно упрощено. [c.226]

Вследствие испарения летучих веществ уменьшается толщина прослоек связующего и происходит уменьшение объема заготовок. Под действием стягивающих молекулярных сил в этот момент наиболее интенсивно протекает Процесс усадки заготовки. Характер усадочного сжатия пекококсовых композиций в значительной мере зависит от их дисперсной структуры. Усадка пропорциональна объему испарившейся жидкости до тех пор, пока между частицами наполнителя имеется жидкое связующее. Как только связующее переходит в жесткое состояние, пропорциональность усадки объему уходящих летучих нарушается, и в этот момент идет интенсивное порообразование. Этот процесс происходит до температур образования полукокса (около 550°С). [c.66]

Винипласты — жесткие пластмассы на основе ПВХ — получают смешением ПВХ со стабилизаторами и наполнителями. Композицию тщательно перемешивают, а затем подвергают пластификации на вальцах, каландрах или в экструдере при 160—180 °С. Материал имеет достаточно высокие механические свойства, хорошую химическую, водо- и грибо-стойкость. Недостатком винипласта является невысокая теплостойкость и низкая ударопрочность. [c.136]

Столь малое изменение коэффициента теплопроводности стеклопластиков с прямолинейной укладкой волокон наполнителя и различными типами связующего показывает, что причиной этого являются в основном структурные изменения. Из соотношений, связывающих теплопроводность материалов с объемным содержанием пористых включений, следует, что изменение коэффициента теплопроводности за счет уменьшения размеров таких включений имеет тот же порядок, что и относительная деформация (относительная деформация образцов при напряжениях до 500 кгскм не превышает 0,6% даже для наименее жестких композиций, а для стеклопластиков типа АГ-4С составляет 0,3%). [c.176]

В СССР освоен серийный выпуск зубчатых хонов, которые изготовляются путем отливки по мастер-колесу. Литьевая композиция состоит из шлифовальных материалов электрокорунда белого 25А, 24А или 23А зернистостью 25 с наполнителем — электрокорундом белым тех же марок зернистостью 6 и связок на жесткой и эластичной полимерных основах. В зависимости от требований к обработке зубчатых колес используют следующие связки для изготовления зубчатого венца хона на жесткой основе — эпоксидно-ацетурную (ЭАД), акриловую (А) на эластичной основе — акрилополиуретановую (АП) и гидроксиуретано-вую (ЛЭА). Эпоксидная связка состоит из смеси эпоксидной смолы ЭД-20, пластификатора ДЭГ-1 и отвердителя полиэтиленполиамина. [c.136]

Применяют также более жесткие линолеумные массы с ббль-шим содержанием наполнителя. Такие композиции для безоснов-ного линолеума имеют следующий состав (в %) [c.13]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...