Пластиков приведены

ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛОИСТЫХ ПЛАСТИКОВ, АРМИРОВАННЫХ ТКАНЬЮ ИЗ Е-СТЕКЛА САТИНОВОГО ПЕРЕПЛЕТЕНИЯ1)

логия изготовления многих современных композитов с высокими рабочими характеристиками разработана на основе результатов исследований поверхности раздела стекловолокно — полимер [(22, 35, 36, 38, 45, 34]. В настоящее время установлено, что поверхность раздела, через которую напряжение при сдвиге должно эффективно передаваться от низкомодульного полимерного связующего к высокомодульному волокну, играет важную роль во всех наполненных пластиках. В последние годы внимание многих ученых было направлено на изучение упрочненных термопластов и усиленных стекловолокном шин. Благодаря использованию силановых аппретов в 60-х годах применение пластиков, армированных стекловолокном, значительно расширилось и достигло в 1970 г. 450 млн. т. За последние 4 года широкое развитие получили упрочненные стекловолокном термопласты, выпуск которых в настоящее время составляет 45 тыс. т в год.

Надежная теория адгезии полимеров к минеральным наполнителям необходима для улучшения свойств существующих полимерных композитов, а многочисленные данные о влиянии поверхности раздела на механические и диэлектрические свойства пластиков, армированных минеральными наполнителями, способствуют пониманию явлений образования адгезионных связей на поверхности раздела.

Попытки установить корреляцию между эксплуатационными характеристиками армированных пластиков и основными положениями химии поверхностных явлений оказались безуспешными. Адгезия красок, каучуков и герметиков к поверхности минеральных веществ и прочность стеклопластиков (особенно после выдержки в воде) очень слабо зависят от контактных углов смачивания, поверхностного натяжения адгезива, наличия непрочных пограничных слоев, морфологии и химии поверхности минеральных наполнителей и других важных факторов. Вполне вероятно, что при оценке адгезионных свойств по механическим характеристикам композитов могут использоваться отдельные параметры или их сочетания, которые оказываются несущественными при рассмотрении адгезии полимерных цепей на молекулярном уровне.

Основная цель данной главы состоит в освещении фундаментальных основ изменчивости и масштабного эффекта прочности хрупких и вязких однофазных материалов и особенно пластиков, состоящих из жестких, хрупких армирующих материалов, погруженных в растяжимые матрицы. Вследствие этого не будет возможности охватить во всех деталях многие интересные достижения в более традиционных аспектах разрушения композитов. Интересующемуся читателю можно рекомендовать некоторые другие главы данного тома и дополнительно следующие обзоры по прочности композитов: Келли [15] — общее введение в теорию прочности волокнистых композитов; Кортен [7, 8] — детальное обсуждение вопросов прочности пластиков, армированных стеклянными волокнами; Розен и Дау [31] и Тетельман [35] — детальные обсуждения некоторых вопросов прочности композитов и подходов механики разрушения к разрушению композитов; Тьени [34] — сборник статей различных исследователей, в которых представлено много примеров структуры и статистических особенностей разрушения отдельных композитов, таких, как бетоны, пенопласты, и неориентированных матов, таких, как бумага,

Для изотропных композитов (например, пластиков, армированных стеклянными шариками) в случае одномерного процесса разрушения (рис. 9) и экспериментального подтверждения, что левая' часть (11) практически постоянная в области изменения переменных (т. е. геометрии и длины трещины), согласующейся с рабочими условиями, перечисленные выше недостатки приобретают чисто академический характер. Тогда левую часть (И) можно рассмат-

Некоторые результаты по длительной прочности графито-эпо-ксидных образцов с угловой укладкой при 121 °С приведены в [23], они показывают наличие запаздывающего разрушения. Здесь опять полезная информация слишком ограничена, чтобы сделать какие-либо определенные выводы. В работе [36] исследована длительная прочность эпоксидных пластиков, армированных берил-лиевыми волокнами. Образцы были сделаны из 12 однонаправленных слоев, причем в соседних слоях волокна располагались перпендикулярно друг к другу (за исключением центральной плоскости). Композит перед разрушением подобно некоторым металлам показал три стадии ползучести. Значения длительной прочности для шести образцов бериллиевого композита попали в очень широкий интервал времен, соответствующих разрушению проволок. Тенденция здесь, по-видимому, состоит в стремлении к уровню, составляющему около 75% от максимальной прочности, при котором долговечность равна 788 ч.

•— — эпоксидных пластиков, армированных бериллиевыми волокнами 297

эпоксидные (в том числе термостойкие) смолы, а также смолы на основе полиэфиров (в том числе термостойкие). Некоторые кремнийорганические, фенольные, полиэфирные, эпоксидные и полиуретановые смолы, являющиеся компонентами стеклопластиков, были испытаны Томашотом [94] с целью выяснения возможности применения их в условиях облучения. Механические свойства этих материалов, за исключением эпоксидной смолы «Эпон» 1001, изменялись незначительно при дозах до 8,7-1010 эрг/г. Предполагается, что низкая стойкость «Эпон» 1001 связана с используемым катализатором. Способ плетения стеклоткани не влияет на долговечность армированных пластиков. Ни у одного из испытанных материалов в результате облучения электрические' свойства существенно не изменились [35]. Влияние облучения на механические свойства типичных армированных стеклом пластиков показано в табл. 2.22.

Механические свойства слоистых пластиков, армированных стеклотканью, после облучения при повышенных температурах [601

Цель автора — обрисовать в общих чертах при помощи простых средств основные принципы, необходимые для понимания инженерами-проектировщиками сущности композиционных материалов. Можно полагать, что представленные концепции применимы к конструкциям или элементам конструкций из пластиков, армированных непрерывными или короткими стеклянными или угольными волокнами; из бетона, армированного волокнами или стержнями; из металлов, армированных керамическими волокнами или частицами, металлической проволокой или лентой. Схемы армирования композитов могут быть одно-, двух- или трехмерными; некоторые из них уже применяются, другие находятся в стадии разработки.

Для изготовления пластмассовых подшипников чаще всего применяют фенопласты (текстолит), поликарбонаты (дифлон), полиамиды (капрон, найлон), фторопласты (тефлон). Свойства этих пластиков приведены в табл. 29.

Примеры структуры облицовочных и конструкционных слоистых пластиков приведены в табл. 2 и 3. В большинстве своем композиционные материалы — это многослойные, многофункциональные системы.

Результаты испытаний большого числа пластиков приведены в работах [1—16]. Перечень исследованных в морской воде материалов представлен ниже:

с добавлением в обозначении буквы «м» (например, ДСП-Б-м) — для изготовления ползунов лесопильных рам п аналогичных нагруженных деталей. Характеристики древесных пластиков приведены в разделе «Древесина и материалы на ее основе» (см. с. 346).

Для изготовления пластмассовых подшипников чаще всего применяют фенопласты (текстолит), поликарбонаты (дифлон), полиамиды (капрон, найлон), фторопласты (тефлон). Свойства этих пластиков приведены в табл. 29.

Допускаемые нагрузки при смятии полиэфирных пластиков приведены в табл. 3.

коэфициента трения пластиков приведены в табл. 21.

Основные физические свойства пластиков приведены в табл. 22.

Время выдержки и удельное давление при прессовании некоторых слоистых пластиков приведены в табл 4 *.

Пределы длительной прочности некоторых пластиков приведены в табл. 5 [13], [14].

Некоторые данные по усталостной прочности пластиков приведены в табл. 7—9.