Как выбрать композитный материал для будущего изделия?
Любой композитный материал состоит из двух или более компонентов. Чаще всего, эти компоненты делят на армирующие и связующие.
Армирующие компоненты в композите - нити, волокна или гранулы - воспринимают внешние нагрузки, действующие на изделие. Связующие, как правило, представляют собой более мягкий материал, образующий пространственную матрицу вокруг армирующих включений и обеспечивающий сохранение формы изделия.
Выбор армирующего материала
Выбор армирующего материала определяется условиями среды, в которой предполагается работа будущего изделия, требованиями к прочности, массе, а также располагаемыми технологиями.
Так, например, для производства щелочестойкой стеклопластиковой трубы с оптимальными показателями прочности при минимальной удельной массе и стоимости целесообразно применять непрерывное ровинговое стекловолокно (С-стекло), наматываемое по определенной схеме на намоточном станке. Часто разработчики применяют комбинацию разнородных армирующих компонентов – например, чередование стеклянных и угольных волокон или использование угле-арамидных и стекло-арамидных тканей.
Выбор связующего
Такие же критерии, что и при выборе армирующего материала, принимаются во внимание и при выборе связующего.
В последнее время многие предприятия, как российские, так и зарубежные, в большинстве выпускаемой композитной продукции отдают предпочтение полиэфирным смолам, ввиду их сравнительной дешевизны и простоты технологии. Однако композитам на полиэфирном связующем свойственны и серьезные недостатки – низкая прочность, термостойкость, плохая адгезия к ряду веществ, гидролиз при длительном контакте с водой. Устранение этих недостатков введением модификаторов или наполнителей приводит к увеличению стоимости полиэфирных смол.
Практически по всем показателям конкуренцию полиэфирам составляют эпоксидные материалы. При более высокой (в 1,5-2 раза) стоимости они обладают пропорционально большей прочностью, более высокими термо- и химической стойкостью. Некоторые эпоксидные смолы используют в производстве пищевых емкостей, огнестойких облицовок кабин и салонов самолетов.
Особенности эпоксидных смол – высокая вязкость и сильная зависимость времени отверждения от температуры – определяют специфику техпроцессов выкладки эпоксидных композитов.
Существует множество других типов полимерных связующих материалов – фенольные, фурановые, полиамидные смолы, полиуретан, даже термопласты – полиэтилен, полипропилен. Их применение предполагает наличие специального оснащения производства и большие объемы выпуска однотипных изделий.
Статьи на похожую тему:
Композитные материалы в производстве "EpoxyComposite"