Композиты с неметаллической матрицей

В качестве матрицы у таких композитов часто применяют следующие материалы:

· полимерные (эпоксидная, фенолформальдегидная, полиамидная и другие смолы),

· углеродистые,

· керамические.

Упрочнителями служат волокна:

· стеклянные,

· углеродные,

· борные,

· органические,

· на основе нитевидных кристаллов (оксиды, бориды, карбиды, нитриды),

· металлическая проволока.

Свойства композитов зависят от состава композиции, сочетании компонентов, прочности связей между ними. Свойства матрицы определяют прочность композита на сдвиг и сжатие, сопротивление усталостному изнашиванию. Свойства упрочнителя определяют, в основном, прочность и жесткость материала.

В лабораторной работе рассмотрим профилированные изделия из армированного стеклопластика.

Специалисты прогнозируют: со временем этот материал заменит и дорогостоящий металл, и подверженную гниению древесину. Он не имеет аналогов и отличается от традиционных материалов более высокими свойствами и качествами:

· улучшенные физико-механические характеристики,

· низкий удельный вес (в 4 раза легче стали),

· высокая коррозионная и биологическая стойкость,

· высокая стойкость к атмосферным воздействиям, ультрафиолетовому излучению и водной среде,

· низкий тепловой коэффициент линейного расширения,

· широкий диапазон рабочих температур от -60 до +80⁰С,

· сейсмостойкость – 100 % упругое восстановление после деформации, устойчивость к ветровым нагрузкам при скорости ветра до 300 км/час,

· и т.д.

Области применения: строительство, ЖКХ, ТНП, энергетика, медицина, химическая промышленность и т.д.

Пултрузионный стеклопластик – уникальный композиционный материал XXI века со сроком службы не менее 50 лет.

Задание 1

1. Ознакомиться с исходными материалами для получения профилированных изделий из армированного стеклопластика и с получаемой продукцией.

2. Определить вид получаемого композита, описать его свойства.

3. Заполнить Лист 1 отчета.

Технологический процесс получения пултрузионного стеклопластика

Пултрузия(англ. “pultrusion”) – высокоинтенсивный метод получения различных армированных стеклопластиковых профилей путем протягивания стекловолокнистых матриц через формообразующую фильеру.

В слоистых материалах волокна, нити, ленты, пропитанные связующим веществом, укладывают параллельно одно другому. Полученные слои собирают в пластины. При параллельной укладке свойства композита получаются анизитропными. При укладке волокон под углом одного к другому можно получать материалы с изотропными свойствами.

Методом пултрузии можно получать изделия любой конфигурации (швеллер, короб, труба, пластина, стержень и т.д.)

Изготовление изделий происходит на специальной пултрузионной установке (рис. 2).

Рис.2. Общий вид пултрузионной установки

Уникальность и сравнительная простота технологического процесса пултрузии позволяет на сравнительно небольших площадях цеха провести весь производственно-технологический цикл:

· размещение заказа;

· компьютерное моделирование оптимальной конструкции профиля с учетом специфики условий его применения заказчиком;

· разработка конструкторской документации;

· подбор рецептур и оценка свойств исходной композиции для получения профиля с оптимальными характеристиками;

· выбор технологических режимов изготовления профиля;

· выпуск опытной партии;

· проведение необходимых испытаний на различные виды нагрузок и внешних воздействий;

· выпуск готовой продукции (рис.3).

Рис.3. Образцы готовой продукции

Задание 2

1. Ознакомиться с устройством и принципом работы пултрузионной установки.

2. Проследить технологический процесс изготовления профилированных изделий из армированного стеклопластика.

3. Сделать подробное описание исследуемого технологического процесса.

4. Заполнить Лист 2 отчета.

ЛИСТ 1

ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ ПУЛТРУЗИИ

ВЫВОД ________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ЛИСТ 2

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ ИЗ КОМПОЗИТА

ВЫВОД ________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________