79. Физико-мех., теплофизические и др. Свойства угле-, стекло-, органо , боропластиков, термопластичных км.

Углепластики-наполнитель для них- высокомодульн. или высокопрочные углерод. волокна, в завис-ти от назначения. ( >1500 Мпа, Е=500-700 Гпа).

Основные свойства: низкая плотность,высокий модуль упругости, высокая прочность. васокая термостойкость, низкий коэф. линейного расширения, высокое значение тепло и электропроводности.

Все свойства углепластиков определяются 1.типом связующего 2.связями и концентрацией. ориентацией волокон. Анализ св-в:

1.высокие прочностные характкристики на эпоксидных связующих при Т<200 C

температурные диапазоны :при длител. работе при t<200 исп. фенолоформальдегидные связующи; приtдо 300 кремнеорганические связующие;приtдо 350 –полиамидные

2.Низкая прочность при межслоевом сдвиге.Это связано со слабой адгезией полимеров к волокнам ( межслоевого сдвига до 50 Мпа)Для увеличения этого показателя используют:травление пов-ти волокон окислителями, опритирование, покрытие волокон смачивающими материалами.В рез-те этих приёмов удается поднять до100 Мпа.Адгезия- м/у наполнителем и связующим.

3.У углепластиков выражена более ярко чем у стеклопластиков. У углепласт. анизотропия объясняется большим отношением модуля упругости наполнителя и связующего.Чтобы уменьшить анизотропию исп. перекрестное армирование, ткани объемной текстуры.

4.Обладают высокой демпфирующей способностью и вибропрочностью. Максимум логарифмического декремента затухания приходится на углы 15-30 при армировании этой детали.Логариф. декремент затухания характеризует амплитуды колебаний за один приод. Сочетание высокой жесткости, усталостной вибрационной прочности делает углепластики перспективным материалом .

5.Отличаются высоким сопротивлением к усталостным нагрузкам. это объясняется высокой теплопроводностью наполнителя.

6.Коэффициент линейного расширения однонаправленных углепластиков в продольном направлении (вдоль волокон) близок к 0, а в интервле температур 100-200 даже отрицателиьный -0,5*10 -6 => размеры изделия из углепластика не меняются.

7.Обладают высокой электропроводностью =>исп. как антистатические и электрообогревающие материалы

8. Часто исп.комбинированные пластики:углестеклопластики,углеборопластики

Применение:ав и космич. пром-ть(диски,лопатки.вентиляторы),Медицина- рентген аппаратура,насосы в щелочных и кислотных средах => высок хим. стойкость

Органопластики-пластики в кот. в качестве наполнителя примен-ся органическое (синтетическое) волокно, в кач-ве связующих-эпоксидные.Развитие ОП обусловлено необходимостью создания легких материалов, костукц. назначение кот. сочетаят высокие значения удельной прочности и жесткости со стабильностью св-в при действии нагрузок.

Особенности структуры: как наполнитель так и связующее явл.полимерами.Органич. волокна типа кевлар имеют аморфнуючасть (внеш) и кристаллич. часть (сердцевина волокна). В процессе отверждения ОП связующее за счет химического взаимодействия и деформации легко контактирует с аморфной частьяю, что приводит к тому. что нет резкой границы м/у волокном и связующим. Эта структурная особенность сказываеется на св-х мат-в:

1.Из-за этого пористость мат-в низкая (до 4-5%),а у стеклопластиков-20-30%

2.Мех-е св-ва по этой же причине имеют очень маленький разброс, кот. сопоставим с разбросом при испыт. металлов 3.Низкая теплопроводность ( =0,13 Вт/м*К) что в 2-3 раза меньше чем у стеклопл.4 .низкая теплоемкость (С=1,2 Кдж/кг*К) 5.температуропроводность ниже чем у стеклопластика 6.высокая стабильность св-в.7.маленькая плотность(1000-1400 кг/м 3 ) 8.повышенная пластичность, 9. высокая ударная вязкость, и удельная прочность. 10.плохое сжатие и низкая ударная жесткость

Применяют:сопловые конструкции,перегородки в дверях,электро и радиотехника,сотовые конструкции.

Боропластики-дорогой мат-р.Св-ва: 1.хорошо работают на сжатие и растяжение вдоль волокон 2.мех. характеристики( прочность жесткость) изменяются в зависимости от концентрации борных волокон. мах при 65-70 объемных % наполнителя 3.низкая прочность и жесткость в направлении перпенд-ом к оси волокна.Для увелич этих хар-к исп.перекрестные армирования под различ. углами (90,60). 4.высокая усталостная прочность и хорошие демпфирующие хар-ки. 5.высокое значен. тепло и электро проводности, т.е. полупроводники. 6.для усилен. нек-х св-в исп. гибридные боропластики,т.е на одном и том же связующем исп. несколько наполнителей.

Стеклопластики для корпусов РДТТ работающих кратковременно без длительного нагрева эффективно применение ОП и стеклопластиков .В случае применения в качестве связующего в стеклопластиках полиимидных смол их выгодно применять при темпер.до 300 С-становятся существено эффективнее металлов.При диаметре корпусов 200 мм и иеньше стеклопластики менее выгоды по сравнению с высокопрочными металлами из-за уменьшения внутреннего диаметра камеры двигателя и большей чем у металлов толщины стенки при одинаковой прочности. Одновременно при малых диаметрах и больших удлинениях корпуса стеклопластики и ОП могу быть не применимы из-за больших изгбных деформаций