Полимерные композиционные материалы

 

Большую группу представляют полимерные композиционные материалы (ПКМ) – композиционные материалы, матрицей в которых служит полимерный материал. Их применение дает значительный экономический эффект.

Формирование деталей из полимерных композиционных материалов может осуществляться как методами, присущими формованию изделий из полимеров (литье под давлением, прессование и др.), так и специальными методами (намотка и др.), свойственными только данному классу материалов.

Стеклопластики относятся к полимерным композиционным материалам, армированы стеклянными волокнами, формуемыми из расплавленного неорганического стекла. В качестве матрицы чаще используют термореактивные синтетические смолы (полиэфирные, фенольные, эпоксидные и др.), а также термопластические полимеры (полиамиды, полиэтилен, полистирол и др.).

стеклопластики

Эти материалы обладают достаточно высокой прочностью, низкой теплопроводностью, высокими электроизоляционными свойствами, прозрачностью для радиоволн. Стеклопластики – дешевые материалы из полимерного композиционного материала. Их применение оправдано в серийном и массовом производстве, судостроении, радиоэлектронике, строительстве, в изготовлении оконных рам для стеклопакетов, в автомобильном и железнодорожном транспорте и т.д.

Углепластики – это композиции из полимерной матрицы и упрочнителей в виде углеродных волокон (карбоволокон). Углеродные волокна получают из синтетических и природных волокон на основе целлюлозы, сополимеров акрилонитрила и др. Термическая обработка волокна проводится в три этапа: окисление (+220 °С), карбонизация (+1000...1500 °С), графитиза- ция (+1800...3000 °С). При этом образуются волокна с содержанием углерода до 99,5% по массе.

В зависимости от режима обработки и исходного сырья полученное углеродное волокно имеет различную структуру.

углепластики

Для изготовления углепластиков используются те же матрицы, что и для стеклопластиков (чаще всего термореактивные и термопластичные полимеры).

Основными преимуществами углепластиков по сравнению со стеклопластиками являются их низкая плотность и более высокий модуль упругости. Углепластики – очень легкие и прочные материалы. Углеродные волокна и углепластики имеют практически нулевой коэффициент линейного расширения.

Все углепластики хорошо проводят электричество, имеют черный цвет, что несколько ограничивает области их применения. Углепластики используются в авиации, ракетостроении, машиностроении, производстве космической техники, медицинской техники, протезов, при изготовлении легких велосипедов и другого спортивного инвентаря.