40 Вопрос

Армированные пластики – пластики, в к-ых в качестве полимерной матрицы применяются различные ТР и ТП полимеры, а для арматуры используются волокнистые и листовые материалы из стекла, полимеров, базальта, углерода и других материалов. Армированные пластики широко применяются в авиационно-космической технике, различных отраслях машиностроения, строительстве, при изготовлении аттракционов, водных горок, бассейнов, спортинвентаря и других товаров народного потребления.

Связующее - это полимерная основа, из которой после соответствующей обработки и образуется матрица.

Раньше, чем другие связующие, в производстве А. п. начали применять ФФС, что объясняется их доступно­стью, термостойкостью, жесткостью и сравнитёльно высокой адгезией к большинству волокнистых напол­нителей.

Полиэфирные смолы применяют в осн. в производстве стекло­пластиков и пластиков на основе синтетич. волокон благодаря низкой стоимости и выс. технологичности.

Высокопрочные и водостойкие А. п. получают на основе эпоксидных смол, обладающих высокой смачивающей способностью и хоро­шей адгезией к большинству напол­нителей, малой усадкой при отверж­дении и хорошими технологии, свой­ствами. Cтеклопластики на основе эпоксидных смол обладают более высокой прочностью при всех видах нагружения. Кроме того, они имеют более высокую выносливость при различных нагрузках.

Термопласты - ПА, полиимиды, ПП, полисульфон и другие - обладают высокой вязкостью (при комнатной температуре являются твердыми материалами). Вследствие хороших диэлектрич. свойств в качестве связующих нашли применение термопласты — полистирол, полиэтилен, фтороплас­ты и др. Термопласты армируются в основном стеклянным волокном.

Применяемые связующие должны удовлетворять ряду требований: 1.Хорошая смачивающая способность и адгезия к наполнителям.

2.Усадка при отверждении пластика должна быть в пределах не вызывающих образование микротрещин.

3.Выс коагезионная прочность связующего.

4.Устойчивость вязкостных свойств приготовленных композиций в течение длительного времени.

5.Быстрое отверждение по возможности без выделения побочных продуктов.

СТЕКЛОНАПОЛНИТЕЛИ.

Из стеклянных волокон путем специальной обработки (вытяжки, кручения, плетения) получают разные стекловолокнистые наполнители: нити и жгуты, ровинг и ленты, ткани, комбинированные,измельчены волокна

Преимущества стеклянных волокон и стеклоткани заключаются в их высокой твердости, грибо-, хим- и термостойкости, высокой прочности при растяжении идеальной упругости вплодь до разрушения, высокую удельную поверхность и наличие на ней гидроксильных групп, которые обеспечивают полное смачивание наполнителя.

К недостаткам следует отнести высокую хрупкость стекла, которое предопределяет резкое снижение прочности стеклянных волокон при наличии поверхностных дефектов. В процессе изготовления стекловолокна покрываются замасливателем для защиты их от атмосферной влаги и от механических повреждений при дальнейшей переработке.

В качестве наполнителей используются стеклонити, стекложгуты и ровинги.

Ш ироко используется стеклоткани. Обычно используют ткани трёх типов переплетения:

1. Полотняного; Эти ткани обладают максимальной жёсткостью.

2. Саржевого; Благодаря такой структуре ткани саржевого плетения характеризуются повышенной эластичностью и растяжимостью, особенно, при действии сил по диагонали.

3. Сатинового.

Нетканые листовые материалы получают в виде жёстких и мягких холстов из рубленных стеклонитей, холстов из штабельного стекловолокна из непрерывных стеклонитей, в виде нетканых перекрёстных материалов из жгутов.

Стеклохолсты состоят из рубленного стеклоровинга или из штабельных хаотически распределённых волокон, связанных между собой при помощи небольших количеств связующего.

Прошитые маты – мягкие холсты –представляют собой равномерный слой беспорядочно расположенных отрезков пряжи или ровинга, скреплённых подложенным материалом путём прошивки.

Для увеличения адгезии связующего к стекловолокнистым наполнителям их поверхность может обрабатываться специальными веществами – аппретами. Аппрет вступает в химическое взаимодействие со связующим и наполнителем.

В процессе изготовления стекловолокна покрываются замасливателем для защиты их от атмосферной влаги и механических повреждений при дальнейшей переработке. Но замасливатель ухудшает физико-механиче­ские свойства изделия и, следов-но, перед использованием при получении пластика замасливатель удаляют.

Методы получения изделий из стеклопластиков.

Контактное формование - Заключается в том, что на форму (шаблон), изготовленную из дерева, гипса, алюминия, бетона, стеклопластика или из др. материалов, наносят заготовки стекловолокнистого армирующего наполнителя (в виде матов, жгутов, тканей и других материалов) и покрывают их связующим – смолой, содержащей отверждающие и другие добавки. Для уплотнения композиции и выдавливания из неё воздуха осуществляется прикатывания материала рифлёным валиком.

Недостаток: относительно большое колебание соотношения «стекловолокно – связующее» в материале изделия, т. к. в процессе работы оператор может оказать различные силовые воздействия на прикатывающий ролик.

Напыление -Сущность метода заключается в одновременном напылении на поверхность формы рубленного стекловолокна и связующего. В качестве связующего используются ненасыщенные полиэфирные смолы. Отверждение их происходит при комнатной температуре в присутствие инициатора и ускорителя. Для напыления применяют пистолеты или специальные ручные машины, к которым с помощью гибких шлангов подводится рубленное стекловолокно, смола с активатором и смола с инициатором. резанное стекловолокно вдувается сжатым воздухом или увлекается с помощью жидкой смолы.

Ф ормование изделий из стеклопластиков с помощью эластичной диафрагмы. При этом способе после набора на форму навески сырого стеклопластика его прижим к стенке формы или стенкам шаблона осуществляется при помощи эластичной диафрагмы или резинового мешка. Диафрагма прижимается к стенке формы посредством вакуума или сжатого воздуха.

При формовании применяются позитивные и негативные формы.

1.Форма; 2.Стекло-пластик; 3.Эластич-ная диафрагма.

П ропитка под давлением в замкнутой форме. Применяется при изготовлении различных оболочек, ёмкостей, кузовов автомобилей и др. Получаемое пропиткой под давлением в замкнутой форме изделие практически не содержит воздушных включений – это является достоинством метода.

1. Позитивная полу форма (пуансон); 2. Негативная полу форма (матрица); 3. Канавка для распределения связующего; 4. Ёмкость со связующем; 5. Стекловолокнистый наполнитель, уложенный в полости формы.

П рессование. Метод прессования является наиболее производительным. По технологическому оформлению напоминает обычное прессование. Этот метод позволяет достаточно точно фиксировать толщину стенки изделия и обеспечивается получение высококачественной поверхности изделия.

Холодное прессование стеклопластиков ведётся при давлении 2 - 10 кгс/см²,температуре 20˚С.М-д примен-ся для изгот-ия толстостенных изд-й.

Производство листовых материалов. Из армированных пластиков получают плоские и гофрированные листы, которые используются в строительстве в качестве кровли, облицовочных и декоративных панелей. Стеклохолст или другой рулонный материал пропитывается связующим, формуется между двумя слоями целлофановой или полиэтиленовой пленки и подается в термокамеру для отверждения связующего. Существует несколько схем формования. Для обеспечения поперечного гофра используется гусеничный механизм, который одновременно является и тянущим устройством. Схема установки для получения листового материала с поперечным гофром приведена на рис. .

Н а нижний слой пленки 2 системой валков 3 наносится слой связующего. На этот слой укладывается слой стекловолокнистого наполнителя 1, который затем покрывается верхним слоем целлофановой или полиэтиленовой пленки 2. Затем материал проходит систему подпружиненных валков 4, предназначенную для удаления воздушных включений и обеспечивающую более плотную пропитку наполнителя связующим. Полученный плоский сырой лист поступает в формующее устройство 6, находящееся в полимеризационной камере 5. Формующее устройство 6 представляет собой две ветви формующих валков, закрепленных на бесконечных цепях. Камера 5 разделена на несколько температурных зон. Образование гофра практически совпадает с переходом связующего в гелеобразное состояние. После выхода из камеры полимеризации, лист проходит через ножи 7 для обрезки боковых кромок и далее режется на отрезки заданной длины ножом 8 или сворачивается в рулон.

Метод центробежного формования. Применяется для изготовления труб. Метод заключается в следующем: вначале из стекловолокнистого наполнителя проклеенного связующим на оправке изготавливают цилиндрическую заготовку. Её помещают в полированную форму и подают необходимое количество синтетического связующего. За счёт центробежной силы на внутренней поверхности полированной формы распределяется связующее со стекловолокнистым наполнителем.

Д ля отверждения стеклопластика отформованную трубу нагревают либо при помощи пара либо с помощью электронагревателей. Стекловолокнистый наполнитель используется либо в виде матов, ленты, ткани. В качестве связующего - эпоксидный олигомер. Длина труб может достигать до 6м, диаметром 125 – 150мм. Достоинство метода: одновременно с трубой могут формоваться соединительные элементы (резьбы). Недостаток: относительно невысокая прочность труб.

Изготовление труб намоткой. Метод заключается в том, что стеклоткань пропитывают связующим (ФФС и др.) через систему направляющих роликов наматывается на вращающуюся оправку, которая располагается на двух обогреваемых валках. Сверху на наматывающуюся трубу оказывает давление прижимной валок.

Разработан более прогрессивный метод, применяя который можно изготавливать трубы большой длины. Изготовление идёт обычным методом намотки пропитанной синтетическим олигомером тканной ленты или ровинга. Применение таких материалов позволяет применить спиральную намотку, которую осуществляют машины двух типов:

-токарная намотка;

-кабельная намотка

М ашина кабельного типа характеризуется поступательно движущейся оправкой, вокруг которой вращается армирующая лента или ровинг, предварительно пропитанные смолой. В этом методе намотка производится сухим наполнителем. В качестве связующего используется ФФС резольного типа.

Изготовление труб и профилей протяжкой - Метод протяжки примен-ся для изгот-я труб, стержней, профилей. Метод заключ-ся в непрерывном протягивании стекловолокнистого наполнителя в виде жгутов, пропитанного синтетическим полимером, сквозь формующее устройство, где при определенном температурном режиме происходит отверждение изделий. Изделия не требуют последующей обработки поверхности и имеют однородные свойства.