Новости компании Вопросы и ответы
Галерея Статьи и публикации
Главная страница / Статьи и публикации / Армирующий материал для композиционных намоточных изделий

 Армирующий материал для композиционных намоточных изделий 

О.С. ТАТАРИНЦЕВА, канд. техн. наук,

Н.Н. ХОДАКОВА, ст. научн. сотрудник, ИПХЭТ СО РАН (г. Бийск)

 

Для намоточных пластиков традиционными армирующими материалами служат стеклянные ровинги и нити. В то же время известно, что базальтовые волокна, до сих пор недостаточно востребованные в производстве полимерных композитов, по ряду свойств (термо- и химической стойкости, долговечности) превосходят стеклянные |1-6|. Немаловажным фактором, определяющим перспективность использования базальтовых волокон для этих целей, является наличие огромных запасов однокомпонентного сырья и относительно невысокая стоимость вырабатываемых из него волокон.

С учетом того, что переработка в композитные изделия базальтовых волокон по многом аналогична переработке стеклянных, а существующие технологические схемы получения стеклопластиков приемлемы и для производства базальтопластиков, авторами исследована возможность замены стеклянных армирующих волокон на базальтовые.

В качестве критериев эффективности их применения приняты абсолютная прочность волокон диаметром 9-11 мкм, процент ее сохранения после термообработки и химическая стойкость, оцениваемая по потерям массы после трехчасового кипячения в агрессивных средах.

Эксперименты по определению прочностных свойств и химической устойчивости волокон показали (табл. 1), что базальтовое волокно по сравнению со стеклянным (алюмоборосиликатным марки «Е») имеет больший модуль упругости, повышенную прочность после термообработки, превосходит его по подо-, щелоче- и  кислотостойкости

Полученные результаты дают основание полагать, что введение в композиты базальтовых волокон взамен стеклянных позволит композитам работать в более жестких условиях.

При создании армированных материалов большое значение имеют хорошее смачивание и пропитка наполнителя полимером, обеспечивающие изделиям высокие физико-механические показатели. Одним из условий хорошего контакта между компонентами является полное смачивание волокон в процессе пропитки. Чем выше смачиваемость, тем лучше растекается связующее по поверхности волокна и остается меньше пустот, являющихся центрами концентраций напряжений и причиной преждевременного старения и разрушения материала в конструкциях. Смачиваемость волокон эпоксидным связующим оценивали по изменению краевого угла смачивания, измеряемого методом «покоящейся капли». Исследовали ровинги из базальтовых и стеклянных волокон, обработанных замасливателем и очищенных от него выдержкой в муфельной печи при температуре 300°С в течение 2 ч.

Установлено, что смачиваемость эпоксидным связующим базальтового волокна, особенно отожженного, лучше, чем стеклянного (рис. 1). Наличие замасливателя (парафиновой эмульсии) препятствует протеканию адсорбционных процессов на поверхности волокна, тем самым ухудшая его смачивание. Равновесное значение угла смачивания при температуре 150°С достигается за 25-30 мин, в то время как при более низких температурах процесс смачивания идет значительно медленнее.

Поскольку из-за оптической непрозрачности базальтового волокна исследование процесса пропитки его связующим под микроскопом затруднено, авторы использовали в работе экспресс-метод, принятый для сравнительной оценки пропитки армирующих материалов с помощью катетометра В-630. За скорость пропитки принимали величину изменения высоты подъема связующего за 1 мин.

Скорость и полнота пропитки эпоксидным связующим базальтового волокна значительно превосходят уровень этих параметров для стеклянного волокна (рис. 2). Это согласуется с данными о смачиваемости базальтового волокна полимером и сказывается на повышении прочностных характеристик армированного им композиционного материала (табл. 2).

Как видно из данных этой таблицы, значение Ку при переходе от волокна к микропластику на базальтовом ровинге выше, чем на стеклянном, что в однонаправленном пластике приводит к увеличению прочности на 27%.
Таким образом, базальтовый ровинг как армирующий материал для создания композитов более перспективен, чем стеклянный.



ЛИТЕРАТУРА:

 

  • Джигирис Д.Д, Волынский А.К., Козловский П. П. и др. Основы технологии получения базальтовых волокон и их свойства // Базальтоволокнистые композиционные материалы и конструкции. Киев: Наук. Думка. 1980. С. 54-81.
  • Росато Д.В., Грове К. С. Намотка стеклонитью. М.: Машиностроение. 1969. 310с.
  • Джигирис Д.Д., Махова М.Ф., Горобинская В.Д., Бомбырь Л.Н. Базальтовое непрерывное волокно// Стекло и керамика. 1983. № 9.С. 14-16.
  • Мясников А.А., Асланова М.С. Влияние химического состава базальтового волокна на его химическую устойчивость // Стекло и керамика. 1964. № 3. С. 11-13.
  • Фролов Н. П. Стеклопластиковая арматура и стеклопластиковые конструкции. М.: Стройиздат, 1980.
  • Андреевская Г.Д., Плиско Т.А. Некоторые физические свойства непрерывных базальтовых волокон // Стекло и керамика. 1963.№ 8. С. 22-23.
  • Асланова М.С. Высокотемпературоустойчивые неорганические волокна и их свойства // Стекло и керамика. 1960. № 9. С. 17-19.
  • Строительные материалы 12/2004