В чем заключаются преимущества композитных материалов, какова специфика из промышленного производства и их плюсы как материала для изготовления различных конструкций. Использование пластмасс из синтетических полимеров.
Что такое композитные материалы
Их характерная особенность – наличие в составе материала не менее чем 2 компонентов:
— армирующие элементы;
— фиксирующая матрица.
При этом итоговые характеристики композита отличаются от суммы характеристик его ингредиентов, что крайне полезно для конструирования изделий из композитов и полимеров. В то же время очень важно, что составляющие композитного материала должны быть совместимыми.
Композиционные материалы (КМ), называемые также композитными материалами или композитами, – материалы конструкционного назначения, состоящие из двух и более компонентов, один из которых – матрица (связующее) – объединяет частицы наполнителей, фиксируя структуру материала. Компоненты придают материалу особые свойства – высокую жесткость и прочность, тепло- или электропроводность, износостойкость и т.п.
Характерными отличиями КМ являются:
- Компоненты, форма и структура КМ запланированы предварительно.
- В составе КМ присутствует не менее 2 различных составляющих, которые не сливаются в единую смесь, а образуют определенную структуру.
- Характеристики КМ заданы всеми присутствующими в их составе ингредиентами.
- Для КМ свойственны специфические свойства, которые отсутствуют у отдельных его составляющих, рассматриваемых отдельно.
- Для КМ характерна неоднородность в микромасштабе и однородность в макромасштабе.
Полимерная матрица не только объединяет частицы наполнителя, но и передает нагрузку на эти частицы, защищает их от внешних воздействий, образует на поверхности, ограничивающей изделие, защитную пленку, а потому в значительной мере определяет свойства композиций в процессе формообразования изделий и КМ в условиях эксплуатации.
В качестве связующих КМ часто используют термореактивные полимеры, преимущественно на основе полиэфирных, эпоксидных и фенолоформальдегидных смол.
Свойства термореактивных полимеров и КМ на их основе зависят от химической природы и состава матричной композиции, от условий отверждения.
Термопластичные полимеры как матричные материалы имеют ряд важных преимуществ перед термореактивными Относительная дешевизна термопластов крупнотоннажного производства, в первую очередь полиолефинов, полиамидов, полиэтилентерефталата, технологичность изделий из таких материалов, возможность их утилизации, создание термопластичных полимеров с высокими эксплуатационными свойствами, а также разработка и освоение в последние годы новых эффективных технологий совмещения термопластов с волокнистыми наполнителями и формообразования изделий способствуют дальнейшему расширению сферы и объемов КМ данного типа. Для КМ характерно оптимальное сочетание прочностных характеристик с невысокой плотностью и хорошая сопротивляемость химическому воздействию. Это позволяет добиться существенной оптимизации конструкций самого разного рода. При этом в композитных материалах, как правило, усталостные трещины распространяются в 10-100 раз медленнее, поэтому конструкции из КМ служат гораздо дольше.
В наши дни повсеместно используются пластмассы, производимые из синтетических полимерных материалов. Их название подразумевает, что пластмасса приобретает пластичность при высокой температуре и не теряет приданную ей под давлением нужную форму. Это позволяет создавать самые разнообразные гибридные конструкции.