Развитие полимерной индустрии обусловлено превосходящими свойствами полиматериалов, постепенно вытесняющие традиционные конструкционные материалы (деревянные, металлические, железобетонные). В настоящее время существует уже большое многообразие полимеров и наполнителей, а также вариантов их сочетания в составе композитов.
Описание «композиционных материалов»
Композиционными называются материалы, в общем виде состоящие минимум из двух и более компонентов. Последние для эффективного соединения должны быть совместимы и не поглощаемы друг другом.
Понятие композитов в целом можно связывать с природным происхождением (металлические образования, древесина, человеческие кости и т.д.). В наше время обороты набирает производство искусственных композиционных материалов (железобетона, стеклопластика, полимеров), цель создания которых – получение не имеющихся в природе вариантов с требуемыми свойствами.
Композиты состоят из армированных полимеров и наполнителей для их скрепления.
Понятие «армирования» характеризуется усилением, упрочнением одного материала другим. Для изготовления армированного пластика используют термоактивные и термопластичные полимеры в комбинации с волокнами стекла, базальта, углерода и иных материалов. Таким образом, наполненные стекловолокном полимеры преобразуются в стеклопластики, металлическими, углеродными волокнами – соответственно в металло- и углепластики и т.п.
Свойства готового композиционного материала могут существенно отличаться от параметров каждого входящего в их структуру компонента. Выбор исходного материала, связующего вещества, их процентное соотношение и прочность связи оказывают непосредственное влияние на технологические и эксплуатационные характеристики готового продукта.
Свойства композитов можно регулировать, включая в состав не один вид полимеров и связующих веществ, расширяя вариативность полученного результата. Композиционные полимерные материалы, состоящие из более трех компонентов и наполнителей, между которыми имеется высокое химическое взаимодействие, называют гибридными полимерами.
Реакто- и термопласты
Композиты в зависимости от состава и особенностей переработки подразделяются на термопласты и реактопласты. Первые легко поддаются термической обработке, способны перерабатываться путем плавления неоднократное число раз; вторые же после единичной термической обработки повторно расплавиться уже не могут, это разрушит их структуру.
Примерами термопластов выступают полиэтиленовые, полипропиленовые материалы, поливинилхлорид и т.д. Армированные термопласты нашли широкое применение в авиации, космической промышленности, в сфере машиностроения, а также для производства товаров народного потребления.
Исходнымм материалами для производства армированных реактопластов могут служить полиэфирные, эпоксидные, карбамидформальдегидные и другие смолы. Связующим звеном в зависимости от цели изготовления полимера выбираются целлюлозные, древесные, стекловолокольные материалы, сажа, мел и т.д. Класс реактопластов представляют наиболее распространенные варианты – аминопласты и фенопласты.