В современном мире техническое развитие настолько быстро и далеко шагнуло вперед, что это побуждает к совершенствованию отрасли материаловедения. Для производства высокотехнологичных машин и оборудования свойства традиционных материалов уже недостаточны, появилась необходимость эти свойства подстраивать под определенные заданные требования. Подобную возможность предоставляет сфера изготовления изделий из полимерных композитов.
Описание полимерных композиционных материалов
Полимеры постепенно вытесняют другие материалы с рынка, что объясняется многими их преимущественными характеристиками:
- Высокий коэффициент конструктивного качества (ККК);
- Высокая стойкость к химическим воздействиям;
- Высокая износостойкость;
- Низкая теплопроводность;
- Лёгкость обработки, а также соединения друг между другом и с другими материалами;
- Безотходное производство.
Главный плюс полимерных композитов состоит в том, что эти преимущества можно повышать и преумножать, исключая или сводя к минимуму их недостатки.
К минусам изделий из полимеров относят:
- Токсичность;
- Подверженность старению;
- Ползучесть;
- Низкая степень твердости поверхностей изделий и др.
Процесс производства полимерных композиционных материалов
Процесс производства полимерных композитов основан на использовании полимерных материалов в качестве исходного сырья и разного рода наполнителей, которые подвержены технологической переработке.
Благодаря прогрессу, достигнутому в создании новых полимеров с высокими эксплуатационными свойствами, более совершенной технологии совмещения компонентов, начиная со второй половины 80-х годов, наблюдается быстрый рост объемов производства и промышленного использования композитных материалов. Например, в период с 1991 по 1997 г. производство композитов с термопластичной матрицей увеличивалось в среднем на 8% в год, в то время как производство композитов с термореактивной матрицей — только на 2,5%. За 15 лет изготовление композитов с термопластичной матрицей увеличилось почти вдвое. Ускоренными темпами возрастали и объемы производства матричных термопластичных полимеров (в среднем на 6% в год) при общей стагнации в химической промышленности большинства стран мира.
Производство изделий на основе полимеров осуществляется, в большинстве случаев, при условиях повышения температуры и давления. Важно производить необходимые расчеты и создавать проекты загрузки оборудования для его долговременного использования, в особенности при массовом производстве изделий.
Процессы формообразования изделий на основе термопластов протекают при температурах, превышающих температуру плавления матричного полимера.. Очевидный путь снижения энергоемкости и повышения производительности процессов — использование одностадийных (on-line) технологий, при которых процессы формообразования осуществляются без промежуточных стадий охлаждения и пластикации.
Предварительная исследовательская работа перед непосредственным производственным процессом изделий из полимеров должна включать изучение свойств каждого структурного компонента, характера сочетания их технических свойств и параметров, а также динамических изменений в условиях различного внешнего воздействия. Проведение необходимых расчетов на основе этих данных, успешных испытаний и экспериментов позволит получить материал с уникальными техническими и эксплуатационными характеристиками.