Композитные материалы. Классификация композитов. Полимерные композиты

19.Композитные материалы

версия V.1.2. дополненая

Композитными называют материалы, состоящие из нескольких слоев: слоя-наполнителя и слоя-матрицы, основы. Сочетание в одном материале слоев с разными свойствами позволяет получить новый продукт с качествами, отличными от характеристик каждого слоя в отдельности.

Все специалисты единодушно признают, что за композитами будущее. Впрочем, само это понятие известно давно. Всем знакомые композиты ДВП, ДСП, текстолиты, триплексные стекла применяются в промышленности и в быту уже достаточно давно.

Классификация композитов

Композитные материалы можно классифицировать по:

•структуре: слоистые, волокнистые, упрочненные частицами;

•матрице: производятся композиты с полимерной, керамической или металлической матрицей.

К волокнистым композитам можно отнести ДВП, МДФ, ЛДСП, кевлар. Свойства готового продукта можно варьировать, меняя количество волокон и их ориентацию. Самым ярким примером слоистого материала служат триплексные стекла, состоящие из слоев стекла и полимерной пленки.

Упрочненные частицами композиты делятся на три класса, в зависимости от размера частиц-наполнителей (от 1 мкм до 10 нм) и их количества (от 15 до 25% в объемном соотношении).

Полимерные композиты

Самый большой класс композитов. Матрицей полимерных композитов служат термопласты (сохраняющие свои свойства при многократном нагревании и охлаждении) и термореактивные смолы (принимающие при нагреве определенную структуру необратимым образом). Условно полимерные композиты можно разделить на несколько групп:

•Стеклопластики, содержащие до 80% волокон из силикатного стекла. Отличаются оптической и радио проницаемостью, низкой теплопроводностью, высокой прочностью, хорошими электроизолирующими свойствами, невысокой стоимостью.

•Углепластики с искусственными или природными углеродными волокнами на основе целлюлозы, производных нефти или угля. Углепластики легче и прочнее стеклопластиков, не прозрачны, не изменяют линейные размеры при изменениях температуры, хорошо проводят ток. Способны выдерживать высокие температуры даже в агрессивной среде.

•Боропластики с борными волокнами, нитями и жгутами. Очень твердые и износоустойчивые, не боятся агрессивных веществ. Дорогие. Не выдерживают эксплуатацию при высоких температурах.

Органопластики с органическими волокнами естественного и искусственного происхождения. Легче, чем стекло- и углепластики. Отличаются высокой прочностью на удар, но низкой — на растяжение/изгиб. К пластикам этого типа относится, например, кевлар.

•Текстолиты, изготовленные из матрицы из полимера и тканей различной природы в качестве наполнителя. Некоторые текстолиты изготавливаются с матрицей из неорганических веществ (силикатов, фосфатов). Свойства материалов очень разнообразны, зависят от вида волокон ткани. Волокна производят из хлопка, асбеста, базальта, стекла, искусственных материалов и пр.

•Полимеры с порошковым заполнением (полиэтилены, полипропилены, смолы с различными наполнителями, например, тальком, крахмалом, сажей, карбонатом кальция и пр.) — разработано уже более 10 тыс. видов пластиков этого типа. Обратите внимание, что у нас можно купить различные наполнители и другое необходимое сырье для изготовления композитов.

12 Следующая ⇒