Полимерные композиционные материалы
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Матрица в полимерных КМ может быть на основе термореактив­ных (эпоксидных, полиэфирных, фенолоформальдегидных и др.) или термопластичных (полиэтилен, полипропилен, полиметилметакрилат и др.) полимерных материалов. В качестве наполнителя могут использо­ваться порошкообразные, волокнистые или листовые материалы.

Полимерную композицию, содержащую наполнитель в виде тон­кодисперсных частиц, называют премиксом, или полимерным компа­ундом. Композиции, наполненные непрерывными волокнами, тканью, бумагой или другими волокнистыми материалами, принято называть препрегами.

Полимерный композиционный материал при формовании изде­лий находится в вязкотекучем и частично высоко­эластическом состоянии, а при эксплуатации - в стеклообразном или частично кристаллическом состоянии.

В зависимости от характера процессов, приводящих к фиксирова­нию формы получаемых изделий, полимерные композиционные мате­риалы делят на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

Есть принципиальная разница между полимером и полимерным материалом. Для того чтобы полимер стал материалом, в большинстве случаев в него необходимо вводить различные химические добавки, улучшающие его химические свойства, термо- и светостабильность, атмосферо- и погодоустойчивость, водостойкость. Как правило, в большинство полимерных материалов вводят наполнители - вещества неорганической природы.

В общем виде структуру полимерного композиционного материа­ла можно представить состоящей из одной непрерывной полимерной фазы (матрицы) и одной или более дисперсных фаз (наполнителя), определённым образом распределённых в матрице.

Таким образом, принцип получения КМ заключается в создании заранее заданной комбинации двух различных фаз (наполнителя и матрицы) с помощью тех или иных технологических приёмов.

 

Основные понятия физики полимеров и композиционных материалов

Полимеры и КМ на их основе относятся к особому классу, осо­бому состоянию вещества, получившему название Soft matter - мяг­кая материя. К таким веществам обычно относят полимеры, коллои­ды, жидкие кристаллы, гели и т. д. В чём же их отличие от «обыч­ных» твёрдых тел? Если в кристаллическом или аморфном твёрдом теле энергия взаимодействия между составляющими его атомами или молекулами, связанными ковалентными связями, намного превышает тепловую энергию, U>> kT, то для Soft matter U» kT. Для полимеров это энергия взаимодействия макромолекул, межцепные взаимодейст­вия. Следствием этого оказывается то, что силы, связывающие моле­кулы, малы и конфигурация молекулярных и мезоскопических струк­тур легко изменяется под воздействием внешних сил. Так же легко при внешнем воздействии изменяются физические свойства таких веществ. Таким образом, одной из характерных особенностей мате­риалов Soft matter являются их выраженные сенсорные свойства. Что касается собственно полимеров, то для них характерны:

-относительно слабые межмолекулярные взаимодействия;

-разнообразие типов связей;

-широкое распределение размеров и формы молекул;

-множественность типов химической структуры;

-флуктуации конформаций и координат молекул;

-наличие растворителей, разбавителей, наполнителей;

-зацепления;

-множество степеней свободы;

-иерархичность архитектуры / структуры на разных масштаб­ных уровнях.

В обычных материалах неоднородность проявляется на атомных размерах, и физика явлений имеет квантово-механическую природу. Говоря об искусственных средах - полимерных КМ, имеются в виду смеси, составленные из таких обычных веществ и имеющие как ре­гулярную, так и случайную, неупорядоченную структуру. Основное внимание будет сосредоточено на явлениях, связанных с такой вто­ричной неоднородностью. Это означает, что масштаб неоднородно­сти искусственных сред достаточно велик для того, чтобы в каждой точке выполнялись обычные локальные материальные уравнения, свойственные веществу, заполняющему объём вокруг этой точки.

Хотя большинство результатов верно и для случая плавного измене­ния материальных параметров, будет подразумеваться простейшая модель композиционного материала - матрицы, наполненной каки­ми-либо включениями.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое КМ

2. Для чего нужна матриц

3. Для чего нужен наполнитель

4. Виды КМ

5. Виды наполнителей

6. Особенности физических свойств КМ

Дата: 2018-12-28, просмотров: 322.