Обзор некоторых способов улучшения свойств изделий из армированных пластиков, страница 11

В частности, армированные пластики с ориентированным расположением непре­рывных высокопрочных и высокомодульных волокон представляют со­бой класс полимерных композиционных материалов, основной особен­ностью которых является ярко выраженная анизотропия физико-меха­нических характеристик, зависящая от типа волокон, их взаимной ори­ентации и их относительного содержания в матрице.

Так существует целая совокупность задач, связанных с пробле­мой степени сохранения (реализации) прочности и модуля упругости элементарных волокон в каждом слое армированного пла­стика при его нагружении.

При анализе взаимодействия волокон в матрице весьма важно иметь информацию о величине адгезионной   прочности   системы   волокно — полимерная матрица. Для этого разрабатываются специальные модели, позволяющие  оценивать её величину, устанавливать, закономерности формирования адгезионной пары и получать количественную информацию о влиянии адгезионной прочности на поведение пластика при различных видах напряженного состояния, так как было показано, что изменение только адгезионного взаимодействия уже приводит к симбатному с ним изменению прочности  и является одним из основных факторов, определяющих механические характеристики материалов, т.е. для повышения механических характеристик армированного материала также целесообразен и поиск способов модифицирования поверхности стекловолокон с целью повышения адгезионной прочности).

Наряду с высокой адгезионной способностью полимерные матрицы должны обладать комплексом упругих и механических характеристик, обеспечивающих равномерное распределение напряжений по всей системе волокон, подвергающихся деформации при нагружении, причём в результате исследований показано, что высокие физико-механические характеристики армированных пластиков определяются прежде всего тем, что соединённые полимерным связующим волокна деформируются совместно.

Прочность и модуль упругости однонаправленного материала при несимметричном нагружении можно повысить путем увеличения относительного содержания армирующих волокон. Поэтому одна из задач области создания армированных пластиков заключается в изыскании методов формирования высоконаполненных систем с регулярной гексагональной упаковкой так как при данной упаковке по теоретическим расчетам их содержание может достигать 90,7% (в то время, как традиционные методы намотки позволяют получать материалы с содержанием волокон лишь 65 ÷ 70 об. %).

Особый интерес в последнее десятилетие приобрели так называемые гибридные полимерные композиционные материалы. Так как они представляют собой сочетание в изделии двух и более типов волокон (или сочетание раз­личных матриц), а это открывает возможность расширения пределов регули­рования свойств армированных пластиков, а в некоторых случаях приводит к эффектам синергизма. При этом оказывается возможным варь­ировать свойства материала по заданному закону в объеме или по се­чению элемента конструкции.

Важным направлением стало исследование явлений, развивающихся при фронтальном и однородном отверждении полимеров и композици­онных материалов. Изучение напряженно-деформированного состояния материала в процессе его формирования, охлаждения и хранения, анализ развивающихся при этом остаточных напряжений и деформаций и закономерностей их релаксации   обеспечат   возможность   разработать оптимальные технологические процессы получения изделий из полимерных и композиционных материалов с заданными свойствами.

Существует ещё целое множество иных параметров и влияющих факторов, которые изучаются или будут изучаться в будущем именно от глубокого понимания и решения целого комплекса задач будет зависеть качество получаемых образцов. Таким образом, в качестве интересно рассмотреть конкретные примеры исследований, направленных на изучение и изменение свойств армированных материалов и ознакомиться с количественными результатами некоторых исследований в данной области.