органопластики
ОРГАНОПЛАСТИКИ
композиц. материалы, содержащие в качестве армирующего наполнителя орг. волокна в виде нитей, жгутов, тканей, нетканых материалов, матов, войлока, бумаги. Наиб. широко применяют синтетич. волокна (особенно арамидные), реже — прир. и искусственные (см. волокна химические, термостойкие волокна).
Характерные свойства О.: низкая плотн. (1,1–1,4 г/см3), высокие прочностные, диэлектрич., теплоизоляц. характеристики, ударная вязкость, хим. стойкость, радиопрозрачность, более высокая способность демпфировать мех. и звуковую вибрацию, чем у стеклопластиков и др. композиц. материалов. Свойства определяются природой волокна и связующего, видом, ориентацией и содержанием наполнителя, взаимод. на границе волокно-связующее, технологией изготовления.
Связующими в термореактивных О. служат эпоксидные, полиэфирные и фенольные смолы, полиимиды; степень наполнения 40–70%. Наиб. высокими мех. свойствами обладают О. на основе арамидных волокон (табл. 1). По уд. прочности при растяжении эти О. превосходят стеклопластики в 1,5–1,8 раза, а по уд. модулю упругости — более чем в 2 раза. При растяжении О. на основе непрерывных ориентированных арамидных волокон в интервале от −250 до 200 °C наблюдается линейная зависимость деформации от нагрузки, а также рост модуля упругости с понижением температуры. При сжатии у арамидных О., а также при растяжении и сжатии у О., армированных большинством др. волокон, проявляются пластич. свойства.
Осн. недостаток арамидных О. — низкая прочность при сжатии вдоль волокон (в 5–10 раз меньше, чем при растяжении).
Арамидные О. способны выдерживать в течение 1000 ч статич. нагрузки, по величине равные 90% от разрушающего напряжения при растяжении, длительно работают при повышенных температурах (180–200 °C), обладают высокой усталостной прочностью. Способность поглощать мех. вибрации и звук в 2–4 раза выше, чем у стеклопластиков, и в 10–40 раз выше, чем у алюминиевых сплавов.
Для арамидных О. характерна низкая диэлектрич. проницаемость (
3,7–4,2) в широком диапазоне частот (1 кГц-10 ГГц); tg
0,018–0,025, ρv 5∙1015 Ом∙см, ρs 5∙1015 Ом, дугостойкость 120–130 с, электрич. прочность 250–380 кВ/см.
Теплопроводность О. (наполнитель-ткани, жгуты или нити) в направлении, перпендикулярном слоям, составляет 0,012–0,020 Вт/(см∙К), а коэф. линейного термич. расширения вдоль волокон может иметь отрицат. значение (напр., от -2∙10−6 до -4∙10−6 К−1). Для арамидных О. характерна высокая хим. стойкость к действию орг. растворителей, смазочных масел, жидких топлив и воды. Арамидные О. на основе полиимидных и фенольных связующих обладают огнестойкостью и низким дымовыделением при горении.
Связующим в термопластичных О. служат, напр., полиуретаны, полиэтилен, полипропилен, фторопласты, ПВХ (табл. 2); содержание наполнителя 2–70% по объему. Упрочнение термопластов синтетич. волокнами в ряде случаев позволяет повысить ударную вязкость, улучшить сопротивление усталости и растрескиванию под напряжением.
Технология производства О. и изделий из них такая же, как стеклопластиков (см. полимерных материалов переработка). О. широко применяют: в авиа- и космич. технике, авто- и судостроении, машиностроении для изготовления элементов конструкций, пулезащитной брони, радиопрозрачного материала; в электро-, радио- и электронной технике-для обмотки роторов электродвигателей, производства электронных плат с регулируемой жесткостью и высокой стабильностью размеров; в хим. Машиностроении — для производства трубопроводов, емкостей; для производства спортивного инвентаря и в др. отраслях промышленности.
Лит.: Наполнители для полимерных композиционных материалов, пер. с англ., под ред. Г. С. Каца, Д. В. Милявски, М., 1981; Композиционные материалы. Справочник, под ред. Д. М. Карпиноса, К., 1985; Handbook of composites, ed. by G. Lubin, N.Y., 1982.
В. Н. Тюкаев
Табл. 1 — СВОЙСТВА ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ ОРГАНОПЛАСТИКОВ УКАЗАННОГО СОСТАВА
таблица в процессе добавления
* Прочность при межслоевом сдвиге 30–80 МПа, прочность при сдвиге в плоскости слоев 90–110 МПа, модуль упругости при сдвиге в плоскости слоев 2,0–2,1 ГПа, прочность при смятии 150–300 МПа.
Табл. 2 — СВОЙСТВА ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ОРГАНОПЛАСТИКОВ УКАЗАННОГО СОСТАВА
таблица в процессе добавления
