Общее о ПКМ

Композиционные материалы – это многокомпонентные материалы, состоящие, как правило, из пластичной (основы) матрицы, армированной наполнителями, обладающими высокой прочностью, жесткостью, теплостойкостью и рядом других важных характеристик. Сочетание разнородных веществ приводит к созданию нового материала, свойства которого количественно и качественно отличаются от свойств каждого из его составляющих. Варьируя состав матрицы и наполнителя, получают широкий спектр материалов с требуемым набором свойств. Многие полимерные материалы не обладают в полной мере полным набором свойств, необходимых для конструкционных пластиков. В первую очередь это относится к деформационной стойкости, теплостойкости и модулю упругости.

Развитие современной техники вызывает острую потребность в конструкционных материалах, которые характеризуются высокой прочность, надежностью, жаростойкостью, низкой плотностью и проч. Эти конструкционные материалы, которые используются в разных отраслях народного хозяйства, можно разделить на две группы: 1)особенно чистые, бездефектные (гомогенные материалы) и 2) композиционные (гетерогенные) материалы.

Полимерные композиционные материалы (композиты) состоят из неприрывной полимерной матрицы, в которой равномерно распростренена дискретная или неприрывная фаза наполнителя. Полимерная матрица создает прочную связь между отдельными элементами наполнителя и обеспечивает композиту монолитность и способность к переработке. Через поверхность раздела фаз полимерная матрица передает механические нагрузки на части наполнителя и создает условия для одновременной их работы, приводит к возрастанию механических свойств композитов по сравнению с неприрывным материалом.

Сейчас наибольший объем производства среди полимерных композитов (до 90%) приходится на стеклопластики – полимеры, армированные стеклянными волокнами. Приблизительно 9% приходится на полимерные полимерные композиты, армированные углеродными ы арамидными волокнами (угле-, и органопластики), и 1% - на композиты, армированные неорганическими (борными, керамическими, кварцевыми и т.д.), а также специальными полимерными (полиэтиленовыми, полибензимидиазольными и т.д.) волокнами. Среди полимерных матриц 76% объема приходится на термореактивные ( насыщенные полиэстреные, эпоксидные, фенольные). Среди термопластических матриц преобладают полиамиды, полипропилен, термопластические полиэстеры, полисульфон.

ПКМ (полимерные композиционные материалы) создают целенаправленно для исполнения некоторых функций в виде деталей и увлов машин и механизмов. Поэтому технология создания и переработки композитов тесно связана с проектированием изделий из них.

Свойства ПКМ зависят от многих факторов: химической природы наполнителя и полимерной матрицы, геометрической формы наполнителя и схемы армирования, поверхностных явлений на границе раздела фаз, технологических параметров формирования изделий из них.

Регулирование вишеуказанных параметров композитов значительно расширяет границы их использования.
Сейчас потребности народного хозяйства в отдельных полимерах удовлетворяются на 30-60%. Недостаток полимеров можно заменить за счет интенсификации их производства, правильного подбора пластмасс для изготовления изделий, повышения их долговечности, полной переработкой отходов полимерных материалов и, наконец, изготовлением ПКМ (наполненных и армированных).

Получение ПКМ дает ряд преимуществ:

• достигается экономия полимерного сырья;
• улучшаются эксплуатационные характеристики и внешний вид готовых изделий;
• расширяется сирьевая база области промышленности переработки пластмасс;
• возможная утилизация отходов разных отраслей промышленности, что уменьшает загрязненность окружающей среды, а также снижает стоимость композитов.

Одного универсального наполнителя, который бы в полной мере отвечал всем (часто противоречивым) требованиям конструкторов, создать принципиально невозможно. Поэтому промышленность выпускает достаточно разнообразный ассортимент армирующих волокон (таблица 1).