Полезная информация







Анализ сайта он лайн



История и причины создания композиционных материалов

Общепризнанно, что уровень развития техники в значительной степени определяется наличием необходимых материалов. Наиболее наглядно это можно проследить на примере развития древних цивилизаций, когда изобретение или создание нового прогрессивного материала становилось толчком к развитию техники и цивилизации. Недаром технический уровень развития цивилизации характеризуют видом материала, позволявшего создавать в свое время наиболее передовые орудия и средства производства. Так были каменный век, бронзовый век, железный век. Настоящее время многие ученые называют «век композиционных материалов». Читать далее »

Опубликовано в Введение в ПКМ

Определение ПКМ

Для того, чтобы рассуждать о ПКМ, прежде всего, необходимо определить, что понимается под полимерными композиционными материалами. Однако точного и однозначного определения композиционного материала пока не дано. Дело в том, что среди ученых нет единого мнения, что считать композиционным материалом, а что – нет. Кроме того, из-за огромного разнообразия и множества КМ трудно в одной фразе выделить все признаки, объединяющие композиционный материал и отделяющие его от всех других материалов. Наиболее приемлемым является следующее определение. Читать далее »

Опубликовано в Введение в ПКМ

Классификация ПКМ

Для лучшего понимания и усвоения материала по полимерным композиционным материалам необходимо их классифицировать.
Существует несколько видов классификации ПКМ, в основу которых положены различные признаки. Однако из-за многообразия ПКМ и способов получения единой их классификации не существует. Так как все ПКМ состоят из полимерной матрицы и содержат наполнитель, то можно провести классификацию по агрегатному состоянию и геометрической форме наполнителя. Читать далее »

Опубликовано в Введение в ПКМ

Работа адгезии

Свойства полимерных композиционных материалов определяются совокупностью многих факторов. Композиционный материал состоит из нескольких фаз, между которыми имеется граница. Поэтому одним из важнейших факторов, определяющих свойства КМ, является эффективность взаимодействия между фазами, называемый адгезия. При приложении нагрузки на композиционный материал с низкой адгезией между фазами разрушение будет происходить по границе раздела фаз. Какими бы прочными не были сами фазы, при низкой адгезии между ними композиция будет обладать заведомо низкими прочностными свойствами.

Что такое адгезия? Существует несколько взаимодополняющих определений.

Адгезия – молекулярная связь, возникающая между поверхностями разнородных тел, приведенных в контакт.

Адгезия – термодинамическая работа, которую необходимо совершить для разделения в равновесных условиях двух приведенных в контакт разнородных тел.

Читать далее »

Опубликовано в Композиты и адгезия полимеров

Адгезионная прочность

Померить равновесную работу адгезии между полимером и твердым телом в подавляющем большинстве случаев не представляется возможным из-за очень высокой вязкости полимеров. Поэтому применительно к полимерам определяют не адгезию, а адгезионную прочность. Она измеряется как удельная работа или удельная сила разрушения связи между адгезивом и субстратом . С практической точки зрения при использовании полимеров в качестве клеёв или матрицы для ПКМ важна не работа адгезии, а механическая прочность связи полимера с другой поверхностью.
Однако при механическом разрушении адгезионного соединения работа, затрачиваемая на отслаивание двух тел, идет не только на преодоление адгезии, но и на другие побочные процессы (деформация тела, преодоление сил механических зацеплений, т.д.). Поэтому не только величины, но и понятия адгезии и адгезионной прочности не тождественны, и их нужно четко разграничивать.

Методов определения адгезионной прочности очень много. Их выбор зависит от того, какой нагрузке будет подвергаться адгезионное соединение при эксплуатации. Но из этих способов можно выделить три наиболее часто используемых – это адгезионная прочность при нормальном отрыве (рис. а), при отслаивании (рис. б) и при сдвиге (рис.в).

Читать далее »

Опубликовано в Композиты и адгезия полимеров

Теории адгезии

Понятно, что адгезия между фазами в ПКМ – это очень важный фактор, определяющий свойства композиционного материала. Следовательно, предсказание прочности адгезионного соединения очень важно при научном подходе к вопросу создания полимерных композитов.

Читать далее »

Опубликовано в Композиты и адгезия полимеров

Адсорбционная (молекулярная) теория адгезии

Адсорбционная теория делит процесс образования адгезионной связи на две стадии. Первая – «транспортирование» молекул адгезива к поверхности субстрата. Факторы, облегчающие протекание первой стадии: снижение вязкости, повышение температуры и давления, введение пластификаторов, применение растворителей. Вторая стадия – возникновение молекулярных сил между адгезивом и субстратом.

Адсорбционная теория рассматривает адгезию исходя из ее определения как результат проявления сил межмолекулярного взаимодействия контактирующих тел.

Главным постулатом этой теории является утверждение, что чем выше работа адгезии, тем прочнее адгезионное соединение. Работа адгезии определяется числом связей между контактирующими поверхностями и их энергией. Следовательно, чем больше таких связей и выше их энергия, тем ниже межфазное натяжение между контактирующими фазами и прочнее адгезионное соединение между ними. Связи между адгезивом и субстратом могут быть как химические, так и физические. Энергии этих связей существенно отличаются (табл.), различна и вероятность их возникновения.

Читать далее »

Опубликовано в Композиты и адгезия полимеров

Теория адгезии, основанная на рассмотрении разрушения

Теория разрушения твердых тел Гриффита была распространена и на разрушение адгезионного контакта. Согласно этой теории, разрушение адгезионного соединения не происходит сразу по всей поверхности. При нагружении соединения в нем возникают микротрещины (на границе или вблизи неё), в вершине которых концентрируется напряжение, приходящееся на всю поверхность трещины (чаще всего такие микротрещины уже имеются во многих телах). С ростом трещины растет и напряжение в ее вершине, и когда размер трещины достигает критических размеров, а напряжение в вершине трещины превосходит поверхностную энергию разрушения вещества, то происходит неуправляемое разрушение соединения. Источниками трещин являются многочисленные дефекты. Поэтому для разрушения тела не требуется энергии, необходимой для одновременного разрушения всех химических связей. Необходимо значительно меньше энергии, лишь для возникновения и роста трещины. При таком подходе причины расхождения между идеальной адгезионной прочностью и достигаемой на практике понятны. Прочность адгезионной связи определяется размерами дефектов и энергией, рассеивающейся в процессе необратимой деформации, сопровождающей процесс разрушения.

Читать далее »

Опубликовано в Композиты и адгезия полимеров

Теория слабого граничного слоя

Эта теория исходит из предположений, что а) адгезионное соединение никогда не разрушается по межфазной границе и б) разрушение обычно проходит когезионно в слабом граничном слое, который может находиться вблизи межфазной границы. Исследования прочности слабых граничных слоев, расположенных между двумя прочными фазами, показывают, что вязкость разрушения такой структуры в основном определяется прочностью фазы до тех пор, пока толщина слабого граничного слоя превышает 1 мкм. Однако при этом значении толщины граничного слоя вязкость разрушения уменьшается примерно на 85 %. Эта теория объясняет причины когезионного характера разрушения адгезионной связи даже в тех случаях, когда прочность разрушаемого материала выше прочности адгезии.

Читать далее »

Опубликовано в Композиты и адгезия полимеров

Диффузионная теория адгезии

В этой теории предполагается, что а) для достижения хорошей адгезии необходима диффузия полимерных цепей через межфазную область. Эта теория объясняет наличие иногда высокой адгезионной прочности между двумя неполярными полимерами. Из молекулярной теории адгезии следует, что адгезионная прочность между неполярными полимерами должна быть низкой. Однако оказалось, что между ними иногда наблюдается высокая адгезионная прочность. Но это происходит лишь тогда, когда взаимной растворимости полимеров составляет более 3 %. В результате взаимной растворимости полимеров наблюдается диффузия макромолекул через межфазную границу, и образуется прочная адгезионная связь.

Опубликовано в Композиты и адгезия полимеров

Следующая страница »