Полезная информация







Анализ сайта он лайн



Механизм усиления полимеров волокнами

Волокно – это форма материала, имеющая высокое отношение продольных размеров к поперечным (не менее 10 –100) при небольших поперечных размерах (менее 0,25 мм).
Главной особенностью волокон является то, что их прочность и модуль упругости значительно выше прочности и модуля этого же материала в блоке. Свойства некоторых материалов в волокне и в блоке


Такие особенности волокон обусловлены анизотропией молекулярной структуры волокна (ориентацией макромолекул вдоль волокна). Из-за этого продольные и поперечные свойства волокна существенно различаются.
Материалы со столь высокой прочностью как у волокна крайне необходимы. Однако из волокна невозможно изготовить прочные конструкции различной формы, поскольку волокно не держит формы (легко гнется) и эффективно работает только при продольной растягивающей нагрузке. Для получения из волокна монолитного материала отдельные волокна необходимо соединить или склеить. Наиболее подходящим материалом для такого склеивания волокон является полимерное связующее. При сочетании волокон с полимерным связующим появляется возможность получить материал, обладающий более высокой прочностью, чем отдельные его компоненты в блоке.
Таким образом, связующее в волокните обеспечивает монолитность материала, а волокна несут основную нагрузку при деформировании и обеспечивают его прочность.
Рассмотрим подробнее работу наполненного волокном полимера под нагрузкой. Для этого сравним деформационно-прочностные кривые единичного волокна и пучка волокон.

Зависимость удельной нагрузки при растяжении единичного волокна, пучка несвязанных волокон, и пучка волокон, связанных твердым полимером, от деформации

Пучок волокон имеет значения Е и ?р меньше, чем отдельно взятое волокно. Это обусловлено тем, что в пучке волокна имеют не абсолютно одинаковую длину, и нагрузка от волокна к волокну передается только за счет силы трения. В результате при нагружении волокна в пучке рвутся не одновременно, что и обеспечивает меньшую удельную нагрузку пучка, чем отдельного волокна. В пучке волокон, пропитанном связующим, нагрузка от волокна к волокну передается через связующее, поэтому деформационно-прочностные свойства такого пучка выше, чем непропитанного связующим.
Таким образом, связующее в волокните обеспечивает единство и форму материала и перераспределяет нагрузку между волокнами.

Опубликовано в Основы наполнения полимеров волокнами