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.
Композиционными называются материалы, образованные объемным сочетанием двух или большего числа химически разнородных компонентов с четкой границей между ними.
По своей структуре композиционный материал можно представить состоящим из нескольких фаз: одной непрерывной фазы (матрицы) и одной или более дисперсных фаз, или состоящим из двух или более непрерывных фаз с возможными дисперсными фазами в каждой непрерывной фазе.
Композиционный материал, непрерывная фаза которого образована полимером, называют полимерным композиционным материалом.
Следует уточнить некоторые термины. В композиционных материалах дисперсионную среду (непрерывную фазу) называют матрицей или связующим, а дисперсную фазу – наполнителем или диспергированным веществом.
Помимо полимера ПКМ обычно содержит пигменты, пластификаторы, стабилизаторы, смазывающие вещества, газообразователи и другие полимеры и наполнители.
Но как уже отмечалось, это определение нельзя назвать полным и однозначным. Имеются материалы, которые не попадают под это определение, но которые традиционно относят к композиционным. Например, пластифицированные полимеры все считают композиционным материалом, в то же время между его компонентами (полимером и пластификатором) нет четкой границы раздела.
Поэтому необходимо перечислить основные виды ПКМ:
- полимеры, содержащие любые твердые частицы или волокна;
- смеси полимеров;
- полимеры, содержащие жидкости в виде включений или пластификаторов;
- полимеры, содержащие газообразные наполнители;
Кроме того, необходимо отделять композиционный материал от композиционной конструкции. Композиционный материал предназначен для изготовления деталей, а композиционная конструкция состоит из готовых деталей, сделанных из разнородных материалов.
Давайте посмотрим, какие ПКМ окружают нас? Это все резины, поскольку это каучук, содержащий усиливающий высокодисперсный наполнитель (технический углерод или оксид кремния). К ПКМ относятся все красочные эмалевые покрытия, поскольку представляют собой полимер, содержащий твердые порошкообразные пигменты и наполнители. Это древесностружечные и древесноволокнистые плиты, в которых стружки или древесные волокна связаны термореактивным полимером. Это линолеум и искусственная кожа, поскольку состоят из полимерного связующего, пластификатора и дисперсных наполнителей. Это стеклопластики, состоящие из стеклянных волокон, связанных полимером. Это ударопрочный полистирол, состоящий из полистирола с включениями частиц каучука. Подавляющее число окружающих нас изделий сделано не из “чистых” полимеров, а из ПКМ. Этот перечень можно еще долго продолжать, поскольку ПКМ буквально окружают нас всюду.