XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Композитные материалы (композиты), представляют собой многокомпонентные материалы, состоящие из пластиковой основы, то есть матриц, жесткости, армированных наполнителей, высокой прочности и т. д. Комбинация разнородных веществ приводит к созданию нового материала, свойства которого качественно и количественно отличаются от свойств каждого из его компонентов. Многие композиты превосходят традиционные материалы и сплавы по своим механическим свойствам и в то же время они легче. Варьируя состав матрицы и наполнителя, их соотношение, ориентацию наполнителя, получают широкий спектр материалов с заданным набором свойств. Использование композиционных материалов обычно позволяет уменьшить массу конструкции при сохранении или улучшении ее механических характеристик.

Для композитов широкий спектр компонентов, это такие материалы, как металлы, керамика, стекло, пластик, углерод и т.д. Известны многокомпонентные композитные материалы - гибридные, включая различные наполнители, или полимерные, когда несколько матриц объединены в одном материале. Наполнитель определяет жесткость, прочность и деформируемость материала, а матрица обеспечивает прочность материала, устойчивость к различным внешним воздействиям и передачу напряжения в наполнитель.

Композиты, в которых материал матрицы представляет собой полимерный материал, представляют собой один из самых многочисленных и разнообразных типов материалов. Их применение в различных областях дает значительный экономический эффект. Таким образом, использование ПКМ при изготовлении авиационной и космической техники позволяет сэкономить от 6 до 33% веса самолета. А снижение веса, например, искусственного спутника на низкой околоземной орбите на 1 кг приводит к экономии в 1000 долларов. Большое количество различных веществ используется в качестве наполнителей ПКМ.

Известно более 10000 марок наполненных полимеров. Наполнители используются как для придания ему особых свойств, так и для снижения стоимости материала. Впервые полимерная добавка была произведена доктором, ученым по имени Бэкеланд (Лео Х. Бэкеланд, США), который открыл его в начале 20-го века. Известен способ синтеза фенолформальдегидной (бакелитовой) смолы. Сама по себе эта смола является хрупким веществом с низкой прочностью. Бэкеланнд обнаружил, что добавление волокон, в частности древесной муки, к смоле до ее затвердевания повышает ее прочность. Созданный им материал - бакелит - приобрел большую популярность. Технология его приготовления довольно проста: смесь частично отвержденного полимера и наполнителя погружается в форму, где порошок пресса необратимо затвердевает в форме под давлением. Первый серийный продукт был выпущен по этой технологии в 1916 году, это ручка переключения передач Rolls-Royce. Заполненные термореактивные полимеры широко используются и по сей день.

В настоящее время используется большое количество наполнителей как термореактивных, так и термопластичных полимеров. Карбонат кальция и каолин (белая глина) имеют низкую стоимость, их запасы практически не ограничены, белый цвет позволяет окрашивать материал.

Он используется для изготовления жестких и гибких поливинилхлоридных материалов для производства труб, плитки, электроизоляции и т. Д. Сажа чаще всего используется в качестве наполнителя в каучуках, но также вводится в полиэтилен, полипропилен, полистирол и т. Д. Добавление талька в полипропилен может значительно увеличить модуль упругости и термостойкость этого полимера. Все еще широко используются органические наполнители - древесная мука, молотые ореховые скорлупы, растительные и синтетические волокна. Для создания биоразлагаемых композитов в качестве наполнителя используется крахмал.

Список литературы

1. Шевченко, А.А. Физико - химия и механика композиционных материалов / А. А. Шевченко. – СПб.: Профессия, 2010. – 224 с.

2. Полимерные композиционные материалы. Структура. Свойства. Технологии / М.Л. Кербер. – СПб.: Профессия, 2008. – 560 с.

3. Лебедева, Т.М. Экструзия полимерных пленок и листов: библиотечка переработчика пластмасс / Т.М. Лебедева. – СПб.: Профессия, 2009. – 216 с.

4. Зелке, С. Пластиковая упаковка : [пер. с англ.] / С. Зелке, Д. Кутлер, Р. Хернандес ; под ред. А.Л. Загорского, П.А. Дмитрикова. – СПб.: Профессия, 2011. – 560 с.

5. Шварц, О. Переработка пластмасс / О. Шварц, Ф.-В. Эбелинг, Б. Фурт . – СПб.: Профессия, 2008. – 315 с.