Композитные материалы

Полимерные композиционные материалы (далее – ПКМ) представляют собой симбиоз двух и более материалов. Основой или матрицей полимерных композитов служат различные пластики (термопласты, эластомеры, реактопласты). Матрица армирована различными составляющими (армирующими волокнистыми наполнителями – АВН), сочетание свойств которых в итоге образует совершенно новый материал с уникальными свойствами, которые отличаются по качеству и количеству от свойств самих наполнителей и матрицы.

Изменение состава матрицы и ее компонентов дает возможность получить материалы с необходимыми в той или иной отрасли промышленности или науки свойствами. Их масса меньше, это создает предпосылки к облегчению общего веса планируемого изделия. Технические же характеристики такого изделия как минимум останутся на прежнем уровне или (чаще всего) будут значительно улучшены.

ПКМ подразделяются по природе своей матрицы. Это - стеклопластики, - органопластики, - углепластики, - боропластики, - текстолиты, - с порошковым наполнением.

По типам ПКМ подразделяется на:

• полимеры, содержащие твердые частицы;
• полимеры, с содержанием жидкости;
• полимеры с газообразными наполнителями;
• смеси из нескольких полимеров.

 Применение ПКМ в строительстве

Строительство с использованием полимерных композитов в настоящее время переживает подъем. Востребованы такие материалы, как арматура из стеклопластика, она же – стекловолокновая, а также базальтовая, сендвич-панели, сваи (шунтовые и гибкие), множественные элементы мостов. Стекловолокновая арматура завоевывает все большую популярность, так как она используется в изготовлении конструкций с повышенной сейсмостойкостью. Арматура из ПКМ, в сравнении со стальной, имеет также значительно меньшую плотность (легче в 3-4 раза) и не подвержена коррозии и каким-либо химическим воздействиям.

 Применение в промышленности

На производстве к герметичности используемых емкостей применяются высокие требования. Им успешно соответствуют емкости из стеклопластика. На предприятиях в целях охраны окружающей среды массово используют бассейны и резервуары из стеклопластика. Эти емкости хранят жидкость, которую невозможно утилизировать через обычные канализационные коммуникации. Они требуют профилактики, но их долговечность признана всеми. Высокие антикоррозийные качества таких резервуаров не допустят утечки вредных для экологии жидкостей.

При изготовлении электротехнического оборудования (а также в станко-, приборо-, судостроении и т.д., но особенно в авиастроении) применяется листовой стеклотекстолит. Сам по себе листовой текстолит состоит из несколько слоев стеклоткани и произведен методом горячей прессовки. Это продукт с высокими электроизоляционными качествами: отличный диэлектрик, с высокими механическими свойствами, обладающий влагостойкостью. Долговечен. Он не горюч и не взрывоопасен, не обладает токсичностью. Воспламеняется при температуре с +350°C. Опасность при работе с ним представляет стекловолокновая пыль, требования к работе с этим материалом на производстве – самые строгие.

Отличный диэлектрик и гетинакс. Это ПКМ с бумажной матрицей, изготавливаемой горячим прессованием, как и текстолит. Несмотря на такую якобы «ненадежную» бумажную основу, будучи пропитанным соответствующими смолами (например, эпоксидной или фенолоформальдегидной) он начинает гореть при +95°C. Прочность на сжатие у него ниже, чем у текстолита, но при изготовлении изолирующих крышек, прокладок, шайб и т.п. он хорошо подходит. Помимо хороших диэлектрических свойств гетинакс успешно сопротивляется действию минеральных масел и смазки. Для улучшения электрической сопротивляемости детали из гетинакса покрывают лаком. Гетинакс чаще всего используется целыми панелями и выпускают его, как правило, в листах 1,5 Х 1 метр.

Самое главное, в чем ПКМ превосходят остальные материалы это то, что они создаются одновременно и часто - под конкретный проект или конструкцию. Варьирование составляющими позволяет создавать те ПКМ, характеристики которых оптимальны для конкретной задачи. Каждое изделие требует индивидуального подхода к его производству, и конструктор, оперируя полимерами, всегда придет к оптимальному их составу.