การเสียรูปแบบไม่เชิงเส้นของโครงสร้างคอมโพสิตสองเมทริกซ์ การสร้างแบบจำลองการเสียรูปของวัสดุประกอบ เนื้อหาข้อมูลการศึกษาโครงสร้างของวัสดุ
5.4.2. คอมโพสิตเมทริกซ์โพลีเมอร์
วัสดุคอมโพสิตที่มีเมทริกซ์โพลีเมอร์มีลักษณะเป็นความหนาแน่นต่ำ (1200 ... 1900 กก./ลบ.ม.) ความไวต่อการบากต่ำ การนำความร้อนและไฟฟ้า ความล้าสูงและความแข็งแรงจำเพาะ ความสามารถในการแปรรูป ความโปร่งใสของวิทยุ (วัสดุจำนวนหนึ่ง) เป็นต้น เนื่องจากเป็นโพลีเมอร์ เมทริกซ์สำหรับคอมโพสิตจึงใช้ทั้งเทอร์โมเซตติง (ส่วนใหญ่) และเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ และสารตัวเติม - รายการใดๆ ข้างต้น
วัสดุขึ้นอยู่กับเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ด้วยสารตัวเติมที่กระจายตัวในลักษณะต่างๆ (ทัลก์ กราไฟต์ โลหะออกไซด์ สารหล่อลื่นที่เป็นของแข็งหลายชั้น ผงโลหะ ใยแก้วแบบแยกส่วน ฯลฯ) ใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักรและอุปกรณ์ที่รับน้ำหนักเบาและปานกลาง ชิ้นส่วนตัวเรือน เกียร์และเฟืองโซ่ , ตลับลูกปืนและซีล, สายพานขับเคลื่อน, ตู้คอนเทนเนอร์ ฯลฯ
ในบรรดาเทอร์โมพลาสติกคอมโพสิต วัสดุที่เติมแก้วถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ในฐานะที่เป็นฟิลเลอร์จะใช้เส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 9 ... 13 ไมครอนจากแก้วอลูมิโนโบโรซิลิเกตไร้ด่างแบบสั้น (ยาว 0.1 ... 1 ไมครอน) และยาว (ยาว 3 ... ยาว 12 มม.) โดยมีระดับการเติม 10 ... 40% ของมวลโพลีเมอร์ ผลิตพลาสติกที่เติมแก้วจากโพลีเอไมด์ โพลีคาร์บอเนต โพลีโพรพีลีน และเทอร์โมพลาสติกอื่น ๆ การเติมเทอร์โมพลาสติกด้วยใยแก้วจะเพิ่มคุณสมบัติความแข็งแรงของโพลีเมอร์และทนความร้อน ลดการคืบ 1.5 ... 2 เท่า ลดการขยายตัวเนื่องจากความร้อน 2 ... 7 เท่า เพิ่มขีดจำกัดความทนทานและความต้านทานการสึกหรอ การนำสารหล่อลื่นที่เป็นชั้นแข็ง เช่น กราไฟท์ โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ โบรอนไนไตรด์ ฯลฯ มาใช้ลงในวัสดุผสมจะช่วยลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของโพลีเมอร์ และเพิ่มความต้านทานการสึกหรอ
ความแข็งแรงของคอมโพสิตที่ทำจากเทอร์โมพลาสติกสูงถึง 150 ... 160 MPa โดยมีแรงกระแทกค่อนข้างสูง (KCU = 8 ... 60 J/m 2)
วัสดุคอมโพสิตที่ทำจากพลาสติกเทอร์โมเซตติงถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของโพลีเมอร์ที่แข็งตัวเมื่อถูกความร้อนหรือภายใต้อิทธิพลของสารทำให้แข็งเพื่อสร้างโครงสร้างโพลีเมอร์สามมิติ คอมโพสิตที่รักษาด้วยความร้อนได้รวมถึงคอมโพสิตที่มีฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ ยูเรีย และเมลามีน-ฟอร์มาลดีไฮด์ ออร์กาโนซิลิคอน และเรซินอื่น ๆ ประเภทที่สองประกอบด้วยวัสดุผสมที่ทำจากโพลีไซลอกเซน อีพอกซีเรซิน และโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว
พลาสติกเทอร์โมเซตติงต่างจากเทอร์โมพลาสติกตรงที่มีลักษณะเฉพาะคือขาดการไหลของความเย็นโดยสิ้นเชิง มีความต้านทานความร้อนได้ดีกว่ามาก ไม่ละลายน้ำ และมีอาการบวมเล็กน้อย โดยแสดงความเสถียรของคุณสมบัติจนถึงอุณหภูมิทนความร้อน ความสามารถในการทนต่อการโหลดในระยะยาวที่อุณหภูมิตั้งแต่ -60 ถึง +200 ... 300 °C ขึ้นอยู่กับประเภทของโพลีเมอร์ และมีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดี แต่วัสดุเหล่านี้มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีน้อยกว่าเทอร์โมพลาสติก
อีพอกซีเรซินมีการยึดเกาะกับฟิลเลอร์ได้ดีที่สุด อีพอกซีเรซินที่บ่มแล้วมีความทนทานต่อด่าง สารออกซิไดซ์ และกรดอินทรีย์ส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตามวัสดุผสมที่มีคุณสมบัติเชิงกลต่ำมีความต้านทานความร้อนสูงถึง 200 ° C และเรซินเหล่านี้เป็นพิษ
คอมโพสิตที่ใช้สารยึดเกาะซิลิกอนอินทรีย์และโพลีอิไมด์มีความต้านทานความร้อนได้ดีที่สุด (สูงถึง 280 ... 350 ° C)
การใช้อีพอกซีเรซินและโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวทำให้ได้วัสดุที่สามารถแข็งตัวที่อุณหภูมิห้อง (เย็นตัว) ซึ่งมีความสำคัญมากในการผลิตผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่
วัสดุคอมโพสิตด้วย ฟิลเลอร์กระจายตัวใช้ผงอินทรีย์ (แป้งไม้, เซลลูโลส) และแร่ธาตุ (ควอตซ์, แป้ง, ไมกา, โลหะออกไซด์, สารหล่อลื่นชั้นแข็งรวมถึงกราไฟท์, โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์, โบรอนไนไตรด์) พวกมันมีคุณสมบัติไอโซโทรปิกและมีความแข็งแรงเชิงกลต่ำและแรงกระแทก
เช่น วัสดุเสริมแรงเส้นใยใช้สำลี ด้ายเชือก ใยหิน และไฟเบอร์กลาส ดังนั้นวัสดุเหล่านี้จึงเรียกว่าไฟเบอร์กลาส, ไฟเบอร์กลาสแบบสาย, ไฟเบอร์กลาสใยหิน, ไฟเบอร์กลาส
ไฟเบอร์กลาส - พลาสติกที่ทำจากไหมขัดฟันที่ชุบด้วยเรซินฟีนอลฟอร์มาลดีไฮด์ วัสดุมีความต้านทานแรงกระแทกเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับผงอัด (สูงถึง 10 kJ/m2) แต่มีความลื่นไหลต่ำกว่าอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งไม่อนุญาตให้ผลิตชิ้นส่วนที่มีผนังบาง ไฟเบอร์กลาสมีคุณสมบัติเป็นฉนวนต่ำ ไม่เสถียรต่อสภาพอากาศเขตร้อน และมีคุณสมบัติแอนไอโซทรอปิก ใช้สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์เพื่อวัตถุประสงค์ทางเทคนิคทั่วไปโดยเพิ่มความต้านทานต่อการสั่นสะเทือนและแรงกระแทก ขึ้นอยู่กับการโค้งงอและแรงบิด เช่น รอกสายพาน หน้าแปลน ที่จับ ฝาครอบ ฯลฯ
เส้นใยแร่ใยหิน - คอมโพสิตที่มีแร่เส้นใย - แร่ใยหินซึ่งแยกออกเป็นเส้นใยบาง ๆ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 0.5 ไมครอน เรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์และออร์กาโนซิลิกอนถูกใช้เป็นสารยึดเกาะ มีแรงกระแทกสูงและทนความร้อนได้สูงถึง 200 °C ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด และมีคุณสมบัติเสียดสีที่ดี ส่วนใหญ่จะใช้เป็นวัสดุสำหรับอุปกรณ์เบรก (ผ้าเบรก ผ้าเบรก จานคลัตช์)
เส้นใยแร่ใยหินที่มีฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงสูงและทนความร้อนสำหรับวัตถุประสงค์ทางไฟฟ้า (แผงไฟฟ้า ตัวสะสมแรงดันไฟฟ้าสูงและต่ำ) และใช้โพลีเมอร์ออร์กาโนซิลิคอนเป็นหลัก - สำหรับชิ้นส่วนที่ทำงานเป็นเวลานาน เวลาที่อุณหภูมิสูงถึง 200 ° C (วัสดุ K-41-5) และสำหรับห้องปราบปรามส่วนโค้งของคอนแทคเตอร์กำลังสูง, เทอร์มินัลบล็อก (KMK-218) วัสดุใหม่ล่าสุดทนทานต่อเขตร้อน ฟาโอไลท์ -เส้นใยแร่ใยหินที่ได้จากการชุบเส้นใยแร่ใยหินด้วยเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ ตามด้วยการรีดส่วนผสม ใช้สำหรับการผลิตท่อและภาชนะทนกรด
ไฟเบอร์กลาส คือพลาสติกที่มีใยแก้วเป็นตัวเติม ใช้ใยแก้วที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ... 20 ไมครอน มีความแข็งแรงสูงพร้อมความต้านทานชั่วคราว B = 600 ... 3800 MPa และโมดูลัสสูง (VM-1, VMP, M-11) มี B = 3900 ... 4700 MPa และโมดูลัสยืดหยุ่นที่ความต้านทานแรงดึงสูงสุด 110 GPa มีการใช้เส้นใย เกลียว และมัดที่มีความยาวต่างกัน ซึ่งเป็นตัวกำหนดความต้านทานแรงกระแทกของไฟเบอร์กลาสเป็นส่วนใหญ่ ยิ่งเส้นใยบางลงก็ยิ่งมีข้อบกพร่องน้อยลงและมีความแข็งแรงสูงขึ้น
สมบัติทางกลของใยแก้วขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ ปริมาณและความยาวของใยแก้ว ชนิดของสารยึดเกาะ กระบวนการทางกายภาพและเคมีที่เกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานของใยแก้ว และวิธีการแปรรูป ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนใยแก้วจากแก้ว E (อะลูมิโนซิลิเกตไร้ด่าง) ด้วยใยแก้ว S (ความแข็งแรงสูงทนความร้อน) ในสารประสานอีพอกซีสามารถเพิ่มความแข็งแรงของคอมโพสิตได้ 40%
เพื่อปรับปรุงความสามารถในการเปียกของใยแก้วด้วยสารยึดเกาะ ลดความเครียดที่เกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสาน และเพิ่มการยึดเกาะระหว่างเส้นใยกับสารยึดเกาะ เส้นใยจะได้รับการบำบัด (บำบัด) ด้วยสารประกอบที่มีกลุ่มปฏิกิริยาต่างๆ (ไวนิล เมทาไครลิก ฟีนิล อะมิโน และกลุ่มอิมิโน เป็นต้น) การลดความเครียดในชั้นสารยึดเกาะที่อยู่ติดกับเส้นใย ลดการหดตัวและความพรุน และความต้านทานความร้อนที่เพิ่มขึ้น อำนวยความสะดวกโดยการใส่สารตัวเติมที่เป็นผงลงในสารยึดเกาะ โดยเฉพาะผงสารยึดเกาะที่บ่มแล้ว
ไฟเบอร์กลาสแบ่งออกเป็น: มวลกดที่เป็นเส้นใยพันกันเป็นเม็ดและกระจายอย่างประณีต
ใยแก้วพันกันเป็นเส้นใยได้จากการชุบชิ้นส่วนของเส้นใยยาว 40 ... 70 มม. ตามด้วยการฟูและทำให้แห้งเพื่อกำจัดตัวทำละลาย (เช่น AG-4V) ข้อเสียของวัสดุเหล่านี้คือการกระจายตัวของสารยึดเกาะไม่สม่ำเสมอ สมบัติทางกลแปรผันมากขึ้น และมีความลื่นไหลน้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับใยแก้วอื่นๆ
ไฟเบอร์กลาสแบบเม็ด(พรีมิกซ์)ได้มาจากการทำให้เส้นใยแก้วและเกลียวแก้วที่ยังไม่บิดเกลียว ตามด้วยการทำให้แห้งและตัดเป็นเม็ดยาว 5, 10, 20 และ 30 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางของเม็ดคือ 0.5 ... 8 มม. วัสดุมีการไหลและการไหลที่ดี มีความเสถียรของคุณสมบัติทางกลมากขึ้น วัสดุประเภทนี้รวมถึงการตวงใยแก้ว DSV
วัสดุกดไฟเบอร์กลาสชั้นดีทำโดยการผสมใยแก้วบดยาวสูงสุด 1.5 มม. กับสารยึดเกาะตามด้วยแกรนูเลชั่น (เม็ดขนาด 3 ... 6 มม.) “เศษแก้ว” ที่มีเม็ดยาวสูงสุด 10 ... ยาว 50 มม. จากเศษไฟเบอร์กลาสที่ชุบก็ผลิตเช่นกัน
ไฟเบอร์กลาสแบบเม็ดที่มีเม็ดขนาดสูงสุด 6 มม. ดำเนินการโดยการฉีดขึ้นรูป เส้นใยแก้วละเอียดสามารถแปรรูปได้โดยการฉีดขึ้นรูป และในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีการเสริมแรงด้วยโลหะ - การฉีดขึ้นรูป ไฟเบอร์กลาสที่มีความยาวเม็ด 10 มม. ได้รับการประมวลผลโดยการฉีดและการกดโดยตรง และที่มีความยาวเม็ด 20 และ 30 มม. - โดยการกดโดยตรงเท่านั้น
ชิ้นส่วนของร่างกาย องค์ประกอบของโล่ ฉนวน ปลั๊กคอนเนคเตอร์ เรโดมเสาอากาศ ฯลฯ ทำจากไฟเบอร์กลาส ผลิตภัณฑ์ที่ทำงานที่อุณหภูมิตั้งแต่ -60 ถึง +200 °C ผลิตจากเรซินอะนิลีน-ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ และใยแก้วอะลูมิโนโบโรซิลิเกตที่ปราศจากด่าง และสำหรับช่วงอุณหภูมิ - 60...+100 °C บนพื้นฐานของ อีพอกซีเรซิน
ไฟเบอร์กลาสที่ทำจากออร์กาโนซิลิกอนเรซินจะถูกใช้ที่อุณหภูมิสูงถึง 400 °C และมีการใช้ควอตซ์หรือเส้นใยซิลิกาในช่วงเวลาสั้นๆ และที่อุณหภูมิสูงกว่า สำหรับชิ้นส่วนป้องกันความร้อน จะใช้ใยแก้วที่มีส่วนประกอบของซิลิกาไฟเบอร์และเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์
ขึ้นอยู่กับแผ่นแก้วและเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว พรีเพก, ซึ่งใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่ (ตัวถัง เรือ ชิ้นส่วนตัวถัง ฯลฯ) การใช้เส้นใยเชิงเดี่ยวทำให้ได้เส้นใยแก้วที่มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีขึ้น ตัวอย่างเช่น ใยแก้วแบบเน้น AG-4S มี: B = 200 ... 400 MPa, KCU = 100 kJ/m 2 ; ในขณะที่สำหรับ AG-4B ที่ใช้ไฟเบอร์พันกัน: B = 80 MPa, KCU = 25 kJ/m 2
Organofibers เป็นวัสดุคอมโพสิตที่ใช้สารยึดเกาะโพลีเมอร์ซึ่งฟิลเลอร์คือเส้นใยโพลีเมอร์อินทรีย์ (โพลีเอไมด์, ลาฟซาน, ไนตรอน, ไวนิล ฯลฯ ) สำหรับการเสริมแรงจะใช้เส้นใย ผ้า และเสื่อที่ทำจากเส้นใยเหล่านี้ด้วย เทอร์โมเซตติงเรซิน (อีพอกซี ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ โพลิอิไมด์ ฯลฯ) ถูกใช้เป็นสารยึดเกาะ
การใช้สารยึดเกาะและสารตัวเติมโพลีเมอร์ที่มีลักษณะทางอุณหฟิสิกส์คล้ายคลึงกัน รวมถึงสารที่มีความสามารถในการแพร่กระจายและปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างกัน ทำให้วัสดุผสมมีความเสถียรของคุณสมบัติทางกล มีความแข็งแรงจำเพาะสูงและทนต่อแรงกระแทก ทนต่อสารเคมี ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลัน บรรยากาศเขตร้อน และการเสียดสี อุณหภูมิในการทำงานที่อนุญาตของออร์กาโนไฟเบอร์ส่วนใหญ่คือ 100 ... 150 °C และอุณหภูมิที่ใช้สารยึดเกาะโพลีอิไมด์และเส้นใยทนความร้อน - สูงถึง 200 ... 300 °C ข้อเสียของวัสดุเหล่านี้ ได้แก่ กำลังรับแรงอัดและการคืบต่ำ
เพื่อให้ได้วัสดุคอมโพสิตที่มีความแข็งแรงสูง จึงมีการใช้เส้นใยที่ทำจากอะโรมาติกโพลีเอไมด์ (เส้นใยอะรามิด SVM, terlon, Kevlar) ซึ่งมีคุณสมบัติทางกลสูง มีความเสถียรทางความร้อนในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง และมีคุณสมบัติเป็นฉนวนและความล้าที่ดี ในแง่ของความแข็งแรงจำเพาะ เส้นใยเหล่านี้เป็นอันดับสองรองจากโบรอนและคาร์บอน
เส้นใยโบรอน - วัสดุคอมโพสิตบนเมทริกซ์โพลีเมอร์ที่เต็มไปด้วยเส้นใยโบรอน พวกมันมีคุณสมบัติทางกลที่ดี มีการคืบต่ำ การนำความร้อนและไฟฟ้าสูง ความต้านทานต่อตัวทำละลายอินทรีย์ เชื้อเพลิงและสารหล่อลื่น รังสีกัมมันตภาพรังสี และโหลดสลับแบบไซคลิก
เส้นใยโบรอนเกิดจากการสะสมทางเคมีของโบรอนจากก๊าซผสม BCl 3 +H 2 ลงบนเส้นใยทังสเตนที่อุณหภูมิ ~1130°C เพื่อเพิ่มความต้านทานความร้อน เส้นใยจึงถูกเคลือบด้วยซิลิกอนคาร์ไบด์ ซึ่งสะสมจากเฟสไอ-ก๊าซในสภาพแวดล้อมของอาร์กอนและไฮโดรเจน เส้นใยดังกล่าวเรียกว่าบอร์ซิค อีพอกซีเรซินและโพลีอิไมด์ดัดแปลงถูกใช้เป็นตัวประสานสำหรับเส้นใยโบรอน เส้นใยโบรอน KMB-3, KMB-Zk รับประกันความสามารถในการทำงานของผลิตภัณฑ์ที่อุณหภูมิสูงถึง 100 °C, KMB-1 และ KMB-1k ถึง 200 °C และ KMB-2k ถึง 300 °C เพื่อปรับปรุงความสามารถในการแปรรูป มีการใช้วัสดุคอมโพสิตที่มีส่วนผสมของเส้นใยโบรอนและใยแก้ว
เส้นใยโบรอนถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีการบินและอวกาศเพื่อการผลิตโปรไฟล์ แผง ชิ้นส่วนคอมเพรสเซอร์ ฯลฯ
เส้นใยคาร์บอน (พลาสติกคาร์บอนไฟเบอร์) - วัสดุคอมโพสิตที่ทำจากสารยึดเกาะโพลีเมอร์และเส้นใยคาร์บอน เส้นใยคาร์บอนมีความต้านทานความร้อนสูง ความแข็งแรงจำเพาะ ทนต่อสารเคมีและสภาพอากาศ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นทางความร้อนต่ำ
มีการใช้เส้นใยสองประเภท: คาร์บอไนซ์และกราไฟต์ วัสดุตั้งต้นคือเส้นใยวิสโคสหรือโพลีอะคริโลไนไตรล์ (PAN) หินและพิตช์ปิโตรเลียม ซึ่งผ่านการบำบัดความร้อนแบบพิเศษ ในระหว่างการประมวลผลที่อุณหภูมิสูงในสภาพแวดล้อมที่ไม่ออกซิไดซ์ การเปลี่ยนจากเส้นใยอินทรีย์ไปเป็นคาร์บอนจะเกิดขึ้น คาร์บอไนเซชันจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 900 ... 2,000 °C และกราไฟท์ - ที่อุณหภูมิสูงถึง 3,000 °C ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกล คาร์บอนไฟเบอร์จะถูกแบ่งออกเป็นโมดูลัสสูงและความแข็งแรงสูง เทอร์โมเซตติงโพลีเมอร์ถูกใช้เป็นตัวประสาน: อีพอกซี, ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์, อีพอกซี-ฟีนอลเรซิน, โพลิอิไมด์ ฯลฯ รวมถึงเมทริกซ์คาร์บอน
เส้นใยคาร์บอนมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี ความทนทานต่อไฟฟ้าสถิตและไดนามิก ทนต่อน้ำและสารเคมี ฯลฯ
คาร์บอนไฟเบอร์ที่มีสารยึดเกาะอีพ็อกซี-อะนิลิโน-ฟอร์มาลดีไฮด์ (KMU-3, KMU-Zl) ทำงานที่อุณหภูมิสูงถึง 100 °C ด้วยอีพอกซี-ฟีนอล (KMU-1l, KMU-ly) สูงถึง 200 °C พร้อมโพลีอิไมด์ (KMU-2, KMU-2l) สูงถึง 300 °C บนเมทริกซ์คาร์บอนสูงถึง 450 °C ในอากาศและสูงถึง 2200 °C ในสภาพแวดล้อมเฉื่อย
คาร์บอนไฟเบอร์ใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างสำหรับเครื่องบินและจรวด เสาอากาศ เรือ รถยนต์ และอุปกรณ์กีฬา
วัสดุคอมโพสิตเป็นชั้นๆมีแผ่นฟิลเลอร์ (ผ้า กระดาษ วีเนียร์ ฯลฯ) ชุบและยึดติดด้วยสารยึดเกาะโพลีเมอร์ วัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติแอนไอโซทรอปิก ผ้าที่ใช้เส้นใยที่มีความแข็งแรงสูงจากธรรมชาติต่างๆ ถูกนำมาใช้เป็นองค์ประกอบเสริมเส้นใย: ผ้าฝ้าย ผ้าใยหินแก้ว ผ้าออร์กาโน ผ้าคาร์บอน ผ้าแก้วออร์กาโน ผ้าแก้วออร์กาโนโบรอน ผ้ามีความแตกต่างกันในอัตราส่วนของเส้นใยในด้ายยืนและพุ่ง และประเภทของลายทอ ซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลของผ้า คอมโพสิตหลายชั้นผลิตขึ้นในรูปของแผ่น ท่อ และช่องว่าง
เกติแนกซ์ - พลาสติกจากเรซินฟีนอลิก อะมิโนฟอร์มาลดีไฮด์ และยูเรียที่ผ่านการดัดแปลง และกระดาษประเภทต่างๆ
Organogetinax ทำจากกระดาษจากเส้นใยสังเคราะห์ ส่วนใหญ่มาจากอะโรมาติกโพลิเอไมด์และโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ Polyimides, ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์, อีพอกซีเรซิน และอื่นๆ ถูกใช้เป็นสารยึดเกาะ เมื่อเปรียบเทียบกับ getinaks พวกมันมีความต้านทานสูงกว่าในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและความเสถียรของคุณสมบัติทางกลและไดอิเล็กทริกที่อุณหภูมิสูง
ข้อความ - พลาสติกลามิเนตจากสารยึดเกาะโพลีเมอร์และผ้าฝ้าย วัสดุมีคุณสมบัติทางกลสูงและทนทานต่อการสั่นสะเทือน textolite แบ่งออกเป็นปะเก็นโครงสร้าง ไฟฟ้า กราไฟท์ และปะเก็นยืดหยุ่น ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์หลัก
เกรด textolite โครงสร้าง PTK, PT, PTM ใช้สำหรับการผลิตเกียร์, แบริ่งเลื่อนที่ทำงานที่อุณหภูมิในเขตเสียดสีไม่เกิน 90 ° C, ในโรงรีด, กังหัน, ปั๊ม ฯลฯ มีจำหน่ายในรูปแบบแผ่นที่มีความหนา 0.5 ถึง 8 มม. และแผ่นคอนกรีตที่มีความหนา 8 ถึง 13 มม.
Textolite ไฟฟ้าใช้เป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิใช้งานตั้งแต่ลบ 65 ถึง +165°C และความชื้นสูงถึง 65% ผลิตในรูปแบบของแผ่นที่มีความหนา 0.5 ถึง 50 มม. เกรด A, B, G, VC ความแรงไฟฟ้าในน้ำมันหม้อแปลงสูงถึง 8 kV/mm เกรด A - มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับการทำงานในน้ำมันหม้อแปลงและอากาศที่ความถี่อุตสาหกรรม 50 Hz เกรด B - มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับการทำงานในอากาศที่ความถี่ 50 Hz เกรด G มีคุณสมบัติและพื้นที่การใช้งานคล้ายคลึงกับเกรด A แต่มีความคลาดเคลื่อนเพิ่มขึ้นสำหรับการบิดงอและความหนา เกรด HF - สำหรับการทำงานในอากาศที่ความถี่สูง (สูงถึง 10 6 Hz)
Graphite textolite ใช้สำหรับการผลิตตลับลูกปืนสำหรับอุปกรณ์รีดและผลิตในรูปแบบของแผ่นที่มีความหนา 1 ... 50 มม. ความยาวสูงสุด 1,400 มม. และความกว้างสูงสุด 1,000 มม.
Textolite ตัวเว้นวรรคแบบยืดหยุ่นใช้สำหรับการผลิตปะเก็นซีลและฉนวนในส่วนประกอบของเครื่องจักรที่ต้องสัมผัสกับน้ำมัน น้ำมันก๊าด และน้ำมันเบนซิน ผลิตในรูปแบบแผ่นมีความหนา 0.2 ... 3.0 มม.
ใน สิ่งทอใยหิน และ แอสโบเจทินาซาห์ ในฐานะที่เป็นสารตัวเติมประกอบด้วยผ้าใยหินหรือกระดาษใยหินตามลำดับ (มากถึง 60%) และในฐานะสารยึดเกาะ - ฟีนอล - ฟอร์มาลดีไฮด์และเรซินเมลามีน - ฟอร์มาลดีไฮด์ - โพลีเมอร์ซิลิคอนอินทรีย์ซึ่งกำหนดอุณหภูมิการทำงานที่อนุญาต
วัสดุที่มีเมลามีน-ฟอร์มาลดีไฮด์ช่วยให้ผลิตภัณฑ์ทำงานที่อุณหภูมิสูงถึง 200 °C บนฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์สูงถึง 250 °C และบนซิลิโคนสูงถึง 300 °C เพื่อการใช้งานในระยะยาว อุณหภูมิอาจสูงถึง 3000 °C ในเวลาสั้นๆ สิ่งทอที่มีแร่ใยหินส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตผ้าเบรก ผ้าเบรก และเป็นวัสดุฉนวนความร้อนและป้องกันความร้อน
ลามิเนตไฟเบอร์กลาส ทำจากผ้าแก้วและสารยึดเกาะโพลีเมอร์ต่างๆ ขึ้นอยู่กับเรซินฟีนอลฟอร์มาลดีไฮด์ (KAST, KAST-V, KAST-R) พวกมันทนความร้อนได้ดีกว่า PTK textolite แต่ต้านทานการสั่นสะเทือนได้แย่กว่า ขึ้นอยู่กับเรซินออร์กาโนซิลิคอน (STK, SK-9F, SK-9A) มีความต้านทานความร้อนและน้ำค้างแข็งสูง มีความทนทานต่อสารเคมีสูง และไม่ทำให้เกิดการกัดกร่อนของโลหะเมื่อสัมผัสกับมัน ลามิเนตไฟเบอร์กลาสใช้สำหรับผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่เพื่อวัตถุประสงค์ด้านวิศวกรรมวิทยุเป็นหลัก
มีความต้านทานแรงกระแทกสูง KCU สูงถึง 600 kJ/m 2 และความต้านทานแรงดึงสูงถึง 1,000 MPa วัสดุแอนไอโซทรอปิกไฟเบอร์กลาส, เสริมด้วยแผ่นไม้อัดกระจก (SVAM) ในแง่ของความแข็งแกร่งจำเพาะ วัสดุเหล่านี้ไม่ได้ด้อยกว่าโลหะและในแง่ของความแข็งแกร่งจำเพาะนั้นเหนือกว่าพวกมัน 2 ... 3 เท่า
พลาสติกที่เติมแก๊สยังสามารถจำแนกเป็นคอมโพสิตได้เนื่องจากโครงสร้างของมันเป็นระบบที่ประกอบด้วยเฟสของแข็งและก๊าซ แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: พลาสติกโฟมและพลาสติกโฟม โฟมพลาสติกมีโครงสร้างเซลล์ซึ่งรูขุมขนถูกแยกออกจากกันด้วยชั้นโพลีเมอร์ พลาสติกที่มีรูพรุนมีระบบเปิดที่มีรูพรุนและผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซหรือของเหลวที่อยู่ในนั้นสื่อสารระหว่างกันและสิ่งแวดล้อม
โฟมพลาสติก ได้มาจากเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ (โพลีสไตรีน, โพลีไวนิลคลอไรด์, โพลียูรีเทน) และเรซินเทอร์โมเซตติง (ฟีนอล - ฟอร์มาลดีไฮด์, ฟีนอล - ยาง, ออร์กาโนซิลิคอน, อีพ็อกซี่, ยูเรีย) เพื่อให้ได้โครงสร้างที่มีรูพรุน ในกรณีส่วนใหญ่เรียกว่าส่วนประกอบที่ก่อตัวเป็นแก๊ส เครื่องเป่าลมอย่างไรก็ตาม ยังมีวัสดุที่เกิดฟองในตัวเอง เช่น โฟมโพลีเอสเตอร์ยูรีเทน โฟมโพลีอีพอกซี โฟมที่ทำจากเทอร์โมพลาสติกเรซินมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและยืดหยุ่นมากกว่า แต่ช่วงอุณหภูมิในการทำงานอยู่ที่ -60 ถึง +60 °C
พลาสติกที่มีรูพรุน ส่วนใหญ่ได้มาจากการสร้างฟองเชิงกลขององค์ประกอบ เช่น ด้วยอากาศอัด หรือใช้สารทำให้เกิดฟองแบบพิเศษ เมื่อมวลโฟมแข็งตัวตัวทำละลายจะถูกกำจัดออกจากผนังเซลล์ในระหว่างการทำให้แห้งและการบ่มจะทำลายพวกมัน ผ่านรูขุมขนได้โดยการเติมองค์ประกอบด้วยสารที่ละลายน้ำได้ หลังจากกดและบ่มผลิตภัณฑ์แล้วให้แช่ในน้ำอุ่นซึ่งสารที่ละลายน้ำได้จะถูกชะล้างออกไป
พลาสติกที่มีรูพรุนใช้สำหรับการผลิตโช้คอัพ เบาะนั่งแบบนุ่ม ฟองน้ำ ตัวกรอง เป็นปะเก็นลดแรงสั่นสะเทือนและกันเสียงในชุดระบายอากาศ ท่อไอเสีย ปะเก็นในหมวกแข็งและหมวกกันน็อค ฯลฯ ความหนาแน่นคือ 25 ... 500 กก./ลบ.ม.
วัสดุกรอบโลหะโพลีเมอร์เป็นวัสดุคอมโพสิตที่ฐานรองรับเป็นตาข่ายโลหะสามมิติ และช่องอินเตอร์เฟรมนั้นเต็มไปด้วยส่วนประกอบโพลีเมอร์ที่มีส่วนประกอบการทำงานต่างๆ (รูปที่ 5.11)
ข้าว. 5.11. โครงสร้างของวัสดุกรอบโลหะโพลีเมอร์ (a) และวัสดุ MPC (b):
1 - อนุภาคโลหะ, 2 - โพลีเมอร์, 3 - สารหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง, 4 - กราไฟท์แบบไพโรไลติก
ในวิศวกรรมเครื่องกล มีการใช้วัสดุหล่อลื่นในตัวเองของโลหะ-โพลีเมอร์ซึ่งมีพื้นฐานมาจากโครงโลหะ-เซรามิก และสารยึดเกาะโพลีเมอร์ที่มีสารหล่อลื่นแห้งหลายชนิด (กราไฟท์ โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ แคดเมียมไอโอไดด์ ฯลฯ) วัสดุดังกล่าวใช้สำหรับการผลิตตลับลูกปืนธรรมดา โครงตลับลูกปืนแบบกลิ้ง แหวนลูกสูบ ฯลฯ
เพื่อให้ได้กรอบโลหะเซรามิก จะใช้ผงดีบุกบรอนซ์ สแตนเลส และเซรามิกแก้ว ช่องอินเทอร์เฟรมถูกเติมด้วยฟลูออโรเรซิ่น-4D โดยการทำให้ฟลูออโรเรซิ่นแขวนลอยในน้ำ 50% หรือส่วนผสมของฟลูออโรเรซิ่น-4D กับตะกั่ว MPC วัสดุต้านการเสียดสีโลหะ-เซรามิก ผลิตจากผงสแตนเลส ประกอบด้วยไพโรกราไฟต์และฟลูออโรเรซิ่น-4
เทคโนโลยีสำหรับการผลิตมีดังนี้: เฟรมที่มีความพรุน 20 ... 70% ถูกกดและเผาจากผงโลหะ จากนั้นในห้องพิเศษ ก๊าซที่ประกอบด้วยคาร์บอนจะถูกส่งผ่านรูพรุนที่อุณหภูมิเพื่อให้แน่ใจว่าก๊าซไพโรไลซิสและการสะสมของกราไฟท์บนผนังเฟรมจนกระทั่งเต็มประมาณ 3/4 ของปริมาตรรูพรุน หลังจากนั้นผลิตภัณฑ์จะถูกเติมเต็ม ชุบสูญญากาศซ้ำแล้วซ้ำอีกด้วยระบบกันสะเทือนฟลูออโรเรซิ่น-4 พร้อมการบำบัดความร้อนพร้อมกัน
วัสดุหล่อลื่นในตัวเองประเภทที่กำหนดสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 250 °C
การใช้วัสดุหล่อลื่นในตัวเองของเฟรมเทปซึ่งเป็นฐานโลหะ (เทป) ซึ่งชั้นของเฟรมโลหะเซรามิกที่มีรูพรุนถูกอบนั้นมีแนวโน้มที่ดีมาก รูพรุนของเฟรมเต็มไปด้วยองค์ประกอบที่มีฟลูออโรเรซิ่น-4 และสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง
วัสดุเทปมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างมาก ช่วยให้สามารถผลิตตลับลูกปืนธรรมดา (แบบม้วน) และตลับลูกปืนทุกขนาด) ช่วยให้ทำงานได้โดยไม่ต้องหล่อลื่นที่อุณหภูมิสูงถึง 280 °C ที่แรงดันสูง (สูงถึง 200 ... 300 MPa) และความเร็วในการเลื่อน การใช้เทปฐานโลหะและโครงที่มีรูพรุนสีบรอนซ์ช่วยให้แน่ใจว่าสามารถระบายความร้อนได้ดีจากบริเวณเสียดสี และฟลูออโรพลาสติก-4 ที่อยู่ในรูพรุนและบนพื้นผิวด้วยสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็งทำให้มั่นใจได้ว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำและความต้านทานการสึกหรอสูงของคู่แรงเสียดทาน ในต่างประเทศ วัสดุเทปเช่น DU, DP, DQ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย
ข้อเสียประการหนึ่งของวัสดุเทปเฟรมคือความหนาเล็กน้อยของชั้นพื้นผิวที่วิ่งเข้า (10 ... 20 ไมครอน) ซึ่งไม่รวมถึงความเป็นไปได้ของการประมวลผลทางกลของตลับลูกปืนหลังจากติดตั้งในตัวเรือน
มีประสิทธิภาพในการใช้วัสดุหล่อลื่นในตัวเองของเฟรม ซึ่งเฟรมนั้นถูกเผาจากเส้นใยโลหะหรือตาข่าย และใช้องค์ประกอบของโพลีเมอร์ต่างๆ เป็นเมทริกซ์ เช่นเดียวกับวัสดุที่ทำจากคาร์บอนกราไฟท์และผ้าคาร์บอนกราไฟท์เคลือบด้วยโลหะที่ชุบด้วย สารยึดเกาะโพลีเมอร์พร้อมสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง
ปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย วัสดุไม้คอมโพสิต,ซึ่งเป็นการเสริมวัสดุไม้ (ฟิลเลอร์) รวมกันเป็นเมทริกซ์ (โดยปกติคือโพลีเมอร์) ด้วยการแนะนำสารเติมแต่งพิเศษ ในบางกรณีเรียกว่าพลาสติกไม้หรือ KDPM (วัสดุโพลีเมอร์ไม้คอมโพสิต)
บอร์ดพาร์ติเคิล - ผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่ที่ผลิตโดยการกดแบนร้อนของอนุภาคไม้ผสมกับสารยึดเกาะ ตาม GOST 10632-89 แผ่นคอนกรีตผลิตในขนาด 2440x1220 2750x1500; 3500x1750; 3660x1830; 5500x2440 มม. ความหนาตั้งแต่ 10 ถึง 25 มม. ขัดและไม่ขัด ตามวัตถุประสงค์แผ่นพื้นแบ่งออกเป็นสามยี่ห้อ: P-1 (หลายชั้น P-1M และ P-1T สามชั้น)- ผลิตกล่อง แผง และชิ้นส่วนอื่นๆ ในการผลิตวิทยุและอุปกรณ์ เฟอร์นิเจอร์ และส่วนประกอบในการก่อสร้าง เคลือบด้วยฟิล์มที่ทำจากเทอร์โมเซตติงและเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ สีและวาร์นิช P-2 (P-2T และ P-20 ชั้นเดียว แบ่งออกเป็นกลุ่ม A และ B) - การผลิตตัวเรือนของอุปกรณ์ เครื่องจักร ภาชนะบรรจุและภาชนะบรรจุ (ยกเว้นอาหาร) ชั้นวางของ ส่วนประกอบของเฟอร์นิเจอร์ และโครงสร้างอาคาร ใช้เคลือบด้วยแผ่นไม้อัด พลาสติกเคลือบกระดาษตกแต่ง และไม่มีแผ่นไม้อัด P-3 (ป-ET)- ชิ้นส่วนตัวถังรถ ฉากกั้นรถ องค์ประกอบของโครงสร้างรับน้ำหนักของอาคาร ขึ้นอยู่กับคุณภาพพื้นผิว แผ่นคอนกรีตแบ่งออกเป็นแบบขัดเงา (เกรด 1 และ 2) และไม่ขัดเงา (เกรด I และ II)
แผ่นใยไม้ (GOST 4598-86) ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นแบ่งออกเป็นแบบอ่อน (M), กึ่งแข็ง (PT), แข็ง (T) และซุปเปอร์แข็ง (ST) และขึ้นอยู่กับความแข็งแรงในการดัดงอ - ออกเป็นเจ็ดเกรด: M-4 , M- 12, M-20, PT-100, T-350, T-400 และ ST-500 โดยตัวเลขระบุค่าต่ำสุดของความต้านทานแรงดึงของแผ่นคอนกรีตระหว่างการดัดงอ หน่วยเป็น kgf/cm 2 ความหนาของพื้น 2.5; 3.2; 4; 5; 6; 8:12; 16 และ 25 มม. ความกว้างตั้งแต่ 1220 ถึง 1830 มม. และความยาวตั้งแต่ 1200 ถึง 5500 มม. มีไว้สำหรับใช้ในผลิตภัณฑ์และโครงสร้างที่ป้องกันความชื้น
ไม้ลามิเนต (ชิปบอร์ด) - แผ่นไม้อัดหลายชั้นรีดร้อนจากไม้ประเภทต่างๆ เคลือบด้วยเรซินสังเคราะห์ แผ่นไม้อัด Chipboard มีความแข็งแรงสูงและทนทานต่อการสึกหรอ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ และความสามารถในการสวมใส่ที่ดี
แผ่นไม้อัดมีความหนา 1 ถึง 15 มม. ผลิตในรูปของแผ่นสี่เหลี่ยมมีความหนา 15 ถึง 60 มม. ในรูปแบบของแผ่นคอนกรีต แผ่นและแผ่นคอนกรีตที่ติดกาวเข้าด้วยกันจากแผ่นไม้อัดทั้งหมดตามความยาวเรียกว่าของแข็งและจากหลาย ๆ ชิ้น - คอมโพสิต (มีคุณสมบัติลดลงเล็กน้อย) แผ่นทึบผลิตในความกว้าง 950 มม. และความยาว 700, 1150 และ 1500 มม. และ 1200x1500 มม. คอมโพสิต 2400x950, 4800x1200, 5,000x1200 มม. แผ่นพื้นแข็ง: 750x750, 950x700 (1150, 1500); 1200x1200 (1500) แผ่นคอมโพสิตผลิตในขนาดเดียวกับแผ่นคอมโพสิต ตาม GOST 13913-78 และ GOST 20366-75 แผ่นไม้อัดแบ่งออกเป็น 11 เกรด
ถึงเบอร์ การประกอบและชิ้นส่วนที่มีแนวโน้มจาก CDPMอาจนำมาประกอบกับ:
ลูกกลิ้งสายพานลำเลียง
เรือนแบริ่งกลิ้ง;
ฝาครอบที่ตาบอดและทะลุผ่าน, ฟัก;
ส่วนกลางของล้อและลูกกลิ้ง (ศูนย์ล้อพร้อมยางทำจากเหล็ก)
บล็อกสายเคเบิลสำหรับเครน รอก บล็อกรอก ฯลฯ
รอก เฟือง เกียร์ที่ติดตั้งบนเพลาโดยใช้การเชื่อมต่อแบบไม่ใช้กุญแจ
ตุ้มน้ำหนัก น้ำหนักถ่วง แดมเปอร์ มู่เล่ที่มีชิ้นส่วนภายในทำจากขี้กบโลหะอัด และชิ้นส่วนภายนอกทำจาก CDPM
แผงบุภายในรถยนต์ รถโดยสาร รถม้า ห้องโดยสารของเครื่องจักรต่างๆ ฯลฯ
ลูกสูบของกระบอกสูบนิวแมติกและไฮดรอลิก
กรอบหน้าต่าง
เฟรมสำหรับชิ้นส่วนที่ทำจากโฟมโพลียูรีเทน
โปรไฟล์ติดกาวและแผ่นไม้อัด
แผงแซนวิชที่มีแผ่นด้านนอกทำจากไม้อัด แผ่นใยไม้อัด แผ่นไม้อัด Chipboard DSG1 DBSP หรือโลหะ (เหล็ก อลูมิเนียม) และส่วนกลางทำจากพลาสติกโฟมพร้อมฟิลเลอร์ไม้
ชิ้นส่วนที่ทำจากพลาสติกโฟมพร้อมฟิลเลอร์ไม้เพื่อใช้เป็นฉนวนโครงสร้างและกันความร้อน (เช่น ชิ้นส่วนสำหรับยึดเพดานรถยนต์ ฉนวนความร้อน เสียง และการสั่นสะเทือนของรถยนต์ หัวรถจักรดีเซล ตู้เย็นและประตูโรงรถ ฉนวนความร้อนของท่อสำหรับติดตั้งแบบไร้ท่อ เป็นต้น .);
อ่างเก็บน้ำ (ถังแก๊ส ตัวรับ ฯลฯ )
ตลับลูกปืนกาบที่ทำงานในโหมดการถ่ายโอนแบบเลือก
แน่นอนว่า ขอบเขตการใช้งาน CDPM ที่มีแนวโน้มดีที่ได้รับการพิจารณานั้นไม่ได้เสแสร้งว่าเสร็จสมบูรณ์ ไม่ทำให้ขอบเขตการใช้งานที่เป็นไปได้ทั้งหมดหมดลง และสามารถขยายได้อย่างมีนัยสำคัญ
“คำจำกัดความและการจำแนกประเภทของพอลิเมอร์คอมโพสิต วัสดุคอมโพสิตคือวัสดุที่ได้มาจากส่วนประกอบตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปและ...”
-- [ หน้า 1 ] --
หัวข้อที่ 1 คำจำกัดความและการจำแนกประเภทของโพลีเมอร์
คอมโพสิต กลไกการโต้ตอบของส่วนประกอบ
ยุคสมัยใหม่เรียกได้ว่าเป็นศตวรรษแห่งโพลีเมอร์และวัสดุคอมโพสิต
ความหมายและการจำแนกประเภทของพอลิเมอร์คอมโพสิต
วัสดุคอมโพสิตเป็นวัสดุที่ได้มาจากส่วนประกอบสองชิ้นขึ้นไปและ
ประกอบด้วยสองขั้นตอนขึ้นไป ส่วนประกอบหนึ่ง (เมทริกซ์) ก่อให้เกิดความต่อเนื่อง
เฟสอีกอันคือฟิลเลอร์ วัสดุคอมโพสิตเป็นระบบที่ต่างกันและสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก:
1. ระบบเมทริกซ์ประกอบด้วยเฟสต่อเนื่อง (เมทริกซ์) และเฟสกระจาย (อนุภาคแยก)
2. องค์ประกอบที่มีสารตัวเติมเส้นใย
3. องค์ประกอบที่มีโครงสร้างแทรกซึมของเฟสต่อเนื่องตั้งแต่สองเฟสขึ้นไป
ข้อดีขององค์ประกอบของโพลีเมอร์ที่ต่างกันเมื่อเปรียบเทียบกับโพลีเมอร์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน:
1. เพิ่มความแข็งแกร่ง ความแข็งแกร่ง ความมั่นคงของมิติ
2. เพิ่มงานทำลายล้างและแรงกระแทก
3.เพิ่มความต้านทานความร้อน
4. ลดการซึมผ่านของก๊าซและไอ
5. คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ปรับได้
6.ลดต้นทุน
เป็นไปไม่ได้ที่จะรวมคุณสมบัติทั้งหมดนี้ไว้ในองค์ประกอบเดียว นอกจากนี้การบรรลุข้อได้เปรียบมักจะมาพร้อมกับการปรากฏตัวของคุณสมบัติที่ไม่พึงประสงค์ (ความยากลำบากในการไหลดังนั้นการขึ้นรูปการเสื่อมสภาพของคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลบางอย่าง)
การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบต่างๆ สามารถทำได้โดยการเปลี่ยนสัณฐานวิทยาและความแข็งแรงในการยึดเกาะระหว่างเฟสเท่านั้น
ในการส่งอิทธิพลภายนอกอย่างสม่ำเสมอผ่านเมทริกซ์และกระจายไปยังอนุภาคตัวเติมทั้งหมด จำเป็นต้องมีการยึดเกาะอย่างแน่นหนาที่ส่วนต่อประสานระหว่างเมทริกซ์กับฟิลเลอร์ โดยผ่านการดูดซับหรือปฏิกิริยาทางเคมี
การมีอยู่ของการยึดเกาะระหว่างส่วนประกอบที่ไม่ตรงกันในพลาสติกต่างกันทำให้พวกมันแตกต่างจากของผสมเชิงกล
เมทริกซ์อาจเป็นโลหะ เซรามิก คาร์บอน ฟิลเลอร์จะถูกนำเสนอในรูปแบบของอนุภาคและเส้นใยที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลสูงกว่าเมทริกซ์อย่างมีนัยสำคัญ
อนุภาคมักเรียกว่าสารตัวเติมแบบกระจาย (dispersed filler) ซึ่งมีรูปร่างไม่แน่นอน ลูกบาศก์ ทรงกลม หรือเป็นสะเก็ด โดยมีขนาดตั้งแต่เศษส่วนของมม. ถึงไมครอน และค่าระดับนาโน
ฟิลเลอร์เฉื่อยแทบไม่เปลี่ยนคุณสมบัติขององค์ประกอบ
สารตัวเติมที่ใช้งานอยู่จะเปลี่ยนคุณสมบัติขององค์ประกอบอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น เส้นใยมีลักษณะความแข็งแรงแบบยืดหยุ่นซึ่งมีขนาดสูงกว่าคุณสมบัติของเมทริกซ์สองเท่า อาจเป็นแบบต่อเนื่องหรือแบบสั้นก็ได้ เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยบางคือ 5-15 ไมครอนหนา (โบรอนหรือซิลิคอนคาร์ไบด์) - 60-100 ไมครอน ความยาวของเส้นใยสั้นอยู่ระหว่าง 1-2 ถึง 20-50 มม.
ชื่อของวัสดุผสมนั้นสอดคล้องกับลักษณะของเส้นใย: พลาสติกแก้ว คาร์บอน ออร์กาโน โบรอน ฯลฯ สำหรับตัวเลือกแบบไฮบริด - พลาสติกแก้ว-คาร์บอน ออร์กาโนโบโรพลาสติก ฯลฯ
การวางแนวของไฟเบอร์เป็นตัวกำหนดการเปลี่ยนจากพลาสติกเติมไปเป็นพลาสติกเสริมแรง มันเป็นระบบของเส้นใยเชิงที่ยึดเข้าด้วยกันโดยเมทริกซ์โพลีเมอร์ พลาสติกรวมถึงวัสดุที่มีส่วนประกอบสำคัญคือโพลีเมอร์บางชนิด ซึ่งอยู่ในสถานะพลาสติกหรือความหนืดระหว่างการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ และอยู่ในสถานะคล้ายแก้วหรือผลึกระหว่างการทำงาน พลาสติกอาจเป็นเนื้อเดียวกันหรือต่างกันก็ได้ พลาสติกแบ่งออกเป็นเทอร์โมพลาสติกและเทอร์โมเซต
การจำแนกประเภทของคอมโพสิต:
1. โดยธรรมชาติของเมทริกซ์:
เทอร์โมเซตติง เทอร์โมพลาสติก
ไฮบริด
เทอร์โมเซตติงเมทริกซ์เป็นเมทริกซ์ที่ได้จากการบ่มอีพอกซี เอสเทอร์ อิไมด์ ออร์กาโนซิลิคอน และโอลิโกเมอร์อื่น ๆ ในระหว่างการผลิตคอมโพสิต
เทอร์โมพลาสติกเมทริกซ์เป็นเมทริกซ์ที่ละลายเพื่อทำให้ฟิลเลอร์อิ่มตัวแล้วจึงทำให้เย็นลง เหล่านี้คือ PE, PP, โพลีเอริลีนซัลโฟน, ซัลไฟด์, คีโตน
เมทริกซ์ไฮบริดสามารถรวมส่วนประกอบเทอร์โมเซตและเทอร์โมพลาสติกเข้าด้วยกันได้
2. โดยลักษณะและรูปแบบของฟิลเลอร์
สารอินทรีย์และอนินทรีย์ที่มีต้นกำเนิดจากธรรมชาติหรือประดิษฐ์ โมดูลัสยืดหยุ่นของฟิลเลอร์อาจต่ำกว่าหรือสูงกว่าโมดูลัสยืดหยุ่นของสารยึดเกาะ สารตัวเติมโมดูลัสต่ำซึ่งมักจะเป็นอีลาสโตเมอร์ โดยไม่ลดความต้านทานความร้อนและความแข็งของโพลีเมอร์ ทำให้วัสดุมีความต้านทานต่อโหลดไฟฟ้ากระแสสลับและแรงกระแทกเพิ่มขึ้น แต่เพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนและลดความเสถียรในการเสียรูป ยิ่งโมดูลัสยืดหยุ่นของฟิลเลอร์และระดับการเติมสูงขึ้นเท่าใด ความต้านทานการเสียรูปของวัสดุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
คอมโพสิตที่เติมการกระจายตัว วัสดุที่ใช้เส้นใยสั้นและต่อเนื่อง
ลักษณะทางเคมีของอนุภาคนั้นแตกต่างกันไป: ชอล์ก ไมก้า โลหะออกไซด์ ทรงกลมแก้ว คาร์บอนในรูปของเขม่าหรือฟูลเลอรีน ละอองลอย เกล็ดแก้วหรือดินเหนียว สิ่งเจือปนคล้ายยาง ฯลฯ
เส้นใยเสริมแรง - แก้วอินทรีย์คาร์บอน ฯลฯ รู้จักกันในชื่อโบรอนและซิลิคอนคาร์ไบด์ทนความร้อนสูงซึ่งมักใช้ในการเสริมแรงโลหะ
3. ตามโครงสร้างของพอลิเมอร์คอมโพสิต เมทริกซ์ - สำหรับวัสดุที่มีอนุภาคเส้นใยกระจายตัวและเป็นเส้นใยสั้น แบบชั้น (สองมิติ) และปริมาตรสำหรับพลาสติกเสริมแรงที่ใช้วัสดุทอและไม่ทอ
วัสดุไล่ระดับที่มีโครงสร้างแปรผัน
4. ตามระดับการวางแนวของฟิลเลอร์ anisotropy ของวัสดุ:
คอมโพสิตที่มีการจัดเรียงอนุภาคและเส้นใยที่ไม่เป็นระเบียบ โดยมีโครงสร้างไอโซโทรปิก คอมโพสิตที่มีการวางแนวของเส้นใยทิศทางเดียว โดยมีแอนไอโซโทรปีเด่นชัด 90°) คอมโพสิตที่มีการวางแนวแบบกากบาท การวางแนวออร์โธโทรปิก (0 โดยมีแอนไอโซโทรปีที่กำหนด คอมโพสิตที่มีการวางแนวไฟเบอร์เฉียงที่มุม นอกเหนือจาก 90 คอมโพสิตที่มีโครงสร้างพัดลมประกอบด้วยชั้นที่มีทิศทางของเส้นใยที่แตกต่างกัน
5. ตามวิธีการผลิตวัสดุและผลิตภัณฑ์:
วิธีการขั้นตอนเดียว - การอัดขึ้นรูปและการพันแบบ "เปียก", การอัดขึ้นรูป (การเจาะ), การขึ้นรูปสุญญากาศ, วิธีการผลิตเบื้องต้นสองขั้นตอนของวัสดุเส้นใยที่ไม่มุ่งเน้น (พรีมิกซ์) หรือเชิง (พรีเพก) (ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป) ที่ชุบด้วย สารยึดเกาะตามด้วยการก่อตัวของวัสดุ (ลามิเนต) โดยใช้วิธีการม้วน "แห้ง" การกด การปั้นด้วยหม้อนึ่งความดัน
6. ตามจำนวนส่วนประกอบ:
PCM สององค์ประกอบ สามองค์ประกอบ ผสมผสานอนุภาคที่กระจายตัวและเส้นใยสั้น PCM ไฮบริดโพลีไฟเบอร์ การรวมเส้นใยที่มีความสามารถในการเปลี่ยนรูปที่คล้ายกัน (ไฟเบอร์กลาส) หรือแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ (ไฟเบอร์กลาส) โครงสร้างโพลีแมทริกซ์ เป็นต้น โดยมีพื้นฐานจากการรวมกันของเทอร์โมเซตติงและสารยึดเกาะเทอร์โมพลาสติก .
7. ตามปริมาตรของสารตัวเติม:
ด้วยโครงสร้างที่ไม่เชิง - ปริมาณสารตัวเติม 30-40% - โดยมีโครงสร้างเชิง - 50-75%, ออร์แกนไฟเบอร์ที่เติมเต็มสูงและมาก - 75-95% -
8. ตามฟังก์ชันการทำงาน:
ฟังก์ชันเดียว (โครงสร้าง) มัลติฟังก์ชั่น มีความสามารถในการวินิจฉัยตนเอง (อัจฉริยะ) มัลติฟังก์ชั่น สามารถวินิจฉัยตนเองและปรับตัวได้ (อัจฉริยะ)
เมื่อออกแบบพลาสติกคอมโพสิต มีสองขั้นตอน (ดูตาราง):
การคำนวณ 1 ครั้ง - การวิเคราะห์ 2 - การทดลอง - เทคโนโลยี
1 – รวมถึง: การวิเคราะห์สภาวะการรับน้ำหนักที่ระบุ และการกำหนดวิธีการสร้างพลาสติกที่มีคุณสมบัติที่ต้องการ ใช้การนำเสนอและสูตรที่นำมาจากกลศาสตร์ของวัสดุคอมโพสิต:
ก) วิธีการเชิงปรากฏการณ์วิทยาขึ้นอยู่กับการประยุกต์ใช้สมการของทฤษฎีความยืดหยุ่น การคืบคลาน เป็นต้น สำหรับวัสดุแอนไอโซทรอปิก b) - สร้างการพึ่งพาคุณสมบัติเชิงกลขององค์ประกอบกับขนาดของอนุภาคฟิลเลอร์คุณสมบัติเชิงกลของส่วนประกอบเนื้อหาปริมาตร ฯลฯ การพึ่งพาเหล่านี้จะถูกวิเคราะห์ในระดับกล้องจุลทรรศน์ระดับมหภาคและระดับกลาง . ระดับไมโครคือระดับของความแตกต่างของโครงสร้างที่สอดคล้องกับขนาดตามขวางขององค์ประกอบฟิลเลอร์ - เส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคฟิลเลอร์หรือความหนาของชั้นเสริมแรง
ตาราง คุณสมบัติทางกลที่ต้องการของพลาสติกคอมโพสิต การเลือกส่วนประกอบและการเลือกความสัมพันธ์ของการเสริมแรงในองค์ประกอบ
– – –
รูปร่าง อัตราส่วนภาพ กลไกการทำงานร่วมกันของส่วนประกอบ PCM ลองพิจารณากลไกของการถ่ายโอนความเค้นจากเมทริกซ์ไปยังฟิลเลอร์ ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่า
ในรุ่นที่ง่ายที่สุดเมื่อโพลีเมอร์ถูกเสริมด้วยเส้นใยต่อเนื่องแบบทิศทางเดียวและอยู่ภายใต้ความตึงเครียดในทิศทางของการวางแนวการเสียรูปของส่วนประกอบจะเหมือนกันและความเค้นที่เกิดขึ้นในนั้นจะเป็นสัดส่วนกับโมดูลัสยืดหยุ่นของเส้นใยและ เมทริกซ์ หากในรุ่นเดียวกัน เส้นใยไม่ต่อเนื่องกัน การกระจายความเค้นจะไม่สม่ำเสมอตามความยาวของเส้นใย ไม่มีแรงดึงที่ปลายของเส้นใย แต่ความเค้นในแนวสัมผัสเกิดขึ้นที่ขอบเขตของไฟเบอร์-เมทริกซ์ ซึ่งจะค่อยๆ ดึงเส้นใยให้ทำงาน การเพิ่มขึ้นของความเค้นดึงในเส้นใยจะดำเนินต่อไปจนกว่าจะถึงระดับเฉลี่ยของความเค้นที่พบในเส้นใยต่อเนื่อง ดังนั้นระยะเวลาที่สิ่งนี้เกิดขึ้นจึงเรียกว่า "ไม่มีประสิทธิภาพ" เมื่อความเครียดเพิ่มขึ้น ความยาวที่ "ไม่มีประสิทธิภาพ" จะเพิ่มขึ้นและถึงค่าสูงสุดที่ความเค้นที่สอดคล้องกับความแข็งแรงของเส้นใย ในกรณีนี้ ความยาวที่ “ไม่มีประสิทธิภาพ” เรียกว่า “วิกฤต” I ซึ่งเป็นคุณลักษณะสำคัญของอันตรกิริยาของคอมโพสิต และสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรของ Kelly lcr/dvol = vol/2mat (1) โดยที่ dvol และ vol คือเส้นผ่านศูนย์กลาง และความแข็งแรงของเส้นใย mat - ความแข็งแรงของผลผลิตของเมทริกซ์หรือความแข็งแรงของกาวของระบบ
ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของเส้นใยและชนิดของเมทริกซ์โพลีเมอร์ อัตราส่วน lcr/dvol อาจแตกต่างกันได้ตั้งแต่ 10 ถึง 200 ที่ dvol 10 µm, lcr = 0.15-2.0 มม.
จากเหตุผลข้างต้น ตามมาว่าเมื่อย้ายจากเส้นใยต่อเนื่องไปเป็นเส้นใยแยก ความยาวของเส้นใยแต่ละส่วนจะไม่รับน้ำหนักเต็มที่ ยิ่งเส้นใยเสริมแรงสั้นเท่าไรก็ยิ่งมีประสิทธิภาพน้อยลงเท่านั้น ที่ lcr เมทริกซ์ไม่สามารถถ่ายโอนไปยังเส้นใยซึ่งมีความเครียดเพียงพอที่จะทำลายได้ไม่ว่าในกรณีใด จากนี้ไปความสามารถในการเสริมแรงของเส้นใยสั้น (การเพิ่มลักษณะความแข็งแรงยืดหยุ่นของโพลีเมอร์) นั้นต่ำมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณคำนึงถึงการวางแนวของเส้นใยซึ่งไม่เหมาะกับวัสดุดังกล่าว
โครงสร้างของวัสดุที่ใช้เส้นใยสั้นค่อนข้างวุ่นวาย ข้อดีของฟิลเลอร์ไฟเบอร์สั้นนั้นพิจารณาจากความเป็นไปได้ในการแปรรูปวัสดุเป็นผลิตภัณฑ์ด้วยความเร็วสูง อย่างไรก็ตามในระหว่างกระบวนการหล่อหรือการอัดขึ้นรูปเส้นใยจะถูกทำลายเพิ่มเติมซึ่งโดยปกติความยาวจะลดลงเหลือ 0.1-1 มม.
เมื่อย้ายไปยังตัวเติมแบบผงที่กระจายตัว ความเป็นไปได้ของการถ่ายโอนความเค้นจากเมทริกซ์ไปยังตัวตัวเติมจะลดลงมากจนมีส่วนในการเพิ่มความแข็งแรงของคอมโพสิตเริ่มแข่งขันกับความแข็งแรงที่ลดลงของเมทริกซ์เนื่องจากผลลัพธ์ความเครียดที่ไม่สม่ำเสมอ และการพัฒนาข้อบกพร่อง ด้วยเหตุนี้ความแข็งแรงของคอมโพสิตดังกล่าวจึงไม่เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับความแข็งแรงของเมทริกซ์ (บางครั้งก็ลดลงเล็กน้อยด้วยซ้ำ)
เมื่อเติมเทอร์โมพลาสติกที่มีความหนืดด้วยสารตัวเติมแข็งในปริมาณมากกว่า 20% จะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงจากการไหลของพลาสติกเป็นการแตกหักแบบเปราะ ในกรณีนี้กำลังรับแรงกระแทกและงานแตกหักลดลงอย่างมาก โมดูลัสยืดหยุ่นจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณฟิลเลอร์ที่เพิ่มขึ้น แต่ในขณะเดียวกันขนาดและจำนวนของรอยแตก "pseudopores" ที่ปรากฏระหว่างการโหลดเมื่อเมทริกซ์ลอกอนุภาคที่กระจัดกระจายออกไปในขณะที่ถึงความเค้นที่สอดคล้องกับความแข็งแรงของกาว ของระบบเพิ่มขึ้น การศึกษาเชิงทฤษฎีและเชิงทดลองแสดงให้เห็นว่าการลดขนาดของอนุภาคตัวเติมและการแพร่กระจายของเส้นผ่านศูนย์กลาง โอกาสที่จะเกิดข้อบกพร่องขนาดใหญ่จะลดลงอย่างมาก
สาเหตุหลักในการชุบแข็งคือการเปลี่ยนแปลงทิศทางของการเติบโตของรอยแตกเมื่อสัมผัสกับอนุภาคตัวเติมที่เป็นของแข็ง ทิศทางการเติบโตของรอยแตกที่เป็นไปได้มากที่สุดจะตั้งฉากกับทิศทางของแรงที่ใช้ หากมีอนุภาคตัวเติมอยู่ในทิศทางนี้ รอยแตกร้าวควรเปลี่ยนทิศทางในแนวสัมผัสกับพื้นผิวของอนุภาค ดังนั้นหากอนุภาคอยู่ในรูปของเส้นใยและยืดออกไปในทิศทางของแรงกระทำ ไม่รวมการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวตามอนุภาคตัวเติม
เมื่อใช้เส้นใยเสาหินแบบหน้าตัดทรงกลม สมบัติทางกลมักจะมีค่าสูงสุดที่ 2 = 0.65 – 0.7 เมื่อใช้วิธีการที่มีความแม่นยำในการวางเส้นใยโปรไฟล์คุณสามารถเพิ่มได้ 2 ถึง 0.85 หลังจากนั้นความแข็งแรงขององค์ประกอบเริ่มขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของการยึดเกาะที่ส่วนต่อประสานของเส้นใยมากกว่าความแข็งแรงของเส้นใย
ด้วยระดับการเติมที่เท่ากัน (2 = 0.7) และอัตราส่วนของโมดูลัสยืดหยุ่น (E2/E1 = 21) ความแข็งแกร่งของพลาสติกที่มีเส้นใยสามเหลี่ยมในทิศทางตามขวางจะเกินความแข็งแกร่งของพลาสติกที่มีเส้นใยทรงกลม 1.5 เท่า
การเปลี่ยนเส้นใยเสาหินด้วยเส้นใยกลวงทำให้สามารถเพิ่มค่าเฉพาะของความแข็งแรงและความแข็งแกร่งของผลิตภัณฑ์ได้อย่างรวดเร็วในระหว่างการบีบอัดและการดัดงอเนื่องจากโมเมนต์ความเฉื่อยเพิ่มขึ้นสำหรับเส้นใยที่มีมวลเท่ากัน
การใช้เส้นใยกลวงในองค์ประกอบแรงดึงไม่ได้ผลเนื่องจากเส้นใยที่มีรูปทรงมีความแข็งแรงต่ำ เมื่อทำการตัดควรใช้เส้นใยโปรไฟล์จะดีกว่า
อีกทิศทางหนึ่งในการสร้างโพลีเมอร์ที่กระจายตัวคือการปรับเปลี่ยนอนุภาคยางเพื่อลดความเปราะบางและเพิ่มความต้านทานต่อแรงกระแทก
ได้ผลลัพธ์ที่เป็นบวกสำหรับโพลีสไตรีนที่ทนต่อแรงกระแทก อีพอกซี และเมทริกซ์อื่นๆ เห็นได้ชัดว่ากลไกการเสริมความแข็งแกร่งของวัสดุนั้นซับซ้อนมาก แต่บทบาทหลักคือการยับยั้งการเกิดรอยแตกร้าวจากอนุภาคยาง ผู้เขียนหลายคนชี้ให้เห็นถึงความเหมาะสมในการสร้างชั้นทรานซิชันที่มีการยึดเกาะสูงกับเมทริกซ์โพลีเมอร์และเฟสยาง เพื่อเพิ่มความแข็งแรง
กลับไปที่คอมโพสิตทิศทางเดียวโดยใช้เส้นใยต่อเนื่องและพิจารณาแบบจำลองทางกลระดับจุลภาคของการทำลายมัน เส้นใยเบื้องต้นมีลักษณะความแข็งแรงที่สูงมาก ซึ่งมากกว่าความแข็งแรงของตัวอย่างจำนวนมากหลายสิบเท่า ตัวอย่างเช่นความแข็งแรงของแก้วจำนวนมากคือ 50-70 MPa และในรูปแบบของเส้นใย - 2.5-3.0 GPa; มีการสังเกตภาพที่คล้ายกันสำหรับเส้นใยอินทรีย์และคาร์บอนไฟเบอร์ซึ่งมีความแข็งแรงถึง 4-6 GPa ความแตกต่างนี้อธิบายได้จากอิทธิพลของปัจจัยขนาด (ขนาดของพื้นผิวไฟเบอร์กำหนดขนาดของข้อบกพร่องที่เป็นไปได้) หรือโดยเอฟเฟกต์การวางแนวซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของเส้นใยอินทรีย์
เมื่อทำการทดสอบเส้นใยเบื้องต้นจะสังเกตค่าความแข็งแรงของการทดลองที่กระจัดกระจายจำนวนมาก ดังนั้นโดยปกติจะมีการทดสอบตัวอย่างอย่างน้อย 50 ตัวอย่าง โดยจะพบค่าเฉลี่ยและความแปรปรวน
จากสมมติฐานการเชื่อมโยงแบบอ่อนแอ Weibull ได้สมการต่อไปนี้สำหรับความน่าจะเป็นของความล้มเหลว P() ของตัวอย่างภายใต้ความเครียดและความยาวของตัวอย่าง L:
P() = 1 – ประสบการณ์(–L), (2)
ค่าคงที่ที่กำหนดจากการกระจายความแข็งแรงของเส้นใยเบื้องต้นที่ได้รับจากการทดลอง พารามิเตอร์ P แสดงถึงความบกพร่องของตัวอย่าง
ค่าสัมประสิทธิ์จะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 3-5 สำหรับเส้นใยแก้วปกติและสูงถึง 10-12 สำหรับเส้นใยแก้วที่ "ไม่เสียหาย"
ในความเป็นจริง ไม่ค่อยมีใครเกี่ยวข้องกับเส้นใยเดี่ยว โดยปกติแล้วจะเป็นมัดที่ประกอบด้วยเส้นใยจำนวนมาก ตามแนวคิดทางทฤษฎีของ Daniels การลดลงของความแข็งแรงของกลุ่มเส้นใยที่ไม่เชื่อมต่อกันเมื่อเปรียบเทียบกับความแข็งแรงโดยเฉลี่ยของเส้นใยจะถูกกำหนดโดยการกระจายตัวของความแข็งแรง ในระหว่างกระบวนการโหลดเมื่อถึงแรงดึงของเส้นใยใด ๆ เส้นใยจะขาดและไม่มีส่วนร่วมในการทำงานอีกต่อไป
แรงจะถูกกระจายไปยังเส้นใยทั้งหมด กระบวนการดำเนินต่อไปจนกระทั่งถึงช่วงเวลาแห่งการทำลายล้างเหมือนหิมะถล่ม และจากนั้นเส้นใยทั้งหมดในเกลียว (มัด) ที่ =10 ความแข็งแรงของเกลียว n จะอยู่ที่ประมาณ 80% ของความแข็งแรงเฉลี่ยของเส้นใยพื้นฐาน
การวิเคราะห์แผนภาพการโหลดเกลียวทำให้สามารถติดตามกระบวนการฉีกขาดของเส้นใยแบบค่อยเป็นค่อยไปทั้งหมดได้ นอกจากนี้ยังทำให้สามารถระบุข้อบกพร่องบางอย่างในด้ายได้ โดยเฉพาะความยาวที่แตกต่างกัน (ความตึงต่างกัน) ของเส้นใย ซึ่งจะเพิ่มความไม่ทำลายพร้อมกัน ปฏิสัมพันธ์ (การเชื่อมต่อ) ของเส้นใยเนื่องจากการบิดหรือการติดกาวบางส่วนนั้นแสดงออกมาในลักษณะของไดอะแกรม
- ซึ่งกลายเป็นเส้นตรงมากขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์ไวบูลสำหรับมัดเส้นใยที่ไม่ได้เชื่อมต่อกันควรจะคงไว้เช่นเดียวกับเส้นใยพื้นฐาน: หากเชื่อมต่อกันก็มีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้น
เมทริกซ์โพลีเมอร์ที่ยึดมัดมัดเป็นชิ้นเดียว - ไมโครพลาสติก - ส่งผลให้มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ความแข็งแรงไม่ได้ขึ้นอยู่กับความยาวของตัวอย่าง (= 30-50) ซึ่งบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงกลไกการทำลายล้าง ความจริงก็คือเส้นใยที่ฉีกขาดในสถานที่ใด ๆ ไม่หยุดรับน้ำหนักเช่นเดียวกับในเธรด แต่ยังคงทำงานในระดับความเครียดเช่นเดียวกับในเส้นใยข้างเคียง สิ่งนี้เกิดขึ้นที่ระยะห่าง lcr จากจุดแตกหักตามกลไกที่กล่าวไว้ข้างต้นสำหรับวัสดุที่ทำจากเส้นใยสั้น
ตามทฤษฎีทางสถิติของความแข็งแรงที่พัฒนาโดย Gurland และ Rosen ความล้มเหลวในการรับแรงดึงของคอมโพสิตทิศทางเดียวเกิดขึ้นผ่านการสะสมของการแตกหักและการบดอัดเส้นใยในเมทริกซ์โพลีเมอร์ ในกรณีนี้ ความแข็งแรงทางทฤษฎีของเส้นใย TP ในคอมโพสิตจะเท่ากับความแข็งแรงของมัดเส้นใยที่ไม่ถูกผูกไว้ของ lcr ที่มีความยาว "วิกฤต"
tr = (lcr)–1/ ในทางปฏิบัติ กระบวนการบดเส้นใยไม่สามารถทำได้สำเร็จ โดยปกติแล้วจะถูกขัดจังหวะโดยการเกิดขึ้นและการพัฒนาของรอยแตกหลักเนื่องจากความเครียดเกินในส่วนที่มีข้อบกพร่องสะสมจำนวนมากที่สุด หรือการหลุดล่อนที่ส่วนต่อประสานของตัวประสานไฟเบอร์ กลไกนี้ทำให้สามารถรับค่าความแข็งแรงสูงสุดได้ เนื่องจากมีความเกี่ยวข้องกับการกระจายพลังงานเพื่อสร้างพื้นผิวอิสระขนาดใหญ่ จากนี้เมื่อพิจารณาถึงปัญหาของการตระหนักถึงความแข็งแรงของเส้นใยในคอมโพสิต แนะนำให้เปรียบเทียบค่าการทดลองของปริมาตรกับความแข็งแรง φ ซึ่งอาจเกิดขึ้นเมื่อใช้กลไกการบดอัดไฟเบอร์:
Kp = vol/tr โดยที่ Kр คือสัมประสิทธิ์การรับรู้ความแข็งแกร่ง
ค่าที่แท้จริงอยู่ที่ 60-80% สำหรับแก้วทิศทางเดียว พลาสติกออร์กาโน และคาร์บอนที่ใช้เส้นใยที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษ
มีการเสนอแนวทางที่คล้ายกันเพื่อศึกษาความแข็งแรงของพลาสติกไฟเบอร์กลาสภายใต้แรงอัดตามยาว
ปัจจุบันมีการพิจารณาสองทางเลือกหลักสำหรับกลไกการทำลายล้าง:
การทำลายเนื่องจากสูญเสียความมั่นคงของเส้นใยบนฐานยืดหยุ่น
การหลุดร่อนของวัสดุเนื่องจากแรงเฉือน
ความสัมพันธ์หลักที่เกิดขึ้นจากการพิจารณาแบบจำลองการแตกหักครั้งแรกจะเชื่อมโยงกำลังรับแรงอัดของวัสดุ TSG กับโมดูลัสแรงเฉือนของเมทริกซ์ Gm และปริมาณปริมาตร m:
tszh = Gm / Vm การคำนวณดำเนินการโดยใช้สูตรนี้ให้ค่าทางทฤษฎีของ tszh ที่สูงมาก ตัวอย่างเช่น ด้วยโมดูลัสแรงเฉือน Gm = 1-1.5 GPa คุณลักษณะของอีพอกซีเรซิน และ m = 30% กำลังรับแรงอัดของ TSG อาจเป็น 3-5 GPa ในขณะที่สำหรับวัสดุจริงจะไม่เกิน 1.5 GPa .
อาจเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าในทุกกรณีมีสัดส่วนระหว่างความแข็งแรงของพลาสติกเสริมไฟเบอร์กลาสภายใต้การบีบอัด TSG และแรงเฉือน SDV:
tszh =K sdv ซึ่งบ่งชี้ว่ากลไกที่สองมีความโดดเด่น สาเหตุนี้สามารถอธิบายได้จากข้อบกพร่องในโครงสร้างของตัวอย่างและสนามความเค้นที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการทดสอบ วิธีการพิเศษในการเตรียมและการวิจัยพลาสติกไฟเบอร์กลาสแบบทิศทางเดียวทำให้สามารถเพิ่ม TSF เป็น 2-3 GPa ได้นั่นคือส่วนใหญ่เป็นไปได้ที่จะใช้กลไกการสูญเสียความเสถียรของเส้นใยโดยเพิ่มปัจจัยการรับรู้ความแข็งแกร่งจาก 30-40 ถึง 60-70%
เมื่อออร์กาโนพลาสติกถูกบีบอัด การทำลายจะเกิดขึ้นตามระนาบเฉือนที่ทำมุม 45° กับแกนไฟเบอร์ ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับเส้นใยพลาสติก
เห็นได้ชัดว่ามีกลไกที่คล้ายกันเกิดขึ้นกับพลาสติกเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ แม้ว่าในกรณีนี้จะรวมเข้ากับชิ้นส่วนเฉือนก็ตาม
กลไกการทำลายคอมโพสิตที่หลากหลายช่วยให้เราตั้งคำถามในการปรับคุณสมบัติของสารยึดเกาะให้เหมาะสม ตัวอย่างเช่น ในการเพิ่มความต้านทานแรงดึงของวัสดุตามเส้นใย จำเป็นต้องลดความยาว "วิกฤต" ซึ่งทำได้โดยการเพิ่มความแข็งแกร่งของเมทริกซ์ ในทางกลับกัน สิ่งนี้นำไปสู่ความเข้มข้นของความเครียดที่เพิ่มขึ้นและการเติบโตของรอยแตกหลัก การแข่งขันของกลไกเหล่านี้สังเกตได้ในรูปแบบของการพึ่งพาความแข็งแรงของคอมโพสิตอย่างมากกับความแข็งแรงครากของสารยึดเกาะ ซึ่งเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนอุณหภูมิ ความเร็วในการทดสอบ หรือการแนะนำสารเติมแต่งที่ทำให้เป็นพลาสติก
ในแต่ละกรณี ความเหมาะสมจะแตกต่างกัน:
ขึ้นอยู่กับลักษณะของเส้นใย การมีอยู่ของความเครียดและข้อบกพร่องทางเทคโนโลยีที่มีอยู่ ข้อกำหนดที่ขัดแย้งกันสำหรับสารยึดเกาะนั้นรุนแรงขึ้นเมื่อคำนึงถึงความสามารถในการผลิต, ความต้านทานความร้อน, ความสามารถในการดูดซับแรงกระแทกแบบไดนามิก (แรงกระแทก) เป็นต้น จุดอ่อนที่สุดของวัสดุคอมโพสิตคือความแข็งแรงต่ำและการเปลี่ยนรูปในแรงเฉือน ดังนั้นความเครียดทางเทคโนโลยีและการปฏิบัติงานมักนำไปสู่การแตกร้าวของวัสดุ
ความต้านทานการแตกร้าวของคอมโพสิตมักจะมีลักษณะเฉพาะคือค่าความทนทานต่อการแตกหักเฉพาะ Gc ซึ่งเป็นพลังงานที่กระจายไปในระหว่างการก่อตัวของพื้นผิวใหม่ ยิ่งค่าความทนทานต่อการแตกหักจำเพาะสูงเท่าใด ความต้านทานของคอมโพสิตต่อการหลุดล่อนก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ความหนืดระหว่างชั้นจะเพิ่มขึ้นตามความสามารถในการเปลี่ยนรูปของเมทริกซ์ที่เพิ่มขึ้น การยึดเกาะของเส้นใย-เมทริกซ์ และความหนาของชั้นระหว่างชั้นที่พันธะระหว่างเส้นใยกับเส้นใย (VCB)
การดัดแปลงเมทริกซ์อีพ็อกซี่ด้วยยางไม่ได้ทำให้คุณสมบัติของวัสดุดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ นี่อาจเป็นเพราะความจริงที่ว่าโซนพลาสติกในคอมโพสิตถูกจำกัดด้วยขนาดของพื้นที่อินเตอร์ไฟเบอร์ สังเกตเห็นผลกระทบที่ยิ่งใหญ่กว่ามากเมื่อใช้เมทริกซ์เทอร์โมพลาสติกเช่นโพลีเอริลีนซัลโฟน PSF ซึ่งมีความสามารถในการเปลี่ยนรูปได้ถึง 80-100% ในกรณีนี้ค่า Gc จะเพิ่มขึ้นเกือบตามลำดับความสำคัญ
แบบจำลองทางกลจุลภาคของพอลิเมอร์คอมโพสิตทำให้สามารถระบุการพึ่งพาเชิงวิเคราะห์ซึ่งแสดงอิทธิพลของคุณสมบัติของเส้นใย เมทริกซ์ ปฏิกิริยาระหว่างการยึดเกาะ โครงสร้างวัสดุ และกลไกการแตกหักต่อคุณลักษณะความแข็งแรงยืดหยุ่นระดับมหภาคของชั้นทิศทางเดียว พวกเขาประสบความสำเร็จมากที่สุดในการอธิบายโมดูลัสสูงสุดของความยืดหยุ่นและความต้านทานแรงดึงของคอมโพสิต ในกรณีที่การเสียรูปของเส้นใยและเมทริกซ์เท่ากัน จะเกิดความสัมพันธ์แบบบวกต่อไปนี้ ซึ่งแสดงการมีส่วนร่วมของแต่ละส่วนประกอบตามสัดส่วนของปริมาณปริมาตร Ek = Evv + Emm
– – –
สมการเหล่านี้เรียกว่า "กฎการผสม"
เนื่องจากการมีส่วนร่วมของเมทริกซ์โพลีเมอร์มักจะไม่เกิน 2-5% จึงสามารถละเลยได้:
Ek () = Evv และ k () = vv การยืดตัวของคอมโพสิตระหว่างแรงดึงในทิศทางตามขวางประกอบด้วยการเสียรูปของเส้นใยและสารยึดเกาะ โมดูลัสยืดหยุ่น E() สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร 1/ Eк() = в/Эв + m/Эм ควรคำนึงว่าโมดูลัสยืดหยุ่นของเส้นใยในทิศทางตามขวางเกิดขึ้นพร้อมกับโมดูลัสยืดหยุ่นใน ทิศทางตามยาวสำหรับแก้วไอโซโทรปิกและเส้นใยโบรอนเท่านั้น สำหรับคาร์บอนและเส้นใยอินทรีย์ โมดูลัสตามขวางจะต่ำกว่าโมดูลัสตามยาวอย่างมาก การพึ่งพาที่คล้ายกันเกิดขึ้นกับโมดูลัสแรงเฉือนของคอมโพสิตที่มีทิศทางเดียว "ในระนาบ" ของเส้นใย
ความแข็งแรงของคอมโพสิตภายใต้แรงตึงตามขวาง-แรงอัดและแรงเฉือนขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย โดยหลักๆ แล้วขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของเมทริกซ์ ปฏิกิริยาระหว่างกาว โครงสร้างวัสดุ - การมีอยู่ของรูพรุนและข้อบกพร่องอื่นๆ การพึ่งพาเชิงวิเคราะห์ในกรณีนี้สามารถเป็นเพียงลักษณะความสัมพันธ์เท่านั้น เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าการเสริมแรงจะลดความแข็งแรงของคอมโพสิตในทิศทางตามขวาง (ขวาง) ประมาณ 2 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับความแข็งแรงของเมทริกซ์เนื้อเดียวกัน
คุณสมบัติความแข็งแรงยืดหยุ่นของวัสดุผสม ความแข็งแรงและความแข็งแกร่งเป็นคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของวัสดุใดๆ เมื่อตัวอย่างถูกโหลดด้วยแรงดึงหรือแรงอัด ความเค้นปกติและการเสียรูปที่สอดคล้องกันจะเกิดขึ้นในตัวมัน ซึ่งจะขยายใหญ่ขึ้นจนกว่าวัสดุจะเสียหาย
ความเครียดที่จำกัด (สูงสุด) เรียกว่าความแข็งแกร่ง สำหรับวัสดุที่ยืดหยุ่นเชิงเส้น จะมีสัดส่วนโดยตรงระหว่างความเค้นและการเสียรูป กฎของฮุค = E ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนจะแสดงลักษณะความแข็งของวัสดุ และถูกกำหนดให้เป็นโมดูลัสยืดหยุ่น หรือโมดูลัสของยัง E
กฎนี้จะเป็นจริงเช่นกันเมื่อตัวอย่างถูกโหลดด้วยความเค้นเฉือน (วงสัมผัส) และการเสียรูปที่เกิดขึ้น เช่น ระหว่างการบิด
ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนในกรณีนี้เรียกว่าโมดูลัสแรงเฉือน G: =.G
เมื่อวัสดุถูกยืดออกพร้อมกับการยืดตัว ขนาดตามขวางจะลดลง ซึ่งมีลักษณะพิเศษคืออัตราส่วนของปัวซอง ซึ่งสร้างความสัมพันธ์ระหว่างความเครียดตาม x และแนวขวาง y ของตัวอย่าง: x = µ y
คุณสมบัติความยืดหยุ่นของวัสดุไอโซโทรปิกอธิบายได้ดีด้วยค่าคงที่ E และ G สองตัว ซึ่งความสัมพันธ์ระหว่างค่านี้สอดคล้องกับสมการ G = E/2(l + µ)
ความสัมพันธ์ที่กำหนดจะอธิบายวัสดุไอโซโทรปิกได้ดี ซึ่งมีคุณสมบัติเหมือนกันในทุกทิศทาง ซึ่งรวมถึงโพลีเมอร์ที่เติมสารกระจายตัว เช่นเดียวกับวัสดุคอมโพสิตที่มีเส้นใยสั้นหรือต่อเนื่องซึ่งมีโครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบ (สำหรับวัสดุเส้นใยนั้น จะมีการวางแนวในระดับหนึ่งเสมอ ซึ่งกำหนดโดยอิทธิพลของปัจจัยทางเทคโนโลยี) เมื่อมีการโหลดโครงสร้างใด ๆ สถานะความเค้น-ความเครียดของวัสดุส่วนใหญ่มักจะกลายเป็นเนื้อเดียวกัน ในกรณีนี้ มีความเป็นไปได้ที่จะระบุความเครียดหลัก (สูงสุด) ที่อาจทำให้เกิดการถูกทำลายได้ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของท่อภายใต้แรงดันภายในหรือภายนอก ความเค้นของห่วงจะเป็นสองเท่าของความเค้นในแนวแกน ซึ่งหมายความว่าความหนาครึ่งหนึ่งของวัสดุไอโซโทรปิกจะไม่มีประสิทธิภาพในแง่ของความเค้นในแนวแกน ความไม่สอดคล้องกันของสนามความเครียดอาจสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ สำหรับกระสุนที่มีทางออกเปิด (ปืน, ลำกล้องลูกระเบิดมือ) อัตราส่วนของความเค้นในแนวรัศมีและแนวแกนจะอยู่ที่ 8-10 หรือมากกว่า ในกรณีเหล่านี้ ควรใช้ประโยชน์จากความสามารถที่โดดเด่นของวัสดุเส้นใย ซึ่งสามารถกำหนดทิศทางในเมทริกซ์ตามการกระจายตัวของความเค้นในการทำงานหลัก
ลองดูตัวอย่างเลเยอร์ทิศทางเดียว เลเยอร์ทิศทางเดียวเป็นแบบไอโซโทรปิกในทิศทางที่ตั้งฉากกับแกนการวางแนวของเส้นใย x ค่าทั่วไปของค่าคงที่ยืดหยุ่นของคอมโพสิตทิศทางเดียวแสดงไว้ในตาราง 1.
– – –
ความต้านทานแรงดึงของชั้นทิศทางเดียวตลอดเส้นใยสามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 1.0 ถึง 2.5 GPa ขึ้นอยู่กับระดับความแข็งแรงของเส้นใย ตลอดจนชนิดและเนื้อหาของสารยึดเกาะ ในกรณีนี้ความแรงในทิศทางตามขวางจะต้องไม่เกิน 50-80 MPa เช่น ค่าสัมประสิทธิ์แอนไอโซโทรปีคือ 20-30
การเบี่ยงเบนเล็กน้อยของทิศทางการกระทำของโหลดจากทิศทางของการวางแนวของไฟเบอร์แทบไม่มีผลกระทบต่อความต้านทานแรงดึงของคอมโพสิต ดังนั้นจึงอนุญาตให้มีการบิดเบือนทิศทางของเส้นใย (3-5°) ได้ ซึ่งสร้างขึ้นโดยเครื่องกระจายแบบพิเศษหรือโดยการเพิ่มระยะพิทช์ของขดลวดเพื่อเพิ่มความแข็งแรงตามขวางของวัสดุ ในกรณีของการบีบอัด สิ่งนี้เป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ เนื่องจากมีส่วนทำให้เกิดการพัฒนาความเค้นเฉือนซึ่งกำหนดความแข็งแรงของวัสดุภายใต้การบีบอัด
คอมโพสิตแบบทิศทางเดียวเป็นพื้นฐานของโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งสร้างขึ้นโดยการรวมกันของแต่ละชั้นตามข้อกำหนดการปฏิบัติงานขององค์ประกอบโครงสร้าง วิธีการผลิต: การขึ้นรูปแบบสุญญากาศหรือแบบนึ่งความดัน การอัด การม้วน
ต่อไปให้เราพิจารณาแบบจำลองทางทฤษฎีเพื่ออธิบายกระบวนการเปลี่ยนรูปและการทำลายคอมโพสิตแบบชั้นของโครงสร้างที่ซับซ้อน ตามอัตภาพ เราสามารถแยกแยะความแตกต่างได้สองวิธีหลักในการพัฒนาวิธีการคำนวณ: ปรากฏการณ์วิทยาและโครงสร้าง ในแนวทางเชิงปรากฏการณ์วิทยา วัสดุคอมโพสิตถือเป็นตัวกลางแอนไอโซทรอปิกที่เป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งแบบจำลองนี้อิงจากข้อมูลที่ได้รับจากการทดลอง เกณฑ์ความแข็งแรงที่เลือกใช้กับวัสดุทั้งหมดโดยรวม ข้อดีของแบบจำลองปรากฏการณ์วิทยาคือคำนวณได้ง่าย อย่างไรก็ตาม สำหรับวัสดุที่มีรูปแบบการเสริมแรงที่ซับซ้อน จำเป็นต้องกำหนดค่าสัมประสิทธิ์เชิงประจักษ์จำนวนมาก ซึ่งต้องมีการทดลองจำนวนมาก นอกจากนี้ แบบจำลองเชิงปรากฏการณ์วิทยาไม่ได้คำนึงถึงกระบวนการทางโครงสร้างในระหว่างการทำลาย เช่น การก่อตัวของรอยแตก การโก่งงอขนาดเล็ก เป็นต้น
การกำหนดขนาดที่เหมาะสมที่สุดของอนุภาคตัวเติม ความเครียดที่เกิดขึ้นในพื้นที่ต่างๆ ของพื้นผิวของอนุภาค (ไมโครเฟลกหรือไมโครไฟเบอร์) ขึ้นอยู่กับระยะห่าง r จากพื้นที่ผิวที่สอดคล้องกัน = – о(1 –)/ 2r โดยที่ คืออัตราส่วนของปัวซอง
ด้วยการเพิ่มพื้นที่ผิวจำเพาะของฟิลเลอร์ที่กระจายตัวสูง ความแข็งแรงจะเพิ่มขึ้นจนถึงระดับสูงสุด ขึ้นอยู่กับลักษณะของส่วนประกอบขององค์ประกอบ
เส้นผ่านศูนย์กลางที่เหมาะสมที่สุด d ของเส้นใยต่อเนื่องในพลาสติกออร์โธทรอปิกที่ยืดได้ที่ระยะห่างที่กำหนดระหว่างเส้นใยถูกกำหนดโดยสมการ d (1/2 – 1) โดยที่ 1, 2 คือการยืดสัมพัทธ์เมื่อขาดของสารยึดเกาะและเส้นใยตัวเติม ตามลำดับ .
การเลือกรูปทรงของอนุภาคตัวเติม รูปร่างของอนุภาคส่งผลต่อกลไกการทำลายของพลาสติก คำนึงถึงขนาดและรูปร่างของผลิตภัณฑ์และเทคโนโลยีการประมวลผล
ในกรณีของผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาน้อยและมีโครงสร้างที่ซับซ้อน จะเลือกใช้สารตัวเติม (ผง) ที่มีการกระจายตัวสูง เนื่องจากมีการกระจายตัวได้ง่ายในสารยึดเกาะ โดยคงการกระจายดั้งเดิมในระหว่างกระบวนการขึ้นรูปของผลิตภัณฑ์
การใช้ฟิลเลอร์ที่มีการกระจายตัวสูงช่วยลดโอกาสที่จะถูกทำลายและหลุดล่อนของผลิตภัณฑ์ในระหว่างการประมวลผลทางกลในภายหลัง
การรวมของแข็งในตัวอย่างที่ยืดออกจะช่วยลดความเครียดในบริเวณที่สัมผัสกันของสารยึดเกาะกับสารตัวเติม แต่ในอนุภาคทรงกลมเองนั้นความเครียดมีมากกว่า
1.5 เท่าของความเครียดในโซนเครื่องผูกที่อยู่ห่างไกลจากมัน เช่น ฟิลเลอร์จะรับภาระส่วนใหญ่
อิทธิพลของฟิลเลอร์จะเพิ่มขึ้นหากอนุภาคมีรูปร่างทรงรีและหันไปในทิศทางของแกนการเปลี่ยนรูป
การเลือกส่วนประกอบที่มีความสมดุลที่เหมาะสมที่สุดระหว่างคุณลักษณะทางกล เงื่อนไข: ปฏิกิริยาของกาวมีค่ามากกว่าการเกาะติดกันของสารยึดเกาะ ส่วนประกอบทั้งสองทำงานร่วมกันจนกระทั่งถูกทำลาย พฤติกรรมการยืดหยุ่นในอุดมคติของวัสดุตัวเติมและวัสดุตัวประสาน
การกำหนดระดับการบรรจุที่เหมาะสมที่สุด แม้แต่การเสริมแรงด้วยเส้นใยก็ไม่ได้ส่งผลต่อการเสริมแรงพลาสติกเสมอไป หากอัตราส่วนของลักษณะการเปลี่ยนรูปของสารยึดเกาะและการเสริมแรงในพลาสติกทิศทางเดียวเป็นไปตามเงื่อนไข c ใน จากนั้นจนถึงปริมาณปริมาตรวิกฤตของเส้นใย (v, kr) ความต้านทานแรงดึงเชิงเส้นก็ลดลงด้วยซ้ำ = c (1 - ค).
เนื่องจากการเสียรูปเล็กน้อยของสารยึดเกาะที่จุดแตกหักเท่ากับ c ความเค้นที่เส้นใยดูดซับจึงมีน้อยเกินไปที่จะชดเชยความแข็งแรงที่ลดลงของเมทริกซ์โพลีเมอร์ เริ่มต้นจาก c, cr เท่านั้น ความแข็งแรงรวมของเส้นใยเสริมแรงสามารถชดเชยความแข็งแรงที่ลดลงของเมทริกซ์ และความแข็งแรงของพลาสติกเริ่มเพิ่มขึ้น
พลาสติกแต่ละชนิดมีลักษณะเป็น v, cr ซึ่งสำหรับสารยึดเกาะโพลีเมอร์ที่เลือกจะมีขนาดเล็กลง เส้นใยเสริมแรงก็จะยิ่งแข็งแรงขึ้น และสำหรับเส้นใยประเภทที่เลือกนั้นจะเพิ่มขึ้นตามความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นของสารยึดเกาะ c
ระดับการเติมสูงสุด สูงสุด สอดคล้องกับความหนาแน่นของการอัดตัวของเส้นใยที่เส้นใยสัมผัสกันตามลักษณะทั่วไปของพื้นผิวทรงกระบอก ความหนาแน่นของการบรรจุสูงสุดทำได้ที่ระดับการบรรจุที่แตกต่างกัน
LLC ใน,สูงสุด = 0.785, LLC หกเหลี่ยมใน,สูงสุด= 0.907 Tetragonal LLC LLC หากใช้เส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน ก็เป็นไปได้ที่จะบรรลุใน,สูงสุด=0.924
ระดับที่เหมาะสมที่สุดจะน้อยกว่าค่าสูงสุดใน ตัวเลือก 0.846/(1 + นาที/D)2 โดยที่ min คือระยะห่างต่ำสุดที่เป็นไปได้ระหว่างเส้นใย
คุณสมบัติของโครงสร้างและคุณสมบัติของวัสดุคอมโพสิตโพลีเมอร์ (PCM)
PCM ที่มีปริมาณไฟเบอร์สูง คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของคอมโพสิตขึ้นอยู่กับปริมาณสัมพัทธ์ของส่วนประกอบอย่างมาก ตาม "กฎการผสม" ยิ่งปริมาณเส้นใยสูงและมีความหนาแน่นของการอัดตัวกันสูงเท่าใด โมดูลัสยืดหยุ่นและความแข็งแรงของวัสดุผสมก็จะยิ่งสูงขึ้น (สิ่งอื่นๆ ทั้งหมดเท่ากัน) การคำนวณปริมาณมวลของเส้นใย Ox ในวัสดุนั้นคำนวณจากปริมาณในตัวอย่าง ซึ่งพิจารณาจากการพิจารณาทางเทคโนโลยี (ความหนาแน่นเชิงเส้น จำนวนชั้นของผ้า หรือพารามิเตอร์การม้วน) สำหรับพลาสติกไฟเบอร์กลาส คุณสามารถใช้วิธีเผาสารยึดเกาะได้ มีอัตราส่วน วัว + แสง = 1
ตามทฤษฎี ปริมาณเส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันสูงสุดที่เป็นไปได้โดยมีการบรรจุหกเหลี่ยมหนาแน่นที่สุดคือ 90.8% โดยปริมาตร เมื่อพิจารณาถึงการกระจายตัวที่แท้จริงของเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใย (10%) ค่านี้จะลดลงเหลือประมาณ 83% ในการศึกษาจำนวนมาก ปริมาณเส้นใย vol = 0.65 ถือว่าเหมาะสมที่สุด เห็นได้ชัดว่าค่านี้ไม่ได้ระบุลักษณะเฉพาะของความหนาของฟิล์มสารยึดเกาะ (ต่างกัน) แต่เป็นกรอบเส้นใยที่เกิดขึ้นเมื่อวัสดุถูกขึ้นรูปด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง อิทธิพลของปัจจัยแรง (ความตึงเครียดระหว่างการม้วนและแรงกด) ในกรณีนี้ไม่ได้ผลเนื่องจากจะนำไปสู่การทำลายเส้นใยเท่านั้น
วิธีที่แท้จริงในการเพิ่มคุณสมบัติความแข็งแรงยืดหยุ่นของคอมโพสิตโดยการเพิ่มปริมาณเส้นใยคือการกระชับตำแหน่งในพรีเพกจนกว่าตำแหน่งในโครงสร้างคอมโพสิตจะคงที่ ด้วยการลดความหนืดของสารยึดเกาะและเพิ่มผลกระทบของปัจจัยแรง ทำให้สามารถเพิ่มปริมาณแก้วและเส้นใยอินทรีย์ในคอมโพสิตทิศทางเดียวเป็น 78% โดยปริมาตร ในขณะเดียวกัน ลักษณะความแข็งแรงของความยืดหยุ่นก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย ตามทฤษฎี ปริมาณเส้นใยไม่ได้ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลาง แต่ในทางปฏิบัติมีความสำคัญอย่างยิ่ง ในกรณีของคาร์บอนไฟเบอร์ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางครึ่งหนึ่งของแก้วหรือเส้นใยอินทรีย์ สามารถเพิ่มเนื้อหาในพลาสติกคาร์บอนไฟเบอร์ได้เพียง 65% เท่านั้น เนื่องจากเป็นการยากที่จะเอาชนะแรงเสียดทานในระบบดังกล่าวและกำจัดออก สารยึดเกาะส่วนเกิน
เมื่อใช้เส้นใยอินทรีย์ CBM สามารถรับออร์กาโนพลาสติกที่มีการเสริมแรงสูงซึ่งมีปริมาณเส้นใยสูงถึง 90-95% สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการเสียรูปเนื่องจากความร้อนของเส้นใยที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ในทิศทางที่ตั้งฉากกับแกนซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในหน้าตัดของเส้นใยจากทรงกลมเป็นหน้าตัดของรูปร่างโดยพลการเนื่องจากการสัมผัสกับเส้นใยข้างเคียง ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเส้นใย SVM สามารถทำได้ผ่านชั้นที่บางที่สุดของสารยึดเกาะ ซึ่งอาจอยู่ภายในเส้นใยบางส่วน หรือผ่านพันธะอัตโนมัติที่เกิดขึ้นระหว่างการแพร่กระจายของส่วนประกอบเส้นใยร่วมกัน
โมดูลัสยืดหยุ่นและความแข็งแรงของตัวอย่างวงแหวนเปลี่ยนแปลงเป็นเส้นตรงตลอดช่วงปริมาณเส้นใยที่เพิ่มขึ้นเกือบทั้งหมด ซึ่งบ่งชี้ว่าเป็นไปตาม "กฎของส่วนผสม"
ผลของการเพิ่มลักษณะความแข็งแรงยืดหยุ่นของคอมโพสิต (20-40%) มีความสำคัญมากจนครอบคลุมคุณสมบัติแรงเฉือนและแนวขวางที่ลดลงของวัสดุที่สังเกตได้ในบางกรณีอย่างมีนัยสำคัญ รวมถึงการดูดซึมน้ำที่เพิ่มขึ้นด้วย
ควรใช้วัสดุผสมที่มีการเสริมแรงสูงและสูงในองค์ประกอบที่ไม่รับแรงเฉือน เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อสภาพอากาศชั้นนอกของโครงสร้างสามารถทำจากคอมโพสิตที่มีปริมาณสารยึดเกาะปกติหรือเพิ่มขึ้น
พลาสติกเสริมแรงแบบไฮบริดและแบบไล่ระดับ (HAP) พร้อมด้วย
คุณสมบัติทางกลที่ปรับได้
การสร้างวัสดุคอมโพสิตโพลีเมอร์ไฮบริดที่รวมเส้นใยตั้งแต่สองประเภทขึ้นไป ได้แก่ แก้ว อินทรีย์ คาร์บอน และโบรอน ถือเป็นทิศทางที่มีแนวโน้มในการพัฒนาเทคโนโลยีสมัยใหม่ เนื่องจากเป็นการขยายความเป็นไปได้ในการสร้างวัสดุที่มีคุณสมบัติตามที่กำหนด ปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่มีอิทธิพลต่อธรรมชาติของพฤติกรรมเชิงกลของ HARP โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงแรงดึง คือขนาดของข้อจำกัดการเสียรูปของเส้นใยที่เสริมแรงของวัสดุ HAP ซึ่งรวมเส้นใยที่มีลักษณะการเปลี่ยนรูปคล้ายกัน รวมถึงพลาสติกออร์กาโนกลาสและพลาสติกคาร์บอนไฟเบอร์พฤติกรรมทางกลของวัสดุดังกล่าวภายใต้แรงดึง แรงอัด การดัดงอ และแรงเฉือน โดยพื้นฐานแล้วสอดคล้องกับหลักการของการเติมสาร กล่าวคือ "กฎของการผสม"
ในการศึกษา HAP พบรูปแบบรูปแบบที่แตกต่างกัน โดยผสมผสานเส้นใยที่มีความสามารถในการเปลี่ยนรูปที่แตกต่างกัน เมื่อยืดวัสดุแก้วคาร์บอน คาร์บอนออร์กาโน แก้วโบรอน และโบรอน-ออร์กาโนพลาสติก การทำลายของเส้นใยจะไม่เกิดขึ้นพร้อมกัน
ในกรณีนี้การเสียรูปขั้นสุดท้ายของคอมโพสิตจะพิจารณาจากการเสียรูปของเส้นใยซึ่งมีปริมาณปริมาตรมากกว่า
ให้เราแสดงเส้นใยโมดูลัสสูงด้วยดัชนี “1” และเส้นใยโมดูลัสต่ำด้วยดัชนี “2”
ด้วยปริมาณเส้นใยสูงที่มีโมดูลัสยืดหยุ่นสูง (และค่าการเปลี่ยนรูปขั้นสูงสุด 1 ค่าเล็กน้อย) ความแข็งแรงของคอมโพสิตจึงคำนวณโดยสูตร k1 = 1(ESVsv + E11 + E22) ด้วยปริมาณเส้นใยสูงที่มี โมดูลัสยืดหยุ่นต่ำ ความแข็งแรงของคอมโพสิต k คำนวณโดยสูตร k2 = 2(ESVsv + E22) กลไกการทำลายของวัสดุสามองค์ประกอบจะเปลี่ยนไปเมื่อถึงอัตราส่วนวิกฤตของเส้นใยของโมดูลัสที่แตกต่างกัน µcr ซึ่งการทำลายนั้น ของเส้นใยที่มีการยืดขาดต่างกันมีความเป็นไปได้เท่ากัน เช่น k1 =.
k2. หากละเลยความแข็งแกร่งของเมทริกซ์เราจะได้ความสัมพันธ์ 1 E11 + 1E22 = 2 E22 หลังจากการเปลี่ยนแปลงที่เรามี:
1/ 2 = k = E2(2 – 1)/ 1 E1 เนื่องจาก 2 = 1 – 1 แล้ว µkr2 = k/(1 + k)
สำหรับพลาสติกไฟเบอร์กลาสคาร์บอน เราสามารถใช้ E1 = 250 GPa, E2 = 95 GPa, 1 = 0.8%, 2 = 3.5% จากนั้น k = 0.3; µcr1 = 23% หรือ µcr2 = 77%
แนวคิดเรื่องปริมาตรวิกฤติยังนำไปใช้กับคอมโพสิตที่ใช้ไฟเบอร์ประเภทเดียวด้วย เป็นลักษณะของการเปลี่ยนจากการทำลายสารยึดเกาะไปสู่การทำลายเส้นใย
เนื่องจากมีลักษณะยืดหยุ่นแตกต่างกันมาก µcr จึงมีขนาดเล็กมากและมีจำนวนเส้นใย 0.1-0.5%
ลองพิจารณาเส้นโค้งการเปลี่ยนรูปของพลาสติกเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีเส้นใยต่างกันในโมดูลัสต่างกัน ในส่วนเริ่มต้นที่ 1 เส้นโค้งการเปลี่ยนรูปจะเป็นเส้นตรง คาร์บอนและเส้นใยแก้วจะถูกเปลี่ยนรูปด้วยกัน โมดูลัสยืดหยุ่นประกอบด้วยสององค์ประกอบและสอดคล้องกับแนวคิดการบวก ตัวอย่างที่มีเส้นใยคาร์บอนมากกว่าปริมาณวิกฤติจะล้มเหลวที่ความเครียด 0.7-0.9% ส่วนที่ไม่เชิงเส้น II บนเส้นโค้งการเปลี่ยนรูปของพลาสติกคาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งมีปริมาณของเส้นใยคาร์บอนน้อยกว่าค่าวิกฤต ถือได้ว่าเป็นส่วนหนึ่งของ "พลาสติกเทียม" ที่เกิดจากการบดอัดของเส้นใยคาร์บอนอย่างค่อยเป็นค่อยไปในเมทริกซ์ไฟเบอร์กลาส ซึ่งทำให้แน่ใจได้ว่า ความสมบูรณ์ของวัสดุ ส่วนที่ไม่เชิงเส้น II สิ้นสุดที่ความเครียดประมาณ 2% ถัดไป สังเกตส่วนที่เกือบเป็นเส้นตรง III ซึ่งโมดูลัสยืดหยุ่นสอดคล้องกับสัดส่วนของเส้นใยแก้วในคอมโพสิต และขีดจำกัดการเปลี่ยนรูป
– การเสียรูปขั้นสุดท้ายของใยแก้ว 2 3-3.5%
เมื่อโหลดตัวอย่างใหม่ แผนภาพจะเป็นเส้นตรงโดยสมบูรณ์และสอดคล้องกับส่วนที่สามของเส้นโค้งเดิม ในเวลาเดียวกัน เห็นได้ชัดว่าการกระจายตัวของเส้นใยเกิดขึ้นในระหว่างรอบการโหลดและขนถ่ายอีกสองหรือสามรอบ เนื่องจากหลังจากนี้เท่านั้น การพึ่งพาความสัมพันธ์อย่างต่อเนื่องของความต้านทานไฟฟ้าต่อการเสียรูปของตัวอย่างถูกสร้างขึ้น
การพึ่งพาความต้านทานแรงดึงของ HARP ต่ออัตราส่วนของเส้นใยของโมดูลัสที่แตกต่างกันนั้นมีลักษณะเป็นเส้นโค้งที่มีค่าต่ำสุดที่สอดคล้องกับอัตราส่วนวิกฤตของเส้นใย
สำหรับวัสดุที่ทดสอบด้วยแรงอัด แผนภาพและความแข็งแรงที่ขึ้นต่อกันนั้นแทบจะเป็นเส้นตรง เส้นใยอินทรีย์และเส้นใยคาร์บอนที่มีความแข็งแรงต่ำ (อัด) ซึ่งอยู่ในเมทริกซ์พลาสติกแก้วหรือโบรอน อาจไม่สูญเสียความเสถียรภายใต้การเปลี่ยนรูป ดังนั้น ที่ความเค้นมากกว่าพลาสติกอินทรีย์และคาร์บอนทั่วไปถึง 2-3 เท่า ผลกระทบเหล่านี้ รวมถึงความสามารถในการเปลี่ยนรูปของคาร์บอนไฟเบอร์ที่เพิ่มขึ้นในเมทริกซ์ไฟเบอร์กลาสภายใต้ความตึงเครียด เรียกว่าการทำงานร่วมกันโดยผู้เขียนหลายคน
เส้นใยชนิดต่าง ๆ ผสมกันภายในชั้นเดียวหรือสลับชั้นกัน
ด้านล่างนี้เป็นตัวอย่างหลายประการของการผสมผสานที่สมเหตุสมผลที่สุดของเส้นใยหลายโมดูลใน GAP:
การผสมผสานระหว่างแก้วและเส้นใยอินทรีย์ทำให้ได้วัสดุในด้านหนึ่งด้วยแรงอัดและแรงเฉือนที่สูงกว่า (เมื่อเทียบกับออร์กาโนพลาสติก) ในทางกลับกัน เพื่อเพิ่มลักษณะเฉพาะแรงดึงจำเพาะของระบบไฮบริด (เมื่อเทียบกับไฟเบอร์กลาส );
GAP ที่อิงจากการผสมผสานระหว่างแก้วและเส้นใยคาร์บอนมีโมดูลัสความยืดหยุ่นที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับไฟเบอร์กลาส ในขณะที่ยังคงรักษาลักษณะเฉพาะของความแข็งแรงของวัสดุในการบีบอัดและลดความตึงเครียดเล็กน้อย งานทำลายตัวอย่างเพิ่มขึ้น
การเติมเส้นใยโบรอนลงในพลาสติกไฟเบอร์กลาสสามารถเพิ่มโมดูลัสความยืดหยุ่นได้อย่างมาก ขณะเดียวกันก็รักษา (หรือเพิ่ม) ความแข็งแรงในการรับแรงอัดของวัสดุ
HAP หนึ่งในหลากหลายคือ PCM แบบไล่ระดับสี ซึ่งมีโครงสร้างและคุณสมบัติที่ไม่เหมือนกันเชิงพื้นที่ การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติความแข็งแรงยืดหยุ่นของ PCM ในบางกรณีที่ราบรื่นและควบคุมได้ ทำให้สามารถสร้างสนามความเค้นที่สม่ำเสมอได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อเปลือก PCM ที่เป็นเนื้อเดียวกันถูกโหลดด้วยแรงดันภายในหรือภายนอกพร้อมกับความหนาของโครงสร้างที่เพิ่มขึ้น จะสังเกตเห็นการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในลักษณะความแข็งแรงของความยืดหยุ่นที่มีประสิทธิผล โหลดเฉพาะชั้นที่อยู่ติดกับตัวกลางแรงดันเท่านั้น เริ่มต้นจากความหนาที่กำหนด PCM แทบจะหยุดรับภาระเพิ่มเติมและการเพิ่มความหนาของเปลือกก็ไม่สมเหตุสมผล ตามทฤษฎีแล้ว ปรากฏการณ์นี้สามารถหลีกเลี่ยงได้หากคุณใช้ PCM กับโมดูลัสยืดหยุ่นแบบแปรผัน (ความหนาที่เพิ่มขึ้น)
ในขณะเดียวกัน ลักษณะน้ำหนักและขนาดของวัสดุจะดีขึ้น 1.5-2 เท่า
ในทางปฏิบัติ ตัวเลือกนี้สามารถนำมาใช้ได้ เช่น โดยการพันเปลือก PCM ทีละชั้น ค่อยๆ (ตามการคำนวณ) เพื่อเพิ่มปริมาณของเส้นใยคาร์บอนที่สัมพันธ์กับแก้ว ปัญหาที่คล้ายกัน (และแนวทางแก้ไข) มักพบเมื่อสร้างล้อซุปเปอร์ฟลายวีลหรือแถบโรเตอร์ที่หมุนด้วยความเร็วสูง การเปลี่ยนตำแหน่งของชั้นด้วยปริมาณเส้นใยที่แตกต่างกันทำให้สามารถเพิ่มแรงเฉือน แรงสั่นสะเทือนและความล้า ความทนทานต่อน้ำและสภาพอากาศของวัสดุได้
คอมโพสิตที่มีโครงสร้างแบบไล่ระดับช่วยเพิ่มขีดความสามารถของ PCM ได้อย่างมาก
“โครงสร้างทางธรรมชาติ” เกือบทั้งหมดมีโครงสร้างเช่นนี้ (ลำต้นและลำต้นของพืช เข็มป้องกันพืชและสัตว์ ปากและขนนก และตัวอย่างอื่นๆ อีกมากมาย) เห็นได้ชัดว่าในเรื่องนี้มีความล่าช้าอย่างมากอยู่เบื้องหลังธรรมชาติและยังมีพื้นที่สำรองจำนวนมากสำหรับการปรับปรุงลักษณะการทำงานของผลิตภัณฑ์ที่สร้างขึ้นโดยธรรมชาติ
วัสดุผสม “อัจฉริยะ” ในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 คำศัพท์ใหม่ปรากฏในวัสดุศาสตร์ - "อัจฉริยะ"
วัสดุ. แนวคิดที่ได้รับการยอมรับของวัสดุ "อัจฉริยะ" ให้คำจำกัดความว่าเป็นวัสดุโครงสร้างที่สามารถวินิจฉัยตนเองและปรับตัวได้ วัสดุเหล่านี้จะต้องสามารถรับรู้สถานการณ์ที่เกิดขึ้นใหม่ (ฟังก์ชั่นทางประสาทสัมผัส) วิเคราะห์และตัดสินใจ (ฟังก์ชั่นการประมวลผล) และยังกระตุ้นและดำเนินการปฏิกิริยาที่จำเป็น (ฟังก์ชั่นผู้บริหาร)
ปัจจุบันไม่มีวัสดุคอมโพสิตที่ตรงตามข้อกำหนดข้างต้นทั้งหมด อย่างไรก็ตาม ปัญหาเหล่านี้สามารถแก้ไขได้บางส่วน (ทีละขั้นตอน) ประการแรก ปัญหาในการสร้างวัสดุที่แจ้งเกี่ยวกับสภาพของพวกเขา เกี่ยวกับวิธีการโหลดการปฏิบัติงานจนถึงสูงสุดที่อนุญาต เกี่ยวกับการแตกร้าว การกัดกร่อนของสารเคมี การดูดซึมน้ำ ฯลฯ .
ข้อกำหนดหลักสำหรับองค์ประกอบเซ็นเซอร์ของคอมโพสิตดังกล่าวคือความไวต่อความเค้นเชิงกลและความสามารถในการกระจายไปทั่วปริมาตรทั้งหมด เซ็นเซอร์ในอุดมคติจะเปลี่ยนการเสียรูปเป็นสัญญาณไฟฟ้า ในแง่นี้ เส้นใยนำไฟฟ้ามีแนวโน้มที่ดี ซึ่งสามารถนำไปใช้เป็นวัสดุผสมได้ในระหว่างกระบวนการขึ้นรูป ซึ่งรวมถึงลวดคอนสแตนตันหรือนิกโครม เส้นใยคาร์บอนหรือโบรอนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ฟิล์มเพียโซอิเล็กทริกที่ทำจากโพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์ เป็นต้น
การตรวจสอบคุณสมบัติยืดหยุ่นหนืดของพอลิเมอร์คอมโพสิต (การตรวจจับข้อบกพร่อง) ดำเนินการโดยใช้วิธีอะคูสติก โดยบันทึกความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วของเสียงและค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสง เมื่อใช้คุณสมบัติแมกนีโตไดอิเล็กตริกของโพลีเมอร์สำหรับการวินิจฉัย PCM ขอแนะนำให้เพิ่มอนุภาคที่กระจายตัว (คอลลอยด์) ของวัสดุแม่เหล็กและนำไฟฟ้า รวมถึงผงละเอียดพิเศษของเหล็ก ทองแดง นิกเกิล และอนุภาคนาโนคาร์บอน (ฟูลเลอรีนและท่อนาโน)
หลักการทำงานของกลไกการกระตุ้น (การปรับตัว) คือการเสียรูปที่สร้างขึ้นจากปรากฏการณ์ใดๆ เช่น การให้ความร้อน การจ่ายสัญญาณไฟฟ้า ฯลฯ เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริก อิเล็กโทรและแมกนีโตสตริกชัน และเอฟเฟกต์หน่วยความจำรูปร่างมีความเหมาะสมที่สุดสำหรับการเปิดใช้งาน วัสดุ. กลไกเหล่านี้ช่วยให้แน่ใจว่าสัญญาณไฟฟ้าถูกแปลงเป็นการเสียรูปที่ถูกกระตุ้น ผลกระทบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือการสังเกตโลหะที่มีหน่วยความจำรูปร่าง โลหะผสมของไทเทเนียมและนิกเกิลทำให้เกิดการเสียรูปได้มากถึง 2% ตัวบ่งชี้ที่สำคัญอีกประการหนึ่งของแอคชูเอเตอร์คือโมดูลัสยืดหยุ่น ซึ่งกำหนดความเป็นไปได้ในการสร้างสถานะความเค้น-ความเครียดที่กำหนด โดยปกติแล้วจะเทียบได้กับโมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุฐาน
โดยทั่วไปกระบวนการผลิตสมาร์ทคอมโพสิตนั้นสอดคล้องกับกระบวนการรับผลิตภัณฑ์จากวัสดุฐาน ในกรณีนี้จำเป็นต้องแนะนำข้อมูลและองค์ประกอบผู้บริหารลงในเนื้อหาโดยรบกวนโครงสร้างของวัสดุน้อยที่สุด นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องใส่ใจกับความซับซ้อนของกระบวนการทางกลขนาดเล็กที่เกิดขึ้นระหว่างการแข็งตัวของสารยึดเกาะ
แน่นอนว่าคอมโพสิต "อัจฉริยะ" นั้นเป็นวัสดุแห่งอนาคต แต่ในปัจจุบันงานทางวิทยาศาสตร์และเทคนิคที่เข้มข้นกำลังดำเนินการในต่างประเทศ (ในสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น บริเตนใหญ่ แคนาดา) เพื่อสร้างวัสดุดังกล่าวสำหรับเทคโนโลยีสมัยใหม่ โดยเฉพาะการบิน จรวด และอวกาศ ฯลฯ เป็นต้น ตลอดจนสำหรับสื่อมวลชน ตัวอย่างของโครงสร้างที่ใช้วัสดุอัจฉริยะ ได้แก่ ขอบนำของปีก F-15 ตัวสะท้อนแสงแบบแบ่งส่วน และตัวกระตุ้นสำหรับการออกแบบการเลี้ยวของยานอวกาศและเครื่องบินที่มีเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนลดลง บริษัทเยอรมันที่สร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมที่ทันสมัยจะตรวจสอบสภาพของใบพัดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงถึง 100 ม. หรือมากกว่า เส้นใยนำแสงที่อยู่ภายในวัสดุทำให้คุณสามารถตรวจสอบความสมบูรณ์ของโครงสร้างและประเมินโหลดที่กระทำบนใบมีด เพื่อรักษาระดับให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมโดยอัตโนมัติ นอกจากนี้ยังมีการตรวจสอบความเป็นไปได้ที่วัสดุจะแยกตัว เช่น เนื่องจากฟ้าผ่า
การพึ่งพาคุณสมบัติของพลาสติกคอมโพสิตต่อปฏิกิริยาของส่วนประกอบ อิทธิพลร่วมกันของส่วนประกอบในโซนระหว่างเฟสนั้นพิจารณาจากองค์ประกอบขององค์ประกอบและเงื่อนไขของการก่อตัวของมัน ในบางกรณีซึ่งเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก อาจเป็นไปได้ที่จะสร้างความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันระหว่างคุณลักษณะทางกลและอันตรกิริยาได้
เมื่อการตกแต่งขั้นสุดท้ายมีความแข็งแรงของกาวเพิ่มขึ้น จะสังเกตความสัมพันธ์ระหว่างความแข็งแรงของกาวและความเครียดจากความล้มเหลวของแรงดึง
ทางเลือกของการจัดเรียงไฟเบอร์จะขึ้นอยู่กับข้อมูลการกระจายตัวของสนามแรงและลักษณะของการโหลด
ความเค้นตกค้างในผลิตภัณฑ์ที่ทำจากวัสดุคอมโพสิตส่งผลต่อคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพ โดยความเค้นตกค้าง (ทางกล, ความร้อน, การหดตัว, การแพร่กระจาย ฯลฯ ) เราหมายถึงความเค้นที่มีความสมดุลร่วมกันในปริมาตรของผลิตภัณฑ์ซึ่งปรากฏอยู่ในนั้นอันเป็นผลมาจากอิทธิพลของแรงภายนอก ความร้อน ฯลฯ สนามและมีอยู่ใน ผลิตภัณฑ์หลังจากการเลิกทำนาและการหายตัวไปของความเครียดชั่วคราว อุณหภูมิชั่วคราว การหดตัว และความเครียดในการแพร่กระจายจะหายไปทันทีที่อุณหภูมิ ความลึกของการบ่ม ระดับความเป็นผลึก หรือปริมาณของสารที่ดูดซับเท่ากันตลอดปริมาตรของวัสดุ ความเค้นชั่วคราวทางกลจะหายไปหลังจากการหยุดสนามภายนอก
ความเค้นตกค้างเกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปเฉพาะเมื่อความเค้นชั่วคราวสูงสุดในบางส่วนของปริมาตรของผลิตภัณฑ์เกินความแข็งแรงครากของวัสดุและการเสียรูปที่ไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้ที่อุณหภูมิปกติ (พลาสติกและยืดหยุ่นสูง) เกิดขึ้น หรือเนื่องจาก ระดับการเปลี่ยนแปลงที่ไม่เท่ากัน (การแข็งตัว การตกผลึก ) แต่ละพื้นที่ของปริมาตรวัสดุจะได้รับคุณสมบัติเทอร์โมอิลาสติกที่แตกต่างกัน ความแตกต่างในคุณสมบัติเทอร์โมอิลาสติกของเมทริกซ์โพลีเมอร์และตัวเติมยังทำให้เกิดความเค้นตกค้างอีกด้วย
กระบวนการขึ้นรูปจะดำเนินการที่อุณหภูมิและความดันสูงขึ้น
ผลที่ตามมาคือการไล่ระดับของอุณหภูมิ ซึ่งจะเพิ่มขึ้นอีกเนื่องจากการบ่มมักจะเป็นแบบคายความร้อน
ในระหว่างการทำความเย็น ความเค้นจากความร้อนอย่างมีนัยสำคัญจะเกิดขึ้นในชั้นพื้นผิว ซึ่งสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนรูปเพิ่มเติมที่ไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้ และทำให้เกิดความเค้นตกค้างในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเพิ่มขึ้น
วิธีการหาค่าความเค้นตกค้าง วิธีตัวทำละลาย
ตัวอย่างจะได้รับการบำบัดด้วยตัวทำละลาย ซึ่งจะแทรกซึมเข้าไปในโพลีเมอร์และเพิ่มแรงตึงของชั้นผิว เมื่อความเค้นพื้นผิวเกินความเค้นทำลายล้างของชั้นบวม จะมีรอยแตกขนาดเล็กเป็นเครือข่ายปรากฏขึ้น ในกรณีนี้ log = logm + nlgorest โดยที่ส่วนที่เหลือคือความเค้นตกค้าง (kg/cm2) m และ n เป็นค่าคงที่
ความเครียดที่ขอบเขตการสัมผัสระหว่างสารยึดเกาะและฟิลเลอร์
สาเหตุหลักคือการหดตัวของเมทริกซ์โพลีเมอร์ในระหว่างการบ่มและการทำความเย็น ซึ่งแตกต่างจากการหดตัวของอุณหภูมิของฟิลเลอร์ที่เกี่ยวข้องกับเมทริกซ์อย่างมากด้วยพันธะกาว ความดันของเรซินที่บ่มบนฟิลเลอร์สามารถคำนวณได้จากสมการ (1 2)TE 2 P=, (1 + 1) + (1 + 2)(E1 / E 2) โดยที่ 1 และ 2 คือสัมประสิทธิ์ความร้อน การขยายตัว, T คือความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิในการบ่มและการทำความเย็น, 1 และ 2 – อัตราส่วนของปัวซอง, E1 และ E2 – โมดูลัสการเปลี่ยนรูป (1 – สารยึดเกาะ, 2 – สารตัวเติม)
หากความเค้นที่เกิดขึ้นในวัสดุไม่สมดุล อาจทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของรูปร่างได้
หัวข้อที่ 2 เรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว
โอลิโกเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวคือเอสเทอร์โอลิโกเมอร์ที่ผลิตโดยใช้โมโนเมอร์ไม่อิ่มตัวที่มีหมู่ไวนิล โอลิโกเมอร์ดังกล่าวมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตพลาสติกเสริมแรงและวัสดุคอมโพสิตอื่นๆ ในกรณีนี้ มีการใช้โอลิโกเอสเทอร์ไม่อิ่มตัวสองประเภท: โอลิโกเทอร์มาลีนเนตและโอลิโกเอสเทอร์อะคริเลตแนวคิดในการรวมโพลีเมอร์ปฏิกิริยาและโมโนเมอร์ถูกเสนอโดย C. Ellis ในช่วงทศวรรษที่ 1930 ซึ่งค้นพบว่าเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวที่ผลิตโดยการทำปฏิกิริยาไกลคอลกับแอนไฮไดรด์มาลิกจะถูกทำให้แข็งตัวเป็นของแข็งที่ไม่ละลายน้ำเมื่อเติมตัวริเริ่มเปอร์ออกไซด์ เอลลิสจดสิทธิบัตรการค้นพบนี้ในปี พ.ศ. 2479
Oligoethermaleinates ได้มาจากการทำปฏิกิริยามาลิกแอนไฮไดรด์กับไดไฮโดรลิกแอลกอฮอล์ (เอทิลีนไกลคอล, ไดเอทิลีนไกลคอล, 1,2-โพรพิลีนไกลคอล) ในขณะที่กรดไดคาร์บอกซิลิกอื่นๆ (อะดิพิก, ไอโซทาลิก, พาทาลิกแอนไฮไดรด์ ฯลฯ) ควรสังเกตว่าในระหว่างการสังเคราะห์โอลิโกเมอร์ซึ่งดำเนินการโดยการให้ความร้อนตั้งแต่ 50 ถึง 230 ° C การเกิดไอโซเมอไรเซชันของหน่วยมาเลเอตบางส่วนหรือเกือบทั้งหมดเป็นหน่วยฟูมาเรตเกิดขึ้น: พันธะคู่ของฟูมาเรตนั้นมีความกระตือรือร้นมากกว่ามาเลเอต 20-60 เท่า ในการบ่มปฏิกิริยาและมีส่วนทำให้ได้โพลีเมอร์ที่ผ่านการบ่มแล้วมีคุณภาพสูงยิ่งขึ้น
เอลลิสค้นพบในภายหลังว่าสามารถได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่ามากขึ้นโดยทำปฏิกิริยาเรซินโพลีเอสเตอร์อัลคิดเรซินที่ไม่อิ่มตัวกับโมโนเมอร์ เช่น ไวนิลอะซิเตตหรือสไตรีน การใส่โมโนเมอร์จะช่วยลดความหนืดของเรซินได้อย่างมาก ซึ่งทำให้เพิ่มตัวเริ่มต้นในระบบได้ง่ายขึ้น และช่วยให้กระบวนการบ่มมีความแข็งแรงและสมบูรณ์มากขึ้น ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันของส่วนผสมจะเกิดขึ้นเร็วกว่าแต่ละส่วนประกอบแยกจากกัน
เนื่องจากการบ่มเกิดขึ้นผ่านกลไกแบบรุนแรง ตัวริเริ่มจะถูกนำเข้าไปในส่วนผสมระหว่างการบ่ม ซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งของอนุมูลอิสระและก่อให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอไรเซชัน อนุมูลอิสระสามารถเกิดขึ้นได้จากเปอร์ออกไซด์หรือสารประกอบที่ไม่เสถียรอื่นๆ เช่น สารประกอบเอโซ เพื่อเพิ่มอัตราการสลายตัวจึงมีการแนะนำตัวกระตุ้น (โปรโมเตอร์) เพิ่มเติมในองค์ประกอบ ตัวริเริ่มการบ่มโดยทั่วไป ได้แก่ เบนโซอิลไฮดรอกไซด์และคิวมีนไฮโดรเปอร์ออกไซด์ การสลายตัวของเบนโซอิลเปอร์ออกไซด์ถูกเร่งอย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดโดยเอมีนระดับอุดมศึกษา (ไดเมทิล-, ไดเอทิล-, ไดเอทาโนลานิลีน) , การสลายตัวของ MEK เปอร์ออกไซด์, ไซโคลห์ซาโนน - เกลือโคบอลต์ของกรดแนฟเทนิก โดยปกติแล้ว Co naphthenate จะใช้เพื่อรักษาสารยึดเกาะสไตรีนโพลีมาลีนที่อุณหภูมิ 20 – 60°C ที่ 80 – 160o C – เบนโซอิลเปอร์ออกซี, ไดคิวมิล
ออกซิเจนเป็นตัวยับยั้ง ดังนั้นจึงมีการแนะนำสารขี้ผึ้ง มีจุดอ่อนตัวต่ำและเป็นสารลดแรงตึงผิว พวกมันปกคลุมพื้นผิวของสารยึดเกาะและปกป้องจากออกซิเจน
บางครั้ง เพื่อเพิ่มความต้านทานไฟ สารหน่วงไฟจะถูกนำมาใช้ในสารยึดเกาะโพลีมาลีเอต: Sb2O3 สารประกอบอินทรีย์ที่ประกอบด้วยคลอรีนและฟอสฟอรัส
ได้ส่วนประกอบโพลีเอสเตอร์ที่ปราศจากสไตรีนโดยการแทนที่สไตรีนด้วยโมโนเมอร์ที่มีสารระเหยน้อยกว่า (สไตรีนมีสารระเหยและเป็นพิษ) เช่น ไดไวนิลเบนโซด, ไวนิลโทลูอีน, ไดอัลลิลพทาเลท
แทนที่จะใช้สไตรีน ไตรเอทิลีนไกลคอลไดเมทาคริเลต (TGM-3) ถูกใช้เป็นตัวเจือจางที่ออกฤทธิ์ได้สำเร็จ:
ที่อุณหภูมิห้อง เรซินเหลวจะคงตัวเป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปี แต่เมื่อเติมตัวเริ่มต้นเปอร์ออกไซด์ เรซินจะแข็งตัวภายในไม่กี่นาที การบ่มเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการเติมและการแปลงพันธะคู่เป็นพันธะเดี่ยว ไม่มีการสร้างผลพลอยได้ สไตรีนมักถูกใช้เป็นโมโนเมอร์สำหรับการเติม มันทำปฏิกิริยากับพันธะคู่ที่เกิดปฏิกิริยาของโซ่โพลีเมอร์ และเชื่อมโยงพวกมันเข้าด้วยกันเป็นโครงสร้างสามมิติที่แข็งแกร่ง ปฏิกิริยาการบ่มจะเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยความร้อน ซึ่งจะทำให้กระบวนการสมบูรณ์ยิ่งขึ้น พบว่าโดยปกติแล้วเมื่อเรซินแข็งตัว จะมีพันธะคู่ประมาณ 90% อยู่ในปฏิกิริยาของโพลีเมอร์
โอลิโกเอสเตอร์อะคริเลตได้มาจากการรวมตัวของโพลีไฮดริกแอลกอฮอล์ กรดอะลิฟาติกไดคาร์บอกซิลิกอิ่มตัว และกรดอะลิฟาติกไม่อิ่มตัวของซีรีย์อะคริลิก ไดไฮโดรริกแอลกอฮอล์ (ไกลคอล) มักจะใช้ในการสังเคราะห์โอลิโกเมอร์เหล่านี้ โอลิโกเอสเตอร์ อะคริเลตเป็นของเหลวหรือสารที่ละลายได้ต่ำ โดยมีน้ำหนักโมเลกุล 300-5,000 เมื่อเกิดพอลิเมอไรเซชันโดยมีตัวริเริ่มปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบรุนแรง พวกมันจะกลายเป็นโพลีเมอร์ที่ละลายได้และไม่ละลายน้ำในโครงสร้างสามมิติ ซึ่งขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมีของโอลิโกเมอร์ดั้งเดิม เป็นวัสดุคล้ายแก้วหรือยืดหยุ่นที่เป็นของแข็ง โอลิโกเอสเตอร์อะคริเลตมีความสามารถในการโคพอลิเมอร์ไรเซชันกับโมโนเมอร์หลายชนิด (สไตรีน เมทิลเมทาคริเลต ฯลฯ) รวมถึงโพลีเอสเตอร์มาเลเอต
โอลิโกอีเธอร์อะคริเลตมีข้อได้เปรียบเหนือกว่าโอลิโกเอสเตอร์มาเลเอต: มีความสามารถในการโฮโมโพลีเมอไรเซชันซึ่งทำให้สามารถเตรียมสารเคลือบเงาและองค์ประกอบอื่น ๆ โดยใช้โมโนเมอร์ที่ไม่อิ่มตัวที่มีความผันผวนสูงและเป็นพิษ
ในเทคโนโลยี โอลิโกเอสเตอร์อะคริเลตจะถูกบ่มโดยปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันแบบรุนแรงหรือโคโพลีเมอร์ไรเซชัน การหดตัวตามปริมาตรระหว่างการบ่มคือ 4-10%
ตัวเริ่มการบ่มที่อุณหภูมิ 50-120 °C (การบ่มด้วยความร้อน) ได้แก่ เบนโซอิลเปอร์ออกไซด์ ไดคิวมิลเปอร์ออกไซด์ ฯลฯ สำหรับการบ่มที่อุณหภูมิห้อง (การบ่มด้วยความเย็น) จะใช้ระบบไบนารี่ (เช่น เบนโซอิลเปอร์ออกไซด์ + ไดเมทิลอะนิลีน; คิวมีน ไฮโดรเปอร์ออกไซด์ + แนฟทีเนต หรือโคบอลต์ไลโนเลเอต)
การบ่มโอลิโกเอสเตอร์อะคริเลตยังสามารถเริ่มต้นได้ด้วยแสง การแผ่รังสีพลังงานสูง (-รังสี อิเล็กตรอนเร็ว) และตัวเร่งปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันแบบไอออนิก
โอลิโกเมอร์ของอีพอกซีอะคริเลตถือได้ว่าเป็นโอลิโกอีเทอร์อะคริเลตชนิดหนึ่ง ได้มาจากการทำปฏิกิริยาโอลิโกเมอร์ที่มีกลุ่มเทอร์มินัลอีพอกซีกับกรดเมทาไครลิกหรือกรดอะคริลิก
พรีโพลีเมอร์อัลลิลแอลกอฮอล์เอสเตอร์ถูกเตรียมโดยการโพลิเมอไรซ์อัลลิลแอลกอฮอล์เอสเทอร์และกรดทาทาลิกหรือไอโซทาลิก ที่ใช้กันน้อยกว่าคือ diallyl maleate, diethylene glycol bis-allyl คาร์บอเนต หรือ trilyl cyanurate
การเกิดโพลีเมอไรเซชันจะดำเนินการในตัวกลางโมโนเมอร์ โดยตกตะกอนพรีโพลีเมอร์ด้วยเมทานอล หรือในชั้นบางๆ ของโมโนเมอร์โดยกลั่นส่วนเกินออกในขั้นตอนที่กำหนดของปฏิกิริยาในสุญญากาศ
ปฏิกิริยาจะหยุดก่อนที่จะเริ่มเกิดเจล เช่น จนกระทั่งเกิดการแปลง 25% ของพันธะคู่ทั้งหมดในโมโนเมอร์ น้ำหนักโมเลกุล 6000 จุดอ่อนตัว ~60o C
พรีโพลีเมอร์มีอายุหม้อยาวนาน และความเร็วการบ่มสูงที่ 135-160o C โดยมีไดคิวมิลเปอร์ออกไซด์หรือเติร์ต-บิวทิลเปอร์เบนโซเอต พรีโพลีเมอร์มักใช้ในการผลิตพรีเพกและพรีมิกซ์ ซึ่งมีความหนืดต่ำและเติมแม่พิมพ์ที่ความดันต่ำ
เรซินโพลีเอสเตอร์ถูกนำมาใช้ในผลิตภัณฑ์หลายประเภท รวมถึงเรือ แผงอาคาร ชิ้นส่วนรถยนต์และเครื่องบิน คันเบ็ด และไม้กอล์ฟ ประมาณ 80% ของเรซินโพลีเอสเตอร์ที่ผลิตในสหรัฐอเมริกาใช้กับสารตัวเติมเสริมแรง ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไฟเบอร์กลาส
เรซินโพลีเอสเตอร์ที่ไม่เสริมแรงใช้ในการผลิตกระดุม เฟอร์นิเจอร์ หินอ่อนเพาะเลี้ยง และผงสำหรับอุดตัวถัง
แตกต่างจากพลาสติกอื่นๆ ส่วนใหญ่ซึ่งประกอบด้วยส่วนผสมเดียว เรซินโพลีเอสเตอร์มักจะมีส่วนประกอบหลายอย่าง (เรซิน ตัวเริ่มต้น สารตัวเติม และตัวกระตุ้น) ลักษณะทางเคมีและอัตราส่วนของส่วนประกอบสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ทำให้สามารถผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ประเภทต่างๆ จำนวนมาก
มาลิกแอนไฮไดรด์ถูกใช้เป็นแหล่งของพันธะคู่ที่เกิดปฏิกิริยาสำหรับเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวจำนวนมาก เมื่อทำปฏิกิริยากับไกลคอล (มักใช้โพรพิลีนไกลคอล) โซ่โพลีเอสเตอร์เชิงเส้นที่มีน้ำหนักโมเลกุล 1,000...3,000 จะเกิดขึ้น แม้ว่าเอทิลีนไกลคอลจะมีราคาต่ำกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับต้นทุนของโพรพิลีนไกลคอล ผลิตเรซินชนิดพิเศษหลายชนิด นี่เป็นเพราะความเข้ากันได้ไม่ดีของโพลีเอสเตอร์ที่ใช้เอทิลีนไกลคอลกับสไตรีน ในระหว่างกระบวนการเอสเทอริฟิเคชัน โครงสร้างที่ถูกต้องของมาอิกแอนไฮไดรด์จะเปลี่ยนเป็นโครงสร้างทรานส์ฟูมาริก สิ่งนี้กลายเป็นประโยชน์เนื่องจากปฏิกิริยาที่มากขึ้นของพันธะคู่ของชิ้นส่วนฟูมาริกในการทำปฏิกิริยากับสไตรีน ดังนั้นไอโซเมอไรเซชันในระดับสูงในโครงสร้างทรานส์จึงเป็นปัจจัยสำคัญในการเตรียมเรซินโพลีเอสเตอร์ที่เกิดปฏิกิริยา แม้ว่าไอโซเมอไรเซชันของมาลิกแอนไฮไดรด์จะมีความเข้มข้นมากกว่า 90% แต่กรดฟูมาริกที่มีราคาแพงกว่าก็ถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้เรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น
กรดไดแอกเชียลหรือแอนไฮไดรด์อื่นๆ เช่น กรดอะดิปิก กรดไอโซทาลิก หรือพทาลิกแอนไฮไดรด์ มักถูกเติมลงในรีเอเจนต์พื้นฐานเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติสุดท้ายของเรซินและควบคุมจำนวนพันธะคู่
โครงสร้างเรซินโพลีเอสเตอร์ทั่วไปแสดงไว้ด้านล่าง (โดยที่ R คือหมู่อัลคิลหรืออะริลของกลุ่มดัดแปลงไดแอซิดหรือแอนไฮไดรด์):
O O CH3 O O CH3 II II I II.11 I H [O-C-R-C-O-CH-CH2-O-C-CH=CH-C-O-CH-CH2]nOH เนื่องจากคุณสมบัติที่หลากหลายและเรซินโพลีเอสเตอร์ต้นทุนต่ำจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ
ประเภทของเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว คุณสมบัติที่หลากหลายของเรซินโพลีเอสเตอร์ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย ด้านล่างนี้เป็นคุณลักษณะโดยย่อของเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวชนิดเฉพาะ 7 ชนิด
– – –
เรซินโพลีเอสเตอร์ประเภทนี้ผลิตโดยเอสเทอริฟายเออร์โพรพิลีนไกลคอลที่มีส่วนผสมของพาทาลิกและมาอิกแอนไฮไดรด์ อัตราส่วนของพาทาลิกและมาอิกแอนไฮไดรด์สามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 2:1 ถึง 1:2 ผลลัพธ์ที่ได้คือโพลีเอสเตอร์อัลคิดเรซินผสมกับสไตรีนในอัตราส่วน 2:1 เรซินประเภทนี้มีการใช้งานที่หลากหลาย: ใช้ทำพาเลท เรือ ชิ้นส่วนฝักบัว เคาน์เตอร์ สระว่ายน้ำ และถังเก็บน้ำ
2. เรซินโพลีเอสเตอร์ยืดหยุ่น
หากใช้กรด dibasic เชิงเส้น (เช่น adipic หรือ sebacic) แทน phthalic anhydride จะเกิดเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวที่ยืดหยุ่นและอ่อนนุ่มมากขึ้น การใช้ไดเอทิลีนหรือไดโพรพิลีนไกลคอลแทนโพรพิลีนไกลคอลยังช่วยให้เรซินมีความยืดหยุ่นอีกด้วย
การเติมเรซินโพลีเอสเตอร์ดังกล่าวลงในเรซินแข็งทั่วไปจะช่วยลดความเปราะบางและทำให้ง่ายต่อการแปรรูป ยังสามารถหาอีลาสติกเรซินได้โดยการแทนที่ส่วนหนึ่งของพาทาลิกแอนไฮไดรด์ด้วยกรดโมโนบาซิกของน้ำมันทรงสูง ซึ่งสร้างกลุ่มที่ยืดหยุ่นที่ปลายสายโซ่โพลีเมอร์ เรซินดังกล่าวมักใช้ในการหล่อตกแต่งในอุตสาหกรรมเฟอร์นิเจอร์และในการผลิตกรอบรูป ในการทำเช่นนี้ ฟิลเลอร์เซลลูโลส (เช่น เปลือกถั่วบด) จะถูกนำมาใช้ในเรซินยืดหยุ่นและหล่อลงในแม่พิมพ์ยางซิลิโคน การแกะสลักไม้อย่างประณีตสามารถทำได้โดยใช้แม่พิมพ์ยางซิลิโคนที่หล่อโดยตรงจากการแกะสลักดั้งเดิม
3. เรซินโพลีเอสเตอร์แบบยืดหยุ่น เรซินโพลีเอสเตอร์ชนิดนี้มีตำแหน่งตรงกลางระหว่างเรซินเอนกประสงค์ชนิดแข็งและเรซินแบบยืดหยุ่น ใช้ทำผลิตภัณฑ์ทนต่อแรงกระแทก เช่น ลูกบอล หมวกนิรภัย รั้ว ชิ้นส่วนรถยนต์และเครื่องบิน เพื่อให้ได้เรซินดังกล่าว จึงใช้กรดไอโซทาลิกแทนทาทาลิกแอนไฮไดรด์ ขั้นแรก ปฏิกิริยาของกรดไอโซทาลิกกับไกลคอลทำให้เกิดเรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีเลขกรดต่ำ จากนั้นจึงเติมมาลิกแอนไฮไดรด์และเอสเทอริฟิเคชันดำเนินต่อไป ผลลัพธ์ที่ได้คือโซ่โพลีเอสเตอร์ที่มีการจัดเรียงที่โดดเด่นของชิ้นส่วนที่ไม่อิ่มตัวที่ปลายโมเลกุลหรือระหว่างบล็อกที่ประกอบด้วยโพลีเมอร์ไกลคอล-ไอโซทาลิก ในเอสเทอริฟิเคชันประเภทนี้ พาทาลิกแอนไฮไดรด์มีประสิทธิภาพน้อยกว่ากรดไอโซทาลิกอย่างมาก เนื่องจากโมโนเอสเทอร์ของกรดทาทาลิกที่เกิดขึ้นมีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนกลับเป็นแอนไฮไดรด์ที่อุณหภูมิสูงที่ใช้ในการผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง
4. เรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีการหดตัวต่ำ
เมื่อทำการขึ้นรูปโพลีเอสเตอร์เสริมใยแก้ว ความแตกต่างของการหดตัวระหว่างเรซินและใยแก้วจะส่งผลให้เกิดรูพรุนบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ การใช้เรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีการหดตัวต่ำจะช่วยลดผลกระทบนี้ และผลิตภัณฑ์หล่อที่ได้ไม่จำเป็นต้องมีการขัดเพิ่มเติมก่อนทาสี ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบในการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์และเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน
เรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีการหดตัวต่ำประกอบด้วยส่วนประกอบเทอร์โมพลาสติก (โพลีสไตรีนหรือโพลีเมทิลเมทาคริเลต) ที่ละลายในองค์ประกอบดั้งเดิมเพียงบางส่วนเท่านั้น ในระหว่างการบ่ม ร่วมกับการเปลี่ยนแปลงสถานะเฟสของระบบ การก่อตัวของไมโครโมฆะจะเกิดขึ้น เพื่อชดเชยการหดตัวตามปกติของเรซินโพลีเมอร์
5. เรซินโพลีเอสเตอร์ทนต่อสภาพอากาศ
เรซินโพลีเอสเตอร์ประเภทนี้ไม่ควรเป็นสีเหลืองเมื่อโดนแสงแดด ซึ่งมีการนำตัวดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) เข้าไปในองค์ประกอบ สไตรีนสามารถถูกแทนที่ด้วยเมทิลเมทาคริเลตได้ แต่เพียงบางส่วนเท่านั้น เนื่องจากเมทิลเมทาคริเลตไม่สามารถทำปฏิกิริยาได้ดีกับพันธะคู่ของกรดฟูมาริก ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเรซินโพลีเอสเตอร์ เรซินประเภทนี้ใช้ในการผลิตสารเคลือบ แผงด้านนอก และไฟหลังคา
6. เรซินโพลีเอสเตอร์ที่ทนต่อสารเคมี กลุ่มเอสเทอร์สามารถไฮโดรไลซ์ได้ง่ายด้วยด่าง ซึ่งเป็นผลมาจากความไม่เสถียรของเรซินโพลีเอสเตอร์ต่อด่างจึงเป็นข้อเสียพื้นฐาน
การเพิ่มขึ้นของโครงกระดูกคาร์บอนของไกลคอลดั้งเดิมทำให้สัดส่วนของพันธะอีเทอร์ในเรซินลดลง ดังนั้น เรซินที่ประกอบด้วย "บิสไกลคอล" (ผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาของบิสฟีนอล เอ กับโพรพิลีนออกไซด์) หรือบิสฟีนอล เอ ที่เติมไฮโดรเจน มีจำนวนพันธะเอสเทอร์ต่ำกว่าเรซินเอนกประสงค์ที่เกี่ยวข้องอย่างมีนัยสำคัญ เรซินดังกล่าวใช้ในการผลิตชิ้นส่วนอุปกรณ์เคมี เช่น ปล่องดูดควันหรือตู้เก็บไอเสีย ตัวถังและถังปฏิกรณ์เคมี รวมถึงท่อต่างๆ
7. เรซินโพลีเอสเตอร์ทนไฟ
ผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปและลามิเนตที่ทำจากเรซินโพลีเอสเตอร์เสริมใยแก้วเป็นสารไวไฟ แต่มีอัตราการเผาไหม้ค่อนข้างต่ำ การเพิ่มความต้านทานของเรซินต่อการจุดระเบิดและการเผาไหม้ทำได้โดยการใช้กรด dibasic ฮาโลเจนแทน phthalic anhydride เช่น tetrafluorophthalic, tetrabromophthalic และ "chlorendic" (ผลิตภัณฑ์จากการเติม hexachlorocyclopentadiene ลงใน maleic anhydride ซึ่งเป็นที่รู้จักเช่นกัน เป็นกรดเฮต) นอกจากนี้ยังสามารถใช้ไดโบรโมนีเพนทิลไกลคอลได้
การทนไฟเพิ่มขึ้นอีกสามารถทำได้โดยการใส่สารยับยั้งการเผาไหม้ต่างๆ เข้าไปในเรซิน เช่น เอสเทอร์ของกรดฟอสฟอริกและแอนติโมนีออกไซด์ เรซินโพลีเอสเตอร์ทนไฟถูกนำมาใช้ในการผลิตเครื่องดูดควัน อุปกรณ์ไฟฟ้า แผงโครงสร้าง และตัวเรือของกองทัพเรือบางประเภท
เรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวเจ็ดชนิดที่อธิบายไว้เป็นชนิดที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม ยังมีเรซินสำหรับใช้งานพิเศษอีกด้วย ตัวอย่างเช่น การใช้ Trilyl Isocyanurate แทนสไตรีนจะช่วยเพิ่มความต้านทานความร้อนของเรซินได้อย่างมาก ด้วยการแทนที่สไตรีนด้วยไดอัลลิลพทาเลทหรือไวนิลโทลูอีนที่ระเหยได้น้อยกว่า การสูญเสียโมโนเมอร์ระหว่างการประมวลผลเรซินโพลีเอสเตอร์จะลดลง เรซินชนิดพิเศษสามารถรักษาให้หายขาดได้โดยใช้รังสียูวีโดยการเติมสารไวแสง เช่น เบนโซอินหรืออีเทอร์
การผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ชนิดไม่อิ่มตัว โดยทั่วไปแล้ว กระบวนการแบบแบทช์จะใช้เพื่อผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ชนิดไม่อิ่มตัว นี่เป็นเพราะความหลากหลายของผลิตภัณฑ์เริ่มต้นที่จำเป็นในการผลิตเรซินที่แตกต่างกัน เนื่องจากความถี่ของกระบวนการช่วยให้สามารถเปลี่ยนไปใช้การผลิตเรซินอื่นๆ ได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย กระบวนการต่อเนื่องมักใช้สำหรับการผลิตเรซินเอนกประสงค์ขนาดใหญ่
วัสดุก่อสร้างที่ต้องการสำหรับอุปกรณ์คือเหล็กที่ทนต่อการกัดกร่อน เนื่องจากมีความทนทานต่อสารเคมีต่อเรซินโพลีเมอร์และรีเอเจนต์อื่น ๆ ที่ใช้ในการผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์
เนื่องจากไอออนของเหล็กและทองแดงยับยั้งการเกิดพอลิเมอไรเซชันของอนุมูลอิสระของเรซินโพลีเอสเตอร์ วัสดุเหล่านี้จึงไม่ได้ใช้ในการผลิตเครื่องปฏิกรณ์ เมื่อใช้วัสดุที่ประกอบด้วยฮาโลเจนเป็นวัตถุดิบ แนะนำให้ใช้เครื่องปฏิกรณ์ที่หุ้มด้วยแก้ว
โดยทั่วไป ไกลคอลจะถูกชาร์จเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ จากนั้นจึงเติมพาทาลิกและมาอิกแอนไฮไดรด์ โดยทั่วไป ไกลคอลส่วนเกิน 5 ถึง 10% ถูกใช้เพื่อชดเชยการสูญเสียที่เกิดจากการระเหยและปฏิกิริยาข้างเคียง ก่อนที่จะผสมและให้ความร้อน อากาศในเครื่องปฏิกรณ์จะถูกแทนที่ด้วยก๊าซเฉื่อย ขั้นแรกของปฏิกิริยา - การก่อตัวของ "ฮาล์ฟเอสเทอร์" - เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ หลังจากนั้นมวลปฏิกิริยาจะถูกให้ความร้อนเพื่อให้การก่อตัวของเอสเทอร์สมบูรณ์ อัตราการไหลของก๊าซเฉื่อยผ่านเครื่องปฏิกรณ์สามารถเพิ่มขึ้นได้เพื่อกำจัดน้ำที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาควบแน่น เพื่อขจัดน้ำออกจากไกลคอลที่ส่งคืนไปยังเครื่องปฏิกรณ์อย่างสมบูรณ์ยิ่งขึ้น มักใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ให้ความร้อนด้วยไอน้ำ
ในระหว่างขั้นตอนสุดท้ายของเอสเทอริฟิเคชัน อุณหภูมิของมวลปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นเป็น 190 - 220 °C อุณหภูมิที่สูงขึ้นเอื้อต่อการเกิดไอโซเมอไรเซชันของตัวมาลีเอตให้เป็นฟูมาเรต แต่ในขณะเดียวกันก็ทำให้เกิดปฏิกิริยาข้างเคียงที่พันธะคู่ มีอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดซึ่งเศษส่วนฟูมาเรตถึงค่าสูงสุด สำหรับเรซินเอนกประสงค์ อุณหภูมิจะเกิดขึ้นที่ 210 °C
เพื่อควบคุมระดับเอสเทอริฟิเคชัน จะต้องกำหนดความเป็นกรดและความหนืดของมวลปฏิกิริยา และเมื่อถึงค่าที่ต้องการ โพลีเอสเตอร์จะถูกปั๊มเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ขั้นสุดท้าย
เครื่องปฏิกรณ์นี้มีสไตรีนตามจำนวนที่ต้องการอยู่แล้ว และโพลีเอสเตอร์อัลคิดเรซินจะละลายในนั้นเมื่อเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ เพื่อกำจัดกระบวนการโพลีเมอไรเซชันใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นเมื่ออัลคิดเรซินร้อนสัมผัสกับสไตรีน จึงสามารถเติมสารยับยั้งเพิ่มเติมให้กับมวลปฏิกิริยาในขั้นตอนนี้ บางครั้งมวลปฏิกิริยาจะต้องถูกทำให้เย็นลงเพื่อรักษาอุณหภูมิที่ต้องการ หลังจากเสร็จสิ้นกระบวนการ จะมีการตรวจสอบคุณสมบัติของมวลปฏิกิริยาว่าเป็นไปตามข้อกำหนดทางเทคนิคหรือไม่ วงจรการผลิตทั้งหมดใช้เวลา 10 - 20 ชั่วโมง วิธีการผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ที่อธิบายไว้มักถูกนำมาใช้เป็นกระบวนการหลอม รีเอเจนต์ที่ละลายจะถูกให้ความร้อนจนกระทั่งการแปลงถึงระดับที่ต้องการ อีกวิธีหนึ่งใช้ตัวทำละลายจำนวนเล็กน้อย (โทลูอีนหรือไซลีน) เพื่อกำจัดน้ำที่ปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการเอสเทอริฟิเคชันในรูปของอะซีโอโทรป
ตัวทำละลายคิดเป็นไม่เกิน 8% ของมวลปฏิกิริยาทั้งหมด มันถูกแยกออกจากน้ำโดยการแยกส่วนและกลับสู่เครื่องปฏิกรณ์ หลังจากเสร็จสิ้นกระบวนการเอสเทอริฟิเคชัน ตัวทำละลายที่เหลือจะถูกกลั่นออกจากส่วนผสมของปฏิกิริยา อันดับแรกที่ความดันบรรยากาศ จากนั้นจึงกลั่นภายใต้สุญญากาศเพื่อกำจัดออกจนหมด ในระหว่างเอสเทอริฟิเคชัน ปฏิกิริยาข้างเคียงบางอย่างอาจเกิดขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น หมู่ไฮดรอกซิลของไกลคอลสามารถถูกเติมไปยังพันธะคู่ของมอยอิตีมาอิกหรือฟูมาริกเพื่อก่อรูปโพลีเมอร์ที่มีกิ่งก้าน เป็นที่ยอมรับกันว่าประมาณ 10–15% ของพันธะคู่ของโพลีเมอร์ไม่อิ่มตัวถูกใช้ไปในปฏิกิริยาข้างเคียง
กระบวนการต่อเนื่องที่ง่ายที่สุดสำหรับการผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวคือปฏิกิริยาของส่วนผสมของมาลิกและทาทาลิกแอนไฮไดรด์กับโพรพิลีนออกไซด์
ต้องใช้ไกลคอลปริมาณเล็กน้อยเพื่อเริ่มต้นปฏิกิริยาลูกโซ่นี้ เนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างแอนไฮไดรด์และหมู่อีพอกซีเกิดขึ้นที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ พันธะคู่ของมาลีเอตจึงไม่ถูกไอโซเมอร์กลายเป็นโครงร่างของทรานส์ที่ทำงานมากขึ้น ในการดำเนินการไอโซเมอไรเซชันซึ่งจำเป็นสำหรับการโต้ตอบกับสไตรีนเพิ่มเติม โพลีเมอร์ที่ได้จะต้องได้รับความร้อนเพิ่มเติม
การผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์อย่างต่อเนื่องจากแอนไฮไดรด์และไกลคอลสามารถทำได้ในชุดเครื่องปฏิกรณ์แบบถังกวนแบบให้ความร้อน โดยปั๊มเรซินตามลำดับผ่านเครื่องปฏิกรณ์ที่อุณหภูมิต่างกัน
การบ่มเรซินโพลีเอสเตอร์ที่ไม่อิ่มตัว เรซินโพลีเอสเตอร์ที่ไม่อิ่มตัวจะถูกบ่มโดยการแนะนำตัวริเริ่ม ซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งของอนุมูลอิสระและเริ่มต้นปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอไรเซชัน
อนุมูลอิสระสามารถเกิดขึ้นได้จากเปอร์ออกไซด์หรือสารประกอบที่ไม่เสถียรอื่นๆ เช่น สารประกอบเอโซ สารประกอบเหล่านี้สามารถแตกตัวเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยได้เมื่อถูกความร้อนหรือสัมผัสกับรังสีอัลตราไวโอเลตหรือรังสีพลังงานสูงอื่นๆ โดยทั่วไปแล้ว โพลีเอสเตอร์เรซินจะมีสารยับยั้ง ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นตัวกำจัดอนุมูลอิสระ ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันด้วยการแนะนำตัวเริ่มต้นจะเกิดขึ้นหลังจากที่ผลของสารยับยั้งถูกเอาชนะเท่านั้น ระยะเวลาการเหนี่ยวนำนี้จะทำให้เรซินที่มีตัวเริ่มต้นผสมเชิงกลกับสารเสริมแรง และวางลงในรูปแบบที่ต้องการสำหรับการบ่มก่อนที่ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันจะเริ่มขึ้น สารยับยั้งการเกิดพอลิเมอไรเซชันที่ดี ได้แก่ ไฮโดรควิโนนและอนุพันธ์ของมัน เช่นเดียวกับควอเตอร์นารีแอมโมเนียมเฮไลด์
ตัวเริ่มปฏิกิริยาเปอร์ออกไซด์ส่วนใหญ่จะสลายตัวค่อนข้างช้าเมื่อเข้าสู่มวลโพลีเมอร์ เพื่อเพิ่มอัตราการสลายตัวจึงใช้ตัวกระตุ้น (โปรโมเตอร์) อันที่จริงแล้ว ตัวกระตุ้นคือตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับผู้ริเริ่ม
ทั้งตัวริเริ่มและตัวกระตุ้นเป็นสารประกอบที่เกิดปฏิกิริยาซึ่งมีปฏิกิริยารุนแรงซึ่งมาพร้อมกับการจุดระเบิดหรือแม้แต่การระเบิด ควรเติมสารประกอบเหล่านี้ลงในเรซินแยกกัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสารประกอบแรกละลายหมดก่อนที่จะเติมสารประกอบที่สอง เรซินหลายชนิดมีสารกระตุ้นที่เติมไว้ล่วงหน้า
พฤติกรรมการแข็งตัวของเรซินโพลีเอสเตอร์ถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ระหว่างอิทธิพลของสารยับยั้ง ตัวเริ่มต้น และตัวกระตุ้น
สารทดแทนในอะตอมเอทิลีนคาร์บอนสามารถส่งผลต่อปฏิกิริยาของพันธะคู่ได้สองวิธี อิทธิพลเชิงพื้นที่เกิดจากการที่กลุ่มขนาดใหญ่ปกป้องพันธะคู่และลดความสามารถของกลุ่มที่ทำปฏิกิริยาที่สองในการครอบครองตำแหน่งที่เอื้ออำนวยต่อการโจมตี จึงลดการเกิดปฏิกิริยาของสารประกอบทั้งหมด ขั้วถูกกำหนดโดยความสามารถของกลุ่มทดแทนในการดึงดูดหรือบริจาคอิเล็กตรอน กลุ่มที่ให้อิเล็กตรอน (เช่น เมทิล ฟีนิล และฮาโลเจน) ทำให้เกิดพันธะคู่ด้วยไฟฟ้า นี่คือผลกระทบที่ปรากฏในสไตรีน ไวนิลโทลูอีน และคลอรีนสไตรีน
กลุ่มที่ถอนอิเล็กตรอน (เช่น ไวนิลหรือคาร์บอนิล) ทำให้เกิดพันธะคู่ด้วยไฟฟ้า สิ่งนี้เกิดขึ้นในมอยอิตีของกรดฟูมาริกในสายโซ่โพลีเอสเตอร์เรซิน ขั้วตรงข้ามของพันธะคู่ในสไตรีนและมอยอิตีฟูมาริกของอัลคิดเรซินส่งเสริมปฏิกิริยาและการแข็งตัวของเรซินโพลีเอสเตอร์ โมโนเมอร์สไตรีนซึ่งเคลื่อนที่ได้ดีกว่าสายพอลิเมอร์ยาวของโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว สามารถโฮโมพอลิเมอร์ได้ ได้มีการทดลองแล้วว่าอัตราส่วนโมลาร์ของสไตรีนและพันธะคู่โพลีเอสเตอร์ที่ 2:1 นั้นเหมาะสมที่สุด
ผู้ริเริ่มและผู้กระตุ้น
มีระบบตัวเริ่มต้น-ตัวยับยั้ง-ตัวกระตุ้นที่หลากหลายสำหรับใช้ในการผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ ตัวอย่างเช่น เรซินยับยั้งไฮโดรควิโนนสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปสามารถแข็งตัวได้อย่างรวดเร็วเมื่อใช้ตัวเริ่มปฏิกิริยาเปอร์ออกไซด์ที่มีฤทธิ์ เช่น เมทิลเอทิลคีโตนเปอร์ออกไซด์ ร่วมกับตัวกระตุ้น เช่น โคบอลต์แนฟทีเนตหรือโคบอลต์ออกโตเอต ในอีกกรณีหนึ่ง มีการนำตัวริเริ่มที่มีเสถียรภาพมากขึ้นมาใช้เพื่อบ่มเรซินโพลีเอสเตอร์: เติร์ต-บิวทิลเปอร์เบนโซเอต ช่วยให้ส่วนประกอบโพลีเอสเตอร์เต็มไปด้วยแคลเซียมคาร์บอเนตและไฟเบอร์กลาสที่ถูกบด สารประกอบที่ประกอบด้วยตัวเริ่มต้นและขึ้นรูปนี้มีความเสถียรที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลาหลายเดือน แต่สามารถรักษาให้หายขาดได้ภายในหนึ่งนาทีโดยการกดร้อนที่อุณหภูมิ 140 - 160 °C
การเลือกตัวเริ่มปฏิกิริยาที่เหมาะสมและปริมาณของมันขึ้นอยู่กับประเภทของเรซินและอุณหภูมิในการบ่ม เวลาที่ต้องใช้สำหรับกระบวนการทั้งหมด และเวลาการเกิดเจล เนื่องจากโดยปกติแล้วไม่มีตัวเริ่มต้นที่สามารถตอบสนองความต้องการที่จำเป็นทั้งหมดได้ด้วยตัวมันเอง ดังนั้นการผสมผสานระหว่างตัวเริ่มต้นและตัวเริ่มต้นที่มีตัวกระตุ้นจึงถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีกว่า
เมื่อบ่มเรซินโพลีเอสเตอร์ด้วยความร้อน ตัวเริ่มต้นที่ใช้กันมากที่สุดคือเบนโซอิลเปอร์ออกไซด์ (BP) ซึ่งมีประสิทธิภาพอย่างยิ่งและใช้งานง่าย ละลายได้ง่ายในสไตรีน สามารถเก็บไว้ได้นานโดยไม่สูญเสียกิจกรรม มีความเสถียรที่อุณหภูมิห้อง และสลายตัวได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง นอกจากนี้ BP ยังทำให้เกิดอุณหภูมิคายความร้อนสูงสุด ซึ่งส่งเสริมการแข็งตัวของเรซินอย่างสมบูรณ์ ปริมาณของ BP ที่ใส่เข้าไปในเรซินจะอยู่ระหว่าง 0.5 ถึง 2% ขึ้นอยู่กับชนิดของเรซินและโมโนเมอร์ที่ใช้ เมื่อใช้ BP ในรูปแบบของยาพอก (โดยปกติจะผสมกับไตรเครซิลฟอสเฟต 50%) ปริมาณของตัวริเริ่มที่แนะนำจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย (~ 1 - 3%)
บางครั้งก็เป็นที่พึงปรารถนา (หรือจำเป็น) ที่จะดำเนินการกระบวนการบ่มเรซินตั้งแต่ต้นจนจบที่อุณหภูมิต่ำ เพื่อให้ความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเกิดพอลิเมอไรเซชันกระจายไป นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการขึ้นรูปลามิเนตแบบเปียกซึ่งการใช้ความร้อนทำได้ยาก ในกรณีเช่นนี้ มักใช้เมทิลเอทิลคีโตนเปอร์ออกไซด์ (MEK) เป็นตัวริเริ่ม แม้ว่าการใช้ PMEC จะไม่ส่งผลให้เรซินแข็งตัวอย่างสมบูรณ์ที่อุณหภูมิห้อง แต่การเติมสารกระตุ้น (เช่น โคบอลต์แนฟทีเนต) จะส่งผลให้เกิดเจลและเกือบจะแข็งตัวของเรซินภายในระยะเวลาอันสั้น
หัวข้อ 3. เรซินขึ้นอยู่กับไดสเตอร์
กรดไวนิลคาร์บอกซิลิก
เรซินที่ใช้ไดเอสเทอร์ของกรดไวนิลคาร์บอกซิลิก (VCA) คือเทอร์โมเซตติงโพลีเมอร์ ซึ่งมีสายโซ่หลักเอสเทอร์ที่กลุ่มไฮดรอกซิลส่วนปลายโดยมีสารตกค้าง R อะคริลิก (I: R=H) หรือเมทาไครลิก (II: R=CH3) กรด: -O-C- C- R=CH2 สายโซ่หลักของโมเลกุลขนาดใหญ่ของเรซินเหล่านี้ประกอบด้วยอีพอกซี โพลีเอสเตอร์ โพลียูรีเทน หรือส่วนอื่นๆ และวัสดุที่มีคุณค่าในทางปฏิบัติได้มาจากอีพอกซีเรซินแม้ว่า DVC ต่างๆ จะได้รับการผลิตในปริมาณห้องปฏิบัติการตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษที่ 50 แต่การผลิตเชิงอุตสาหกรรมของเรซินเหล่านี้ก่อตั้งขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2508 โดยเชลล์เคมีคอลภายใต้ชื่อแบรนด์ "อีโพไครลิคเรซิน" เรซินเหล่านี้ถูกระบุว่าเป็นอีพอกซีเมทาคริเลตและมีความทนทานต่อสารเคมีที่ดีเยี่ยม เหนือกว่าเรซินโพลีเอสเตอร์ที่ดีที่สุด (ในขณะนั้น)
ในปี พ.ศ. 2509 Dow Chemical ได้เปิดตัวเรซิน Derakan ซึ่งเป็นตัวย่อยสลายของกรดไวนิลคาร์บอกซิลิก รวมถึงเรซินที่คล้ายกันอีกจำนวนหนึ่งที่ใช้สำหรับการเคลือบ ในปี 1977 Interplastic และ Reichhold Chemical เริ่มผลิต DVK ภายใต้ชื่อ Koretsin และ Corrolit
ตามลำดับ
ลักษณะของเรซิน
เรซินสามารถใช้ได้ทั้งในรูปแบบบริสุทธิ์ (เช่น ไม่มีสารเจือจาง) หรือผสมกับส่วนผสมอื่นๆ ในกรณีหลัง เรซินอาจมีโคโมโนเมอร์ที่ประกอบด้วยไวนิลที่ทำปฏิกิริยาได้ (สไตรีน ไวนิลโทลูอีน ไตรเมทิลอลโพรเพนไตรอะคริเลต) หรือ “สารเจือจาง” ที่ไม่ทำปฏิกิริยา (เมทิลเอทิลคีโตน โทลูอีน) โดยทั่วไป เรซินเอสเทอร์ของกรดเมทาคริลิกประกอบด้วยสไตรีน และใช้ในการผลิตพลาสติกเสริมใยแก้วที่ทนต่อสารเคมี (GFRP) เรซิน - อนุพันธ์ - ของกรดอะคริลิกได้รับการจัดหาโดยไม่เจือปนและมีการแนะนำโครีเอเจนต์ที่เกี่ยวข้องโดยตรงในระหว่างการผลิตสารเคลือบและหมึกพิมพ์ที่ผ่านการบ่มภายใต้อิทธิพลของรังสียูวี
คุณสมบัติทางกายภาพและการใช้งานของ DVC ขึ้นอยู่กับประเภทของกลุ่มสุดท้าย (เมทาอะคริลิกหรืออะคริลิก) ปริมาณและชนิดของรีเอเจนต์ร่วม ตลอดจนธรรมชาติและน้ำหนักโมเลกุลของบล็อกที่ประกอบเป็นสายโซ่หลักของเรซิน โมเลกุลขนาดใหญ่ ผลจากการบ่มทำให้สไตรีนที่มี DVKM-II มีความต้านทานต่อกรด เบส และตัวทำละลายสูง อนุพันธ์ของกรดอะคริลิกมีความไวต่อการไฮโดรไลซิสมากกว่าเมื่อเทียบกับอนุพันธ์ของกรดเมทาอะคริลิก ดังนั้นจึงมักไม่ใช้ในการผลิตวัสดุที่ทนต่อสารเคมี เนื่องจากมีปฏิกิริยาสูง เรซินเหล่านี้จึงควรบ่มโดยใช้รังสี
DVC ที่ไม่เจือปนเป็นสารที่เป็นของแข็งหรือคล้ายขี้ผึ้ง ดังนั้นเพื่อให้แน่ใจว่าความหนืดที่จำเป็นสำหรับการประมวลผลและเพิ่มการเกิดปฏิกิริยาจึงมีการนำตัวเจือจางทั้งปฏิกิริยาและเฉื่อยเข้าไปในองค์ประกอบ
ส่วนหลักของโมเลกุลขนาดใหญ่ของ DVC ประกอบด้วยบล็อกอีพอกซีโอลิโกเมอริกที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างๆ ยิ่งน้ำหนักโมเลกุลของบล็อกดังกล่าวสูงเท่าใด ความแข็งแรงและความยืดหยุ่นของเรซินก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น แต่ความต้านทานความร้อนและความต้านทานต่อตัวทำละลายก็จะยิ่งลดลง
เมื่อเปรียบเทียบกับโพลีเอสเตอร์ DVC มีลักษณะพิเศษโดยมีกลุ่มเอสเทอร์และชิ้นส่วนไวนิลน้อยกว่า สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความต้านทานของเรซินเหล่านี้ต่อการไฮโดรไลซิส รวมถึงอุณหภูมิของคายความร้อนสูงสุดที่ลดลง การหดตัวของเรซินในระหว่างการบ่มจะลดลง เช่นเดียวกับโพลีเอสเตอร์ DVC มีอายุการเก็บรักษาที่จำกัด ซึ่งมั่นใจได้โดยการแนะนำตัวยับยั้งการเกิดพอลิเมอไรเซชัน (“กับดักอนุมูลอิสระ”) ในระหว่างกระบวนการผลิตเรซิน
การผลิตเรซิน
DVC ได้มาจากการทำปฏิกิริยากรดเมทาคริลิกหรือกรดอะคริลิกกับโอลิโกเมอริกอีพอกซีเรซิน ปฏิกิริยาของการเติมกรดลงในอีพอกไซด์ (เอสเทอริฟิเคชัน) เป็นแบบคายความร้อน จากผลของปฏิกิริยานี้ หมู่ไฮดรอกซิลอิสระจะถูกสร้างขึ้นบนบล็อกโอลิโกเมอริก แต่ไม่มีการเกิดผลพลอยได้ (เช่น ในระหว่างกระบวนการโพลีเอสเตอร์ฟิเคชั่น เมื่อน้ำเกิดขึ้น) หลังจากเสร็จสิ้นปฏิกิริยาหรือในขณะที่กำลังดำเนินไป สารเจือจางหรือสารยับยั้งโพลีเมอไรเซชันที่เหมาะสมจะถูกเติมไปยังของผสมปฏิกิริยา
อีพอกซีเรซินที่ใช้ในการผลิต DVK สามารถใช้บิสฟีนอล A (ได้รับ DVK สำหรับใช้งานทั่วไปและทนความร้อน) บนชิ้นส่วนฟีนอล-โนโวแลค (DVK ทนความร้อน) เช่นเดียวกับอนุพันธ์เตตราโบรโมของบิสฟีนอล A (DVK ทนไฟ) เมื่อเตรียม DVC ด้วยกลุ่มอะคริลิกที่ส่วนปลาย โดยปกติจะใช้บล็อกอีพอกซีโอลิโกเมอร์ที่มีส่วนประกอบของบิสฟีนอล A เป็นโพลีเมอร์สายโซ่หลัก
การบ่ม
DVC เช่นเดียวกับเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว มีพันธะคู่ที่ทำปฏิกิริยาเมื่อบ่มตัวเพื่อสร้างพันธะข้ามระหว่างโมเลกุล กระบวนการนี้เกิดขึ้นเมื่อมีอนุมูลอิสระ ซึ่งเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ความร้อน หรือการแผ่รังสี กระบวนการบ่มซึ่งเกิดขึ้นผ่านกลไกอนุมูลอิสระ รวมถึงขั้นตอนของการเริ่มต้น (ระยะเหนี่ยวนำ) การเติบโต และการสิ้นสุดของสายโซ่ การเริ่มต้นเป็นขั้นตอนจำกัดอัตราของกระบวนการ ในระหว่างที่ตัวเริ่มต้นระงับการกระทำของสารยับยั้งการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน สิ่งนี้นำไปสู่ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นผ่านพันธะคู่ของไวนิลอีเทอร์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลขนาดใหญ่และแกนกลางของมัน
การขึ้นรูปผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป (พรีเพก) ที่ใช้ DVC สำหรับการขึ้นรูปแบบปริมาตรหรือสำหรับแผ่นพลาสติกนั้นใช้สำหรับการอัดข้อต่อโดยตรงสำหรับท่อ ตัวเรือนของเครื่องใช้ในครัวเรือน ใบพัด ปั๊ม และชิ้นส่วนรถยนต์ โดยทั่วไป พรีเพกเหล่านี้จะมีเศษส่วนน้ำหนักเท่ากันโดยประมาณของเรซิน ไฟเบอร์กลาสบด และตัวเติม นอกจากนี้ยังรวมถึง: ตัวเริ่มต้น "ที่ซ่อนอยู่" เม็ดสี สารหล่อลื่นป้องกันการยึดเกาะ และสารเพิ่มความหนา
หัวข้อที่ 4. โพลีบิวทาไดอีนเรซิน
เรซินโพลีบิวทาไดอีนมีน้ำหนักโมเลกุลสูง เป็นเรซินเทอร์โมเซตติงไฮโดรคาร์บอน มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทนต่อสารเคมีได้มาก มีความเสถียรทางความร้อนค่อนข้างสูง มีการดูดซับความชื้นต่ำ และหายขาดได้ง่ายเมื่อมีตัวกระตุ้นเปอร์ออกไซด์ สามารถใช้สำหรับการแปรรูปโดยการฉีดโดยตรงและการฉีด การฉีดขึ้นรูป การเลย์อัพแบบเปียกเพื่อสร้างลามิเนต และสำหรับการเตรียมพรีเพรก เนื่องจากอนุพันธ์ของพอลิบิวทาไดอีนมีมากมาย โพลีเมอร์เหล่านี้จึงนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลากหลาย: ใช้เป็นตัวดัดแปลงสำหรับเรซินอื่นๆ ในการผลิตสารเคลือบ กาว และสารประกอบสำหรับหม้อฉนวนไฟฟ้าเรซินโพลีบิวทาไดอีนถูกผลิตขึ้นประมาณปี 1955 และใช้ในสารประกอบประเภท Buton ในห้องปฏิบัติการ Ingey เรซินที่ใช้ในสารประกอบเหล่านี้ประกอบด้วยของเหลว 1,2-โพลีบิวทาไดอีนจำนวนมาก โคโพลีเมอร์สไตรีน-บิวทาไดอีนบางชนิด และสาร adducts ของเรซินทั้งสองชนิดนี้ ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา Richardson และ Lithium ก็ผลิตผลิตภัณฑ์ที่คล้ายคลึงกัน ในปี พ.ศ. 2511 โพลีบิวทาไดอีนที่มีพันธะคู่ในปริมาณสูงและกลุ่มไอโซไซยาเนตจำนวนเล็กน้อยที่ส่วนปลายของโมเลกุลขนาดใหญ่เริ่มถูกผลิตขึ้นภายใต้ชื่อแบรนด์ "Gistil" มีการแนะนำตัวเริ่มต้นเปอร์ออกไซด์จำนวนหนึ่งเข้าไป
ปัจจุบันเรซินนี้ผลิตโดย Dianachem และ Nippon Souda ภายใต้ชื่อทางการค้า Nisso-RV เรซินนี้เป็นโพลีบิวทาไดอีนแบบ atactic ของเหลวที่มีน้ำหนักโมเลกุล 1,000 - 4,000 ประมาณ 90% ของพันธะคู่อยู่ในโซ่ด้านข้าง (กลุ่มไวนิล)
เรซินนี้มีสามประเภท:
ประเภท B ไม่มีกลุ่มฟังก์ชันเทอร์มินัล ประเภท G มีหมู่ไฮดรอกซิล และประเภท C มีหมู่คาร์บอกซิลที่ปลายทั้งสองของโมเลกุลขนาดใหญ่ ปัจจุบันเรซินโพลีบิวทาไดอีนอื่นๆ วางตลาดภายใต้ชื่อ Rikon โดย Colorado Chemical Specialties เรซิน Dienit เป็นส่วนผสมของ 1,2- และ 1,4-polybuta-dennes (Dienit PD-702, PD-503) หรือผสมกับโมโนเมอร์รีเอเจนต์ร่วม เช่น ไวนิลโทลูอีน (RM-520, RM-503 ) หรือสไตรีน บิวทาไดอีน โอลิโกเมอร์ (PDPD-753)
โพลีบิวทาไดอีนเรซินประเภทเชิงพาณิชย์มักมีส่วนผสมของโพลีบิวทาไดอีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ 1,2- และ 1,4-โพลีบิวทาไดอีน ไอโซเมอร์เหล่านี้ต่างกันในตำแหน่งของศูนย์ปฏิกิริยาที่มีส่วนร่วมในการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน 1,2-โพลีบิวทาไดอีนซึ่งมีพันธะคู่อยู่ในสายโซ่ด้านข้าง มีปฏิกิริยามากกว่า 1,4-โพลีเมอร์ โดยที่พันธะคู่อยู่ในสายโซ่หลัก ดังนั้น เรซินที่มีปริมาณ 1,2-โพลีบิวทาไดอีนสูงจะแข็งตัวได้เร็วและง่ายกว่า ในขณะที่เรซินที่มีสัดส่วน 1,4-โพลีเมอร์ที่มีนัยสำคัญ มักใช้เพื่อผลิตวัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูง
เพื่อให้เรซิน 1,2-โพลีบิวทาไดอีน (PBD) สามารถแปรรูปเป็นวัสดุคอมโพสิตได้สะดวกยิ่งขึ้น ควรได้เรซินที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงและการกระจายน้ำหนักโมเลกุลที่แคบ (MM) เพื่อเพิ่มปฏิกิริยาของเรซินในระหว่างการเปลี่ยนรูปทางเคมีต่างๆ จึงมีการนำกลุ่มฟังก์ชันสุดท้าย (เช่น ไฮดรอกซิล คาร์บอกซิล หรือไอโซไซยาเนต) เข้าไปในโมเลกุลขนาดใหญ่ และเตรียมส่วนผสมที่ประกอบด้วยโพลีบิวทาไดอีนและโมโนเมอร์ที่เกิดปฏิกิริยา เช่น สไตรีนและไวนิลโทลูอีน หมู่ไฮดรอกซิลส่วนท้ายทำให้เกิดปฏิกิริยากับโพลียูรีเทน และหมู่คาร์บอกซิลทำให้เกิดปฏิกิริยากับหมู่อีพอกซี PBB ที่มีกลุ่มปลายไอโซไซยาเนตถูกนำมาใช้เพื่อผลิตสารประกอบในการปลูกที่เป็นฉนวนไฟฟ้าเป็นหลัก
ด้วยกลุ่มไวนิลที่มีปริมาณสูง (มากกว่า 85%) เรซินโพลีบิวทาไดอีนจึงสามารถบ่มได้ง่ายเมื่อมีตัวเริ่มต้นเปอร์ออกไซด์ หมู่ฟังก์ชันปลายปฏิกิริยาช่วยให้เรซินเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลก่อนการบ่ม การเพิ่มขึ้นของ MM จะทำให้ความลื่นไหลของเรซินลดลงก่อนการเชื่อมโยงข้าม ซึ่งทำให้เกิดเจลาติไนเซชันและลักษณะของโครงสร้างโพลีเมอร์แข็ง
ส่งผลให้มีเวลาทางเทคโนโลยีที่สะดวกมากขึ้นในการประมวลผลเรซินในเครื่องปฏิกรณ์อีกด้วย ขั้นตอนการแพร่กระจายของสายโซ่สามารถควบคุมได้ (ทันเวลา) เพื่อผลิตโพลีเมอร์ที่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน ตั้งแต่ของเหลวที่มีความหนืดสูงไปจนถึงของแข็ง MW สูง ความสามารถในการขยายแบบลูกโซ่เป็นพื้นฐานสำหรับการใช้โพลีบิวทาไดอีนเรซินอย่างแพร่หลายในการผลิตคอมพาวนด์การขึ้นรูป สารเคลือบ กาว คอมพาวนด์สำหรับการปลูกที่เป็นฉนวนไฟฟ้า และเทอร์โมเซตติงลามิเนต อนุพันธ์โพลีบิวทาไดอีนที่แสดงด้านล่างสามารถใช้เป็นทั้งตัวดัดแปลงสำหรับเรซินอื่นๆ และในการผลิตลามิเนตแบบพิเศษ
– – –
การบ่มเรซิน ความคล้ายคลึงกันของกระบวนการบ่มของโพลีบิวทาไดอีนเรซินกับการบ่มโพลีเมอร์โพลีเอสเตอร์ที่รู้จักกันดีโดยใช้ตัวเริ่มต้นเปอร์ออกไซด์ ทำให้กระบวนการเหล่านี้มีประโยชน์อย่างมากสำหรับเทคโนโลยีวัสดุคอมโพสิต
โพลีเมอร์จะแข็งตัวผ่านสามขั้นตอน: การเกิดเจลที่อุณหภูมิต่ำ การบ่มที่อุณหภูมิสูง และการเกิดปฏิกิริยาด้วยความร้อน ที่อุณหภูมิต่ำ น้ำหนักโมเลกุลและความหนืดของเรซินจะเพิ่มขึ้น
สิ่งนี้อาจทำให้เกิดเจลและการเริ่มแข็งตัว การบ่มที่อุณหภูมิสูงเริ่มต้นที่ 121 °C โดยปฏิกิริยาที่พันธะคู่ของกลุ่มไวนิลจะมีอิทธิพลเหนือกว่า ในระหว่างขั้นตอนนี้ของกระบวนการ จะเกิดผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็ง การหมุนเวียนด้วยความร้อนเริ่มต้นที่ ~232 °C และชิ้นส่วนที่ไม่อิ่มตัวที่เหลือของซับสเตรตโพลีเมอร์จะทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างเครือข่ายเชื่อมโยงข้ามที่หนาแน่น
ด้านล่างนี้คือข้อมูลการประมวลผลพรีเพกทั่วไป:
อุณหภูมิการขึ้นรูป°C
ความดัน, MPa
รอบการแข็งตัวที่ 77°C สำหรับลามิเนต 3.2 มม. นาที|
ระยะเวลาหลังการบ่ม.......... ไม่มีโครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมี เรซินโพลีบิวทาไดอีนมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและทนต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยม ปริมาณชิ้นส่วนไฮโดรคาร์บอนที่สูงและปริมาณขั้นต่ำของหน่วยอะโรมาติกเป็นสาเหตุของค่าคงที่ไดอิเล็กตริกและค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนต่ำรวมถึงความทนทานต่อสารเคมีที่ดีเยี่ยม ปริมาณชิ้นส่วนอะโรมาติกในปริมาณต่ำอธิบายถึงความต้านทานส่วนโค้งที่สูง เช่นเดียวกับความต้านทานต่อการก่อตัวของร่องรอยที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า
คุณสมบัติเหล่านี้ของเรซินโพลีบิวทาไดอีน ซึ่งคล้ายกับพฤติกรรมของโพลีเอทิลีน มีความสัมพันธ์กับความต้านทานของโพลีเมอร์เหล่านี้ต่อการก่อตัวของคาร์บอนในระหว่างการไพโรไลซิสภายใต้ไฟฟ้าแรงสูง การไม่มีพันธะเอสเทอร์ ซึ่งทำให้โพลีเอสเตอร์เสี่ยงต่อกรดและเบส อธิบายถึงคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ เช่นเดียวกับความต้านทานของเรซินโพลีบิวทาไดอีนต่อกรดและด่าง
การใช้งาน CM ที่ใช้ PBD เนื่องจากคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมและความทนทานต่อสารเคมีที่ผสมผสานกันอย่างลงตัว CM ที่ใช้ PBD จึงถูกนำมาใช้ในการออกแบบเรดาร์เสาอากาศเรดาร์ในอากาศได้อย่างประสบความสำเร็จ ในการทำงานในช่วงความถี่ที่เกิน K-band (10.9 - 36.0 GHz) มีการใช้พลาสติกไฟเบอร์กลาสอีพอกซีเสริมแรงซึ่งไม่ตรงตามวัตถุประสงค์นี้เพียงพอเนื่องจากค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูง (4.5 - 5.0)
สิ่งนี้จะชัดเจนหากเราคำนึงว่าความหนาของผนังเรโดมจากสมการด้านล่างนี้เป็นฟังก์ชันของค่าคงที่ไดอิเล็กตริกและความยาวคลื่นปฏิบัติการ:
n 0 D=, 2(sin 2) 0.5 โดยที่ d คือความหนาของผนังของรัศมีเสาอากาศ n - จำนวนเต็ม 0 (n = 0 สำหรับผนังบาง n - 1 สำหรับผนังที่มีความหนาเท่ากับความยาวครึ่งคลื่น) 0 - ความยาวคลื่นในพื้นที่ว่าง - ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก; - มุมตกกระทบ
เนื่องจากความหนาของผนังเรโดมต้องเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความยาวคลื่นที่มีประสิทธิผล แต่แปรผกผันกับค่าคงที่ไดอิเล็กตริก การรวมกันของการเพิ่มความถี่ไปพร้อมๆ กันและการใช้วัสดุคอมโพสิตที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูง ทำให้เกิดปัญหาความหนาของผนังไม่ตรงกันเมื่อใช้ความยาวคลื่นที่ยาวขึ้น
แน่นอนว่าหากความยาวคลื่นลดลงพร้อมกันและค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของวัสดุเพิ่มขึ้น ก็เป็นไปได้ที่จะลดความหนาของผนังเรโดมได้ อย่างไรก็ตาม การใช้ผนังบางทำให้เกิดปัญหาความล้มเหลวในการกระแทก ซึ่งสามารถเร่งได้โดยการกัดเซาะพื้นผิวอย่างรุนแรงของโครงสร้างชั้นบาง
ปัญหาอีกประการหนึ่งที่เกิดขึ้นเมื่อใช้วัสดุที่มีคุณสมบัติเป็นฉนวนสูงกว่าก็คือความหนาของผนังเรโดมที่เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งนำไปสู่ต้นทุนการผลิตที่สูงขึ้น หรือการใช้วัสดุเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่ามีความหนา "ทางไฟฟ้า" ที่แน่นอน เมื่อใช้เสาอากาศบนเครื่องบินและเรือ CM ที่ใช้สร้างเรโดมจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดเพิ่มเติม โดยจะต้องมีคุณสมบัติที่เสถียรในช่วงอุณหภูมิที่หลากหลายและในสภาวะที่มีความชื้นสูง ข้อกำหนดด้านวัสดุที่เข้มงวดซึ่งเกี่ยวข้องกับความถี่ในการทำงานสูงและสภาวะแวดล้อมที่ท้าทายนั้นไม่สามารถทำได้ง่ายโดยใช้วัสดุคอมโพสิตทั่วไป อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้ครบถ้วนมากขึ้นเมื่อใช้วัสดุที่มีส่วนประกอบจากโพลีบิวทาไดอีน
เมื่อเตรียมพรีเพก เรซินจะถูกบ่มต่อหน้าตัวเริ่มต้นเปอร์ออกไซด์ แม้ว่า CM นี้จะสามารถแปรรูปได้ดีเยี่ยมและความง่ายในการบ่ม ซึ่งจะแล้วเสร็จในขั้นตอนเดียวภายใน 2 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 177 °C แต่คุณสมบัติทางกลต่ำในทิศทางตามขวางจะจำกัดการใช้เป็นวัสดุโครงสร้าง ข้อเสียนี้อาจเกี่ยวข้องกับความหนาแน่นสูงของการเชื่อมโยงข้ามระหว่างโมเลกุลซึ่งไม่เพียงนำไปสู่ความเปราะบางเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการยึดเกาะของสารยึดเกาะกับเส้นใยคาร์บอนต่ำอีกด้วย
เมื่อผลิตลามิเนตโพลีบิวทาไดอีนเพื่อวัตถุประสงค์ด้านโครงสร้างจะใช้เส้นใยเสริมแรงหลายชนิด: แก้ว ควอตซ์ และอะรามิด (“เคฟลาร์-49”) คอมโพสิตเสริมด้วยเส้นใย Kevlar-49 ที่มีปริมาตร 60% เหมาะสำหรับการผลิตเรดาร์เสาอากาศเรดาร์ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกลบางอย่างของวัสดุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความต้านทานแรงดึงในทิศทางตามขวางและแรงเฉือนระหว่างชั้น จำเป็นต้องปรับปรุงคุณสมบัติการยึดเกาะและความสามารถในการเปียกของเส้นใยเคฟล่าร์-49
ข้อกำหนดเพิ่มเติมเมื่อใช้วัสดุเหล่านี้ในการผลิตเรโดมเสาอากาศเรดาร์คือการดูดซับความชื้นต่ำ
การจัดเก็บ เรซินโพลีบิวทาไดอีนไม่ต้องการสภาวะการเก็บรักษาพิเศษใดๆ เมื่อเปรียบเทียบกับสภาวะการเก็บรักษาทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ที่ระเหยง่ายและติดไฟได้ เช่น เฮปเทนหรือโทลูอีน เมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 0, 20 หรือ 35 °C เป็นเวลา 10 สัปดาห์ ความหนืดหรือการแยกตัวของสารละลายจะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด อย่างไรก็ตาม ควรหลีกเลี่ยงการเก็บรักษาที่อุณหภูมิสูงกว่า 35 °C เป็นเวลานาน เนื่องจากมีแนวโน้มที่สารละลายจะเกิดเป็นเจล
อีพอกซีเรซิน อีพอกซีเรซินเป็นหนึ่งในตัวประสานที่ดีที่สุดสำหรับไฟเบอร์คอมโพสิตจำนวนมาก เนื่องจากเหตุผลดังต่อไปนี้:
การยึดเกาะที่ดีกับสารตัวเติมจำนวนมาก เสริมแรงส่วนประกอบและพื้นผิว
ความหลากหลายของอีพอกซีเรซินและสารช่วยบ่ม ช่วยให้ได้วัสดุที่มีคุณสมบัติหลายอย่างรวมกัน ตอบสนองความต้องการด้านเทคโนโลยีต่างๆ หลังจากการบ่ม
ไม่มีการปล่อยน้ำหรือสารระเหยใดๆ ในระหว่างการบำบัดทางเคมี และปรากฏการณ์การหดตัวเล็กน้อยระหว่างการบ่ม
ทนต่อสารเคมีและมีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าได้ดี
ส่วนประกอบหลักของสารยึดเกาะอีพอกซีคือส่วนผสมของผลิตภัณฑ์โอลิโกเมอร์กับกลุ่มอีพอกซีในยูนิตปิดท้าย (อีพอกซีเรซิน)
พวกเขาจะได้รับโดย:
ปฏิกิริยาระหว่างอีพิคลอโรไฮดรินกับแอลกอฮอล์หรือฟีนอลไดไฮโดรริก (ไม่บ่อยนักคือโพลีไฮดริก) เพื่อสร้างไดไกลซิดัลออกซีเอสเตอร์ CH2-CH-CH2Cl + HO-R-OH CH2-CH-CH2-O-R-(-O-CH2-CH(OH)-CH2- O- RO O)-O-CH2-CH-CH2 \/ O หรือ CH2-CH-CH2Cl + H2N-C6H4-NH2 \/ O หรือ CH2-CH-CH2Cl + HO-C6H4-C(CH3)2-C6H4- OH บิสฟีนอล A \/ O เรซินที่พบมากที่สุดคือเรซินที่ได้มาจากอีพิคลอโรไฮดรินและไดฟีนิลอลโพรเพน (บิสฟีนอล A) (เรซินประเภท ED) หรือจากอีพิคลอโรไฮดรินและผลิตภัณฑ์โพลีคอนเดนเซชันของเมทิลอลฟีนอล (EP, EN อีพอกซีฟีนอลเรซิน) เมื่อเร็วๆ นี้ มีการใช้เรซินจากอีพิคลอโรไฮดรินและอะนิลีน (อีเอเรซิน), ไดอะมิโนไดฟีนิลมีเทน (EMDA)
การใช้งาน อีพอกซีเรซินใช้ในการผลิตวัสดุคอมโพสิตและชิ้นส่วนโครงสร้างต่างๆ นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารห่อหุ้มและปิดผนึก ผงอัด และสำหรับการผลิตกาว
อีพอกซีเรซินทนทานต่อกรด ด่าง และความชื้นได้ดีมาก ไม่เสียรูปเมื่อถูกความร้อนที่อุณหภูมิสูง มีการหดตัวต่ำและมีความต้านทานปริมาตรสูง อีพอกซีเรซินไม่เพียงแต่ใช้เพื่อปกป้องวัสดุจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังใช้สำหรับการติดกาวกับชิ้นส่วนอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ อีพอกซีเรซินถูกใช้เพื่อห่อหุ้มโมดูลที่เชื่อม การเติมหม้อแปลงและขดลวดมอเตอร์ และข้อต่อซีลในสายไฟฟ้า
ตั้งแต่สงครามโลกครั้งที่ 2 เป็นต้นมา อีพอกซีเรซินได้ถูกนำมาใช้ในการผลิตเครื่องมือ (เช่น แม่พิมพ์ที่ใช้ในการปั๊มโลหะแผ่นหรือลวดลายในการผลิตชิ้นส่วน) สารตัวเติมเสริมแรงในรูปแบบของอนุภาคหรือเส้นใยจะรวมเข้ากับเรซินได้อย่างง่ายดาย ซึ่งช่วยลดต้นทุนและเพิ่มความเสถียรของมิติ ความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนโลหะด้วยอีพอกซีเรซินนั้นเกิดจากปัจจัยสองประการ: ความคุ้มค่าในการผลิตและความเร็วของการดัดแปลง (โดยไม่มีต้นทุนวัสดุจำนวนมาก) นอกจากนี้ เรซินเหล่านี้ยังคงรูปร่างและขนาดได้ดี มีคุณสมบัติทางกลสูงและการหดตัวต่ำ ซึ่งช่วยให้สามารถนำไปผลิตชิ้นส่วนที่มีพิกัดความเผื่อต่ำได้
การขึ้นรูป สารประกอบการขึ้นรูปแบบอีพ็อกซี่ (ผง ซึ่งเป็นส่วนผสมของเรซินและสารทำให้แข็งตัวที่แห้งตัวบางส่วนจะไหลเมื่อถูกความร้อน) ถูกนำมาใช้เพื่อผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างทุกประเภท สารตัวเติมและสารเสริมแรงจะรวมเข้ากับอีพอกซีเรซินได้อย่างง่ายดายเพื่อสร้างสารประกอบในการขึ้นรูป อีพอกซีเรซินมีการหดตัวต่ำ การยึดเกาะที่ดีกับสารตัวเติมและสารเสริมแรง ความคงตัวทางเคมี และคุณสมบัติทางรีโอโลยีที่ดี
การยึดเหนี่ยว ในบรรดาวัสดุโพลีเมอร์ที่รู้จักทั้งหมด อีพอกซีเรซินมีความแข็งแรงในการยึดเกาะสูงสุด พวกมันถูกใช้เพื่อทำให้พื้นผิวหลากหลายชนิดในขณะที่มีการหดตัวน้อยที่สุด ดังนั้นเรซินเหล่านี้จึงสามารถนำไปใช้เชื่อมวัสดุที่แตกต่างกันหลายชนิดได้ นอกจากนี้ ยังสามารถแข็งตัวที่อุณหภูมิและความเร็วต่างกัน ซึ่งมีความสำคัญมากสำหรับการผลิตกาวทางอุตสาหกรรม
การทำ CM ด้วยไฟเบอร์วูนด์และลามิเนท หนึ่งในการใช้ที่สำคัญที่สุดของอีพอกซีเรซินหรือสารยึดเกาะคือการผลิตลามิเนตและคอมโพสิตที่มีแผลจากไฟเบอร์สำหรับการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้าง ชิ้นส่วนดังกล่าวใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงการก่อสร้างเครื่องบิน อวกาศ และเทคโนโลยีทางทหาร ลามิเนตยังใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เพื่อผลิตแผงวงจรพิมพ์ อุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเคมีใช้ภาชนะและท่อที่ทำจากคอมโพสิตอีพอกซีกันอย่างแพร่หลาย
อีพอกซีเรซินสามารถใช้ได้ในหลายกระบวนการ: การม้วนเส้นใยเปียกหรือการเคลือบ "เปียก" การม้วนแบบแห้งหรือการเคลือบเส้นใยเส้นใย ผ้า หรือเทปไว้ล่วงหน้า (ในรูปแบบของพรีเพก) โดยทั่วไป อีพอกซีเรซินมีราคาแพงกว่าเรซินอื่นๆ ส่วนใหญ่ แต่คุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมมักจะทำให้การใช้งานมีผลกำไรมากขึ้นในระยะยาว
การบ่มเรซินด้วยเอมีน อีพอกซีโอลิโกเมอร์ส่วนใหญ่เป็นของเหลวหนืดหรือของแข็งที่ละลายต่ำ ซึ่งละลายได้สูงในคีโตน อีเทอร์ และโทลูอีน
สารทำให้แข็งโอลิโกเมอร์ของอีพ็อกซี่แบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ตามกลไกการออกฤทธิ์:
สารเพิ่มความแข็งแบบเชื่อมขวางประกอบด้วยหมู่ฟังก์ชันที่ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับกลุ่มฟังก์ชันของอีพอกซีโอลิโกเมอร์
ตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้แข็งตัวทำให้เกิดการก่อตัวของโครงสร้างเครือข่ายเชิงพื้นที่โดยการเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของกลุ่มอีพอกซี
สารเพิ่มความแข็งแบบเชื่อมขวางประกอบด้วยอะมิโน คาร์บอกซิล แอนไฮไดรด์ ไอโซไซยาเนต ไฮดรอกซิล และหมู่อื่นๆ ในโมเลกุลของพวกมัน
สารทำให้แข็งชนิดเอมีนใช้สำหรับการบ่มในช่วงอุณหภูมิการทำงาน 0-150 °C 1,6-hexamethylenediamine และ polyethylenepolyamines ของสูตรทั่วไป H2N(CH2CH2NH),CH2CH2NH2 โดยที่ n = 1-4 ซึ่งมีฤทธิ์สูงแม้ที่อุณหภูมิ 20 °C ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นอะลิฟาติกเอมีน
M-phenylenediamine, 4,4"-diaminodiphenylmethane และ 4,4"-diaminodiphenylsulfone ถูกใช้เป็นอะโรมาติกเอมีน อะโรมาติกเอมีนมีฤทธิ์น้อยกว่าอะลิฟาติกเอมีนและจะแห้งตัวที่อุณหภูมิ 150 °C ขึ้นไป
Dicyandiamine ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารทำให้แข็งชนิดเอมีน
ไดไซแอนไดเอมีนแทบไม่ทำปฏิกิริยากับอีพอกซีโอลิโกเมอร์ที่อุณหภูมิห้อง แต่จะหายตัวได้อย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูง (150 °C ขึ้นไป)
ในการเชื่อมโยงอีพอกซีเรซินอย่างสมบูรณ์ อัตราส่วนระหว่างจำนวนอะตอมไฮโดรเจนในกลุ่มอะมิโนของสารทำให้แข็งและจำนวนกลุ่มอีพอกซีในเรซินต้องเป็น 1:1 ปฏิกิริยาระหว่างอะลิฟาติกเอมีนกับหมู่อีพอกซีเกิดขึ้นที่อุณหภูมิห้อง เมื่อใช้อะโรมาติกเอมีนที่มีฤทธิ์รุนแรง จำเป็นต้องให้ความร้อน พันธะเคมีระหว่างอะตอมของคาร์บอนและไนโตรเจน ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อเรซิน "เชื่อมขวาง" กับเอมีน มีความทนทานต่อการกระทำของกรดอนินทรีย์และด่างส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม พันธะนี้มีความเสถียรต่อผลกระทบของกรดอินทรีย์น้อยกว่าพันธะระหว่างโมเลกุลที่เกิดจากสารทำให้แข็งประเภทอื่น นอกจากนี้ คุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าของอีพอกซีเรซิน "บ่มเอมีน" ไม่ดีเท่ากับสารบ่มอื่นๆ อาจเนื่องมาจากขั้วของกลุ่มไฮดรอกซิลที่เกิดขึ้นระหว่างการบ่ม
สารทำให้แข็งไอโซไซยาเนตทำปฏิกิริยากับกลุ่มไฮดรอกซิลของอีพอกซีโอลิโกเมอร์ได้ง่ายแม้ในที่เย็น (=20 ° C) ที่อุณหภูมิการบ่มสูง (180-200 °C) หมู่ไอโซไซยาเนตสามารถทำปฏิกิริยากับหมู่อีพอกซีเพื่อสร้างวงแหวนออกซาโซลิโดน ไอโซไซยาเนตที่ใช้คือ 2,4- และ 2,6-โทลูลีน ไดไอโซไซยาเนต, เฮกซาเอทิลีน ไดไอโซไซยาเนต และพรีโพลีเมอร์ที่มีหมู่ไอโซไซยาเนตส่วนปลายเป็นพื้นฐาน
สำหรับการบ่มอีพอกซีโอลิโกเมอร์ มีการใช้โอลิโกเมอร์ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ทั้งชนิดโนโวแลคและรีโซลอย่างกว้างขวาง Novolaks แก้อีพอกซีโอลิโกเมอร์โดยทำปฏิกิริยาฟีนอลไฮดรอกซิลกับหมู่อีพอกซีที่อุณหภูมิ 150-180 °C และต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา (เอมีนระดับอุดมศึกษา) ที่อุณหภูมิ 80 °C ในกรณีของรีโซล กลุ่มไฮดรอกซีเมทิลของรีโซลจะทำปฏิกิริยากับกลุ่ม OH ทุติยภูมิของอีพอกซีโอลิโกเมอร์ และนอกจากนี้ ยังสามารถอัลคิเลตวงแหวนอะโรมาติกของอีพอกซีโอลิโกเมอร์ได้อีกด้วย
ตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้แข็งตัวเร่งปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชันของกลุ่มอีพอกซีโดยกลไกของประจุบวกและประจุลบ
ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันของประจุบวกเริ่มต้นโดยกรดลูอิส - BF3, BF30(C2H5)2, SnCl4 เป็นต้น
ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันแบบประจุลบเริ่มต้นจากไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลและแอลกอฮอล์ เช่นเดียวกับเอมีนตติยภูมิ เช่น ไตรเอทาโนลามีนและ 2,4,6-ทริส(ไดเมทิลอะมิโนเมทิล)ฟีนอล
ในการเกิดพอลิเมอไรเซชันแบบประจุลบเมื่อมีเอมีนตติยภูมิบริเวณที่ใช้งานจะเกิดขึ้นจากปฏิกิริยารวมของเอมีน, ศูนย์กลางอีพ็อกซี่และแอลกอฮอล์ตามโครงการ O OH เอมีนระดับตติยภูมิอะลิฟาติกมักจะเป็นตัวทำให้แข็งตัวด้วยการบ่มด้วยความเย็น เมื่อเร็ว ๆ นี้ imidazoles (โดยเฉพาะ 2-ethyl-4-methylimidazole) ถูกนำมาใช้เป็นสารทำให้แข็งประเภทฐานของ Lewis ได้สำเร็จซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานความร้อนให้กับโพลีเมอร์ เมื่อเก็บสารทำให้แข็งเอมีนมักจะไม่มีปัญหาพิเศษ อย่างไรก็ตาม อาจทำให้เกิดการระคายเคืองต่อผิวหนังในบางคน จึงต้องได้รับการดูแลอย่างระมัดระวัง
การบ่มเรซินด้วยกรดแอนไฮไดรด์ Cyclic aldehydes ของกรดคาร์บอกซิลิก เช่น phthalic, maleic และ trimellitic (TMA), pyromellitic (PMA) และ benzophenonetetracarboxylic acid anhydride (ABTC) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารทำให้แข็งที่เป็นกรด การบ่มด้วย กรดคาร์บอกซิลิกแอนไฮไดรด์จะดำเนินการที่อุณหภูมิ 120-180 °C
การจัดเก็บสารทำให้แข็งเหล่านี้ต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษเพื่อป้องกันการสลายตัวจากการสัมผัสกับความชื้นในอากาศ เพื่อให้แน่ใจว่าการบ่มสมบูรณ์ ปฏิกิริยาจะดำเนินการโดยใช้ความร้อน บ่อยครั้งจะมีการเติมคันเร่งจำนวนเล็กน้อยเพื่อเร่งกระบวนการบ่มซึ่งช้ามาก นอกจากนี้ยังมีสารทำให้แข็งแอนไฮไดรด์ที่ทำปฏิกิริยากับเรซินเมื่อถูกความร้อนสูงกว่า 200 °C กรดแอนไฮไดรด์ทำปฏิกิริยากับอีพอกซีเรซินเพื่อสร้างเอสเทอร์ เพื่อให้ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้น จำเป็นต้องเปิดวงแหวนแอนไฮไดรด์ สารที่มีโปรตอนในปริมาณเล็กน้อย (เช่น กรด แอลกอฮอล์ ฟีนอล และน้ำ) หรือลูอิสเบสจะส่งเสริมการเปิดวงแหวน
กลุ่มเอสเทอร์ที่เกิดขึ้นจากการบ่มสามารถทนต่อการกระทำของกรดอินทรีย์และกรดอนินทรีย์บางชนิด แต่ถูกทำลายโดยด่าง วัสดุที่ได้จะมีเสถียรภาพทางความร้อนมากขึ้นและมีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าได้ดีกว่าเมื่อใช้สารทำให้แข็งเอมีน
การบ่มตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยกรดลิวอิส กรดลิวอิสเพียงชนิดเดียวคือโบรอนไตรฟลูออไรด์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นตัวทำให้แข็งสำหรับอีพอกซีเรซิน เมื่อเติมอีพอกซีเรซินบริสุทธิ์ในปริมาณเล็กน้อย สารทำให้แข็งนี้จะทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาโฮโมพอลิเมอไรเซชันของประจุบวกของเรซินเพื่อสร้างโพลีเอสเตอร์ โบรอนไตรฟลูออไรด์ทำให้เกิดการพอลิเมอไรเซชันแบบคายความร้อนอย่างรวดเร็ว ซึ่งเกิดขึ้นภายในไม่กี่นาที ดังนั้นเมื่อบ่มเรซินจำนวนมาก เพื่อรักษาอุณหภูมิห้องไว้ในมวล จึงจำเป็นต้องปิดกั้นเรซินโดยใช้เทคโนโลยีพิเศษ เมื่อรวมกับโมโนเอทิลเอมีน (MEA) เพื่อสร้างสารเชิงซ้อน BF3-MEA โบรอนไตรฟลูออไรด์จะถูกแปลงที่อุณหภูมิห้องให้กลายเป็นสารบ่มที่แฝงอยู่ ที่อุณหภูมิสูงกว่า 90 °C จะเริ่มทำงานและทำให้อีพอกซีเรซินแข็งตัวอย่างรวดเร็ว พร้อมการควบคุมการปล่อยความร้อน เมื่อเตรียมพรีเพกที่มักเก็บไว้เป็นเวลาหลายสัปดาห์ก่อนแปรรูป จำเป็นต้องใช้สารเพิ่มความแข็งแฝงถือเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง
อีพอกซีเรซินที่มีสารเชิงซ้อน BF3-MEA ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการปิดผนึก ในการผลิตเครื่องมือ ลามิเนต และผลิตภัณฑ์ม้วน
ข้อจำกัดบางประการคือความไม่เสถียรที่ค้นพบของพรีเพกและองค์ประกอบการบ่มที่มี VG3MEA ต่อความชื้น
ตัวเร่ง ตัวเร่งจะถูกเพิ่มลงในส่วนผสมของเรซินและสารทำให้แข็งเพื่อเร่งปฏิกิริยาระหว่างกัน พวกมันถูกนำมาใช้ในปริมาณที่ไม่ใช่ปริมาณสัมพันธ์เล็กน้อย ซึ่งจะถูกเลือกโดยการทดลอง โดยพิจารณาจากคุณสมบัติของวัสดุที่ได้ ตัวเร่งปฏิกิริยาการบ่มเอมีนในระดับอุดมศึกษาบางตัวยังสามารถเป็นตัวเร่งสำหรับระบบจำนวนหนึ่งได้ ส่วนใหญ่มักใช้เพื่อเพิ่มอัตราการบ่มอีพอกซีเรซินด้วยกรดแอนไฮไดรด์ เพื่อจุดประสงค์นี้จึงใช้ดีบุกออกทาเนตซึ่งเป็นกรดลูอิส ในบางกรณีจะช่วยให้สามารถบ่มที่อุณหภูมิห้องได้
เรซินอีพอกซีเรซินที่บ่มแล้ว อาจมีลักษณะทั่วไปบางประการเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างทางเคมีและคุณสมบัติของอีพอกซีเรซินที่บ่มแล้ว:
ยิ่งอีพอกซีเรซินมีวงแหวนอะโรมาติกมากเท่าไร ความคงตัวทางความร้อนและความทนทานต่อสารเคมีก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
เมื่อใช้สารทำให้แข็งแบบอะโรมาติก วัสดุที่มีความแข็งและทนทานจะถูกสร้างขึ้นมากกว่าในกรณีของสารอะลิฟาติก อย่างไรก็ตาม ความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้นของระบบดังกล่าวจะช่วยลดการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและทำให้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มปฏิกิริยาซับซ้อนขึ้น และการบ่มในกรณีนี้จะดำเนินการที่ระดับสูง อุณหภูมิ;
การลดลงของความหนาแน่นของ "การเชื่อมขวาง" ระหว่างโมเลกุลอาจทำให้ความแข็งแรงของวัสดุเพิ่มขึ้นเนื่องจากการยืดตัวที่เพิ่มขึ้นเมื่อขาด
การลดความหนาแน่นของ cross-link อาจส่งผลให้การหดตัวของเรซินลดลงในระหว่างการบ่ม
การเพิ่มความหนาแน่นของ "การเชื่อมขวาง" ส่งผลให้ความทนทานต่อสารเคมีของวัสดุที่บ่มแล้วเพิ่มขึ้น
การเพิ่มความหนาแน่นของการเชื่อมขวางทำให้อุณหภูมิการทำลายล้างด้วยความร้อนเพิ่มขึ้น (และอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว Tg) แต่ความหนาแน่นของการเชื่อมขวางสูงเกินไป
ลดการเสียรูปของการแตกหัก (เพิ่มความเปราะบาง);
เมื่อเปลี่ยนชิ้นส่วนอะโรมาติกของโมเลกุลด้วยอะลิฟาติกหรือไซโคลอะลิฟาติกซึ่งไม่ได้มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงจำนวน "การเชื่อมขวาง" ในระบบความยืดหยุ่นและการยืดตัวของเรซินที่บ่มจะเพิ่มขึ้น
ประสิทธิภาพของอีพอกซีเรซินที่บ่มด้วยกรดแอนไฮไดรด์จะดีกว่าเมื่อใช้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดมากกว่าในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง
เนื่องจากอีพอกซีเรซินเป็นวัสดุยืดหยุ่นหนืด คุณสมบัติของพวกมันจึงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและระยะเวลาการทดสอบ (ความเร็ว ความถี่)
คุณสมบัติของอีพอกซีเรซินที่บ่มด้วยวิธีพิเศษ
เมื่อใช้ระบบอีพ็อกซี่ที่บ่มเป็นพิเศษ จะต้องคำนึงถึงข้อจำกัดบางประการด้วย ตัวอย่างเช่น ในกรณีชิ้นส่วนขนาดใหญ่ที่ทำความร้อนได้ยาก และชิ้นส่วนผนังหนาซึ่งความเครียดจากความร้อนต้องน้อยที่สุด ไม่เหมาะที่จะใช้ระบบที่ต้องมีการบ่มที่อุณหภูมิสูง ในกรณีเหล่านี้ จะใช้ระบบที่มีสารทำให้แข็งที่อุณหภูมิต่ำ องค์ประกอบดังกล่าวรวมถึงอีพอกซีเรซินที่บ่มโดยการกระทำของอะลิฟาติกเอมีน การบ่มองค์ประกอบดังกล่าวที่อุณหภูมิห้องส่งผลให้วัสดุมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมและได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมด้วยความร้อนต่ำ แน่นอนว่าเรซินเหล่านี้ไม่สามารถใช้ที่อุณหภูมิสูงได้
อีพอกซีโอลิโกเมอร์และโพลีเมอร์ถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีหลากหลายสาขาเนื่องจากการผสมผสานที่ประสบความสำเร็จของเทคโนโลยีการประมวลผลอย่างง่ายที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลสูง ทนความร้อน การยึดเกาะกับวัสดุต่าง ๆ ความต้านทานต่อสภาพแวดล้อมต่าง ๆ รวมถึงความสามารถในการรักษาที่ความดันบรรยากาศ มีการหดตัวต่ำ ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตวัสดุโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูง ในด้านจรวดและเทคโนโลยีอวกาศ การบิน การต่อเรือ วิศวกรรมเครื่องกล วิศวกรรมไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางวิทยุ และการผลิตเครื่องมือ
อีพ็อกซี่โอลิโกเมอร์และโพลีเมอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเมทริกซ์สำหรับการผลิตพลาสติกคาร์บอนไฟเบอร์ โดดเด่นด้วยการผสมผสานระหว่างความแข็งแรงและความแข็งแกร่งสูงโดยมีความหนาแน่นต่ำ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานอุณหภูมิต่ำ การนำความร้อนและไฟฟ้าสูง ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทานต่อความร้อนและ อิทธิพลของรังสี พลาสติกคาร์บอนอีพอกซีโค้กและไพโรคาร์บอนมีความทนทานต่อการทำลายจากความร้อนและออกซิเดชั่นจากความร้อน มีลักษณะความแข็งแรงสูง และมีคุณสมบัติป้องกันความร้อนได้ดี
อีพอกซีโพลีเมอร์เป็นเมทริกซ์ที่ดีสำหรับการสร้างพลาสติกไฟเบอร์กลาส นอกจากใยแก้วและผ้าแก้วแล้ว ยังมีการใช้เส้นใยและผ้าควอตซ์ โบรอนคาร์บอน ซิลิกอนคาร์ไบด์ และเส้นใยอนินทรีย์อื่นๆ
นอกจากเส้นใยอนินทรีย์แล้ว เส้นใยจากโพลีเมอร์อินทรีย์ยังใช้ในการผลิตพลาสติกอีพอกซีเสริมแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เส้นใยสังเคราะห์ที่มีความแข็งแรงสูงจากโพลีและฟีนิลีนเทเรฟทาลาไมด์และอะรามิดอื่นๆ
เนื่องจากการยึดเกาะที่ดีกับแก้ว เซรามิก ไม้ พลาสติก และโลหะ อีพอกซีโอลิโกเมอร์และโพลีเมอร์จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตกาว สารประกอบการบ่มร้อนและเย็น
อีพอกซีโอลิโกเมอร์ใช้ในการปิดผนึกและห่อหุ้มชิ้นส่วนต่างๆ เพื่อปกป้องชิ้นส่วนจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อม
ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า อีพอกซีโอลิโกเมอร์ถูกใช้เพื่อเติมขดลวดของหม้อแปลงและมอเตอร์ เพื่อปิดผนึกรอยต่อของสายไฟฟ้า ฯลฯ
หัวข้อที่ 6 เรซินทนความร้อน
เรซินทนความร้อนเป็นโพลีเมอร์เฮเทอโรอะโรมาติกแบบเชิงเส้นหรือแบบเชื่อมโยงข้ามซึ่งมีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วสูงและสามารถทนต่อความร้อนในอากาศที่สูงกว่า 300 ° C เป็นเวลานานโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่เห็นได้ชัดเจนแม้จะมีกระบวนการทำลายล้างด้วยความร้อนออกซิเดชันซึ่งเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ภายใต้สภาวะเหล่านี้ แต่การสลายตัวของโพลีเมอร์ดังกล่าวค่อนข้างช้า นอกจากนี้ สันนิษฐานว่าชิ้นส่วนที่โพลีเมอร์เหล่านี้สลายตัวนั้นค่อนข้างเสถียร ซึ่งจะทำให้ "อายุการใช้งาน" ของวัสดุเพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิสูง
จุดสำคัญในการได้รับเรซินทนความร้อนคือการสังเคราะห์โพลีเมอร์ที่มีชิ้นส่วนเฮเทอโรอะโรมาติกจำนวนมาก ชิ้นส่วนเหล่านี้ซึ่งมีอะตอมไฮโดรเจนจำนวนน้อยที่สุดที่สามารถเกิดออกซิเดชันได้ สามารถดูดซับพลังงานความร้อนได้ น่าเสียดายที่องค์ประกอบเดียวกันของโครงสร้างทางเคมีที่กำหนดความเสถียรต่อการเกิดออกซิเดชันทางความร้อนของเรซินดังกล่าวนำไปสู่ปัญหาร้ายแรง และบ่อยครั้งถึงกับเป็นไปไม่ได้ที่จะแปรรูปให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ
ในช่วงทศวรรษที่ 60 มีการสังเคราะห์โพลีเมอร์เฮเทอโรอะโรมาติกจำนวนหนึ่ง ซึ่งตามการวิเคราะห์ทางเทอร์โมกราวิเมตริก (TGA) มีความคงตัวต่อออกซิเดชันทางความร้อนที่ดีที่อุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม ความพยายามในการใช้โพลีเมอร์เหล่านี้เป็นตัวประสานสำหรับวัสดุคอมโพสิตที่มีคุณสมบัติที่ดีขึ้นไม่ประสบผลสำเร็จหรือไม่สามารถทำได้ในเชิงเศรษฐกิจ
ดังนั้นในช่วงต้นทศวรรษที่ 70 อนาคตของสารยึดเกาะโพลีเมอร์ทนความร้อนจึงดูมีหมอกหนาและไม่แน่นอน ดูเหมือนว่าวัสดุประเภทที่มีประโยชน์นี้จะยังคงเป็น “ความอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการ” อย่างไรก็ตาม การพัฒนาทางเคมีของพอลิอิไมด์โพลีเมอร์ในปี พ.ศ. 2515-17 ไม่เพียงแต่ฟื้นความสนใจในตัวสารเหล่านี้และจุดประกายการพัฒนาใหม่ในด้านสารยึดเกาะทนความร้อน แต่ยังทำให้สามารถตระหนักถึงความสามารถที่เป็นไปได้หลายประการของสารยึดเกาะเหล่านี้ในทางปฏิบัติ ปัจจุบัน วัสดุคอมโพสิตเส้นใยพอลิอิไมด์ถูกใช้เป็นวัสดุโครงสร้างที่ทำงานที่อุณหภูมิประมาณ 300 °C โอลิโกอิไมด์แบ่งออกเป็นอะโรมาติก อะลิฟาติก และอะลิไซคลิก ขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมีของอนุมูลอินทรีย์ที่ประกอบเป็นหมู่อิไมด์ รูปร่างของโซ่ - เป็นเส้นตรงหรือสามมิติ (spatiogrid)
ข้อเสียเปรียบหลักของวัสดุคอมโพสิตที่มีโพลีอิไมด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงคือมีความพรุนสูง ซึ่งจำกัดความเป็นไปได้อย่างมากในการใช้วัสดุเหล่านี้ในทางปฏิบัติอย่างมีประสิทธิภาพภายใต้เงื่อนไขของการสัมผัสกับโหลดเชิงกลสูง อุณหภูมิสูง และบรรยากาศออกซิไดซ์พร้อมกัน
ดังนั้นจึงดูเหมือนเหมาะสมกว่าที่จะใช้โอลิโกเมอริกอิไมด์ที่หลอมละลายได้เริ่มต้นที่สามารถบ่มผ่านปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน เนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันไม่ได้มาพร้อมกับการปล่อยผลพลอยได้ที่ระเหยได้ ซึ่งนำไปสู่ความพรุนสูงของวัสดุที่ได้ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือโอลิโกเมอริกอิไมด์ที่สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ได้ซึ่งมีกลุ่มมาเลอิคาไมด์และเอนโดเมทิลีนเตตร้าไฮโดรธาลิไมด์ที่ปลายสายโซ่
ข้อกำหนดที่ระบุไว้ส่วนใหญ่ได้รับความพึงพอใจจากบิสมาไลนิมิลที่ได้จากปฏิกิริยาระหว่างไดเอมีนของโครงสร้างต่างๆ และกรดมาลิกแอนไฮไดรด์ พันธะคู่ในบิส-มาเลอิไมด์ขาดอิเล็กตรอนเนื่องจากอยู่ใกล้กับกลุ่มคาร์บอนิลของวงแหวนอิไมด์ ดังนั้น บิส-มาเลอิไมด์จะเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์ได้ง่ายเมื่อถูกความร้อนเหนือจุดหลอมเหลวทำให้เกิดโพลีเมอร์ที่มีโครงสร้างสามมิติ
ขยะที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้จากองค์กรอุตสาหกรรม ในกระบวนการของกิจกรรมทางเศรษฐกิจของเกือบทุกองค์กร ของเสียจะถูกสร้างขึ้น เนื่องจากปริมาณของเสียส่งผลโดยตรงต่อ... "FEDERAL EDUCATION AGENCY MOSCOW STATE CONSTRUCTION UNIVERSITY PROGRAM OF the วินัย _การประเมินทางเศรษฐกิจของการลงทุน_" PUBLIC SECTOR ECONOMICS" แสดงให้เห็นว่าปัญหาปฏิสัมพันธ์ของกลไกตลาดและกฎระเบียบของรัฐบาลควร พิจารณา…” ผู้สมัครปรัชญา นักวิจัยรุ่นเยาว์ ภาควิชาสังคมวิทยาและจิตวิทยา N…” นักลงทุน คณบดี Witter ฝ่ายการเงิน ซึ่งจะได้รับทุนการศึกษาระยะสั้นจาก Stanford จาก...” N. V. Mikhailova Minsk State University .. ”
2017 www.site - “ห้องสมุดอิเล็กทรอนิกส์ฟรี - สื่อหลากหลาย”
เนื้อหาบนเว็บไซต์นี้โพสต์เพื่อวัตถุประสงค์ในการให้ข้อมูลเท่านั้น สิทธิ์ทั้งหมดเป็นของผู้เขียน
หากคุณไม่ยอมรับว่าเนื้อหาของคุณถูกโพสต์บนเว็บไซต์นี้ โปรดเขียนถึงเรา เราจะลบเนื้อหาดังกล่าวออกภายใน 1-2 วันทำการ
- บทที่ 1. วัสดุคอมโพสิตไฟเบอร์แบบทิศทางเดียว
- การวิเคราะห์สมบัติทางกลและแบบจำลองการเปลี่ยนรูป
- 1. 1. วัสดุผสมเส้นใยที่ใช้แล้วและคุณสมบัติ
- 1. 2.
การเสียรูปแบบไม่เชิงเส้นของวัสดุคอมโพสิต
- 1. 2. 1. แผนภาพความเค้นของวัสดุคอมโพสิตเส้นใย
- 1. 2. 2. คำอธิบายของแผนภาพความเค้น-ความเครียดแบบไม่เชิงเส้นของวัสดุคอมโพสิตแบบชั้น
- 2. 1. การละเมิดความแข็งของวัสดุคอมโพสิตโพลีเมอร์
- 2. 2. แบบจำลองทางกลจุลภาคของชั้นทิศทางเดียว
- 3. 1. การเสียรูปแบบไม่เชิงเส้นของวัสดุไอโซโทรปิก
- 3. 2. แบบจำลองพฤติกรรมไม่เชิงเส้นของวัสดุคอมโพสิตไฟเบอร์ทิศทางเดียว
- 3. 3.
วัสดุคอมโพสิตที่มีเทอร์โมเซตติงและสารยึดเกาะเทอร์โมพลาสติก
- 3. 3. 1. คอมโพสิตเมทริกซ์เทอร์โมเซตติง
- 3. 3. 2. คอมโพสิตเมทริกซ์เทอร์โมพลาสติก
- 3. 4.
การเตรียมวัสดุคอมโพสิตไฟเบอร์สองเมทริกซ์
- 3. 4. 1. แง่มุมทางทฤษฎีของการได้รับวัสดุคอมโพสิตสองเมทริกซ์
- 3. 4. 2. การเตรียมและสมบัติของเส้นใยคอมโพสิต
- 3. 4. 3. วัสดุคอมโพสิตสองเมทริกซ์ เทคโนโลยีการรับ
- 3. 5.
ผลการทดสอบตัวอย่างวัสดุคอมโพสิตสองเมทริกซ์
- 3. 5. 1. ความตึงของวัสดุตามทิศทางของการเสริมแรง
- 3. 5. 2. กำลังโหลดวัสดุในทิศทางตามขวาง
- 3. 5. 3. การเปลี่ยนรูปเฉือนของวัสดุ
- 4. 1.
การคำนวณแผ่นชั้นที่ทำจากวัสดุคอมโพสิตสองเมทริกซ์
- 4. 1. 1. สถานะความเค้น-ความเครียดของแผ่นคอมโพสิตแบบหลายชั้น
- 4. 1. 2. ความตึงของแผงเสริมแรงแบบสมมาตร
- 4. 2.
เปลือกทรงกระบอกทำจากวัสดุคอมโพสิตสองเมทริกซ์
- 4. 2. 1. โครงสร้างตัวอย่าง วิธีการทดสอบ
- 4. 2. 2. ผลการทดสอบ
- 4. 2. 3. คำอธิบายพฤติกรรมทางกลของเปลือกทรงกระบอก
การเสียรูปแบบไม่เชิงเส้นของโครงสร้างคอมโพสิตสองเมทริกซ์ (เรียงความ รายวิชา ประกาศนียบัตร แบบทดสอบ)
การวิจัยและพัฒนาวัสดุดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง นำไปสู่การเกิดวัสดุใหม่ๆ มากขึ้นเรื่อยๆ และความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในด้านวัสดุศาสตร์ ปัจจุบันมีวัสดุที่ใช้ในการผลิตโครงสร้าง เครื่องจักร และอุปกรณ์ต่างๆ มากมาย ในหมู่พวกเขา วัสดุที่มีการพัฒนาอย่างเข้มข้นที่สุดเรียกว่าคอมโพสิตหรือคอมโพสิต
ปัจจุบันข้อกำหนดสำหรับคุณสมบัติของวัสดุมีความหลากหลายอย่างมากเนื่องจากสภาพการทำงานของวัสดุมีความเข้มงวดและซับซ้อนมากขึ้น ตัวอย่างเช่น อาจต้องการคุณสมบัติต่อไปนี้จากวัสดุ: ความแข็งแรง ความแข็งแกร่ง ความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานการสึกหรอ น้ำหนักเบา ความทนทาน ทนความร้อน การนำความร้อน ก้ันเสียง ฯลฯ ค่อนข้างเป็นธรรมชาติที่การใช้วัสดุแบบดั้งเดิมนั้นค่อนข้างจะมีประโยชน์มาก ยากที่จะตอบสนองความต้องการข้างต้นได้อย่างเพียงพอ นั่นคือเหตุผลที่แนวคิดในการใช้วัสดุผสมที่เหมาะสมเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่ต้องการจึงเกิดขึ้น
วัสดุคอมโพสิตเป็นวัสดุที่เกิดขึ้นจากการรวมกันของสองเฟสขึ้นไป (เฟสแยก - เส้นใยเสริมแรง อนุภาค และเฟสต่อเนื่อง - เมทริกซ์) โดยมีส่วนต่อประสานที่ชัดเจนระหว่างพวกมัน และโดดเด่นด้วยชุดคุณสมบัติที่ส่วนประกอบแต่ละชิ้นไม่มี เป็นรายบุคคล การใช้คอมโพสิตอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การต่อเรือ น้ำมันและก๊าซ เกษตรกรรม พลังงาน ยานยนต์ และเทคโนโลยีสมัยใหม่อื่นๆ สาเหตุหลักมาจากความสามารถในการสร้างวัสดุที่มีคุณสมบัติที่กำหนดไว้ล่วงหน้า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ด้วยความแข็งแกร่งและความแข็งแกร่งที่ปรับได้ในช่วงกว้าง . การใช้แก้ว คาร์บอน โบรอน อินทรีย์ และเส้นใยที่มีความแข็งแรงสูงอื่นๆ เป็นองค์ประกอบเสริมแรงและสารยึดเกาะโพลีเมอร์เป็นเมทริกซ์ ทำให้สามารถสร้างโครงสร้างที่มีความแข็งแรงและความแข็งแกร่งสูงกว่าอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเปรียบเทียบกับชิ้นส่วนที่เป็นโลหะ ในกรณีนี้ เป็นไปได้ที่จะได้รับน้ำหนักและขนาดเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด และเพิ่มความน่าเชื่อถือของโครงสร้างไม่เพียงแต่เนื่องจากลักษณะเฉพาะที่สอดคล้องกันของวัสดุเท่านั้น แต่ยังกำจัดขั้นตอนการประมวลผลระดับกลางจำนวนหนึ่งซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของวัสดุแบบดั้งเดิมด้วย
ควรสังเกตว่าโดยพื้นฐานแล้ววัสดุแอนไอโซทรอปิก คอมโพสิตเส้นใยทิศทางเดียวบนเมทริกซ์โพลีเมอร์แสดงการเสียรูปไม่เพียงพออย่างชัดเจนในทิศทางตามขวาง ดังนั้น แรงดึงสูงสุดตามแนวและขวางเส้นใย ตามลำดับ สำหรับพลาสติกไฟเบอร์กลาสคือ 3% และ 0.25% สำหรับพลาสติกคาร์บอน 1.5% และ 0.5%) สำหรับออร์กาโนพลาสติก 2% และ 0.6% สำหรับพลาสติกโบรอน 0.7 % และ 0.35% นั่นคืออัตราส่วน “ความเครียดขั้นสุดท้ายตามเส้นใย/ความเครียดขั้นสุดท้ายทั่วเส้นใย” จะผันผวนภายใน 2 12 ผลที่ตามมา ในบรรจุภัณฑ์ที่เกิดจากชุดของชั้นที่มีทิศทางเดียว การแตกร้าวและการทำลายของเมทริกซ์จะเกิดขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเร็วกว่า เส้นใยถึงจุดแข็งสูงสุด ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการละเมิดความมั่นคง
เห็นได้ชัดว่าข้อเสียที่ระบุไว้นั้นไม่สำคัญเสมอไป ในผลิตภัณฑ์ที่ใช้แล้วทิ้งภายใต้สภาวะการทำงานระยะสั้น (เช่นในเครื่องยนต์จรวดขับเคลื่อนที่เป็นของแข็ง) ตามกฎแล้วการละเมิดความเป็นเสาหินนั้นถือว่ายอมรับได้และการออกแบบตามความแข็งแกร่งของเส้นใยทำให้สามารถรับระดับที่สูงเป็นพิเศษได้ ความสมบูรณ์แบบของน้ำหนัก
ในทางกลับกัน หากโครงสร้างเสาหินถูกละเมิด โครงสร้างจะสูญเสียความแน่น การสะสมของความเสียหายจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ความแข็งแรงของวัฏจักรของวัสดุลดลง รูปร่างและความเสถียรของมิติของผลิตภัณฑ์จะหายไป ซึ่งเป็นที่ยอมรับไม่ได้ในโครงสร้างที่สำคัญ ที่ใช้เป็นเวลานานและซ้ำๆ (เช่น เครื่องสะสมแรงดัน) การออกแบบตามระดับการรับน้ำหนักที่ปลอดภัยในเรื่องนี้ (ความแข็งแรงของเมทริกซ์) นำไปสู่การใช้ความแข็งแรงของเส้นใยน้อยเกินไปนั่นคือการนำคุณสมบัติหลักของวัสดุคอมโพสิตไปใช้ที่ไม่สมบูรณ์
หนึ่งในตัวเลือกที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในการแก้ปัญหานี้ (การเพิ่มความสามารถในการเปลี่ยนรูปตามขวางในขณะที่ยังคงความแข็งแรงตามยาว) คือแบบจำลองของวัสดุคอมโพสิตสองเมทริกซ์ ความแข็งแรงตามยาวของวัสดุนั้นมั่นใจได้โดยการใช้เส้นใยคอมโพสิตที่เกิดจากการรวมกันของเส้นใยพื้นฐาน (เกลียว) และเมทริกซ์ที่แข็ง และรับประกันความสามารถในการเปลี่ยนรูปตามขวางโดยเมทริกซ์ยืดหยุ่นที่เชื่อมต่อกับเส้นใยคอมโพสิต
วิทยานิพนธ์นี้จัดทำขึ้นเพื่อการวิจัยที่มุ่งพัฒนาแนวคิดนี้เกี่ยวกับวัสดุเทอร์โมพลาสติก เนื่องจากโพลีเมอร์เทอร์โมพลาสติกมีข้อได้เปรียบเหนือเทอร์โมเซตติงโพลีเมอร์ทั้งในลักษณะการปฏิบัติงานและเทคโนโลยี ในเวลาเดียวกัน ข้อกำหนดสำหรับการเปลี่ยนรูปตามขวางสูงของคอมโพสิตบังคับให้ใช้วัสดุที่มีความสามารถในการเปลี่ยนรูปของตัวเองอย่างน้อย 70% เป็นเมทริกซ์ยืดหยุ่น ในทางกลับกัน นี่คือเหตุผลที่วัสดุแสดงกลไกการเปลี่ยนรูปแบบไม่เชิงเส้นอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งจำเป็นต้องพัฒนาแบบจำลองใหม่เพื่ออธิบายการเปลี่ยนรูปของวัสดุ ซึ่งสามารถคำนึงถึงความไม่เชิงเส้นอย่างมากได้
ดังนั้นความสำคัญทางวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติของงานจึงถูกกำหนดโดย:
แบบจำลองปรากฏการณ์วิทยาที่นำเสนอของการเสียรูปแบบไม่เชิงเส้นของคอมโพสิต
การดัดแปลงที่พัฒนาขึ้นของคอมโพสิตสองเมทริกซ์ -
การศึกษาเชิงทดลองลักษณะทางกลของส่วนประกอบเริ่มต้นและวัสดุที่มีโครงสร้างบรรจุภัณฑ์ต่างกัน -
ผลการคำนวณองค์ประกอบโครงสร้างที่ทำจากคอมโพสิตสองเมทริกซ์และการประเมินประสิทธิผล
บทแรกเป็นเรื่องเกี่ยวกับการวิเคราะห์วัสดุคอมโพสิตที่มีอยู่ในเมทริกซ์โพลีเมอร์ ความแข็งแรงและคุณสมบัติการเปลี่ยนรูป ตลอดจนแบบจำลองที่มีอยู่สำหรับการอธิบายทางคณิตศาสตร์ของพฤติกรรมไม่เชิงเส้นของวัสดุผสม
บทที่สองกล่าวถึงปัญหาการละเมิดความมั่นคงของ CM และวิธีเอาชนะมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากการวิเคราะห์สองวิธีที่ชัดเจนที่สุดในการรักษาความสมบูรณ์ของเมทริกซ์จนถึงการทำลายของเส้นใย - เพิ่มความแข็งแกร่งขององค์ประกอบเสริมแรงและลดความแข็งแกร่งของเมทริกซ์ - ความเป็นไปได้ในการแบ่งฟังก์ชันความแข็งแกร่ง ของสารยึดเกาะระหว่างเมทริกซ์สองตัวนั่นคือแนวคิดหลักของวัสดุคอมโพสิตแบบสองเมทริกซ์ได้รับการยืนยันแล้ว
บทที่สามตรวจสอบแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของพฤติกรรมไม่เชิงเส้นของคอมโพสิต โดยนำผลลัพธ์ไปเปรียบเทียบกับข้อมูลการทดลองในการโหลดตัวอย่างที่มุม 0° และ 90° กับทิศทางของการโหลดและภายใต้แรงเฉือน นอกจากนี้ ยังมีการนำเสนอเทคโนโลยีการผลิตและเหตุผลทางทฤษฎีสำหรับการดัดแปลง CM แบบสองเมทริกซ์ด้วยการใช้โพลีเมอร์สองประเภทร่วมกัน ได้แก่ เทอร์โมเซตติงแบบแข็งและเทอร์โมพลาสติกแบบยืดหยุ่น
บทที่สี่เป็นเรื่องเกี่ยวกับการคำนวณองค์ประกอบโครงสร้างตามแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่นำเสนอของวัสดุคอมโพสิตสองเมทริกซ์ ในที่นี้เราจะพิจารณาแผงที่วางตำแหน่งมุม &บวกmn-φ ไปยังทิศทางของการโหลด รวมถึงการเสียรูปของแกนสมมาตรของเปลือกทรงกระบอกที่โหลดด้วยแรงดันภายใน ผลการคำนวณจะถูกเปรียบเทียบกับการทดลอง
สรุปแล้วมีการกำหนดผลลัพธ์หลักและข้อสรุป
มีการรายงานผลลัพธ์หลักของงานเมื่อ:
การประชุมนานาชาติยุโรป XVIII SAMPE, ปารีส, 1997 (การประชุมและนิทรรศการนานาชาติ SAMPE EUROPE / JEC ครั้งที่ 18 "97) - 8
การประชุมทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคของรัสเซียทั้งหมด "วัสดุและเทคโนโลยีใหม่ NMT-98", มอสโก, 1998-
การประชุมทางวิทยาศาสตร์เยาวชนนานาชาติ XXV "Gagarin Readings", มอสโก, 1999- และเผยแพร่ใน:
สิทธิบัตรเลขที่ 2 097 197 (Ш) -
สิทธิบัตรเลขที่ 2 107 622 (BS) -
Salov O.V. การพัฒนาและการสร้างเส้นใยสองเมทริกซ์ CM “ การอ่านกาการิน XXII”: บทคัดย่อ รายงาน การประชุมทางวิทยาศาสตร์สำหรับเยาวชน เมษายน 2539 - MSATU อ., 1996, ตอนที่ 3, น. 10
Salov O.V. ในประเด็นพฤติกรรมไม่เชิงเส้นของโครงสร้างชั้น "การอ่านครั้งที่ XXIV กาการิน" เชิงนามธรรม. รายงาน การประชุมวิทยาศาสตร์เยาวชนรัสเซียทั้งหมด เมษายน 2541 - MGATU, M.: 1998, ตอนที่ 6, น. 73
Salov O.V. วัสดุคอมโพสิตเส้นใยสองเมทริกซ์ที่ใช้เมทริกซ์แบบเทอร์โมเซตติงและเทอร์โมพลาสติก //วันเสาร์. “ผลงานทางวิทยาศาสตร์ของ MATI ตั้งชื่อตาม เค.อี. ซิโอลคอฟสกี้” ฉบับที่ 2(74).- M.: สำนักพิมพ์ "LATMES", 1999, p. 59−63
Salov O.V. ความตึงของชั้นทิศทางเดียวด้วยเส้นใยจำนวนจำกัด "XXV กาการินอ่าน" บทคัดย่อรายงานของการประชุมทางวิทยาศาสตร์เยาวชนนานาชาติมอสโก 6-10 เมษายน 2542 - อ.: สำนักพิมพ์ "LATMES", 2542 เล่มที่ 2, หน้า 708
โดยสรุปเรากำหนดผลลัพธ์หลักและข้อสรุป
1. ได้รับการแก้ปัญหาที่แน่นอนของไมโครกลศาสตร์ของคอมโพสิตสำหรับชั้นเดียวที่เสริมด้วยเส้นใยจำนวน จำกัด โดยพลการและอธิบายกระบวนการทำลายเส้นใย ศึกษาอิทธิพลของคุณสมบัติเชิงกลของเส้นใยและเมทริกซ์ต่อความแข็งแรงของคอมโพสิตจากมุมมองของการรวมเส้นใยในงาน ได้รับการยืนยันแล้วว่าการเพิ่มขึ้นพร้อมกันในความแข็งแกร่งของเส้นใยเสริมแรงในมือข้างหนึ่งและความแข็งแกร่งของเมทริกซ์ที่ลดลงในอีกข้างหนึ่ง เป็นการผสมผสานระหว่างสองวิธีที่เป็นไปได้ในการแก้ปัญหาการละเมิดความแข็งแกร่งของคอมโพสิต , ลดลักษณะพื้นฐานของวัสดุ มีการสรุปเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของคอมโพสิตสองเมทริกซ์
2. มีการเสนอแบบจำลองเชิงปรากฏการณ์วิทยาที่ใช้ของการเสียรูปแบบไม่เชิงเส้นของคอมโพสิต ซึ่งทำให้สามารถอธิบายพฤติกรรมไม่เชิงเส้นอย่างมีนัยสำคัญของคอมโพสิตที่แตกต่างกันภายใต้แรงดึงและแรงอัด และได้รับการยืนยันจากผลการทดลองที่ตีพิมพ์เผยแพร่
3. มีการเสนอและดำเนินการคอมโพสิตเทอร์โมเซตติง - เทอร์โมพลาสติกแบบสองเมทริกซ์ ซึ่งการทำงานร่วมกันของเส้นใยได้รับการรับรองโดยสารยึดเกาะเทอร์โมเซตติงที่เชื่อมต่อเส้นใยพื้นฐานและสร้างเส้นใยคอมโพสิต และการปฏิบัติตามแนวขวางนั้นจัดทำโดยเมทริกซ์เทอร์โมพลาสติกที่เชื่อมต่อ เส้นใยคอมโพสิต การศึกษาเชิงทดลองเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกลของคอมโพสิตทูแมทริกซ์ที่ใช้แก้วและเส้นใยคาร์บอนได้ดำเนินการ และพบว่าพฤติกรรมของวัสดุมีลักษณะเฉพาะคือความไม่เชิงเส้นที่มีนัยสำคัญภายใต้แรงตึงตามขวาง แรงอัด และแรงเฉือน
4. ทำการศึกษาเชิงทฤษฎีและทดลองเกี่ยวกับเพลตที่มีรูปแบบการเสริมแรงต่างๆ และเปลือกทรงกระบอกที่ทำจากคอมโพสิตสองเมทริกซ์ เป็นที่ยอมรับว่าแบบจำลองการเปลี่ยนรูปที่เสนอนั้นอธิบายพฤติกรรมขององค์ประกอบโครงสร้างเหล่านี้ได้อย่างน่าพอใจ
บรรณานุกรม
- วัสดุการบิน ฉบับที่ 2: วัสดุคอมโพสิตที่ไม่ใช่โลหะ, เอ็ด. A. T. Tumanova และ G. M. Gunyaeva - ม.: ONTI, 1977
- Andreevskaya G. D. พลาสติกไฟเบอร์กลาสที่มีความแข็งแรงสูง.- ม.: เนากา, 2509
- บาบาเยฟสกี้ พี.จี.,คูลิก เอส.จี. ความต้านทานการแตกร้าวขององค์ประกอบโพลีเมอร์ที่บ่มแล้ว.- ม.: เคมี, 2534
- Bader E. Ya., Perov B.V. วัสดุคอมโพสิตที่ใช้เมทริกซ์เทอร์โมพลาสติก.- อุตสาหกรรมการบิน ครั้งที่ 1 พ.ศ. 2533
- Y. Varna, A. Krasnikov รอยแตกตามขวางในคอมโพสิตลามิเนตเสริมแรงตั้งฉาก 2. ลดความแข็ง กลศาสตร์ของวัสดุคอมโพสิต เล่ม 34 ไม่มี 2, 1998, p. 211−233
- Vasiliev V.V., Dudchenko A.A., Elpatievsky A.N. คุณลักษณะของการเสียรูปของไฟเบอร์กลาสออร์โธทรอปิกภายใต้แรงตึง. กลศาสตร์ของโพลีเมอร์ หมายเลข 1, 1970, p. 144−147
- Vasiliev V.V., Salov V.A. การพัฒนาและการวิจัยคอมโพสิตไฟเบอร์กลาสแบบสองเมทริกซ์ที่มีการเสียรูปตามขวางเพิ่มขึ้น.- กลศาสตร์ของวัสดุคอมโพสิต ฉบับที่ 4, 1984, หน้า. 662,666
- Vasiliev V.V. กลศาสตร์ของโครงสร้างที่ทำจากวัสดุคอมโพสิต.- ม.: วิศวกรรมเครื่องกล, 2531
- Wildeman V.E. , Sokolkin Yu.V. , Tashkinov A.A. การทำนายการเสียรูปแบบไม่ยืดหยุ่นและการแตกหักของวัสดุคอมโพสิตแบบชั้น.- กลศาสตร์ของวัสดุคอมโพสิต ฉบับที่ 3, 1992, หน้า. 315−323
- ไวลด์แมน วี.อี. ปัญหาค่าขอบเขตของกลศาสตร์การเปลี่ยนรูปไม่ยืดหยุ่นและการแตกหักของวัสดุประกอบ. บทคัดย่อวิทยานิพนธ์ที่ส่งเข้าศึกษาในระดับปริญญาวิทยาศาสตร์ สาขาวิชาฟิสิกส์และคณิตศาสตร์ nauk.- เปียร์ม: สำนักพิมพ์. มสธ., 2541
- Voskresenskaya I. B. , Yurchenko L. I. , Mangusheva T. A. , Grekov A. P. , Bezugly V. D. การดัดแปลงทางเคมีไฟฟ้าของการเคลือบอีพอกซีด้วยยูรีเทนโพลีเมอร์.- วัสดุโพลีเมอร์คอมโพสิต- เคียฟฉบับที่ 49, 1991
- Goldman, A.Ya., Nikiforov N.N., Preobrazhensky I.I. ความแข็งแรงและความแน่นของเปลือกแรงดันภายในพันด้วยเทปแก้วทิศทางเดียว. -ต. TsNIITS ฉบับที่ 17/1971 น. 24−51
- Gul V.E., Zaborovskaya E.E., Dontsova E.P., Bubnova B.G. การศึกษาการยึดเกาะของเทอร์โมเซตติงโพลีเมอร์กับแก้ว.- สารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ เล่ม 5 ฉบับที่ 2 พ.ศ. 2506
- เอเรมินา เอ็น.เอ., บารัค เอ.เอ. การเปลี่ยนรูปอีลาสโตพลาสติกของคอมโพสิตหลายชั้น.- กลศาสตร์ของวัสดุคอมโพสิต ฉบับที่ 6, 1994, หน้า. 723 729
- Zinoviev P. A. , Pesoshnikov E. M. , Popov B. G. , Temrova L. P. การศึกษาทดลองคุณสมบัติบางประการของการเสียรูปและการทำลายพลาสติกเสริมคาร์บอนไฟเบอร์แบบหลายชั้น.- กลศาสตร์ของวัสดุคอมโพสิต ฉบับที่ 2, 1980, หน้า. 241 245
- Zinoviev P. A. , Tarakanov A. I. เรื่อง การเสียรูปแบบไม่เชิงเส้นของวัสดุคอมโพสิตหลายชั้น. // การใช้พลาสติกในวิศวกรรมเครื่องกล-ม.: MVTU, 2521. 72−80
- ต. คาร์แมน, เอ็ม. ไบโอ วิธีคณิตศาสตร์ทางวิศวกรรม - วท.-ว.: OGIZ GITTLE, 1948
- วัสดุคอมโพสิต. คู่มือ, เอ็ด. ดี. เอ็ม. คาร์ปินอส - เคียฟ: เฮย์ โควา ดุมกา, 1985
- วัสดุคอมโพสิต: Directory / V.V. Vasiliev, V.D. Protasov, V.V. Bolotin และอื่น ๆ - ภายใต้ทิศทางทั่วไป เอ็ด V. V. Vasiliev, Yu. M. Tarnopolsky - ม.: วิศวกรรมเครื่องกล, 1990
- โคโนคอฟ เอ.เอฟ. แอนไอโซโทรปีของคุณสมบัติเชิงกลของอีพอกซีโพลีเมอร์ที่บ่มในสนามแม่เหล็กคงที่. // วัสดุโพลีเมอร์ในวิศวกรรมเครื่องกล. รวบรวมผลงานทางวิทยาศาสตร์ระหว่างมหาวิทยาลัย ฉบับที่ 217.- เอ็ด. PPI, ระดับการใช้งาน, 1980. หน้า 117−124
- A. Krasnikov, Y. Varna. รอยแตกตามขวางในคอมโพสิตลามิเนตเสริมแรงตั้งฉาก 1. การวิเคราะห์ความเครียด กลศาสตร์ของวัสดุคอมโพสิต เล่ม 33 ไม่มี 6, 1997, p. 796−820
- เอช. ลี, เค. เนวิลล์. คู่มืออ้างอิงเกี่ยวกับอีพอกซีเรซิน - ม.: พลังงาน, 1973
- Makarov O.N., Pchelintsev A.B., Barantsev A.B. คุณสมบัติของการบ่มอีพอกซีโพลีเมอร์ในสนามแม่เหล็กคงที่. // วัสดุโพลีเมอร์ในวิศวกรรมเครื่องกล. การรวบรวมผลงานทางวิทยาศาสตร์ระหว่างมหาวิทยาลัยหมายเลข 214 เอ็ด มหาวิทยาลัยเพิ่ม, 2520. หน้า. 80−86
- Makarov O. N. , Amburkin A. K. วิธีการคำนวณและวัดความแรงของสนามแม่เหล็กคงที่ในพื้นที่ทำงานของอุปกรณ์แม่เหล็ก. // วัสดุโพลีเมอร์ในวิศวกรรมเครื่องกล. รวบรวมผลงานทางวิทยาศาสตร์ระหว่างมหาวิทยาลัย ฉบับที่ 217.- เอ็ด. PPI, ระดับการใช้งาน, 1980. หน้า 109−116
- Obraztsov I.F., Vasiliev V.V., Bunakov V.A. การเสริมแรงเปลือกหมุนที่เหมาะสมที่สุดที่ทำจากวัสดุคอมโพสิต.- ม.: วิศวกรรมเครื่องกล, 2520
- Ogibalov P. M. , Malinin N. I. , Netrebko V. P. , Kishkin B. P. วิศวกรรมโพลีเมอร์. วิธีวิจัยเชิงทดลอง - อ.: สำนักพิมพ์. มอสโก ม., 1972
- เพอร์ชิน เอ.เอส. การเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการทำให้ร่างกายมีรูพรุนของเส้นเลือดฝอยภายใต้อิทธิพลของเสียงแบบพัลซิ่ง. บทคัดย่อวิทยานิพนธ์ที่ส่งเข้าศึกษาในระดับปริญญาวิทยาศาสตร์ของผู้สมัคร เหล่านั้น. nauk.- ม.: สำนักพิมพ์. มิฮ์ม, 1971
- ซาร์บาเยฟ บี.เอส. แบบจำลองปรากฏการณ์วิทยาของการเสียรูปพลาสติกของวัสดุผสมไฟเบอร์. ดิส สำหรับปริญญาวิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต วิทยาศาสตร์.- อ.: มสธ. im. เอ็น. อี. บาวแมน, 1996
- คู่มือวัสดุคอมโพสิต จำนวน 2 เล่ม หนังสือ 1/ เอ็ด. เจ. ลูบีน่า - ทรานส์ จากอังกฤษ เอ.บี. เกลเลอร์, เอ็ม. เอ็ม. เกลมอนต์ - เอ็ด พ.ศ. Geller.-ม.: วิศวกรรมเครื่องกล, 2531
- เทอร์โมพลาสติกสำหรับการผลิตวัสดุคอมโพสิตเชิงโครงสร้าง-โมเดิร์นพลาสติก เล่มที่ 1 62, เลขที่. 2/1985 หน้า. 44−47
- ที. ฟูจิอิ, เอ็ม. ซาโก. กลศาสตร์การแตกหักของวัสดุคอมโพสิต-ม.: มีร์, 1982
- อาร์.ฮิลล์. ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ของความเป็นพลาสติก - อ.: GITTL, 1956
- สารานุกรมเคมี: ใน 5 เล่ม: เล่ม 4: โพลีเมอร์ทริปซิน / คณะกรรมการบรรณาธิการ: Zefirov N. S. (หัวหน้าบรรณาธิการ) และอื่น ๆ - M.: สารานุกรมรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่, 1995
- Khoroshun L. P. , Shikula E. N. การเสียรูปแบบไม่เชิงเส้นของคอมโพสิตไฟเบอร์แบบหลายชั้น.- กลศาสตร์ประยุกต์ เล่มที่ 31 ฉบับที่ 6 พ.ศ. 2538 49−56
- ส. ไช่, เอช. ฮัน. การวิเคราะห์การแตกหักของวัสดุผสม // คุณสมบัติไม่ยืดหยุ่นของวัสดุคอมโพสิต อ.: มีร์ 2521
- เฉียว ที.ที. คุณสมบัติทางกลทางวิศวกรรมบางประการของวัสดุคอมโพสิต. // การทำลายวัสดุคอมโพสิต ริกา: Zinatne, 1979. หน้า. 240 243
- พี. โบมอนต์, อี. เอ. // เจเมเตอร์. วิทย์. เล่ม. 7 ต.ค. 1972. น. 1265
- เจ. บริลโลด์, เอ. เอล มาฮี. การจำลองเชิงตัวเลขของอิทธิพลของลำดับการซ้อนต่อการแตกร้าวของชั้นตามขวางในลามิเนตคอมโพสิต โครงสร้างคอมโพสิต เล่มที่ ฉบับที่ 17 ฉบับที่ 1, 1991, น. 23−35
- แอล. เจ. เบราท์แมน. ลามิเนตวิศวกรรมคอมโพสิต - MIT Press, 1969
- ดับบลิว. เอส. ชาน, เอ. เอส. ดี. วัง. ผลของชั้น 90° ต่อรอยแตกร้าวของเมทริกซ์และการแยกชั้นของขอบในคอมโพสิตลามิเนท วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีคอมโพสิต เล่มที่ 38, เลขที่. 2/1990 หน้า. 143−158
- แอล.เจ. เฉิน, ซี.ที. ซัน. ทฤษฎีความเป็นพลาสติกใหม่สำหรับคอมโพสิตไฟเบอร์แอนไอโซทรอปิก - การประชุมวิชาการนานาชาติครั้งที่ 2 ของวัสดุและโครงสร้างคอมโพสิต, Pekin, 1992
- Dasai M.B., Melarri F.J., กลไกความล้มเหลวในพลาสติกเสริมใยแก้ว, ASTM, Bull., 76, กรกฎาคม 1976
- เจ. เอชาบี, เอฟ. โทรชู. ระเบียบวิธีในการหาสมการโดยนัยของเกณฑ์ความล้มเหลวสำหรับลามิเนตคอมโพสิตที่เป็นเส้นใย - J. ของวัสดุคอมโพสิต เล่มที่ 30, เลขที่. 10/1996 หน้า 1088−1113
- เที่ยวบินระหว่างประเทศ หมายเลข 4019, 1986, น. 12
- เค. ดับเบิลยู. กาเร็ตต์, เจ. อี. เบลีย์. การแตกหักตามขวางหลายจุดในลามิเนตข้ามชั้น 90° ของโพลีเอสเตอร์เสริมใยแก้ว เจ. วัสดุศาสตร์ เล่ม. 12/1977 หน้า. 157−168
- ที.เอส.เกตส์, ซี.ที.ซัน แบบจำลองโครงสร้างแบบยืดหยุ่น/วิสโคพลาสติกสำหรับคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกเสริมแรงด้วยไฟเบอร์- วารสาร AIAA, ฉบับที่ 29, เลขที่. 3 พ.ย. 1989
- ดับเบิลยู เจ กู๊ดดี้. ปัญหาการแพร่กระจายความเครียด- วิศวกรรมอากาศยาน พฤศจิกายน 1946 หน้า 385 389
- เค.ซี. กรามอลล์, ดี.เอ. ดิลลาร์ด, เอช. เอฟ. บรินสัน วิธีการแก้ปัญหาเชิงตัวเลขที่เสถียรสำหรับการโหลดวัสดุออร์โธทรอปิกเคลือบลามิเนตวิสโคอีลาสติกแบบไม่เชิงเส้นในระนาบ - โครงสร้างคอมโพสิต ฉบับที่ 13, เลขที่. 4/1989 หน้า. 251−274
- Y.M.Han, H.T.FIahn, R.B.Croman การวิเคราะห์อย่างง่ายของการแตกร้าวของชั้นตามขวางในลามิเนตแบบขวาง โปรค การประชุมครั้งที่ 2 ของ ASC, Un แห่งเดลาแวร์, กันยายน 1987, หน้า. 503−514
- ซ.ฮาซิน. การวิเคราะห์แผ่นลามิเนตที่แตกร้าว: แนวทางที่หลากหลาย กลศาสตร์ของวัสดุ เล่ม. 4/1985 หน้า. 121−136
- ซี. เฮนาฟ-การ์ดิน, เอ็ม. ซี. ลาฟารี-เฟรโนต์ การแพร่กระจายของรอยแตกร้าวตามขวางของความล้าในลามิเนตคอมโพสิตเสริมแรงด้วยไฟเบอร์ โปรค ครั้งที่ 10 SAMPE Conf., เบอร์มิงแฮม, สหราชอาณาจักร, 11-13 กรกฎาคม 1989, ed. คุก, หน้า. 145−153
- ซี.ที.เฮราโควิช. กลศาสตร์ของคอมโพสิตเส้นใย - NY-Y: John Wiley and Sons, Inc., 1998
- เจ.เอ็ม.เอ็ม. เดอ ค็อก, H.E.H. Meijer, A.A.J.M. Peijs. อิทธิพลของความเป็นพลาสติกเมทริกซ์ต่อความเครียดที่ล้มเหลวของวัสดุคอมโพสิตที่รับน้ำหนักตามขวาง- Proc. ของ ICCM-9 ฉบับที่ 5 ก.ค. 1995 หน้า 242-249
- พี.เอ.ลากาซ. พฤติกรรมความเค้น-ความเครียดไม่เชิงเส้นของกราไฟท์/อีพอกซีลามิเนท-AIAAJ., Vol. 23, เลขที่. 10/1985 หน้า. พ.ศ. 1583−1589
- ก. มารอม, อี. ไวท์.// เจ. เมเตอร์. วิทยาศาสตร์ ฉบับที่ 7 ต.ค. 1972 หน้า 1299
- วี. มอนนาร์ด, พี-อี. บูบาน, เจ.-เอ. อี. แมนสัน, ดี. เอ. เอคเคลที่ 2, เจ. ดับเบิลยู. กิลเลสพี จูเนียร์, เอส. เอช. แม็ค-ไนท์, บี. เค. ฟิงค์ การประมวลผลและการกำหนดลักษณะเฉพาะของพันธะเชื่อม
- ระหว่างเทอร์โมเซ็ตและเทอร์โมพลาสติกคอมโพสิต.- Proc. ของการประชุมนานาชาติ SAMPE Europe ครั้งที่ 18, ปารีส, La Defense, 23-25 เมษายน 1997, หน้า 111−122
- อ. นันทา, ต. กุปปุซามี. การวิเคราะห์ยางยืด-พลาสติกสามมิติของแผ่นคอมโพสิตเคลือบ- โครงสร้างคอมโพสิต เล่มที่ 17, เลขที่. ฉบับที่ 3 ปี 1991 หน้า 213225
- ปัญหาไม่เชิงเส้นในการวิเคราะห์ความเครียด: เอกสารนำเสนอ ในการประชุมประจำปี 2520 ของกลุ่มวิเคราะห์ความเครียด สถาบันฟิสิกส์ จัดที่มหาวิทยาลัย ในเมืองเดอรัม ประเทศอังกฤษ 20-27 กันยายน 1977/เอ็ด. โดย P. Stanley.- ลอนดอน: สำนักพิมพ์วิทยาศาสตร์ประยุกต์, ตำรวจ. 1978
- เอช.โอฮิรา. การวิเคราะห์การกระจายความเค้นในการแคร็กตามขวางแบบคอมโพสิตข้ามชั้น ICCM-V (ก.ค.-ส.ค. 2528, ซานดิเอโก) หน้า 1115−1124
- โอ. ออร์ริงเกอร์, เรนนีย์ เจ. ชอน ชานชิน. พฤติกรรมหลังความล้มเหลวของลามิเนตและความเข้มข้นของความเครียด เจ. วัสดุคอมโพสิต เล่มที่. 10 เลขที่ 10 พ.ย. 2519
- ซาร์บาเยฟ B.S. ทฤษฎีความเป็นพลาสติกของของแข็งแอนไอโซทรอปิกด้วยการแข็งตัวแบบไอโซโทรปิกและจลนศาสตร์- วิทยาศาสตร์วัสดุเชิงคำนวณ เล่ม 1 6/1996 หน้า. 211 224
- ซี.ที.ซัน การสร้างแบบจำลองคอมโพสิตเมทริกซ์โลหะต่อเนื่องเป็นวัสดุพลาสติกยืดหยุ่นออร์โธทรอปิก // คอมโพสิตเมทริกซ์โลหะ: โหมดการทดสอบ การวิเคราะห์ และความล้มเหลว ASTM STP 1032, W. S. Johnson, บรรณาธิการ, Am. สมาคมเพื่อการทดสอบและวัสดุ, ฟิลาเดลเฟีย, 1989
- ซี.ที. ซัน, เจ.ที. เฉิน กฎการไหลอย่างง่ายสำหรับการระบุลักษณะพฤติกรรมไม่เชิงเส้นของคอมโพสิตไฟเบอร์ - J. ของวัสดุคอมโพสิต เล่มที่ 23, เลขที่. 10 พ.ย. 1989
- เอฟ. ทัชาร์ด, เอ็ม. ซี. ลาฟารี-เฟรโนต์, ดี. แกมบี้, ดี. เกดรา-เดจอร์จ การเปลี่ยนแปลงมุมของชั้นเนื่องจากพลาสติกเฉือน PEEK ในลามิเนตคอมโพสิต APC2 - Proc. ของ ICCM-9, 1995, ฉบับที่. 2, หน้า. 372−379
- เค.ซี.วาลานิส. ทฤษฎีความหนืดโดยไม่มีพื้นผิวที่ให้ผลตอบแทน- Arch, of Mech, Vol. 23, เลขที่. 4/1971 หน้า. 517−551 129
- เจ. วาร์นา, แอล. เอ. เบิร์กลันด์. การแตกร้าวตามขวางหลายครั้งและการลดความแข็งในลามิเนตแบบ Cross-Ply เจ. สาขาวิชาเทคโนโลยีและการวิจัยคอมโพสิต ฉบับที่. 13, เลขที่. 2/1991 หน้า. 97−106
- เจ. วาร์นา, แอล. เอ. เบิร์กลันด์. คุณสมบัติเทอร์โมยืดหยุ่นของคอมโพสิตลามิเนทที่มีรอยแตกตามขวาง เจ. สาขาวิชาเทคโนโลยีและการวิจัยคอมโพสิต ฉบับที่. 16, เลขที่. 1/1994 หน้า. 77−87
งานอื่นๆ
วิทยานิพนธ์
สิ่งพิมพ์ มีการตีพิมพ์ผลงานทางวิทยาศาสตร์ทั้งหมด 8 ชิ้นในหัวข้อวิทยานิพนธ์ซึ่งรวมถึง: 3 บทความในวารสารทางวิทยาศาสตร์ที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิชั้นนำและสิ่งพิมพ์ที่แนะนำโดยคณะกรรมการรับรองระดับสูงของสหพันธรัฐรัสเซีย; 5 บทความในเนื้อหาของการประชุมทั้งหมดของรัสเซีย โครงสร้างและขอบเขตของงาน วิทยานิพนธ์ประกอบด้วยคำนำ ห้าบท บทสรุป และรายชื่อแหล่งข้อมูลที่ใช้ 137 ชื่อเรื่อง ปริมาณวิทยานิพนธ์มี 126 หน้า รวมทั้งสิ้น 28...
(รวมเข้า. 12 บทความ)
ข้อความสั้นๆ
กลศาสตร์ของของแข็งที่เปลี่ยนรูปได้
แบบจำลองโครงสร้างและปรากฏการณ์วิทยาสำหรับการทำนายคุณสมบัติยืดหยุ่นของวัสดุคอมโพสิตที่มีรูพรุนสูง
คำอธิบายประกอบ:พิจารณาวิธีการทางโครงสร้างและปรากฏการณ์วิทยาในการทำนายคุณสมบัติความยืดหยุ่นของคอมโพสิตที่มีรูพรุนสูง มีการเสนอแบบจำลองตามหลักสรีรศาสตร์แบบไม่เชิงเส้นในท้องถิ่นสำหรับการทำนายคุณสมบัติความยืดหยุ่น ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยทางแยก Voigt-Reuss ที่แคบกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับทางแยกที่คล้ายกันซึ่งได้รับจากแบบจำลองเชิงเส้น จะได้สูตรการวิเคราะห์สำหรับการคำนวณการแก้ไขความสัมพันธ์ การประมาณภายหลังที่คำนึงถึงฟังก์ชันโมเมนต์ลำดับที่สูงกว่าของสนามคุณสมบัติยืดหยุ่นจะไม่ได้รับ เนื่องจากไม่ได้มีส่วนช่วยอย่างเห็นได้ชัดในการประมาณค่าครั้งแรกที่ได้รับ
คำสำคัญ: คอมโพสิตที่มีรูพรุนสูง วิธีการทางโครงสร้างและปรากฏการณ์วิทยา สมบัติการยืดหยุ่น แบบจำลองตามหลักสรีรศาสตร์แบบไม่เชิงเส้น ฟังก์ชันโมเมนต์
ฐานข้อมูลบทคัดย่อ:
ประเภทการโพสต์:บทความ
ยูดีซี:
539.3
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต: 74A40
ได้รับจากบรรณาธิการ 20/3/2553
ในเวอร์ชั่นสุดท้าย- 12/VIII/2010
ตัวอย่างการอ้างอิง: E. Yu. Makarova, Yu. V. Sokolkin, A. A. Chekalkin, “แบบจำลองโครงสร้าง-ปรากฏการณ์วิทยาสำหรับการทำนายคุณสมบัติยืดหยุ่นของคอมโพสิตที่มีรูพรุนสูง”, เวสท์น์ ตัวฉันเอง. สถานะ เทคโนโลยี ยกเลิก เซอร์ ฟิสิกส์.-คณิต. วิทยาศาสตร์, 5(21) (2010), 276-279
รูปแบบการอ้างอิง แอมสบิบ
\บิบิเทม(หมากสกเช10)
\โดย E.~Yu.~Makarova, Yu.~V.~Sokolkin, A.~A.~Chekalkin
\กระดาษ แบบจำลองโครงสร้างและปรากฏการณ์วิทยาสำหรับการทำนายคุณสมบัติยืดหยุ่นของวัสดุคอมโพสิตที่มีรูพรุนสูง
\jour Vestn. ตัวฉันเอง. สถานะ เทคโนโลยี ยกเลิก เซอร์ ฟิสิกส์.-คณิต. วิทยาศาสตร์
\ปี 2010
\ฉบับที่ 5(21)
\หน้า 276--279
\mathnet(http://mi.site/vsgtu809)
\crossref(https://doi.org/10.14498/vsgtu809)
ตัวอย่างลิงก์ไปยังหน้านี้:
| ส่ง: | ||
เอกสารนี้มีการอ้างอิงในบทความต่อไปนี้:
- E. Yu. Makarova, Yu. V. Sokolkin, “คุณสมบัติยืดหยุ่นที่มีประสิทธิผลของคอมโพสิตที่มีรูพรุนสูงโดยคำนึงถึงการกระจายตามธรรมชาติของคุณสมบัติของเมทริกซ์”, กระดานข่าวทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคของภูมิภาคโวลก้า, 2012, № 6, 24-27
- Yu. I. Dimitrienko, S. V. Sborshchikov, A. P. Sokolov, Yu. V. Shpakova, “ การสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลขของกระบวนการทำลายของวัสดุผสมผ้า”, กลศาสตร์ต่อเนื่องทางการคำนวณ, 6 :4 (2013), 389-402
- I. V. Pimenov, G. I. Shaidurova, “การคำนวณกระบอกแรงดันสูงที่ทำจากซับพีวีซีและเปลือกรับน้ำหนักพลาสติกบะซอลต์”, , 2014, ฉบับที่ 36, 77-94
- R. Ya. Gazizov, S. L. Kalyulin, R. N. Suleymanov, M. A. Tashkinov, "การคำนวณความต้านทานการแตกร้าวที่มีประสิทธิภาพสำหรับตัวกลางที่เป็นชั้นอีลาสโตพลาสติก", แถลงการณ์ของมหาวิทยาลัยโพลีเทคนิคการวิจัยแห่งชาติระดับการใช้งาน วิศวกรรมการบินและอวกาศ, 2014, № 37, 154-171
- S. L. Kalyulin, R. N. Suleymanov, M. A. Tashkinov, R. Ya. Gazizov, “ การคำนวณลักษณะของเขตข้อมูลการเปลี่ยนรูปในส่วนประกอบของตัวกลางที่ต่างกันด้วยโครงสร้างสุ่มโดยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์”, แถลงการณ์ของมหาวิทยาลัยโพลีเทคนิคการวิจัยแห่งชาติระดับการใช้งาน วิศวกรรมการบินและอวกาศ, 2014, № 37, 172-186
- V. A. Efimik, “การประยุกต์ใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์กับปัญหาการสั่นสะเทือนตามธรรมชาติของแผ่นสี่เหลี่ยมและเปลือกทรงกระบอก”, แถลงการณ์ของมหาวิทยาลัยโพลีเทคนิคการวิจัยแห่งชาติระดับการใช้งาน วิศวกรรมการบินและอวกาศ, 2014, № 38, 72-92
- O. Yu. Samarina, A. V. Dolgodvorov, "การศึกษาโครงสร้างจุลภาคของวัสดุคอมโพสิตเชิงโครงสร้างในขั้นตอนของการได้รับวัสดุคอมโพสิตคาร์บอน - คาร์บอน", แถลงการณ์ของมหาวิทยาลัยโพลีเทคนิคการวิจัยแห่งชาติระดับการใช้งาน วิศวกรรมการบินและอวกาศ, 2014, № 38, 140-152
- R. N. Suleymanov, “แบบจำลองเชิงโครงสร้างที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันของการนำความร้อนและการวิเคราะห์เชิงตัวเลขของสนามอุณหภูมิในกระบวนการจมปล่องเหมืองโดยใช้วิธีแช่แข็ง”, การดำเนินการของการประชุมนานาชาติ "ระบบสำหรับการออกแบบ การเตรียมเทคโนโลยีของการผลิต และการจัดการขั้นตอนของวงจรชีวิตของผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (CAD/CAM/PDM - 2014)" เรียบเรียงโดย A. V. Tolok, 2015, ฉบับที่ 1 (40) , 135-148
“แบบจำลองเชิงปรากฏการณ์วิทยาของวัสดุคอมโพสิตที่อิงจากเมทริกซ์เทอร์โมพลาสติกและคาร์บอนไฟเบอร์แบบสั้น Mashtakov A.P., Melikhov K.V., Manyak...”
แบบจำลองทางปรากฏการณ์วิทยาของวัสดุคอมโพสิตที่มีพื้นฐานอยู่บนเมทริกซ์เทอร์โมพลาสติกและคาร์บอนไฟเบอร์แบบสั้น
Mashtakov A.P. , Melikhov K.V. , Manyak I.S.
JSC NPP "เรดาร์ MMS"
เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ประเทศรัสเซีย
ศึกษาลักษณะทางกลของวัสดุคอมโพสิตซึ่งประกอบด้วยเมทริกซ์เทอร์โมพลาสติกที่เสริมด้วยเส้นใยคาร์บอนสั้น คุณลักษณะนี้ได้มาจากตัวอย่างที่ถูกตัดจากแผ่นฉีดขึ้นรูปจากชุดการทดลองแรงดึงในแนวแกนเดียว กระบวนการฉีดขึ้นรูปของเพลตถูกจำลองโดยใช้วิธีไฟไนต์วอลุ่ม ในเวลาเดียวกัน ระบบสมการการเคลื่อนที่ของโพลีเมอร์ที่หลอมละลายเป็นของไหลนิวตันที่มีความหนืดได้รับการแก้ไข เสริมด้วยสมการโฟลเกอร์-ทัคเกอร์เพื่อกำหนดเทนเซอร์การวางแนวของเส้นใยในเมทริกซ์ ในการสร้างแบบจำลองเชิงวิเคราะห์ของวัสดุ มีการใช้โครงร่างการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันสองขั้นตอน ประการแรก คุณลักษณะที่มีประสิทธิผลสำหรับการรวมรูปร่างที่กำหนดเพียงครั้งเดียวถูกกำหนดโดยใช้โครงร่าง Mori-Tanaka จากนั้นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่คำนวณได้ของการวางแนว เทนเซอร์ คุณลักษณะที่มีประสิทธิผลของทั้งเซลล์ของปริมาตรตัวแทนถูกกำหนดโดยใช้โครงร่าง Voith เส้นใยถูกสันนิษฐานว่าเป็นไอโซโทรปิกแบบยืดหยุ่น เมทริกซ์ถูกสันนิษฐานว่าเป็นพลาสติกยืดหยุ่นที่มีเกณฑ์ Mises และกฎกำลังของการแข็งตัวแบบไอโซโทรปิก (แบบจำลอง J2) แบบจำลองการแตกหักแบบ "เกรนหลอกแรก" ที่มีเกณฑ์ความแข็งแกร่งของ Tsai-Hill ได้รับเลือกให้เป็นแบบจำลองการแตกหัก คุณลักษณะของเมทริกซ์และเส้นใย ตลอดจนพารามิเตอร์ของเกณฑ์ความล้มเหลว ได้รับการคัดเลือกซ้ำๆ ตามเงื่อนไขของข้อตกลงที่ดีที่สุดระหว่างเส้นโค้งความเครียดที่คำนวณและการทดลองสำหรับตัวอย่างสามประเภทโดยใช้วิธีกำลังสองน้อยที่สุด ผลลัพธ์ที่นำเสนอในรูปแบบของการเปรียบเทียบเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดบ่งชี้ถึงข้อตกลงที่น่าพอใจกับการทดลองทั้งในบริเวณยืดหยุ่นและไม่ยืดหยุ่น
เอส.ที.ชุง และ ที.เอช.วอน. การจำลองเชิงตัวเลขของการวางแนวของเส้นใยในการฉีดขึ้นรูปเทอร์โมพลาสติกเสริมใยสั้น วิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ กลางเดือนเมษายน 2538 เล่มที่ 35, ฉบับที่. 7. – หน้า 604-618.
พ.ศ. เวอร์ไวสต์, ซี. แอล. ทัคเกอร์ที่ 3, พี. เอช. ฟอสส์_, เจ. เอฟ. โอการา การวางแนวไฟเบอร์ในคุณสมบัติการฉีดขึ้นรูป 3 มิติ: การทำนายและการทดลอง/ การประมวลผลโพลีเมอร์ระหว่างประเทศ 18 มิถุนายน 2542
Mori T, Tanaka K. ความเค้นเฉลี่ยในเมทริกซ์และพลังงานยืดหยุ่นเฉลี่ยของวัสดุที่มีการรวมที่ไม่เหมาะสม แอ็กต้าเมทัล 1973; 21:571-574.
อาร์. คริสเตนเซ่น. ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับกลศาสตร์ของวัสดุผสม / อาร์. คริสเตนเซน – อ.: มีร์, 1982. – 334 หน้า.
เอส. คัมมูน, ไอ. โดกรี, แอล. อดัม, จี. โรเบิร์ต, แอล. เดแลนเนย์ แบบจำลองความล้มเหลวของเกรนหลอกตัวแรกสำหรับคอมโพสิตที่ไม่ยืดหยุ่นและมีเส้นใยสั้นที่ไม่ตรงแนว วัสดุผสม: ส่วน A 42 (2011) 1892–1902
เจ. เอ็ม. ไคเซอร์, เอ็ม. สตอมเมล. การทำนายกำลังของโพลีเมอร์เสริมใยสั้น วารสารเทคโนโลยีพลาสติก 8 (2012) 3, 278-300.
ผลงานที่คล้ายกัน:
"สัญญาหมายเลข _ สำหรับการให้บริการประกันภัยภาคสมัครใจของยานยนต์ต่อความเสียหาย การโจรกรรม หรือการโจรกรรม (CASCO) มอสโก "" 201_สถาบันงบประมาณของรัฐบาลกลางแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์..."
“เรซูเม่ 1. ข้อมูลเกี่ยวกับตัวคุณ 1. นามสกุล อาเบย์2. ชื่อ ราชัน3. ชื่อกลาง มาดิอารีซี4. วันที่และสถานที่เกิด 12/01/1994 ภูมิภาคคารากันดา คารากันดา5. สัญชาติ คาซัค6. เพศหญิง7. สถานภาพสมรส โสด8. ที่อยู่บ้าน Karaganda, Prikanal...”
“ประกาศการเปลี่ยนแปลงประกาศการประมูลทางอิเล็กทรอนิกส์หมายเลข 163/A/AVR ลงวันที่ 01/26/2017 และเอกสารประกอบเกี่ยวกับการดำเนินการประมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ของงานซ่อมแซมทุนของทรัพย์สินส่วนกลางของอพาร์ทเมนท์หลายแห่ง (ซ่อมแซม (เปลี่ยน) และ (หรือ) การฟื้นฟู) กรณีฉุกเฉิน... »
"สมาคมสาธารณะ "สหพันธ์ Karting เบลารุส" การจำแนกประเภทและข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับรถแข่ง "KARTS" มีผลใช้บังคับเมื่อวันที่ 1 มีนาคม 2555 ได้รับการอนุมัติจากคณะกรรมการ BFK โปรโตคอลลงวันที่ 25 กุมภาพันธ์ 2555 มินสค์ 20 ... "
"" ในโลกของวิชาชีพ "เป้าหมาย: พัฒนาการปฐมนิเทศวิชาชีพของนักเรียนโดยการขยายความเข้าใจในวิชาชีพการก่อสร้างทำความคุ้นเคยกับโปรแกรมและความคิดริเริ่มของประธานาธิบดีและรัฐบาลสหพันธรัฐรัสเซียเกี่ยวกับศักดิ์ศรี ... "
“คณะมนตรีสิทธิมนุษยชน วาระที่ 30 วาระที่ 5 หน่วยงานและกลไกสิทธิมนุษยชน รายงานของคณะทำงานระหว่างรัฐบาลปลายเปิดว่าด้วยร่างปฏิญญาสหประชาชาติว่าด้วยสิทธิของชาวนาและบุคคลอื่นที่ทำงานในพื้นที่ชนบท ประธาน...”
"ห้างหุ้นส่วนไม่แสวงหาผลกำไร องค์กรกำกับดูแลตนเอง "สมาคมนักออกแบบระดับภูมิภาค" (NP SRO "ROP") รายงานการประชุมครั้งที่ 128 ของสภาองค์กรกำกับดูแลตนเองของห้างหุ้นส่วนไม่แสวงหากำไร "สมาคมนักออกแบบระดับภูมิภาค" 22 พฤศจิกายน 2556 สถานที่..."
"Roil Platinum ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดระบบน้ำมันเบนซิน "Roil Platinum™ Metal Conditioner" รูปแบบการจ่าย: 500 มล., 4 ลิตร วัตถุประสงค์: เมื่อเวลาผ่านไป เครื่องยนต์ของคุณจะสึกหรอเนื่องจากการเสียดสี Roil Platinum™ Metal Conditioner สามารถยืดอายุการใช้งานและเพิ่มกำลังเครื่องยนต์ของรถคุณ ลดต้นทุนการซ่อมโดยการลด..."
“UDC 621.921 การเลือกโหมดการเจียรคำนึงถึงการสึกหรอของเครื่องมือ V.V. บอริซอฟ1, ไอ.ดี. อิบาตุลลิน1, D.R. Zagidullina2 1Samara State Technical University 2Bashkir State University วิธีการเลือกโหมดสำหรับการเจียรชิ้นส่วนโดยคำนึงถึงจลนศาสตร์..."
"กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์ของสหพันธรัฐรัสเซียสถาบันการศึกษาระดับอุดมศึกษาของรัฐบาลกลางของรัฐอิสระ" รองผู้ได้รับอนุมัติจากการวิจัยแห่งชาติของมหาวิทยาลัย TOMSK POLYTECHNIC ผู้อำนวยการสถาบันไซเบอร์เนติกส์เพื่อวิชาการ S.A. Gaivoronsky "_" 2015 โปรแกรมการทำงานของวินัย "การให้คำปรึกษาอัตโนมัติ ... "
2017 www.site - “ห้องสมุดอิเล็กทรอนิกส์ฟรี - เอกสารอิเล็กทรอนิกส์”
เนื้อหาบนเว็บไซต์นี้โพสต์เพื่อวัตถุประสงค์ในการให้ข้อมูลเท่านั้น สิทธิ์ทั้งหมดเป็นของผู้เขียน
หากคุณไม่ยอมรับว่าเนื้อหาของคุณถูกโพสต์บนเว็บไซต์นี้ โปรดเขียนถึงเรา เราจะลบเนื้อหาดังกล่าวออกภายใน 1-2 วันทำการ
