เพื่อให้เข้าใจอย่างถูกต้องในบทความนี้ ก่อนอื่นคุณต้องกำหนดวลีอย่างถูกต้อง - วัสดุคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติก (T.K.M. ) และไม่ต้องสับสนกับสารประกอบเนื่องจากเรากำลังพูดถึงวัสดุที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง วัสดุคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติก (คอมโพสิต) คืออะไร? เป็นวัสดุหลายเฟสที่ไม่เหมือนกันของส่วนประกอบตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปโดยมีส่วนติดต่อที่ชัดเจนระหว่างพวกเขาและคุณสมบัติใหม่เชิงคุณภาพในขณะที่ยังคงเอกลักษณ์ทางเคมีของแต่ละส่วนประกอบ ประกอบด้วยฐานพลาสติก (เมทริกซ์) ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารยึดเกาะ และการรวมส่วนประกอบต่างๆ ในรูปของผง เส้นใย ฯลฯ (ฟิลเลอร์) เมทริกซ์ช่วยรับรองความแข็งของวัสดุ การถ่ายโอนและการกระจายของความเค้นระหว่างสารตัวเติม กำหนดความหนาแน่น ความร้อน ความชื้น ไฟ และความทนทานต่อสารเคมีของคอมโพสิต เทคโนโลยี ตลอดจนคุณสมบัติทางวิศวกรรมอุณหพลศาสตร์ ไฟฟ้า และวิทยุ การผสมผสานที่เหมาะสมที่สุดของคุณสมบัติในการปฏิบัติงานและเทคโนโลยีถูกนำไปใช้เพื่อควบคุมคุณสมบัติและเนื้อหาของเมทริกซ์และสารตัวเติม โดยจะมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันที่ขอบเฟส การวางแนวของสารตัวเติม การใช้เมทริกซ์หลายตัว (คอมโพสิตโพลีเมทริกซ์) หรือสารตัวเติมที่มีลักษณะต่างกัน (คอมโพสิตไฮบริด) ช่วยเพิ่มความเป็นไปได้ในการควบคุมคุณสมบัติของคอมโพสิต โพลีเมอร์เกรดพื้นฐานใช้เป็นเมทริกซ์ของวัสดุคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติก กลุ่มเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์พื้นฐานที่ทันสมัยขึ้นอยู่กับระดับของคุณสมบัติความแข็งแรงยืดหยุ่นและความต้านทานความร้อนจากการเสียรูป แบ่งออกเป็นสามกลุ่มตามเงื่อนไข

ตามโครงสร้างโมเลกุล เทอร์โมพลาสติกแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม - อสัณฐานและผลึก เนื่องจากลักษณะโครงสร้าง โพลีเมอร์ของกลุ่มที่สองเป็นที่สนใจของผู้ผลิตมากที่สุด ซึ่งสามารถให้ระดับทางกายภาพที่สูงขึ้น คุณสมบัติทางกลและทนต่อสารเคมีได้ดี

ปริมาณการผลิตเทอร์โมพลาสติกของโลก (ในปี 1990 - 86 ล้านตันในปี 2000 - 150 ล้านตันในปี 2010 ตามการคาดการณ์ - 258 ล้านตัน) เกินปริมาณการผลิตเทอร์โมพลาสติกของโลกอย่างมีนัยสำคัญ ในฐานะที่เป็นฟิลเลอร์ สามารถใช้สารตัวเติมที่เป็นของแข็งในรูปแบบของผง เส้นใยที่มีความยาวต่างกัน โครงสร้างทอและไม่ทอที่เกิดจากเส้นใยที่มีลักษณะทางเคมีต่างๆ ฟิลเลอร์แบ่งออกเป็นสามกลุ่มขึ้นอยู่กับหน้าที่ดำเนินการ:

เฉื่อย- แบไรท์ โดโลไมต์ ชอล์กธรรมชาติ หินอ่อน ฯลฯ การใช้งานเกิดจากความต้องการลดต้นทุนของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเมื่อการเสื่อมสภาพในคุณสมบัติของวัสดุเป็นที่ยอมรับได้

คล่องแคล่ว- ส่วนใหญ่ใช้ซิลิเกตธรรมชาติ - วอลลาสโทไนท์, ดินขาว, ไมกา, แป้งโรยตัว คุณสมบัติทางเทคโนโลยีที่ได้รับการปรับปรุงนั้นถูกกำหนดโดย “ปัจจัยทางธรรมชาติ: รูปร่างของอนุภาค ระดับของแอนไอโซโทรปีของพวกมัน เคมีของพื้นผิวของอนุภาคที่สัมพันธ์กับพอลิเมอร์

ทำหน้าที่หรือปรับเปลี่ยนพื้นผิวเป็นที่ทราบกันดีว่าเพื่อปรับปรุงคุณภาพและความสามารถในการแข่งขันของวัสดุคอมโพสิต การปรับเปลี่ยนพื้นผิวของสารตัวเติมด้วยสารอินทรีย์และ/หรือสารประกอบอนินทรีย์ตามหน้าที่การทำงานเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งทำให้สามารถให้คุณสมบัติเพิ่มเติมแก่สารตัวเติมที่ปรับปรุงหรือปรับพารามิเตอร์ที่สำคัญให้เหมาะสม ของเทอร์โมพลาสติก เป็นสารตัวเติมกลุ่มที่สามที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับการผลิตวัสดุคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติก

ในการเชื่อมต่อกับสิ่งที่กล่าวมาฟิลเลอร์จะกลายเป็นพาหะของคุณสมบัติพิเศษซึ่งทำให้สามารถเสริมเปลี่ยนหรือบันทึกสารเติมแต่งทางเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องได้ การใช้สารตัวเติมในพอลิเมอร์ช่วยให้คุณควบคุมคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ในการใช้งานที่หลากหลายที่สุด

วัสดุคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มตามเงื่อนไขตามคุณภาพที่จำเป็นสำหรับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายและขอบเขต:

เติมเต็ม - มีลักษณะความแข็งแรงเพิ่มขึ้นเนื่องจากการแนะนำของสารตัวเติมแร่ - ความแข็ง, ความแข็งแรง, ความต้านทานการหดตัว;

การเผาไหม้ช้า - มีความต้านทานไฟเพิ่มขึ้นและไม่สนับสนุนการเผาไหม้โดยไม่มีแหล่งเปลวไฟภายนอกเนื่องจากการแนะนำสารเติมแต่งพิเศษ - สารหน่วงไฟ

กาว - มีคุณสมบัติการยึดติดเพิ่มขึ้นในพอลิเมอร์-โพลีเมอร์ ระบบพอลิเมอร์-โลหะ ฯลฯ โดยการปรับเปลี่ยนโคโพลีเมอร์เช่น: เอทิลีนไวนิลอะซิเตทโคพอลิเมอร์, เอทิลีนเอทิลอะคริเลตโคพอลิเมอร์;

ทนต่อความเย็นจัด - มีความต้านทานต่ออุณหภูมิต่ำเพิ่มขึ้นเนื่องจากการเติมแร่และอีลาสโตเมอร์

เชื่อมขวาง - เพิ่มความต้านทานความร้อนความแข็งแรงและความแข็งแกร่งเนื่องจากการแผ่รังสีหรือการเชื่อมขวางทางเคมีของพอลิเมอร์

Polymatrix - มีคุณสมบัติเพิ่มเติมที่แตกต่างจากเกรดฐานเนื่องจากการผสมโพลีเมอร์เกรดต่างๆ

ไฮบริด - มีตัวเลือกเพิ่มเติมสำหรับการควบคุมคุณสมบัติของคอมโพสิตเนื่องจากมีการแนะนำสารตัวเติมในลักษณะต่างๆ

ปัญหาชั้นนำอย่างหนึ่งของวิทยาศาสตร์วัสดุสมัยใหม่คือการสร้างวัสดุคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกรุ่นใหม่ที่จะตอบสนองความต้องการที่ค่อนข้างขัดแย้งกันของผู้ผลิตและผู้บริโภค

พจนานุกรม.

พลาสติก (พลาสติก, พลาสติก)- วัสดุโครงสร้างที่ประกอบด้วยพอลิเมอร์ซึ่งอยู่ในสถานะหนืดระหว่างการก่อตัวของผลิตภัณฑ์และในสถานะคล้ายแก้วระหว่างการใช้งาน ขึ้นอยู่กับสาเหตุของการเปลี่ยนจากสถานะหนืดไปเป็นสถานะคล้ายแก้วที่เกิดขึ้นระหว่างการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ พลาสติกจะแบ่งออกเป็นเทอร์โมพลาสติกและเทอร์โมพลาสติก

โพลีเมอร์- สารประกอบโมเลกุลสูงซึ่งโมเลกุล (macromolecules) ประกอบด้วยกลุ่มซ้ำหรือหน่วยโมโนเมอร์จำนวนมากซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี

เทอร์โมพลาสติก- วัสดุโพลีเมอร์ที่ช่วยให้เปลี่ยนสถานะเป็นหนืดได้หลายครั้งเมื่อถูกความร้อน

เทอร์โมพลาสติก, พลาสติกเทอร์โมเซตติง- วัสดุโพลีเมอร์ เมื่อถูกความร้อนหรืออยู่ภายใต้การกระทำของสารชุบแข็ง จะกลายเป็นสถานะที่ไม่สามารถละลายได้และไม่ละลายน้ำ

อีลาสโตเมอร์- โพลีเมอร์และวัสดุขึ้นอยู่กับพวกมัน มีคุณสมบัติยืดหยุ่นสูงในช่วงอุณหภูมิการทำงานที่หลากหลาย อีลาสโตเมอร์ทั่วไปคือยางและยาง

สารประกอบโพลีเมอร์- ส่วนประกอบที่อิงจากโอลิโกเมอร์เทอร์โมเซตติง (อีพอกซีและโพลีเอสเตอร์เรซิน ยางซิลิโคนเหลว) หรือโมโนเมอร์ (เมทาคริเลต วัสดุเริ่มต้นสำหรับการสังเคราะห์โพลียูรีเทน) ซึ่งมีไว้สำหรับฉนวนวงจรนำไฟฟ้าและชิ้นส่วนในอุปกรณ์ไฟฟ้า วิทยุ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ข้อกำหนดพื้นฐานสำหรับสารประกอบ: ไม่ใช่ สารระเหย; มีศักยภาพสูงเพียงพอ ความหนืดต่ำ

ความต้านทานความร้อนของพอลิเมอร์- ความสามารถในการคงความแข็ง (คือ ไม่อ่อนตัว) ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ตัวบ่งชี้เชิงปริมาณของการทนความร้อนในกรณีเหล่านี้คืออุณหภูมิที่การเสียรูปของตัวอย่างภายใต้สภาวะของโหลดคงที่ไม่เกินค่าที่กำหนด

dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2015-0-6-9-9

UDC 541.6:539.25

คำถามเชิงระเบียบวิธีของการวิเคราะห์เฟสของสัณฐานวิทยาของวัสดุบนพื้นฐานของเรซินสังเคราะห์ที่ดัดแปลงด้วยเทอร์โมพลาสติก (ทบทวน)

วิธีที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มความเหนียวของการแตกหักของวัสดุพอลิเมอร์คอมโพสิต (PCM) คือการดัดแปลงเรซินสังเคราะห์ด้วยเทอร์โมพลาสติก การสร้างโครงสร้างในระบบดังกล่าวจะมาพร้อมกับการแยกไมโครเฟสด้วยการก่อตัวของลักษณะทางสัณฐานวิทยาของเฟส อยู่ระหว่างการพิจารณา ความทันสมัยการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของสัณฐานวิทยาเฟสของระบบ "reactoplast-thermoplast" และ PCM ขึ้นอยู่กับพวกเขา ประเด็นด้านระเบียบวิธีศึกษาต่อไปนี้ของการศึกษาสัณฐานวิทยาของเฟสได้รับการพิจารณา: ระดับของเนื้อหาข้อมูลของวิธีการวิจัย ประสิทธิผลของการเปรียบเทียบองค์ประกอบลักษณะเฉพาะของโครงสร้างจุลภาค เหตุผลในการเลือกพารามิเตอร์ทางสัณฐานวิทยาที่สำคัญและวิธีการวัด

บทนำ

การปรับปรุงคุณสมบัติการบริการของเทอร์โมพลาสติกเมื่อมีการดัดแปลงด้วยเทอร์โมพลาสติกเป็นแนวโน้มที่สำคัญในด้านวิทยาศาสตร์วัสดุพอลิเมอร์ วัตถุประสงค์หลักของการปรับเปลี่ยนดังกล่าวคือการเพิ่มความเหนียวของการแตกหักของวัสดุเทอร์โมพลาสติกและคอมโพสิต การเพิ่มความต้านทานแรงกระแทกและรอยแตกเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่ใช้ในอุตสาหกรรมอากาศยาน

งานทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่จำนวนมากเน้นถึงความจำเป็นในการใช้แนวทาง "องค์ประกอบ-เทคโนโลยี-โครงสร้าง-คุณสมบัติ" ในการพัฒนาวัสดุใหม่ แนวทางนี้ยังมีประสิทธิภาพในการพัฒนาวัสดุพอลิเมอร์คอมโพสิต (PCM) ที่มีความเหนียวแตกหักเพิ่มขึ้น การควบคุมคุณสมบัติทางเคมีกายภาพของส่วนประกอบและองค์ประกอบของส่วนผสมเรซินเทอร์โมพลาสติกและเรซินสังเคราะห์ทำให้สามารถสร้างวัสดุโครงสร้างและการทำงานใหม่ด้วยชุดคุณสมบัติที่กำหนดไว้ล่วงหน้าได้ ตัวแปรสำคัญอย่างหนึ่งที่สามารถควบคุมและควบคุมคุณสมบัติของวัสดุตามระบบเทอร์โมพลาสติกและเทอร์โมพลาสได้คือสัณฐานวิทยาของเฟส ปัจจุบันอิทธิพลของสถานะเฟสโครงสร้างของ PCM ที่มีต่อคุณสมบัติของพวกมันเป็นเรื่องของการวิจัยอย่างเข้มข้น ส่วนประกอบสำคัญ งานวิทยาศาสตร์การปรับปรุงคุณสมบัติการกระจายตัวของเมทริกซ์โพลีเมอร์ PCM คือการศึกษาสัณฐานวิทยาของเฟสและอิทธิพลที่มีต่อคุณสมบัติการบริการของวัสดุ

ระบบ "reactoplast-thermoplast" แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในสัณฐานวิทยาของเฟส ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นและความเข้ากันได้ทางอุณหพลศาสตร์ของส่วนประกอบ อุณหภูมิของการเริ่มต้นของปฏิกิริยาเคมีของการบ่ม และปัจจัยอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง โครงสร้างที่มีเฟสสัณฐานวิทยาที่แตกต่างกันและการยึดเกาะของพื้นผิวจะเกิดขึ้น หากส่วนผสมของปฏิกิริยาเริ่มต้นเป็นสารละลายที่เป็นเนื้อเดียวกันของเทอร์โมพลาสติกในเรซินสังเคราะห์ เมื่อปฏิกิริยาการบ่มดำเนินต่อไป ความสามารถในการละลายของเทอร์โมพลาสติกจะลดลงเนื่องจากการเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลของเรซิน ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งที่ส่งผลต่อความเข้ากันได้ทางอุณหพลศาสตร์ของส่วนประกอบระหว่างปฏิกิริยาการบ่มคือการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีของเรซินสังเคราะห์เมื่อกลุ่มฟังก์ชันถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา ในระบบเทอร์โมเซ็ต-เทอร์โมพลาสต์ส่วนใหญ่ที่น่าสนใจจากมุมมองเชิงปฏิบัติ การแปลงที่เพิ่มขึ้นอีกส่งผลให้เกิดการแยกไมโครเฟส สัณฐานวิทยาปฐมภูมิจะเกิดขึ้นก่อนการเกิดเจลในเฟส α (เฟสที่เสริมด้วยเทอร์โมพลาสติก) การก่อตัวของสัณฐานวิทยาของเฟสทุติยภูมิสามารถสังเกตได้ในเฟส β (เฟสที่เสริมด้วยเทอร์โมพลาสติก) หลังการเกิดเจลในเฟส α พารามิเตอร์ของสัณฐานวิทยาของเฟสทุติยภูมิมีความไวต่ออุณหภูมิก่อนการบ่มของระบบเทอร์โมเซ็ต-เทอร์โมพลาส ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของระบบ "เรซินสังเคราะห์เทอร์โมพลาสติก" และพารามิเตอร์ของโหมดการบ่ม การสลายตัวของเฟสสามารถดำเนินการได้โดยนิวคลีเอชันและกลไกการเจริญเติบโต โดยกลไกการแยกสปิโนดัล หรือโดยประเภทผสม พารามิเตอร์ทางสัณฐานวิทยาเช่นขนาด การกระจายเชิงพื้นที่ และการกระจายขนาดอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจาย ขึ้นอยู่กับกลไกของการสลายตัวของเฟส

ความเข้มข้นของเทอร์โมพลาสติกในส่วนผสมของปฏิกิริยาเริ่มต้นเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์หลักที่กำหนดลักษณะทางสัณฐานวิทยาของเฟสของวัสดุที่บ่ม ด้วยการเพิ่มความเข้มข้นของเทอร์โมพลาสติก สัณฐานวิทยาของเฟสจะผ่านจากสัณฐานวิทยาที่กระจัดกระจาย ก่อนไปต่อเนื่องกัน และจากนั้นไปยังสัณฐานวิทยาการกลับเฟส (รูปที่ 1) เป็นการยากกว่ามากที่จะสรุปผลของอุณหภูมิการบ่มต่อพารามิเตอร์ทางสัณฐานวิทยาของโครงสร้างจุลภาค เพราะจะเปลี่ยนอัตราส่วนของอัตราการแยกเฟสและปฏิกิริยาเคมีบ่ม การวิเคราะห์วรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคแสดงให้เห็นว่าเมื่อพัฒนาวัสดุจากเรซินสังเคราะห์ที่ดัดแปลงด้วยเทอร์โมพลาสติก ความสนใจหลักในการศึกษาโครงสร้างจุลภาคจะจ่ายให้กับผลกระทบของความเข้มข้น โครงสร้างทางเคมี และน้ำหนักโมเลกุลของเทอร์โมพลาสติกและระบอบอุณหภูมิของการบ่ม เกี่ยวกับสัณฐานวิทยาของเฟสของวัสดุ ปัจจุบัน การวิจัยเชิงรุกกำลังดำเนินการเพื่อควบคุมสัณฐานวิทยาของเฟสและการยึดเกาะตามผิวโดยใช้ตัวประสาน (สารที่ลดแรงตึงผิวของผิวส่วนต่อหน้า

ข้าว. 1. ประเภทของสัณฐานวิทยาของเฟส:

เอ - กระจัดกระจาย; b - นอนหลับต่อเนื่อง; c - ด้วยการกลับเฟส; d - ความสัมพันธ์กับความเข้มข้นของเทอร์โมพลาสติก

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนร่วมกับวิธีการเตรียมตัวอย่างเฉพาะเป็นวิธีที่ให้ข้อมูลสำหรับการศึกษาสัณฐานวิทยาของเฟสของสารผสมโพลีเมอร์ ประเด็นหลักเกี่ยวกับระเบียบวิธีวิจัยของการศึกษาทางสัณฐานวิทยาของเฟสด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ได้แก่ ระดับเนื้อหาข้อมูลของวิธีการศึกษา ประสิทธิภาพของการเปรียบเทียบองค์ประกอบที่เป็นลักษณะเฉพาะของโครงสร้างจุลภาค เหตุผลในการเลือกพารามิเตอร์ทางสัณฐานวิทยาที่สำคัญและวิธีการวัด การแก้ปัญหาเหล่านี้เมื่อรวมกับความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับกระบวนการทางเคมีกายภาพของการก่อตัวของโครงสร้างของวัสดุพอลิเมอร์ภายใต้การศึกษาจะนำไปสู่การพัฒนากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเป็นวิธีการหนึ่งที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับความสัมพันธ์ "องค์ประกอบ- เทคโนโลยี-โครงสร้าง-คุณสมบัติ" ในวัสดุที่ใช้ระบบ "ปฏิกิริยาเทอร์โมพลาสต์-เทอร์โมพลาส" บทความนี้กล่าวถึงสถานะปัจจุบันของการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของเฟสสัณฐานวิทยาของวัสดุบนพื้นฐานของเรซินสังเคราะห์ที่ดัดแปลงด้วยเทอร์โมพลาสติกและการประยุกต์ใช้ผลการศึกษาเหล่านี้ ไมโครโฟโตกราฟีทั้งหมดที่มอบให้ในงานได้มาจากผู้เขียนบทความในระหว่างการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของระบบเทอร์โมเซตติง-เทอร์โมพลาส

ข้อมูลการศึกษาโครงสร้างของวัสดุ

ขึ้นอยู่กับระบบ "reactoplast-thermoplast" โดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

ข้อมูลหลักที่ได้จากการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของระบบเทอร์โมเซตติง-เทอร์โมพลาสคือประเภทของสัณฐานวิทยาของเฟส ลักษณะทางเรขาคณิตของเฟส และการกระจายเชิงพื้นที่ สัณฐานวิทยาของเฟสปฐมภูมิ (การสลายตัวเป็นเฟส α- และ β) ถูกตรวจสอบโดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) สำหรับการจัดโครงสร้างวัสดุในระดับนี้ที่ทราบความสัมพันธ์กันบางอย่างของคุณสมบัติกับพารามิเตอร์ของสัณฐานวิทยาของเฟส คุณสมบัติที่น่าสนใจการก่อตัวของโครงสร้างที่คาดการณ์บนพื้นฐานของการวิเคราะห์ทางอุณหพลศาสตร์ของการแยกเฟสโดยใช้แบบจำลองสนามเฉลี่ย Flory-Huggins คือการก่อตัวของสัณฐานวิทยาของเฟสทุติยภูมิระหว่างการสลายตัวของเฟส β เมื่อเฟส β สลายตัว การกระจายตัวของโดเมนที่เสริมด้วยเทอร์โมพลาสติก (เฟส เฟส) จะเกิดขึ้นในเฟสต่อเนื่องที่เสริมสมรรถนะในเทอร์โมพลาสติก (เฟส δ) ตรวจดูสัณฐานวิทยาของเฟสทุติยภูมิโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (TEM) ในส่วนที่มีไมครอนย่อยที่เตรียมในไมโครโทม ในวรรณคดีทางวิทยาศาสตร์ มีงานเพียงไม่กี่ชิ้นที่อุทิศให้กับการศึกษาการจัดโครงสร้างระดับนี้ ดังนั้นจึงไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับอิทธิพลของพารามิเตอร์ของสัณฐานวิทยาระยะทุติยภูมิต่อคุณสมบัติของวัสดุ ในรูป รูปที่ 2 แสดงไมโครกราฟของสัณฐานวิทยาของเฟสของอีพอกซีเทอร์โมเซ็ตที่ดัดแปลงด้วยโพลีซัลโฟน

ข้าว. 2. ประถม ( เอ) และรอง ( ข) เฟสสัณฐานวิทยาของระบบเทอร์โมเซ็ต-เทอร์โมพลาส

เนื้อหาข้อมูลของการวิจัยด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากการใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเชิงวิเคราะห์ ซึ่งเป็นชุดของวิธีการที่รวมกันเป็นหนึ่งโดยงานทั่วไป - การรับข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบองค์ประกอบและโครงสร้างทางเคมีของเฟส การใช้ไมโครวิเคราะห์สเปกตรัมด้วยรังสีเอกซ์ทำให้สามารถเปิดเผยการกระจายเชิงพื้นที่ของพอลิเมอร์ในส่วนผสมได้หากมีอะตอมที่ตัดกัน ตัวอย่างเช่น หากส่วนประกอบเทอร์โมพลาสติกของระบบ "ปฏิกิริยาปฏิกิริยา-เทอร์โมพลาส" เป็นโพลีซัลโฟน (ประกอบด้วยอะตอมของกำมะถัน) ผู้วิจัยจะสามารถสรุปเกี่ยวกับการกระจายของโพลีซัลโฟนได้จากความเข้มของลักษณะเอ็กซ์เรย์ที่ปล่อยซัลเฟอร์ อะตอม ตัวอย่างของการสร้างโปรไฟล์ความเข้มข้นของกำมะถันในอีพอกซีเทอร์โมเซ็ตที่ดัดแปลงด้วยพอลิซัลโฟนโดยกล้องจุลทรรศน์ส่งวิเคราะห์แสดงในรูปที่ 3 3. แสดงให้เห็นว่าการก่อตัวของเฟสที่มีลักษณะเฉพาะสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของกำมะถันตามพิกัดซึ่งทำให้สามารถกำหนดลักษณะขององค์ประกอบโครงสร้างที่ระบุได้ ความละเอียดเชิงพื้นที่ระหว่างการวิเคราะห์ธาตุขนาดเล็กของระบบเทอร์โมเซ็ต-เทอร์โมพลาสจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อใช้วิธีการของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านเชิงวิเคราะห์ วิธีการสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเชิงวิเคราะห์มีความหลากหลายมากกว่า และให้ข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบองค์ประกอบ ไม่เพียงแต่ในโครงสร้างจุลภาคเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการศึกษาเกี่ยวกับแฟรกโตกราฟีด้วย

ข้าว. 3. รายละเอียดความเข้มข้นของกำมะถันในเทอร์โมเซ็ตอีพ็อกซี่ดัดแปลงด้วยโพลิซัลโฟน

การบังคับใช้ที่จำกัดของเอ็กซ์เรย์สเปกตรัมไมโครวิเคราะห์สำหรับการศึกษาวัสดุพอลิเมอร์นั้นเกิดจากความไวต่ำของวิธีนี้กับองค์ประกอบที่มีเลขอะตอมต่ำ (C, O, N ฯลฯ) การนำไฟฟ้าต่ำ และความเสถียรทางความร้อนและการแผ่รังสีไม่เพียงพอของ โพลีเมอร์ส่วนใหญ่ ข้อเสียอีกประการหนึ่งของวิธีนี้คือให้ข้อมูลองค์ประกอบองค์ประกอบเท่านั้น วิธีการที่มีแนวโน้มดี โดยไม่มีข้อเสียหลายประการที่อธิบายข้างต้น คือการก่อตัวของภาพอิเล็กตรอนด้วยกล้องจุลทรรศน์โดยอิงจากข้อมูลของสเปคโทรสโคปีการสูญเสียพลังงานอิเล็กตรอน (ECLE) ที่มีลักษณะเฉพาะ การใช้วิธีนี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างทางเคมีของเฟส ทำให้สามารถตรวจจับการก่อตัวของเฟสในสารผสมพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยองค์ประกอบที่มีเลขอะตอมต่ำเท่านั้นโดยไม่ต้องเตรียมตัวอย่างที่ตัดกันเป็นพิเศษ และยังเพิ่มความแม่นยำของการวิเคราะห์องค์ประกอบเชิงปริมาณของ ระบบดังกล่าว โดยใช้วิธีนี้ สัญญาณของการแยกไมโครเฟสในระบบ “บิส (ไวนิลฟินิล)อีเทน-โพลีฟีนิลีนออกไซด์” ถูกเปิดเผยและแผนที่ของการกระจายของออกซิเจน สูงถึง 10 นาโนเมตร

วิธีการเตรียมตัวอย่างพิเศษ

สำหรับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน

งานหลักของการเตรียมตัวอย่างคือการบรรลุความแตกต่างที่ดีที่สุดระหว่างความไม่เท่าเทียมกันที่ศึกษาของโครงสร้างจุลภาคของวัสดุ ขึ้นอยู่กับวิธีการของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและข้อมูลที่จำเป็นเกี่ยวกับสถานะเฟสโครงสร้างของระบบ วิธีการต่างๆตัดกัน ตัวอย่างสำหรับการตรวจ TEM จัดทำโดยใช้ microtomy Osmium tetroxide OsO 4 และ ruthenium tetroxide RuO 4 เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการย้อมสีคอนทราสต์ของส่วน microtome Osmium tetroxide ใช้สำหรับทำสีเฟสที่มีส่วนประกอบที่มีพันธะไม่อิ่มตัว RuO 4 มีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับการเปรียบเทียบลักษณะทางสัณฐานวิทยาของระบบเทอร์โมเซ็ต-เทอร์โมพลาส เพราะมันทำให้ส่วนประกอบที่มีอีเทอร์ แอลกอฮอล์ เอมีน และอะโรมาติกผสมสีอย่างเข้มข้น

ความชัดลึกของ SEM ทำให้สามารถใช้วิธีนี้เพื่อศึกษาตัวอย่างด้วยการบรรเทาพื้นผิวที่พัฒนาขึ้น ในการนี้ เพื่อศึกษาสัณฐานวิทยาของเฟสโดยวิธี SEM จะทำการแตกแยกของพอลิเมอร์เมทริกซ์ที่อุณหภูมิ ไนโตรเจนเหลว. ตัวอย่างที่ได้รับนั้นเหมาะสำหรับการประเมินคร่าวๆ ของการยึดเกาะระหว่างผิวและการกระจายขนาดอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจาย งานวิจัยจำนวนมากเกี่ยวกับการวิเคราะห์เชิงปริมาณของสัณฐานวิทยาของเฟสใช้การกัดด้วยตัวทำละลายแบบคัดเลือก การกัดด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ส่งผลให้มีการกำจัดเฟสเทอร์โมพลาสติกโดยสมบูรณ์ และให้ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่เหมาะสำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณแบบสเตอริโอเมตริกโดยตรง อีกวิธีที่นิยมในการเตรียมตัวอย่างสำหรับ SEM คือการเตรียมชิ้นส่วนที่บาง ในกรณีนี้ เช่นเดียวกับในกรณีของ microtomy การศึกษาสัณฐานวิทยาของเฟสจะดำเนินการในการตัดวัสดุแบบสองมิติ และเพื่อกำหนดพารามิเตอร์ทางสัณฐานวิทยาเชิงพื้นที่ที่แท้จริง จำเป็นต้องมีการประมวลผลข้อมูลทางคณิตศาสตร์บางอย่าง

พารามิเตอร์ที่กำหนดโดยการวิเคราะห์เชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ

สัณฐานวิทยาของเฟสและความสัมพันธ์กับคุณสมบัติมหภาคของวัสดุ

พารามิเตอร์เชิงคุณภาพของสัณฐานวิทยาของเฟสซึ่งคุณสมบัติของระบบ "เรซินเทอร์โมพลาสติกสังเคราะห์" และพารามิเตอร์การบ่มของระบบนี้มีอิทธิพลมากที่สุดคือประเภทของสัณฐานวิทยาของเฟส พารามิเตอร์นี้ให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับคุณสมบัติการกระจายตัวของวัสดุ แสดงให้เห็นแล้วว่า ในกรณีทั่วไป ความเหนียวของการแตกหักจะเพิ่มขึ้นเมื่อเปลี่ยนจากสัณฐานวิทยาที่กระจัดกระจายไปเป็นสัณฐานวิทยาที่มีการกลับเฟส ในเวลาเดียวกัน ข้อมูลเกี่ยวกับชนิดที่เหมาะสมที่สุดของสัณฐานวิทยาของเฟส ซึ่งมีการเพิ่มความเหนียวของการแตกหักพร้อมกันได้อย่างมีนัยสำคัญ และยังคงรักษาคุณสมบัติอันมีค่าของเทอร์โมพลาสติก (โมดูลัสสูง ทนความร้อน ทนต่อตัวทำละลายอินทรีย์ ฯลฯ) ไว้ได้ กระดาษระบุว่าการผสมผสานของคุณสมบัติที่เหมาะสมที่สุดจะเกิดขึ้นเมื่อสร้างสัณฐานวิทยาแบบกระจายด้วยเศษส่วนของปริมาตรสูงสุดที่เป็นไปได้ของเทอร์โมพลาสติก ในขณะที่กระดาษระบุว่าลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดนั้นต่อเนื่องกันมาก งานเหล่านี้บ่งชี้ถึงความจำเป็นในการควบคุมพารามิเตอร์ทางสัณฐานวิทยาเชิงปริมาณเช่นเศษส่วนของปริมาตรของเฟสที่กระจัดกระจายของเทอร์โมพลาสติก การกำหนดพารามิเตอร์นี้โดยใช้วิธี SEM ดำเนินการอย่างถูกต้องที่สุดในส่วนที่บางที่สุด ตามอัตราส่วนสเตอริโอเมตริกพื้นฐานข้อแรก ส่วนของปริมาตรของเฟสในวัสดุจะเท่ากับเศษส่วนที่ครอบครองโดยส่วนของเฟสบนพื้นที่ส่วน

พารามิเตอร์ทางสัณฐานวิทยาเชิงปริมาณที่สำคัญอื่นๆ ได้แก่ ขนาดและการกระจายขนาดอนุภาคของเฟส การวัดค่าพารามิเตอร์เหล่านี้โดยตรงดำเนินการโดยชิปอุณหภูมิต่ำของพอลิเมอร์เมทริกซ์ ค่าที่แม่นยำยิ่งขึ้นของพารามิเตอร์เหล่านี้สามารถรับได้โดยการประมวลผลทางคณิตศาสตร์พิเศษของข้อมูลที่ได้จากการศึกษาส่วนที่บางหรือส่วนไมโครโทม อัลกอริทึมของการประมวลผลทางคณิตศาสตร์และแบบจำลองบนพื้นฐานของการประมวลผลทางคณิตศาสตร์ได้อธิบายไว้ในงาน กระดาษระบุว่าการผสมผสานคุณสมบัติของเทอร์โมพลาสติกที่ผ่านการดัดแปลงจะทำให้เกิดผลได้หากขนาดของเฟสที่กระจายตัวของเทอร์โมพลาสติกอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0.1 ถึง 10 ไมโครเมตร ขนาดอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายของเทอร์โมพลาสติกขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของเทอร์โมพลาสติก ระบอบอุณหภูมิของการบ่ม การใช้ตัวประสานกัน และปัจจัยอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง ในระหว่างการก่อตัวของสัณฐานวิทยาที่กระจัดกระจาย ขนาดอนุภาคของเฟสเทอร์โมพลาสติกจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของเทอร์โมพลาสติกที่เพิ่มขึ้น การเพิ่มอุณหภูมิการบ่มเริ่มต้นอาจนำไปสู่แนวโน้มขนาดอนุภาคที่ตรงกันข้าม วรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์อธิบายทั้งการเพิ่มขึ้นและการลดขนาดอนุภาคของเฟสเทอร์โมพลาสติกด้วยการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิการบ่มเริ่มต้น เนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีของการบ่มเพิ่มขึ้นและอัตราการแยกเฟสเพิ่มขึ้น กระบวนการเหล่านี้ส่งผลต่อขนาดอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายของเทอร์โมพลาสติกในทางตรงข้าม และกระบวนการใดจะถูกทำให้เข้มข้นขึ้นในระดับที่มากขึ้นด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและกำหนดสัณฐานวิทยาของเฟสของเมทริกซ์พอลิเมอร์ที่บ่มแล้ว ผลงานจำนวนหนึ่งระบุว่าการก่อตัวของสัณฐานวิทยาด้วยการกระจายขนาดของอนุภาคเทอร์โมพลาสติกแบบไบ-หรือโพลิโมดัลทำให้คุณสมบัติการกระจายตัวของวัสดุเพิ่มขึ้นเพิ่มเติม สัณฐานวิทยาของเฟสที่มีการกระจายขนาดอนุภาคดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้โดยการดัดแปลงเรซินสังเคราะห์ร่วมกับเทอร์โมพลาสติกที่มีองค์ประกอบทางเคมีต่างกันหรือด้วยอัตราการเกิดปฏิกิริยาการบ่มสูง

การกำหนดพารามิเตอร์ทางสัณฐานวิทยาของเฟสให้ข้อมูลที่สำคัญเมื่อทำการศึกษาแฟร็กโตกราฟีของระบบเทอร์โมเซ็ต-เทอร์โมพลาส ในปัจจุบัน มีการอธิบายกลไกเชิงคุณภาพสำหรับการเพิ่มคุณสมบัติการกระจายตัวของเมทริกซ์โพลีเมอร์โดยอนุภาคเทอร์โมพลาสติกที่กระจายตัว และมีการเสนอแบบจำลองเชิงปริมาณของการชุบแข็ง กลไกการเสริมความแข็งแกร่งหลักในเทอร์โมพลาสติกที่ดัดแปลงด้วยเทอร์โมพลาสติก ได้แก่ การเชื่อมรอยร้าวด้วยอนุภาคเทอร์โมพลาสติก การห่อหุ้มอนุภาคเทอร์โมพลาสติกด้วยรอยแตก การก่อตัวของแถบเฉือนและไมโครแคร็กในเมทริกซ์ กลไกที่เพิ่มคุณสมบัติการกระจายตัวของพอลิเมอร์เมทริกซ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดนั้นถือเป็นการเชื่อมรอยร้าวด้วยอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายของเทอร์โมพลาสติก ซึ่งมาพร้อมกับพลาสติกยืดและการแตกของอนุภาคเหล่านี้ กลไกนี้ถูกนำมาใช้ในการยึดเกาะระหว่างผิวสูงและขนาดอนุภาคนาโนของเฟสเทอร์โมพลาสติก ในรูป รูปที่ 4 แสดงพื้นผิวการทำลายของพอลิเมอร์เมทริกซ์ของอีพอกซีเทอร์โมเซ็ตที่ดัดแปลงด้วยโพลีซัลโฟนด้วยสัณฐานวิทยาของเฟสต่อเนื่องกัน ในด้านสัณฐานวิทยาที่กระจัดกระจาย องค์ประกอบที่เป็นลักษณะเฉพาะของโครงสร้างคืออนุภาคเทอร์โมพลาสติกที่ถูกทำลายอันเป็นผลมาจากการเสียรูปของพลาสติก พื้นที่ของสัณฐานวิทยาที่มีการกลับเฟสมีลักษณะเฉพาะด้วยการบรรเทาที่ซับซ้อนของพื้นผิวการแตกหักซึ่งเกิดจากการแตกที่เพิ่มขึ้นรอบอนุภาคแข็งของเทอร์โมพลาสติกอีพ็อกซี่และการเปลี่ยนรูปพลาสติกของเฟสต่อเนื่องของเทอร์โมพลาสติก

ในมุมมองของความจริงที่ว่าระบบเทอร์โมเซ็ต-เทอร์โมพลาสถูกใช้เป็นเมทริกซ์โพลีเมอร์ของ PCM สมัยใหม่ ประเด็นสำคัญคือการเปลี่ยนแปลงในสัณฐานวิทยาของเฟสเมื่อมีสารตัวเติมเสริมแรง งานวิจัยจำนวนหนึ่งทุ่มเทให้กับการศึกษาอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับอิทธิพลของลักษณะทางเคมีของเส้นใยของสารตัวเติมเสริมแรงและสถานะของพื้นผิวของพวกมันต่อพารามิเตอร์เชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของสัณฐานวิทยาของเฟส กระดาษนี้แสดงให้เห็นว่าชั้นที่อุดมด้วยอีพอกซีเทอร์โมพลาสติกเกิดขึ้นรอบ ๆ เส้นใยแก้ว ซึ่งส่งผลเสียต่อคุณสมบัติการกระจายตัวของ PCM ไม่พบชั้นดังกล่าวรอบ ๆ เส้นใยคาร์บอนและอะรามิด กระดาษรายงานการเพิ่มขึ้นของขนาดอนุภาคเฉลี่ยของระยะกระจัดกระจายของเทอร์โมพลาสติกใกล้กับเส้นใยของสารตัวเติมเสริมแรง เอกสารเสนอพารามิเตอร์เชิงปริมาณสำหรับการเปลี่ยนแปลงในสัณฐานวิทยาของเฟสเมื่อมีสารตัวเติมเสริมแรง: จำนวนอนุภาคของเฟสที่กระจายตัวของเทอร์โมพลาสติกต่อหน่วยพื้นที่ที่ระยะห่างจากเส้นใย นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นของอนุภาคเทอร์โมพลาสติกที่กระจายตัวใกล้กับเส้นใยจะเพิ่มขึ้นตามการกระตุ้นที่พื้นผิวของมัน และขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมีของเทอร์โมพลาสติก ควรสังเกตว่าถึงแม้งานวิจัยจะดำเนินการในทิศทางนี้ ยังไม่มีการกำหนดแนวคิดแบบครบวงจรของผลกระทบของสารตัวเติมต่อการก่อตัวของเฟสสัณฐานวิทยา

ข้าว. 4. สัณฐานวิทยาของเฟสของอีพอกซีเทอร์โมเซ็ตที่ดัดแปลงด้วยโพลีซัลโฟน ( เอ) และพื้นผิวแตกหักในบริเวณที่มีลักษณะสัณฐานกระจัดกระจาย ( ข) และสัณฐานวิทยาการกลับเฟส ( วี)

งานปัจจุบันสะท้อนถึงบทบาทของการศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในการพัฒนาเมทริกซ์พอลิเมอร์โดยใช้ระบบเทอร์โมเซ็ต-เทอร์โมพลาสสำหรับ PCM ที่มีความทนทานต่อแรงกระแทกและการแตกร้าวสูง ในมุมมองของความจริงที่ว่าการผสมผสานที่ดีที่สุดของคุณสมบัติของวัสดุดังกล่าวเกิดขึ้นได้ในระหว่างการก่อตัวของโครงสร้างจุลภาคที่เกิดจากการแยกไมโครเฟส ประเด็นที่สำคัญที่สุดคือการควบคุมและตรวจสอบสัณฐานวิทยาของเฟส ในบทความนี้ ได้ยกตัวอย่างข้อมูลเกี่ยวกับสถานะเฟสโครงสร้างของระบบ ซึ่งจัดเตรียมโดยการตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน แสดงให้เห็นว่าในปัจจุบันกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนช่วยให้ศึกษาสัณฐานวิทยาของเฟสในระดับต่างๆ ตามลำดับชั้นขององค์กรระบบได้ แต่ยังสามารถตรวจสอบองค์ประกอบองค์ประกอบและโครงสร้างทางเคมีของการก่อตัวของเฟสที่มีความละเอียดเชิงพื้นที่สูง มีการอธิบายแนวคิดที่มีอยู่ในปัจจุบันเกี่ยวกับการควบคุมพารามิเตอร์ทางสัณฐานวิทยาในการพัฒนาวัสดุจากเรซินสังเคราะห์ที่ดัดแปลงด้วยเทอร์โมพลาสติก วิธีการตามระเบียบวิธีในการวัดค่าพารามิเตอร์ เช่น เศษส่วนของปริมาตรของเฟสที่กระจายตัวของเทอร์โมพลาสติก ขนาดอนุภาคเฉลี่ยและการกระจายขนาดอนุภาคถูกสรุปไว้ ข้อมูลเกี่ยวกับอิทธิพลของพารามิเตอร์เชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของสัณฐานวิทยาของเฟสต่อคุณสมบัติของวัสดุ ประสบการณ์ระดับโลกและในประเทศในการใช้ผลการศึกษาทางสัณฐานวิทยาเฟสเพื่อควบคุมคุณสมบัติของ PCM พิสูจน์ประสิทธิภาพของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเป็นหนึ่งในวิธีการที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับความสัมพันธ์ "องค์ประกอบ-เทคโนโลยี-โครงสร้าง-คุณสมบัติ" ในวัสดุที่ใช้เทอร์โมเซต- ระบบเทอร์โมพลาส

รายการอ้างอิงวรรณกรรม

1. Solodilov V.I. , Gorbatkina Yu.A. สมบัติของพลาสติกคาร์บอนแบบทิศทางเดียวที่ใช้อีพอกซีเรซินดัดแปลงด้วยโพลิซัลโฟนหรืออีพอกซียูรีเทน โอลิโกเมอร์ //กลศาสตร์ของวัสดุและโครงสร้างคอมโพสิต 2551. V. 14. หมายเลข 2 น. 217–227.
2. Zheleznyak V.G. , Chursova L.V. การดัดแปลงสารยึดเกาะและเมทริกซ์ตามพวกมันเพื่อเพิ่มความทนทานต่อการแตกหัก //วัสดุและเทคโนโลยีการบิน 2557 ลำดับที่ 1 น. 47–50.
3. Erasov V.S. , Nuzhny G.A. , Grinevich A.V. , Terekhin A.L. การต้านทานการแตกร้าวของวัสดุการบินระหว่างการทดสอบความล้า // การดำเนินการของ VIAM 2556 หมายเลข 10 ศิลปะ.
4. Kablov E.N. ทิศทางเชิงกลยุทธ์สำหรับการพัฒนาวัสดุและเทคโนโลยีสำหรับการประมวลผลจนถึงปี 2030 // วัสดุและเทคโนโลยีการบิน 2555. №S. หน้า 7–17.
5. Kablov E.N. เคมีในวิทยาศาสตร์วัสดุการบิน // Russian Chemical Journal. 2553. ต. ลิฟ. ลำดับที่ 1 หน้า 3-4.
6. Kablov E.N. ลำดับเทคโนโลยีที่หก // วิทยาศาสตร์กับชีวิต 2553 หมายเลข 4 หน้า 2–7.
7. Budylin N.Yu. , Shapagin A.V. , Chalykh A.E. , Khasbiullin R.R. แบบจำลองการก่อตัวของโครงสร้างการไล่ระดับแบบเกรเดียนท์ในส่วนผสมของเทอร์โมและเทอร์โมพลาสติก //มวลพลาสติก 2011. №3. น. 51–56.
8. จาง วาย. et al. การแยกเฟสแบบไม่สมมาตรแบบไดนามิกและการสร้างโครงสร้างทางสัณฐานวิทยาในอีพ็อกซี่/โพลีซัลโฟนผสม //Macromolecules 2554. ว. 44. ฉบับที่ 18. หน้า 7465–7472

10. Kablov E.N. , Kondrashov S.V. , Yurkov G.Yu. อนาคตสำหรับการใช้อนุภาคนาโนที่ประกอบด้วยคาร์บอนในสารยึดเกาะสำหรับวัสดุพอลิเมอร์คอมโพสิต // นาโนเทคโนโลยีของรัสเซีย 2013. V. 8 หมายเลข 3-4 น. 24–42.
11. Gulyaev A.I. การศึกษาวัสดุพอลิเมอร์โดย X-ray photoelectron spectroscopy // การดำเนินการของ VIAM 2556 ลำดับที่ 7 เซนต์..
12. Zhuravleva P.L. , Zaitsev D.V. ศึกษาโครงสร้างของคาร์บอนไฟเบอร์โดยใช้วิธีการเลี้ยวเบน/วัสดุและเทคโนโลยีการบิน 2555. №S. น. 448–455.
13. Gulyaev A.I. , Iskhodzhanova I.V. , Zhuravleva P.L. การประยุกต์ใช้วิธีกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเพื่อการวิเคราะห์เชิงปริมาณของโครงสร้าง PCM // การดำเนินการของ VIAM 2557 หมายเลข 7 เซนต์..
14. Deev I.S. , Kablov E.N. , Kobets L.P. , Chursova L.V. การตรวจสอบโดยการสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของการเปลี่ยนรูปของโครงสร้างไมโครเฟสของเมทริกซ์พอลิเมอร์ภายใต้ภาระทางกล //การดำเนินการของ VIAM 2557 หมายเลข 7 เซนต์..

16. จาง วาย. et al. ลักษณะที่แพร่หลายของการสร้างโครงสร้างสามชั้นในการแยกเฟสอสมมาตรของส่วนผสมอีพอกซีเทอร์โมพลาสติก //พอลิเมอร์ 2555. ว. 53. ลำดับที่ 2 หน้า 588–594.
17. มิมูระ เค. และคณะ การปรับปรุงคุณสมบัติทางความร้อนและทางกลโดยการควบคุมสัณฐานวิทยาในอีพอกซีเรซินดัดแปลง PES //พอลิเมอร์ 2000. V. 41. หมายเลข 12. หน้า 4451–4459
18. Mezhikovsky S.M. , Irzhak V.I. ฟิสิกส์เคมีของการบ่มโอลิโกเมอร์ ม.: วิทยาศาสตร์. 2551. 269 น.
19. โพลิเมอร์ผสม ต. 1. Systematics: ต่อ. จากอังกฤษ. / เอ็ด. ดร. พอลล่า เคบี บัคเนลล์. SPb.: ฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. 2552. 618 น.

21. โรเซนเบิร์ก บี.เอ. การแยกไมโครเฟสในการบ่มระบบโพลีเมอร์-โอลิโกเมอร์แบบหลายองค์ประกอบ // Russian Chemical Journal. 2544. ฉบับ XLV. #5–6. น. 23–31.
22. วิลกินสัน เอส.พี. และคณะ ผลของตัวแปรปรับเทอร์โมพลาสติกต่อการชุบแข็งเมทริกซ์เรซินบิสมาลิไมด์สำหรับวัสดุคอมโพสิตประสิทธิภาพสูง //พอลิเมอร์ 2536 ว. 34 ลำดับที่ 4 หน้า 870–884.


25. Cano L. และคณะ การศึกษาทางสัณฐานวิทยาและทางกลของระบบอีพ็อกซี่โครงสร้างนาโนที่ดัดแปลงด้วยแอมฟิฟิลิค พอลิเมอร์ (เอทิลีนออกไซด์-b-โพรพิลีนออกไซด์-b-เอทิลีนออกไซด์)ไตรบล็อค 2557. ว. 55. ลำดับที่ 3 หน้า 738–745.


28 Poncet S. และคณะ การตรวจสอบการแยกเฟสและความก้าวหน้าของปฏิกิริยาในแหล่งกำเนิดในเทอร์โมพลาสติก/อีพ็อกซี่ผสม //พอลิเมอร์ 2542. ว. 40. ฉบับที่ 24. หน้า 6811–6820.
29. Chalykh A.E. , Aliev A.D. , Rubtsov A.E. การวิเคราะห์ไมโครโพรบอิเล็กตรอนในการศึกษาพอลิเมอร์ ม.: วิทยาศาสตร์. 1990. 192 น.
30. Chalykh A.E. et al. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเชิงวิเคราะห์ในการศึกษาโครงสร้างของพอลิเมอร์กราฟต์/สารประกอบโมเลกุลสูง เซอร์ ก. 2553. ว. 52. ลำดับที่ 4 หน้า 653–658





36. Saltykov S.A. เมทัลโลกราฟีสามมิติ มอสโก: โลหะวิทยา. 2519 270 น.

38. โพลิเมอร์ผสม ต. 2: คุณสมบัติการทำงาน: ต่อ. จากอังกฤษ. / เอ็ด. ดร. อย่างไรก็ตาม K.B. บัคเนลล์. SPb.: ฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. 2552. 606 น.

1. Solodilov V.I. , Gorbatkina J.A. Svojstva odnonapravlennyh ugleplastikov na osnove jepoksidnoj smoly, modificirovannoj polisul "fonom or jepoksiuretanovym oligomerom // Mehanika kompozicionnyh materialov i konstrukcij. 2008. ต. 217–2–2.
2. Zheleznjak V.G. , Chursova L.V. Modifikacija svjazujushhih ฉันmatric na ih osnove s cel "ju povyshenija vjazkosti razrushenija // วัสดุการบินฉัน tehnologii 2014. หมายเลข 1 S. 47–50
3. Erasov V.S. , Nuzhnyj G.A. , Grinevich A.V. , Terehin A.L. Treshhinostojkost "aviacionnyh materialov กับ processe ispytanija na ustalost" //Trudy VIAM 2556 หมายเลข 10 เซนต์.
4. Kablov E.N. Strategicheskie napravlenija razvitija materialov i tehnologij ih pererabotki na period do 2030 year //Aviaciornye materialy i tehnologii. ยุทธศาสตร์ 2555. №S. ส. 7–17.
5. Kablov E.N. Himija กับ aviacionnom materialovedenii // Rossijskij himicheskij zhurnal 2553. ต. ลิฟ. ลำดับที่ 1 ส. 3-4.
6. Kablov E.N. Shestoj tehnologicheskij uklad //Nauka i zhizn". 2010. No. 4 S. 2–7.
7. Budylin N.Ju. , Shapagin A.V. , Chalyh A.E. , Hasbiullin R.R. Modelirovanie formirovanija gradientnyh dispersnyh struktur v smesjah termo- i reaktoplastov //Plasticheskie Massy. แบบจำลอง 2011. №3. ส. 51–56.
8. จาง วาย. et al. การแยกเฟสแบบไม่สมมาตรแบบไดนามิกและการสร้างโครงสร้างทางสัณฐานวิทยาในอีพ็อกซี่/โพลีซัลโฟนผสม //Macromolecules 2554. ว. 44. ฉบับที่ 18. หน้า 7465–7472
9. Liu Y. การแยกเฟสที่เหนี่ยวนำโดยพอลิเมอไรเซชันและคุณสมบัติทางความร้อนที่เกิดขึ้นของการผสมพอลิเมอร์แบบไม่เชิงเส้นแบบเทอร์โมเซตติง/ปฏิกิริยา: การทบทวน // วารสารวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ประยุกต์ 2556. V. 127. หมายเลข 5 หน้า 3279–3292
10. Kablov E.N. , Kondrashov S.V. , Jurkov G.Ju. Perspektivy ispol "zovanija uglerod-soderzhashhih nanochastic v svjazujushhih dlja polimernyh kompozicionnyh materialov // Rossijskie nanotehnologii 2013 ต. 8 ฉบับที่ 3-4 S. 24–42
11. Guljaev A.I. Issledovanie polimernyh materialov วิธี rentgenovskoj fotojelektronnoj spektroskopii //Trudy VIAM 2556 ลำดับที่ 7 เซนต์..
12. Zhuravleva P.L. , Zajcev D.V. Issledovanie struktury uglerodnyh volokon s primeneniem difrakcionnyh metodov //Aviacinnye materialy ฉัน tehnologii. 2555. №S. ส. 448–455.
13. Guljaev A.I. , Ishodzhanova I.V. , Zhuravleva P.L. Primenenie metoda opticheskoj mikros-ko-pii dlja kolichestvennogo analiza struktury PKM //Trudy VIAM. 2557 หมายเลข 7 เซนต์..
14. Deev I.S. , Kablov E.N. , Kobec L.P. , Chursova L.V. วิธี Issledovanie skanirujushhej jelektronnoj mikroskopii deformacii mikrofazovoj struktury polimernyh matric pri me-hanicheskom nagruzhenii //Trudy VIAM. 2557 หมายเลข 7 เซนต์..
15 Huang K. และคณะ การเตรียมสารการบ่มที่มีคาร์ดานอลเป็นสีอ่อนและอีพอกซีเรซินคอมโพสิต: การแยกเฟสที่เหนี่ยวนำโดยการรักษาและผลกระทบต่อคุณสมบัติ //ความคืบหน้าในการเคลือบอินทรีย์ 2555. V. 74. หมายเลข 1 หน้า 240–247
16. จาง วาย. et al. ลักษณะที่แพร่หลายของการสร้างโครงสร้างสามชั้นในการแยกเฟสอสมมาตรของส่วนผสมอีพอกซีเทอร์โมพลาสติก //พอลิเมอร์ 2555. ว. 53. ลำดับที่ 2 หน้า 588–594.
17. มิมูระ เค. และคณะ การปรับปรุงคุณสมบัติทางความร้อนและทางกลโดยการควบคุมสัณฐานวิทยาในอีพอกซีเรซินดัดแปลง PES //พอลิเมอร์ 2000. V. 41. หมายเลข 12. หน้า 4451–4459
18. Mezhikovskij S.M. , Irzhak V.I. Himicheskaja fizika otverzhdenija oligomerov มอสโก: เนาก้า. 2551. 269 วิ.
19. ส่วนผสมโพลีเมอร์ ต. 1. Sistematika: ต่อ. ภาษาอังกฤษ /ภายใต้สีแดง. ดร. โพลาเคบี แบคเนลล่า. SPb.: Nauchnye osnovy และ tehnologii. 2552. 618 วิ.
20. Williams R.J.J. , Rozenberg B.A. , Pascault J.P. การแยกเฟสที่เกิดจากปฏิกิริยาในเทอร์โมเซตติงโพลีเมอร์ดัดแปลง // ความก้าวหน้าในวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ 1997. V. 128. หน้า 95–156.
21. โรเซนเบิร์ก บี.เอ. Mikrofazovoe razdelenie กับ otverzhdajushhihsja mnogokomponentnyh polimer-oligomernyh sistema // Rossijskij himicheskij zhurnal 2001.T.XLV. #5–6. ส. 23–31.
22. วิลกินสัน เอส.พี. และคณะ ผลของตัวแปรปรับเปลี่ยนเทอร์โมพลาสติกต่อการชุบแข็งของเรซินเมทริกซ์บิส-มาเลอิไมด์สำหรับวัสดุคอมโพสิตประสิทธิภาพสูง //พอลิเมอร์ 2536 ว. 34 ลำดับที่ 4 หน้า 870–884.
23. จางเจ. et al. การศึกษาอีพ็อกซี่มัลติฟังก์ชั่นดัดแปลงเทอร์โมพลาสติก: อิทธิพลของอัตราการให้ความร้อนต่อพฤติกรรมการบ่มและการแยกเฟส // วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีคอมโพสิต 2552. V. 69. หมายเลข 7-8. หน้า 1172–1179
24 Rico M. และคณะ การแยกเฟสและการพัฒนาสัณฐานวิทยาในอีพ็อกซี่แกร่งที่ดัดแปลงด้วยเทอร์โมพลาสติก // European Polymer Journal 2555. V. 48. หมายเลข 10. น. 1660–1673.
25. Cano L. และคณะ การศึกษาทางสัณฐานวิทยาและทางกลของระบบอีพ็อกซี่โครงสร้างนาโนที่ดัดแปลงด้วยแอมฟิฟิลิค พอลิเมอร์ (เอทิลีนออกไซด์-b-โพรพิลีนออกไซด์-b-เอทิลีนออกไซด์)ไตรบล็อค 2557. ว. 55. ลำดับที่ 3 หน้า 738–745.
26. Cong H. et al. การก่อตัวของโครงสร้างนาโนในเทอร์โมเซ็ตที่มีบล็อคโคพอลิเมอร์: จากการประกอบตัวเองไปจนถึงกลไกการแยกไมโครเฟสที่เกิดจากปฏิกิริยา //พอลิเมอร์ 2557. ว. 55. หมายเลข 5 หน้า 1190–1201.
27. มิน เอช.เอส. และคณะ ความเหนียวแตกหักของโพลีซัลโฟน/อีพ็อกซี่กึ่ง IPN ที่มีสัณฐานวิทยา Spec-trum //Polymer Bulletin 1999. V. 42. หมายเลข 2 หน้า 221–227
28 Poncet S. และคณะ การตรวจสอบการแยกเฟสและความก้าวหน้าของปฏิกิริยาในแหล่งกำเนิดในเทอร์โมพลาสติก/อีพ็อกซี่ผสม //พอลิเมอร์ 2542. ว. 40. ฉบับที่ 24. หน้า 6811–6820.
29. Chalyh A.E. , Aliev A.D. , Rubcov A.E. เจเล็กตรอนโน-ซอนโดวีย์ มิโครอานาลิซ พบ อิสเลโดวานี โปลิเมรอฟ มอสโก: เนาก้า. 1990. 192 วิ.
30. Chalyh A.E. ฉันดร. Analiticheskaja jelektronnaja mikroskopija กับ issledovanii struktury priivityh polimerov // Vysokomolekuljarnye soedinenija. เซอร์ ก. 2553. ว. 52. ลำดับที่ 4 ส. 653–658
31. ไฮซ์มันน์ เอ็ม.ที. และคณะ เทคนิคการวิเคราะห์เชิงจุลภาคสำหรับการตรวจสอบเฟสระหว่างเฟสที่เกิดขึ้นระหว่างเทอร์โมเซตและเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์: การสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและการวิเคราะห์ด้วยรังสีเอกซ์แบบกระจายพลังงาน //Key Engineering Materials 2554 หมายเลข 471–472 หน้า 309–314
32. Liao Y. และคณะ การสลายตัวของเฟสที่เกิดจากปฏิกิริยาของเทอร์โมเซ็ต/ส่วนผสมเทอร์โมพลาสติกที่ตรวจสอบโดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านกรองพลังงาน //พอลิเมอร์ 2550. V. 48. หมายเลข 13 หน้า 3749–3758
33. Mezzenga R. และคณะ สัณฐานวิทยาที่สร้างขึ้นในอีพอกซีเรซินดัดแปลงจากเดนไดรต์ไฮเปอร์แบรนช์: การสร้างแบบจำลองและการกำหนดลักษณะเฉพาะ //พอลิเมอร์ 2001. V. 42. หมายเลข 1 หน้า 305–317
34. บรรณาการ L. et al. พฤติกรรมทางรีโอโลจีของเทอร์โมเซ็ต/เทอร์โมพลาสติกผสมระหว่างการบ่มด้วยอุณหภูมิความร้อน: การทดลองและการสร้างแบบจำลอง //พอลิเมอร์ 2550. V. 48. หมายเลข 22. หน้า 6639–6647
35. Fernandez-Francos X. และคณะ เทอร์โมเซตใหม่ที่ใช้ DGEBA และโพลีเมอร์ไฮเปอร์แบรนช์ที่ดัดแปลงด้วยไวนิลและอีพ็อกซี่ End Group // Reactive & Functional Polymers 2553. V. 70. หมายเลข 10. หน้า 798–806
36. Saltykov S.A. Stereometricheskaja metallografija. ม.: เมต-อัลลูร์จิจา. 2519 270 วิ
37. Kulkami A.S. , Beaucage G. ปฏิกิริยาทำให้เกิดการแยกเฟสควบคุมโดยโครงสร้างโมเลกุล // พอลิเมอร์ 2548. V. 46. หมายเลข 12. หน้า 4454–4464
38. ส่วนผสมของพอลิเมอร์ T. 2: Funkcional "nye svojstva: Per. s angl. / Pod red. D.R. Pola, K.B. Baknella. SPb.: Nauchnye osnovy i tehnologii. 2009. 606 s.
39. Pearson R.A. , Yee A.F. กลไกการชุบแข็งในอีพอกซีดัดแปลงเทอร์โมพลาสติก: 1. การดัดแปลงโดยใช้โพลี (ฟีนิลีนออกไซด์) //พอลิเมอร์ 2536. ว. 34. หมายเลข 17. ป. 3658–3670.
40. Turmel D.J.-P. , Partridge I.K. การแยกเฟสต่างกันรอบๆ เส้นใยในส่วนผสมของอีพอกซี/PEI และผลกระทบต่อการต้านทานการแยกตัวของสารคอมโพสิต //วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีคอมโพสิต 1997. V. 57. หมายเลข 8 หน้า 1001–1007
41. Varley R.J. , Hodkin J.H. ผลของเส้นใยเสริมแรงต่อสัณฐานวิทยาของระบบอีพ็อกซี่/เอมีนที่แกร่ง //พอลิเมอร์. 1997. V. 38. หมายเลข 5 หน้า 1005–1009
42. Olmos D. , Gonzalez-Benito J. การสร้างภาพสัณฐานวิทยาที่ส่วนต่อประสานของคอมโพสิตพอลิเมอร์อีพ็อกซี่เทอร์โมพลาสติกเสริมใยแก้ว // European Polymer Journal 2550. V. 43. หมายเลข 4 หน้า 1487–1500.
43. Zhang J. และคณะ การศึกษาระหว่างเฟสของคอมโพสิตอีพอกซีเมทริกซ์ดัดแปลงเทอร์โมพลาสติก: พฤติกรรมเฟสรอบเส้นใยเดี่ยวที่ได้รับอิทธิพลจากอัตราการให้ความร้อนและการรักษาพื้นผิว // คอมโพสิต: ตอนที่ A. 2010. V. 41. ลำดับที่ 6 หน้า 787–794

ส่งงานที่ดีของคุณในฐานความรู้เป็นเรื่องง่าย ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักศึกษา นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงานจะขอบคุณอย่างยิ่ง

โพสต์เมื่อ http://www.allbest.ru/

การสร้างแบบจำลองการเปลี่ยนรูปคอมโพสิต

บทนำ

การมีโรงงานปูนซีเมนต์จำนวนมากในยูเครนทำให้คอนกรีตเสริมเหล็กและการดัดแปลงเป็นหนึ่งในหลัก วัสดุก่อสร้างสำหรับโครงสร้างไฮดรอลิก

คอนกรีตเสริมเหล็กที่มีการจัดเรียงแท่งเหล็กเป็นประจำในสองหรือสามทิศทางเป็นประจำถือได้ว่าเป็นวัสดุเสริมแรงแบบคอมโพสิตที่มีแอนไอโซโทรปีเช่นการพึ่งพาคุณสมบัติทางกลกับทิศทางของการกระทำของแรงซึ่งเกิดจากการเสริมแรงและไม่เชิงเส้น ของการเสียรูปที่เกี่ยวข้องกับการเกิดรอยแตก คุณสมบัติของพลาสติกของคอนกรีตและเหล็ก ในการก่อสร้างทางวิศวกรรมไฮดรอลิกมักใช้การเสริมแรงแบบเข้มข้นในบริเวณที่ยืดออก ดังนั้นโครงสร้างของประเภทนี้จะเป็นหัวข้อของการศึกษาเพิ่มเติม

วัสดุคอมโพสิตถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายใน อุตสาหกรรมต่างๆเทคโนโลยีที่ทันสมัย ความก้าวหน้าเพิ่มเติมในการพัฒนาพื้นที่ก่อสร้างส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของการใช้วัสดุดังกล่าว และเมื่อสร้างอุปกรณ์ใหม่และอุปกรณ์พิเศษ บทบาทของพวกเขาจะแตกหัก ข้อกำหนดของการออกแบบที่เหมาะสม การลดเวลาและต้นทุนวัสดุสำหรับการพัฒนาเชิงทดลองได้กำหนดความสนใจที่สำคัญในการปรับปรุงวิธีการทำนายการเสียรูปและคุณสมบัติความแข็งแรงของคอมโพสิต

ในทางกลับกัน การพัฒนากลศาสตร์ของของแข็งที่เปลี่ยนรูปได้นั้นเป็นไปตามเส้นทางของความซับซ้อนของแบบจำลองที่ศึกษาและการกำหนดปัญหา ตามแนวคิดแบบจำลองของกลศาสตร์ วัสดุผสมสามารถกำหนดได้ว่าเป็นสื่อที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งอธิบายด้วยความช่วยเหลือของฟังก์ชันวัสดุที่สั่นอย่างรวดเร็วแบบไม่ต่อเนื่องในพิกัด ซึ่งตามกฎแล้วจะถือว่าเป็นระยะหรือสม่ำเสมอแบบสุ่ม ความจำเป็นในการพัฒนาวิธีการแก้สมการเชิงอนุพันธ์ด้วยสัมประสิทธิ์ดังกล่าวทำให้เกิดพื้นที่ที่ค่อนข้างใหม่ของการวิจัยทางคณิตศาสตร์ - ทฤษฎีการหาค่าเฉลี่ยของตัวดำเนินการเชิงอนุพันธ์ด้วยอนุพันธ์ย่อยบางส่วนซึ่งทำให้สามารถหาคำตอบจากต้นฉบับได้ ปัญหาโดยใช้สมการเชิงอนุพันธ์อย่างง่าย เรียกว่า ค่าเฉลี่ย

ปัญหาการคำนวณค่าสัมประสิทธิ์ของสมการเฉลี่ยที่รู้จักกันในกลศาสตร์คอมโพสิตว่าเป็นปัญหาในการทำนายคุณลักษณะที่มีประสิทธิผลเป็นหนึ่งในปัญหาศูนย์กลาง เพราะมันเปิดโอกาสให้เกิดการสังเคราะห์วัสดุด้วยชุดคุณสมบัติที่กำหนดไว้ล่วงหน้าซึ่งเหมาะสมกับสภาพการทำงานเฉพาะมากที่สุด . ดังนั้นสื่อที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันแต่ละตัวจึงสัมพันธ์กับสื่อแอนไอโซทรอปิกที่มีคุณสมบัติที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งสะดวกต่อการคำนวณโครงสร้างและชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุคอมโพสิตโดยใช้วิธีการทางคณิตศาสตร์ที่รู้จักกันดีของกลไกของวัตถุแข็งที่เปลี่ยนรูปได้

ในเวลาเดียวกัน การศึกษาพฤติกรรมทางกลขององค์ประกอบโครงสร้างโดยคำนึงถึงความเข้มข้นของความเค้นและความเครียดที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันภายในแต่ละองค์ประกอบ ไม่เพียงแต่ช่วยให้สามารถกำหนดคุณสมบัติที่มีประสิทธิภาพได้โดยตรงเท่านั้น แต่ยังให้ข้อมูลที่ครอบคลุมเกี่ยวกับ ลักษณะและลักษณะของการเสียรูปและการทำลายของวัสดุขึ้นอยู่กับโครงสร้างที่แท้จริงของคอมโพสิตและส่วนประกอบ

ในงานให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการวิเคราะห์ผลการศึกษาเชิงทฤษฎีและการทดลองของกระบวนการ dissipative ของการเสียรูปที่ไม่ยืดหยุ่นและการทำลายโครงสร้างที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันแบบแอนไอโซทรอปิก ความสนใจอย่างมากในการศึกษาความสม่ำเสมอของขั้นตอนการเสียรูปวิกฤตยิ่งยวดในระหว่างที่วัสดุสูญเสียความสามารถในการรับน้ำหนักไม่ทันที แต่จะค่อยๆ ซึ่งสะท้อนให้เห็นในแผนภาพการเสียรูปในรูปแบบของกิ่งที่ตกลงมา

ปรากฏการณ์ทางกลนี้ (ก่อนหน้านี้รู้จัก) ถูกค้นพบเมื่อแก้ปัญหากลไกการเสียรูปอีลาสโตพลาสติกของวัสดุคอมโพสิต โดยคำนึงถึงความล้มเหลวของโครงสร้าง

อย่างไรก็ตาม ความต้องการคำอธิบายที่เพียงพอเกี่ยวกับพฤติกรรมของโครงสร้างและการออกแบบที่เหมาะสมของโครงสร้างของวัสดุผสมที่สร้างขึ้นจากมุมมองของความต้านทานต่อการทำลายล้างทำให้จำเป็นต้องคำนึงถึงระยะอ่อนตัว (ในขั้นตอนการตั้งค่า ปัญหา) ในความสัมพันธ์เชิงประกอบและเพื่อศึกษาเงื่อนไขของการเสียรูปวิกฤตยิ่งยวดขององค์ประกอบโครงสร้างในองค์ประกอบของคอมโพสิต

บทความนี้พิจารณาถึงแนวทางที่การทำลายวัตถุที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันนั้นเป็นผลมาจากการสูญเสียความเสถียรของกระบวนการเปลี่ยนรูปในขั้นวิกฤตยิ่งยวด ควบคู่ไปกับการทำลายโครงสร้าง แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ใหม่ช่วยให้สามารถอธิบายขั้นตอนของการสะสมความเสียหายที่กระจายตัว การโลคัลไลเซชันการแตกหัก ตลอดจนการรวมโซนที่แตกหักได้อย่างเป็นธรรมชาติ โดยคำนึงถึงการเสียรูปของพลาสติกในตัวกลางแบบแอนไอโซทรอปิกที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน โดยใช้ฟังก์ชันพิเศษของสถานะของวัสดุเพื่อจำลอง การเปลี่ยนแปลงไปสู่ระยะที่ไม่เสถียรโดยใช้เกณฑ์ความคงตัวของการสะสมความเสียหาย และความสัมพันธ์ด้านพลังงานของกลไกการแตกหักจะถูกบันทึกโดยใช้พารามิเตอร์ของกิ่งก้านจากมากไปน้อยของแผนภาพการเสียรูปทั้งหมด บทความนี้จะตรวจสอบแนวคิดของระบบโหลดและอิทธิพลที่มีต่อความเสถียรของกระบวนการกระจายตัว มีการอธิบายคำถามบางข้อเกี่ยวกับทฤษฎีการเสียรูปวิกฤตยิ่งยวดที่เสถียร ปัญหาของการหาค่าเฉลี่ยซึ่งเป็นแบบดั้งเดิมสำหรับกลศาสตร์ของคอมโพสิตนั้นได้รับการพิจารณาในแง่มุมใหม่ที่เกี่ยวข้องกับการขยายฐานทางกายภาพของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ใช้

1. การสร้างแบบจำลองการเสียรูปและการแตกหักของวัสดุคอมโพสิต

วิธีการทำนายสมบัติการยืดหยุ่นที่มีประสิทธิภาพของวัสดุคอมโพสิตสมัยใหม่ได้รับการพัฒนาอย่างดี ผลลัพธ์ที่ได้จากทฤษฎีเชิงเส้นตรงของความยืดหยุ่นในการทำนายคุณสมบัติที่มีประสิทธิผลและผลที่ตามมาในการพิจารณาด้านไมโครเค้นและไมโครสเตรนเป็นพื้นฐานที่ดีสำหรับการศึกษาคุณสมบัติของอีลาสโตพลาสติกและความแข็งแรงของวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกัน ความต้องการใช้ความจุแบริ่งของโครงสร้างที่สำคัญอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้นำไปสู่ความต้องการการศึกษาที่ครอบคลุมก่อนการสร้างแบบจำลองที่ซับซ้อนของการเสียรูปและการแตกหักของวัสดุจริงภายใต้สภาวะความเครียดที่ซับซ้อนและคุณสมบัติไม่เชิงเส้นขององค์ประกอบโครงสร้าง

1.1 การเสียรูปที่ไม่ยืดหยุ่นของคอมโพสิตและความล้มเหลวของโครงสร้าง

กระบวนการทางจุลภาคและจุลภาคทางกลในวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกันได้รับการศึกษาในรายละเอียดที่เพียงพอภายในกรอบของแบบจำลองเชิงกำหนดและเชิงสถิติของกลศาสตร์ประกอบ ข้อได้เปรียบของแบบจำลองทางสถิติคือคำนึงถึงสิ่งนี้โดยธรรมชาติ ปัจจัยสำคัญโครงสร้างที่แท้จริงของคอมโพสิต เป็นการสุ่มของการจัดเรียงองค์ประกอบร่วมกันและการแพร่กระจายทางสถิติของคุณสมบัติ อย่างไรก็ตาม ในกลศาสตร์ทางสถิติของคอมโพสิต คำถามที่ว่ามีความสมบูรณ์มากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการประมาณแบบจุดเดียว โดยคำนึงถึงปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคของส่วนประกอบต่างๆ ยังคงเปิดอยู่ ดังนั้น ในงานส่วนใหญ่ในทิศทางนี้ การวิเคราะห์สถานะความเค้น-ความเครียดของคอมโพสิตจึงจำกัดอยู่ที่การคำนวณสนามความเครียดโดยเฉลี่ยเหนือส่วนประกอบต่างๆ การคำนวณลักษณะทางสถิติอื่นๆ ของสายพันธุ์ความเครียดสำหรับกรณีโหลดแบบ nonisotropic และแบบรวม ตลอดจนการสร้างโซลูชันสำหรับปัญหาค่าขอบเขตแบบไม่เชิงเส้นสำหรับกระบวนการสะสมของสายพันธุ์พลาสติกและความเสียหายในส่วนประกอบคอมโพสิต โดยคำนึงถึงความไม่เท่าเทียมกันของความเครียด สาขามีความสำคัญเป็นพิเศษในปัญหาการทำนายคุณสมบัติกำลัง

โดยพื้นฐานแล้ว คุณสมบัติของวัสดุคอมโพสิตอาจแตกต่างไปจากคุณสมบัติของส่วนประกอบที่เป็นส่วนประกอบ ตัวอย่างเช่น การไม่มีการเปลี่ยนแปลงของพลาสติกในปริมาตรขององค์ประกอบโครงสร้างสามารถมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของพลาสติกในปริมาตรของคอมโพสิต วัสดุที่ชุบแข็งสามารถสร้างขึ้นจากส่วนประกอบที่เป็นพลาสติกในอุดมคติได้ วัสดุที่ชุบแข็งอย่างแรงสามารถสร้างได้จากส่วนประกอบที่ชุบแข็งอย่างอ่อน ฯลฯ สิ่งนี้บ่งบอกถึงความซับซ้อนและความหลากหลายของปรากฏการณ์ที่กำลังพิจารณา คำอธิบายเชิงทฤษฎีซึ่งต้องการการพัฒนาวิธีการพิเศษและแบบจำลองทางคณิตศาสตร์

ปรากฏการณ์ทางกายภาพของพฤติกรรมพลาสติกยืดหยุ่นของวัสดุคอมโพสิต และที่สำคัญที่สุดคือ ความจำเป็นในการศึกษานั้นถูกค้นพบมานานก่อนที่จะสร้างทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ที่สอดคล้องกัน ดังนั้นนักวิจัยจำนวนมากในช่วงอายุหกสิบเศษจึงหันมาวิเคราะห์พฤติกรรมของวัสดุโดยใช้แบบจำลองอย่างง่าย แบบจำลองในรูปแบบของชุดขององค์ประกอบที่เป็นองค์ประกอบคู่ขนานถูกใช้เพื่อประมาณการเสียรูปที่ไม่ยืดหยุ่นของคอมโพสิตแบบทิศทางเดียวเมื่อยืดผ่านเส้นใย นักวิทยาศาสตร์บางคนใช้แบบจำลองของกระบอกสูบโคแอกเซียล โดยถือว่าสถานะความเค้นที่ง่ายที่สุดของวัสดุเมทริกซ์ ใช้การประมาณของวัสดุจริงโดยสื่อที่ไม่มีที่สิ้นสุดพร้อมองค์ประกอบเสริมเดียวที่อยู่ในนั้น เทคนิคหลายอย่างที่ใช้จนถึงตอนนี้ขึ้นอยู่กับการใช้กฎของส่วนผสม โดยสันนิษฐานว่าสนามความเครียดหรือสนามความเครียดมีความเท่าเทียมกัน การปรับเปลี่ยนกฎนี้หลายครั้งทำให้สามารถบรรลุข้อตกลงกับข้อมูลการทดลองได้

จนถึงปัจจุบัน ต้องขอบคุณการใช้วิธีการเชิงตัวเลขของกลศาสตร์ของวัตถุแข็งที่เปลี่ยนรูปได้และแนวทางใหม่บางอย่างที่พัฒนาขึ้นโดยตรงสำหรับวัตถุที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันเชิงโครงสร้าง จึงได้แนวทางแก้ไขสำหรับปัญหาหลายประการของการเสียรูปที่ไม่ยืดหยุ่น โดยคำนึงถึงลักษณะที่ซับซ้อนของการกระจาย ของความเค้นและความเครียดในองค์ประกอบโครงสร้าง วัสดุคอมโพสิตที่พิจารณาว่าเป็นเนื้อเดียวกันพร้อมคุณสมบัติที่มีประสิทธิภาพ ขึ้นอยู่กับโครงสร้าง สามารถเป็นได้ทั้งแบบไอโซโทรปิกและแอนไอโซทรอปิก แม้ว่าจะประกอบด้วยส่วนประกอบไอโซโทรปิกเท่านั้น เมื่อกำหนดปัญหาในการกำหนดคุณลักษณะที่มีประสิทธิผลของวัสดุผสมแบบแอนไอโซทรอปิก จำเป็นต้องเลือกทฤษฎีความเป็นพลาสติกของวัตถุแอนไอโซทรอปิก ซึ่งทำให้สามารถอธิบายพฤติกรรมของตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันได้อย่างเพียงพอ

มีการเสนอทฤษฎีการเปลี่ยนรูปของพลาสติกและทฤษฎีการไหลที่หลากหลาย การกำหนดจำนวนและโครงสร้างของค่าคงที่อิสระของชุดเทนเซอร์ที่กำหนดนั้นให้ความสนใจเป็นอย่างมาก ปัญหาที่อยู่ระหว่างการพิจารณาดูเหมือนจะมีความสำคัญมากสำหรับกลศาสตร์ของคอมโพสิต อย่างไรก็ตาม มีงานวิจัยจำนวนจำกัดอย่างมากในการศึกษาทดลองกฎแห่งการเสียรูปของวัสดุแอนไอโซทรอปิกภายใต้สภาวะของสภาวะความเค้นที่ซับซ้อน ไม่อนุญาตให้เราประเมินอย่างเต็มที่ ความน่าเชื่อถือและลักษณะทั่วไปของทฤษฎีปั้นพลาสติกของสื่อแอนไอโซทรอปิกรุ่นใดรุ่นหนึ่ง

การศึกษาพฤติกรรมอีลาสโตพลาสติกของคอมโพสิตแอนไอโซทรอปิก เช่น การเสริมแรงแบบเส้นใยในทิศทางเดียวและเชิงพื้นที่ ซึ่งจัดเป็นชั้นด้วยชั้นที่เป็นเนื้อเดียวกันและไม่เป็นเนื้อเดียวกัน เป็นปัญหาที่ค่อนข้างซับซ้อน การแก้ปัญหาของกลศาสตร์ของวัสดุผสมสำหรับวัสดุเหล่านี้ส่วนใหญ่ดำเนินการในกรณีที่ง่ายที่สุดของสภาวะความเครียดซึ่งแน่นอนว่าเป็นความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์บางอย่าง อย่างไรก็ตาม วิธีแก้ปัญหาดังกล่าวมักจะไม่อนุญาตให้สร้างฟังก์ชันวัสดุทั้งหมดที่อธิบายพฤติกรรมของคอมโพสิตในสถานะความเครียดและความเครียดที่ซับซ้อนตามอำเภอใจภายในกรอบของทฤษฎีความเป็นพลาสติกที่เลือกได้ของวัตถุแอนไอโซทรอปิก

ศึกษาการเสียรูปที่ไม่ยืดหยุ่นของคอมโพสิตชั้นภายใต้แรงตึงแกนเดียวตามชั้นภายใต้แรงตึงข้ามชั้น พิจารณาพฤติกรรมของคอมโพสิตในสถานะความเค้นระนาบ เมื่อแรงดึงในสองทิศทางอยู่ในระนาบขนานกับชั้นต่างๆ ควรสังเกตว่าได้ส่วนสำคัญของผลลัพธ์โดยไม่คำนึงถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างชั้น เป็นที่ชัดเจนว่าการทำให้เข้าใจง่ายเช่นนี้อาจหยาบเกินไปในบางกรณี สิ่งนี้ได้รับการยืนยันจากข้อเท็จจริงที่ว่าการทำลายโครงสร้างชั้นมักจะเกิดขึ้นจากการแตกตัวเป็นชั้นๆ

ลักษณะที่ไม่เป็นเชิงเส้นของการพึ่งพาอาศัยกันระหว่างความเค้นและความเครียดของวัสดุคอมโพสิตอาจเป็นผลมาจากการเสียรูปพลาสติกไม่เพียงเท่านั้น และเกิดขึ้นได้แม้กระทั่งในกรณีของส่วนประกอบที่ยืดหยุ่นเชิงเส้น นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าการทำลายผลิตภัณฑ์คอมโพสิตทั้งหมด (มหภาค) นำหน้าด้วยกระบวนการที่ซับซ้อนในการทำลายองค์ประกอบแต่ละส่วนของโครงสร้าง การศึกษากระบวนการนี้มีความสำคัญไม่เพียงแต่สำหรับการวิเคราะห์เงื่อนไขสำหรับการก่อตัวของรอยแตกขนาดมหภาคเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการศึกษาพฤติกรรมของวัสดุภายใต้ภาระด้วย

การทำลายโครงสร้างแต่ละครั้งจะมาพร้อมกับการกระจายความเค้นในองค์ประกอบของคอมโพสิต ซึ่งนำไปสู่ความต่อเนื่องหรือการสิ้นสุดของการทำลายที่ระดับโหลดภายนอกที่กำหนด

การสร้างแบบจำลองของการเสียรูปที่ไม่ยืดหยุ่นของวัสดุคอมโพสิตโดยคำนึงถึงกระบวนการเหล่านี้ หยิบยกมาเป็นคำถามหลักในการเลือกเกณฑ์สำหรับการทำลายโครงสร้างและคำอธิบายของการเสียรูปที่เหลือและคุณสมบัติความแข็งแรงขององค์ประกอบของตัวกลางที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันหลังจากผ่านเงื่อนไขบางประการ การทำลายล้างของพวกเขาจะได้พบกับ ในกรณีนี้ ข้อเท็จจริงที่ว่าองค์ประกอบของโครงสร้างคอมโพสิตสามารถถูกทำลายได้ด้วยกลไกต่างๆ มีความสำคัญอย่างยิ่ง ตัวอย่างเช่น ในกรณีของชั้นเดียวที่เสริมแรง การแตกร้าวหรือการแยกชั้นของเมทริกซ์ การแยก ฉีกขาด หรือดึงออกจากเส้นใย ฯลฯ ได้ กลไกเหล่านี้และกลไกอื่นๆ ของการเปลี่ยนแปลงความสามารถในการรับน้ำหนักขององค์ประกอบโครงสร้างจะถูกระบุด้วยรูปแบบการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติความแข็งอย่างใดอย่างหนึ่ง

ดังที่ระบุไว้แล้ว ในการศึกษาวัสดุคอมโพสิต จำเป็นต้องเกี่ยวข้องกับการแทนค่าความน่าจะเป็นและอุปกรณ์ของทฤษฎีฟังก์ชันสุ่ม เนื่องจากลักษณะสุ่มของคุณสมบัติ ตำแหน่งสัมพัทธ์ขององค์ประกอบโครงสร้าง และเป็นผล กระบวนการสุ่มของการทำลายล้าง

ดังนั้น ท่ามกลางปัญหาอื่น ๆ ในกลศาสตร์ของวัสดุคอมโพสิต การพัฒนาแบบจำลองพฤติกรรมของคอมโพสิตไม่เชิงเส้น โดยคำนึงถึงการทำลายองค์ประกอบโครงสร้างและการพัฒนาวิธีการในการแก้ปัญหาการเสียรูปที่ไม่ยืดหยุ่นสำหรับกรณีต่างๆ ของความเค้นที่ซับซ้อน- สภาพความเครียดเป็นเรื่องเฉพาะ

1.2 แบบจำลองปรากฏการณ์วิทยาของกลศาสตร์การแตกหัก

มีสองวิธีในการสร้างทฤษฎีในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและวิทยาศาสตร์ประยุกต์ - ปรากฎการณ์และโครงสร้าง แบบจำลองปรากฏการณ์วิทยาสร้างขึ้นบนพื้นฐานของข้อมูลเชิงประจักษ์เกี่ยวกับพฤติกรรมของวัตถุ ในเวลาเดียวกัน งานของการอธิบายหรืออธิบายสาระสำคัญของปรากฏการณ์อย่างเต็มที่ไม่ได้ถูกกำหนดไว้ แนวทางเชิงโครงสร้างประกอบด้วยแบบจำลองการพัฒนาที่ช่วยให้สามารถอธิบายและอธิบายปรากฏการณ์ตามโครงสร้างภายในของวัตถุที่พิจารณาได้ วิธีการเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดและควรเสริมสร้างซึ่งกันและกัน การสร้างแบบจำลองพฤติกรรมไม่เชิงเส้นของตัวกลางที่มีคุณสมบัติที่มีประสิทธิภาพในการอธิบายการเสียรูปของคอมโพสิต ร่วมกับการทำลายองค์ประกอบโครงสร้าง สอดคล้องกับวิธีการอธิบายลักษณะปรากฏการณ์วิทยา

ความจำเป็นและประโยชน์ของทฤษฎีปรากฏการณ์วิทยาได้รับการพิสูจน์โดย V.V. โนโวซีลอฟ ในกรณีนี้ สามารถตั้งค่า ระดับต่างๆคำอธิบายปรากฏการณ์ ตัวอย่างเช่น การสะสมความเสียหายสามารถจำลองได้โดยพิจารณาจากระบบการแตกของดิสก์หรือรูพรุนในความต่อเนื่อง ล.ม. Kachanov และ Yu.N. Rabotnov แนะนำพารามิเตอร์ของความเสียหาย (หรือตรงกันข้าม - ความต่อเนื่อง) กำหนดโดยพื้นที่ของรอยแตกต่อหน่วยพื้นที่ ภาพตัดขวางร่างกาย. ในเวลาเดียวกัน พารามิเตอร์นี้ไม่สามารถระบุด้วยลักษณะเฉพาะของข้อบกพร่องและความเสียหายใด ๆ ได้ หากรวมอยู่ในอัตราส่วนที่เชื่อมต่อกับค่าเฉลี่ย นี่เป็นเรื่องปกติเมื่อทำการพิจารณาฟังก์ชันวัสดุของแบบจำลอง สามารถทำได้โดยไม่ต้องศึกษาโครงสร้างจุลภาคโดยตรง เช่น การวัดพื้นที่ของความไม่ต่อเนื่อง

วิธีการทางปรากฏการณ์วิทยาในการสร้างแบบจำลองความเสียหายของวัสดุประกอบด้วยการอธิบายการก่อตัวของการแตกภายในโดยใช้ฟังก์ชันบางอย่างของสถานะของวัสดุ ความคิดนี้สะท้อนอยู่ใน ผลงานที่มีชื่อเสียงเอเอ อิลยูชิน, V.V. Bolotina, รองประธาน Tamuzha และ A.Zh ลาเกดิน ได้รับการพัฒนาขึ้นด้วยความพยายามของนักวิจัยคนอื่นๆ และเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างกลศาสตร์ต่อเนื่องที่เสียหาย ซึ่งความเสียหายของวัสดุถูกกำหนดให้เป็นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติทางกล

ปัจจุบันทราบลักษณะความเสียหายของสเกลาร์และเทนเซอร์จำนวนมาก บทบัญญัติพื้นฐานของทฤษฎีสามมิติของความเสียหายแบบแอนไอโซทรอปิกและแบบจำลองเทนเซอร์ที่สอดคล้องกันได้รับการพิสูจน์แล้ว

กระบวนการทำลายสื่อที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันทางโครงสร้างมีลักษณะหลายขั้นตอน ระยะที่เด่นชัดที่สุดคือระยะของการทำลายปริมาตรหรือแบบกระจัดกระจาย ซึ่งสัมพันธ์กับการสะสมเชิงปริมาตรของ microcracks ที่เสถียร และเมื่อถึงระดับความเข้มข้นของธรณีประตู การขยายและรวมไปยังระดับถัดไป นอกจากนี้ ยังแสดงให้เห็นว่าลักษณะการเสียรูปที่มีประสิทธิผลขึ้นอยู่กับรัศมีความสัมพันธ์ของชุดข้อบกพร่องแบบสุ่ม เป็นเรื่องปกติที่จะถือว่าธรรมชาติของปฏิกิริยาของ microdamages ยังกำหนดเงื่อนไขสำหรับการทำลายแบบมหภาคของตัวกลางที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันและด้วยเหตุนี้จึงทำให้คุณสมบัติความแข็งแรงของมัน

ลักษณะหลายระดับของการก่อตัวของปฏิกิริยาของวัสดุต่อการกระทำทางกลภายนอกกำหนดความเป็นไปได้ของคำอธิบายปรากฏการณ์หลายระดับ โครงสร้างแต่ละระดับมีความเกี่ยวข้องกับระบบองค์ประกอบที่แตกต่างกัน (โดยธรรมชาติหรือเกิดจากความเสียหาย) การวิเคราะห์ความเค้นและความเครียดที่นำมาใช้ในระดับโครงสร้างเป็นค่าเฉลี่ยทำหน้าที่เป็นเครื่องมือในการศึกษาพฤติกรรมทางกลของวัสดุภายในกรอบของระดับปรากฏการณ์วิทยาที่สอดคล้องกัน การพิจารณาสองระดับของกระบวนการของการเสียรูปและการแตกหักเป็นพื้นฐานของการจำแนกประเภท Davidenkov-Friedman และแนวทางโครงสร้างและปรากฏการณ์วิทยาในกลศาสตร์ของวัสดุผสม

ปัญหาของการอธิบายการเปลี่ยนผ่านจากการแตกหักระดับไมโครไปเป็นการแตกหักระดับมหภาคมีความสำคัญมากสำหรับกลไกของวัสดุผสม ในเวลาเดียวกัน มีข้อกำหนดเบื้องต้นและวิธีการต่าง ๆ มากมายสำหรับการประเมินความแข็งแรงจากมุมมองของกลศาสตร์โครงสร้าง ในงานปัจจุบัน เราได้พัฒนาแนวทางโดยพิจารณาว่าการแตกหักในระดับใดอันเป็นผลมาจากการสูญเสียความเสถียรของกระบวนการเปลี่ยนรูปที่เกี่ยวข้องกับการสะสมของความเสียหาย กระบวนการโหลดระบบอีลาสโตพลาสติกจะไม่เสถียรหากกระบวนการนี้ดำเนินต่อไปเล็กน้อยตามอำเภอใจซึ่งสอดคล้องกับการพัฒนาที่หายนะของการเคลื่อนตัวและการเสียรูป บทบาทชี้ขาดของความไม่เชิงเส้นชนิดพิเศษ (กิ่งที่ร่วงหล่นในแผนภาพการเสียรูป) ในประเด็นด้านความเสถียรที่เกี่ยวข้องกับปัญหาการแตกหักถูกบันทึกไว้ในงานของ A.A. อิลยูชิน. กระบวนการทางกายภาพทั้งหมดที่เกิดขึ้นในวัสดุภายใต้การโหลดจะสะท้อนให้เห็นในไดอะแกรมการเสียรูปทั้งหมด และส่วนจากมากไปน้อยของไดอะแกรมเหล่านี้สอดคล้องกับแต่ละขั้นตอนของความล้มเหลว

ความเป็นไปได้ของการปรากฏตัวของส่วนที่ตกลงมาบนไดอะแกรมเนื่องจากกระบวนการแตกร้าวและความเสียหายถูกบันทึกไว้ใน S.D. วอลคอฟ. พฤติกรรมของวัสดุในขั้นตอนสุดท้ายของการเปลี่ยนรูปวัสดุนั้นในหลายกรณีที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวหรือการพัฒนาของมาโครดีเฟกต์ ในเรื่องนี้ ทิศทางปรากฏการณ์วิทยาของกลไกการแตกหักซึ่งอธิบายพฤติกรรมของวัสดุในขั้นตอนของการก่อตัวและการเติบโตของรอยแตกขนาดใหญ่นั้นดูเหมือนว่าจะมีแนวโน้มดีในเรื่องนี้ พร้อมด้วยคำอธิบายที่ชัดเจนของรอยร้าวในร่างกายที่บิดเบี้ยวได้ จุดเริ่มต้นของทิศทางนี้ถูกวางโดย S.D. วอลคอฟ. การใช้วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับสมมติฐานที่ว่าพฤติกรรมทางกลของวัสดุปริมาณเล็กน้อยตามอำเภอใจเมื่อมีความไม่ต่อเนื่องที่สมส่วนกับขนาดจะคล้ายกับพฤติกรรมของตัวอย่างขนาดใหญ่ในขั้นตอนสุดท้ายของการเปลี่ยนรูป ในระดับหนึ่ง สิ่งนี้สะท้อนถึงความคล้ายคลึงในตนเองของกระบวนการทำลายล้าง

ตามสมมติฐานของการกำหนดนิยามมหภาคฟิสิกส์ A.A. Ilyushin แต่ละจุดของสื่อสามารถเชื่อมโยงกับ Macrosample ในรูปแบบของวัตถุที่มีมิติ จำกัด ซึ่งอยู่ในสถานะความเค้น - ความเครียดที่สม่ำเสมอและโดยหลักการแล้วกระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้นที่จุดที่ปรากฎของสื่อสามารถ จะศึกษา

การโต้ตอบนี้สามารถกำหนดได้ดังนี้: การกระจัดของขอบเขตของเขตการทำงานของตัวอย่างที่เป็นเนื้อเดียวกันในอุดมคติจินตภาพของวัสดุที่เติมปริมาตรที่ผิดรูปเบื้องต้นภายใต้เงื่อนไขของสภาวะความเครียดที่เป็นเนื้อเดียวกันภายใต้ภาระเดียวกันจะต้องตรงกับการกระจัดของ ขอบเขตของพื้นที่ทำงานของตัวอย่างทดลองในทุกขั้นตอนของการเปลี่ยนรูป รวมถึงระยะการก่อตัวของรอยร้าวและการเติบโตของแมคโครแคร็ก บนพื้นฐานของสมมติฐานเหล่านี้ สามารถใช้สมการปรากฏการณ์วิทยาและเกณฑ์ที่ยอมรับในกลศาสตร์ของวัตถุแข็งที่บิดเบี้ยวได้

มีความคล้ายคลึงและความคล้ายคลึงกันระหว่างแนวทางของกลไกการขยายพันธุ์รอยแตกและกลไกการแตกหักของปรากฏการณ์วิทยา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ภายในกรอบของทฤษฎีแรก จะพิจารณาไดอะแกรมการแตกหักแบบกึ่งวิกฤต ซึ่งเป็นการพึ่งพาอาศัยกันระหว่างความเค้นแรงดึงเฉลี่ยในส่วนที่ไม่เสียหายของตัวอย่างและความยาวรอยแตกที่ค่าเริ่มต้นต่างๆ ตำแหน่งของจุดวิกฤต (ซึ่งสัมพันธ์กับการเติบโตแบบไดนามิกของรอยแตก) ของเส้นโค้งแต่ละเส้นเรียกว่าแผนภาพการแตกหักที่สำคัญ โดยธรรมชาติแล้ว เมื่อทำการทดสอบชิ้นงานที่เรียบ จุดวิกฤตจะสอดคล้องกับความแข็งแกร่งสูงสุด

โดยไม่ต้องพิจารณารอยร้าวและรอยแยกอย่างชัดเจนและอธิบายพฤติกรรมของวัสดุโดยใช้สาขาจากมากไปน้อยของแผนภาพการเสียรูป เราสามารถสรุปได้ว่าอันที่จริงแล้ว แผนภาพนี้เป็นแผนภาพที่สำคัญเช่นกัน เนื่องจากเป็นตำแหน่งของจุดวิกฤตสำหรับตัวอย่างที่มีองศาต่างกัน ของความเสียหายซึ่งเป็นผลมาจากการเสียรูปสมดุลไปหนึ่งองศาหรืออีกระดับหนึ่งและการขนถ่ายแบบยืดหยุ่นที่ตามมา

เมื่ออธิบายการเติบโตแบบกึ่งวิกฤตของข้อบกพร่อง แนวทางของ J. R. Irwin ยังถูกนำมาใช้ ซึ่งประกอบด้วยการพิจารณาการพึ่งพางานแตกหัก R กับความยาวรอยแตกซึ่งเป็นลักษณะของความต้านทานต่อการเติบโตของรอยแตก ถ้าภายในกรอบของแนวทางปรากฏการณ์วิทยา เข้าใจว่างานทำลายล้างเป็นการกระจายพลังงานที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสะสมความเสียหาย ก็สามารถคำนวณได้โดยใช้แผนภาพความเครียดในช่วงเวลาความเครียดใดๆ การพึ่งพากราฟิกของงานแตกหักกับความเครียดที่ได้รับในลักษณะนี้มีลักษณะคล้ายคลึงกับเส้นโค้ง R ที่รู้จักในกลศาสตร์การแตกหัก

วิธีการทางปรากฏการณ์วิทยาทำให้ไม่สามารถเผชิญกับปัญหาในการสร้างแบบจำลองทางเรขาคณิตที่ซับซ้อนของรอยแตกจริงและการแตกร้าวในสื่อที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันทางโครงสร้างที่เสียหายและการกำหนดพื้นที่ของพื้นผิวการแตกหักซึ่งมีความซับซ้อนโดยการเพิ่มขึ้นไม่จำกัดด้วยการพิจารณาอย่างละเอียดมากขึ้น ในเวลาเดียวกัน จะช่วยให้อธิบายขั้นตอนของความเสียหายทั้งหมด รวมถึงการเปลี่ยนเป็นระยะที่ไม่เสถียร โดยหน้าที่ของสถานะของวัสดุและการใช้ความสัมพันธ์ด้านพลังงานของกลไกการแตกหักและไดอะแกรมที่สมบูรณ์ของการเสียรูปของวัสดุ

1.3 ขั้นวิกฤตยิ่งยวดของการเสียรูปของวัสดุ

การเสียรูปวิกฤตยิ่งยวดของตัวกลางที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันทางโครงสร้างขึ้นอยู่กับการทำลายของธรรมชาติต่างๆ ที่ การกระทำทางกลเป็นกระบวนการทางกลที่สำคัญอย่างหนึ่งที่ต้องมีการศึกษาพิเศษ สถานะความเค้น-ความเครียดที่สำคัญสอดคล้องกับช่วงเวลาของการเข้าถึงค่าความเค้นสูงสุดสำหรับวัสดุที่กำหนดภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด และขั้นวิกฤตยิ่งยวดมีลักษณะเฉพาะโดยการลดระดับความเครียดด้วยการเสียรูปแบบก้าวหน้า ลักษณะเด่นของพฤติกรรมทางกลเป็นคุณลักษณะของโลหะ ทั้งสำหรับการเชื่อมต่อของความเค้นและความเครียดตามเงื่อนไขและแท้จริง ธรณีวิทยา เซรามิก โพลีเมอร์และคอมโพสิต] ตลอดจนวัสดุอื่นๆ

วัสดุที่อยู่ในขั้นวิกฤตยิ่งยวดของการเสียรูปไม่เป็นไปตามสมมุติฐานของ Drucker และถูกจัดประเภทว่าไม่เสถียรทางรีโอโลยี อย่างไรก็ตาม วัสดุจริงจำนวนมากได้รับการอธิบายอย่างเพียงพอโดยแบบจำลองของวัสดุที่ไม่เสถียรทางรีโอโลยี ในเวลาเดียวกัน แทนที่จะต้องการความเสถียรทางรีโอโลยี หลักการของความเสถียรของร่างกายโดยรวมก็ถูกหยิบยกขึ้นมา: สถานะของวัสดุนั้นสามารถรับรู้ได้หากอยู่ในสถานะนี้ มันเป็นส่วนหนึ่งของระบบกลไกที่เสถียร

การปรับปรุงแบบจำลองวัสดุเพื่ออธิบายการสะสมของความเสียหายในระยะวิกฤตยิ่งยวดของการเสียรูปเป็นงานที่สำคัญของกลศาสตร์แบบประกอบ การคำนวณโครงสร้างอย่างละเอียดโดยใช้ไดอะแกรมแบบเต็มยังต้องการ นอกจากนี้ การพัฒนาวิธีการในการแก้ปัญหาค่าขอบเขต โดยคำนึงถึงความอ่อนตัวของวัสดุและการรับเงื่อนไขสำหรับความเสถียรของการเปลี่ยนรูปวิกฤตยิ่งยวดในโซนที่อ่อนแอ

โดยธรรมชาติแล้ว สิ่งนี้ควรอยู่บนพื้นฐานของวิธีการทดลองที่มีประสิทธิภาพสำหรับการสร้างไดอะแกรมความเครียดที่สมดุล

ความเป็นไปได้ของสถานะวัสดุที่สอดคล้องกับสาขาจากมากไปน้อยของแผนภาพการเสียรูปได้รับการพิสูจน์ในทางทฤษฎี บนพื้นฐานของทฤษฎีบท Hadamard และ Van Hof ซึ่งให้เงื่อนไขความมั่นคงที่จำเป็นและเพียงพอในท้องถิ่นสำหรับวัตถุยืดหยุ่น และลักษณะทั่วไปของวัตถุดังกล่าวในกรณีของวัตถุอีลาสโตพลาสติก แสดงให้เห็นว่าแม้ในที่ที่มีไดอะแกรม "ล้ม" ร่างกาย คงที่บนขอบเขตที่มีความแข็งแกร่งเพียงพอ (แม้ไม่จำเป็นต้องใหญ่มาก) ก็สามารถมีเสถียรภาพได้ ไม่มีอุปสรรคพื้นฐานในการลงทะเบียนสถานะดังกล่าวในการทดลอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ภายใต้แรงตึงแกนเดียวหรือการเปลี่ยนรูปของแรงเฉือน (ในแง่ความเบี่ยงเบน) และการตีความข้อมูลการทดลองที่เกี่ยวข้องในแง่ของคุณสมบัติการทำให้อ่อนตัวซึ่งมีอยู่ในวัสดุ

ได้รับการยืนยันจากการทดลองแล้วว่าความต้านทานการแตกหักนั้นไม่ได้ถูกกำหนดโดยค่าคงที่ความแข็งแรงของวัสดุเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับความแข็งแกร่งของระบบโหลด ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์โหลด (เครื่องทดสอบ กำลังส่งน้ำหนัก และองค์ประกอบโครงสร้างจลนศาสตร์ ของเหลวทำงานและก๊าซ) และร่างกายที่ผิดรูปเองบริเวณโดยรอบของความเสียหาย ภายใต้การโหลดแบบ "อ่อน" เมื่อแรงที่ไม่ขึ้นกับความต้านทานถูกนำไปใช้กับร่างกายในสถานะความเครียดที่สม่ำเสมอ ความล้มเหลวจะเกิดขึ้นเมื่อถึงความเค้นสูงสุด

ในอีกกรณีที่ จำกัด เมื่อมีการระบุการกระจัดของจุดขอบเขต (การโหลด "แข็ง") เช่นเดียวกับที่ จำกัด ตามที่ระบุไว้แล้ว แต่มีความแข็งแกร่งเพียงพอของระบบโหลด กระบวนการสมดุลของการสะสมความเสียหายเป็นไปได้ซึ่ง สะท้อนให้เห็นในแผนภาพการเสียรูปในสาขาจากมากไปน้อย

ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการโหลด แต่ละจุดบนกิ่งจากมากไปน้อยของไดอะแกรมการเสียรูปสามารถสอดคล้องกับช่วงเวลาของความล้มเหลวได้ การเสียรูปประเภทนี้เป็นไปได้เฉพาะกับวัตถุในพื้นที่ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบกลไกที่มีคุณสมบัติที่จำเป็น มิฉะนั้น ความเสียหายที่สะสมไม่สมดุลและการทำลายแบบมหภาคเกิดขึ้นจากการสูญเสียความเสถียรของกระบวนการเปลี่ยนรูปในขั้นวิกฤตยิ่งยวด ในพื้นที่ของการทำให้อ่อนตัวลงยังสามารถแปลการเสียรูปในรูปแบบของแถบเฉือนได้ กิ่งไม้จากมากไปน้อยจะสังเกตได้เมื่อมีกลไกและเงื่อนไขสำหรับการกระจายพลังงานยืดหยุ่นทีละน้อย ดังนั้นสถานะที่พิจารณาของวัสดุสามารถเรียกได้ว่าเป็นจริงตามเงื่อนไข

อาจเหมาะสมที่จะใช้การเปรียบเทียบที่เป็นนามธรรมในภาพประกอบ การเปลี่ยนรูปของตัวกลางทำให้อ่อนตัวจะคงตัวประมาณในระดับเดียวกับของเหลวหนืดมากหรือน้อยในภาชนะบางตัวที่เสถียร การสูญเสียความมั่นคงจะเกิดขึ้นหากผนังของภาชนะไม่มีความแข็งแกร่งเพียงพอ ในกรณีนี้ บทบาทของเรือจะคล้ายกับระบบโหลด ปัญหาหลักในการสร้างไดอะแกรมแบบทดลองคือการสร้างความแข็งแกร่งเพียงพอของระบบโหลดขององค์ประกอบวัสดุ ด้วยเหตุนี้ อุปกรณ์จึงได้รับการพัฒนาเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับเครื่องจักรมาตรฐาน ตัวอย่างพิเศษ และเครื่องทดสอบที่มีการป้อนกลับอย่างรวดเร็ว

กิ่งจากมากไปน้อยของกราฟของการพึ่งพาการเปลี่ยนรูปในระหว่างการทดสอบตัวอย่างโลหะ เป็นการสะท้อนโดยส่วนใหญ่ การเจริญเติบโตที่สมดุลของรอยแตกหลัก ในบางกรณี สิ่งนี้เป็นจริงสำหรับคอมโพสิตด้วย ในเวลาเดียวกัน หากคุณสมบัติความแข็งแรงและการเสียรูปขององค์ประกอบของโครงสร้างของตัวกลางที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับวัสดุคอมโพสิตส่วนใหญ่ การก่อตัวของรอยแตกร้าวที่เด่นชัดอาจไม่เกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม การทำลายองค์ประกอบที่อ่อนแออย่างกระจัดกระจายที่พัฒนาขึ้นในกรณีนี้ก็นำไปสู่การลดลงในไดอะแกรม การสุ่มของการรวมเป็นลำดับของการเกิดโซนการแตกหักในส่วนของตัวกลางที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งอยู่ห่างจากกัน ซึ่งสร้างอุปสรรคต่อการแปลรูปแบบการผิดรูป และอนุญาตให้ใช้วิธีความน่าจะเป็นเพื่อกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นเฉลี่ยและความเครียดเฉลี่ย . ความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของโครงสร้างบางอย่างทำให้เกิดรูปแบบการเสียรูปที่โดดเด่น ซึ่งแตกต่างจากที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สำหรับวัตถุที่มีโครงสร้างเป็นเส้นใย ส่วนที่ตกลงมาของแผนภาพนั้นเกิดจากการแตกของเส้นใยที่ไม่เท่ากันอย่างต่อเนื่อง ธรรมชาติของกระบวนการทำลายสื่อที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันนั้นขึ้นอยู่กับการสุ่มในการจัดเรียงและระดับการกระจายตัวของคุณสมบัติขององค์ประกอบของโครงสร้าง ดังนั้นลักษณะทางสถิติของความแข็งแรงขององค์ประกอบเหล่านี้ส่วนใหญ่จะกำหนดพารามิเตอร์ของ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสาขาจากมากไปน้อยซึ่งสะท้อนถึงแนวโน้มของวัสดุที่จะแตกหักแบบเปราะ

ความสัมพันธ์ระหว่างประเภทของส่วนที่ตกลงมาของไดอะแกรมกับไมโครกลไกและขั้นตอนของการทำลายล้างนั้นถูกบันทึกไว้ในผลงาน เอส.ดี. วอลคอฟแสดงแนวคิดที่ว่า โดยหลักการแล้ว ธรรมชาติของการกระจายความเค้นที่ปลายรอยแตกนั้น โดยหลักการแล้ว จะทำซ้ำส่วนจากมากไปน้อยของเส้นโค้งในแผนภาพการเปลี่ยนรูปแบบวัสดุทั้งหมดที่ได้รับเมื่อทำการทดสอบตัวอย่างที่เรียบ ปัญหาภาวะเอกฐานของปัญหาได้รับการแก้ไขโดยอัตโนมัติในกรณีนี้เนื่องจากการลดลงเป็นศูนย์ของความต้านทานของวัสดุที่จุดเอกพจน์ (ปลายแตก) โดยที่การเสียรูปสูงสุดและเท่ากับขีด จำกัด สำหรับสภาวะสมดุลอย่างสมบูรณ์ . ความแข็งแกร่งของระบบโหลดสำหรับองค์ประกอบวัสดุที่ปลายรอยแตกอาจมีจำกัดและเพียงพอสำหรับการเสียรูปวิกฤตยิ่งยวดที่มีเสถียรภาพในโซนนี้ ซึ่งอธิบายถึงความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของรอยแตกที่สมดุล

มีความเชื่อมโยงระหว่างแผนภาพการเสียรูปกับความเข้มของพลังงานของกระบวนการทำลายล้าง พื้นที่ใต้สาขาจากมากไปน้อยของไดอะแกรมที่สมบูรณ์จะกำหนดประสิทธิภาพของวัสดุในขั้นตอนของการเกิดแมคโครแคร็กในขณะเดียวกัน เอส.ดี. วอลคอฟแนะนำความเชื่อมโยงระหว่างค่านี้กับลักษณะของความต้านทานการแตกร้าวของวัสดุ จนถึงปัจจุบัน A.A. Lebedev และ N.G. Chausov ได้พัฒนาและทดลองพิสูจน์วิธีด่วนสำหรับการประเมินความต้านทานการแตกร้าวของวัสดุที่มีความเหนียวโดยใช้พารามิเตอร์ของส่วนจากมากไปน้อยของไดอะแกรมการเสียรูปทั้งหมด

จำเป็นต้องคำนึงถึงความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่างการปฏิบัติตามระบบโหลดกับจลนพลศาสตร์และท้องที่ของกระบวนการแตกหัก ตัวอย่างเช่น ในทางวิศวกรรม มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในลักษณะของการทำลายภาชนะและท่อแรงดันไฮดรอลิกและนิวแมติก จากมุมมองของการกำหนดสูตรดั้งเดิมของปัญหาค่าขอบเขต กรณีเหล่านี้มีความเท่าเทียมกัน ในเรื่องนี้ เงื่อนไขขอบเขตซึ่งไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของโหลดภายนอกที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในการกำหนดค่าของร่างกายในกระบวนการของการเสียรูปและความเสียหาย ไม่ค่อยสอดคล้องกับสภาพการทำงานจริงขององค์ประกอบโครงสร้างและการทดสอบ

จากมุมมองนี้ สำหรับคำอธิบายที่เพียงพอมากขึ้นเกี่ยวกับกระบวนการของการเสียรูป การสะสมของความเสียหายและการทำลายล้าง ขอแนะนำให้ใช้เงื่อนไขขอบเขตของประเภทที่สาม ซึ่งช่วยให้สามารถขยายฐานทางกายภาพของแบบจำลองที่มีอยู่ของกลไกของโครงสร้างได้ สื่อที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ชี้แจงค่าประมาณความแข็งแรง กำหนดปริมาณสำรองของความจุแบริ่ง และทำนายความล้มเหลวของโครงสร้างที่รุนแรง

ผู้เขียนหลายคนสังเกตเห็นความน่าดึงดูดใจของการดำเนินการตามขั้นตอน supercritical ของการเสียรูปในองค์ประกอบของโครงสร้างหรือโครงสร้างซึ่งนำไปสู่การใช้กำลังสำรองและเพิ่มความปลอดภัย ความสมบูรณ์ของความสามารถในการรับน้ำหนักของวัสดุนั้นพิจารณาจากระดับของการเปลี่ยนรูปวิกฤตยิ่งยวด นอกจากนี้ควรสังเกตถึงความสำคัญของปัญหาที่ไม่ได้สำรวจก่อนหน้านี้ในการกำหนดเงื่อนไขสำหรับการเสียรูปวิกฤตยิ่งยวดที่เสถียรขององค์ประกอบโครงสร้างในองค์ประกอบ วัสดุคอมโพสิตเป็นพื้นฐานในการสร้างวัสดุที่มีคุณสมบัติทางกลที่เพิ่มขึ้น

การออกแบบที่เหมาะสมที่สุด (จากมุมมองของกระบวนการสร้างความเสียหายในโหมดสมดุล) ต้องใช้คำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของการเสียรูปวิกฤตยิ่งยวด ซึ่งไม่จำกัดเพียงการประมาณไดอะแกรมที่มีส่วนที่ตกลงมา ประเด็นของการพิสูจน์รูปแบบต่อเนื่องของสื่ออ่อนตัวและการพิจารณาขอบเขตของการบังคับใช้ไม่ได้สูญเสียความเกี่ยวข้อง มีปัญหาทางคณิตศาสตร์จำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้อง อย่างแรกเลย กับการวิเคราะห์ความเสถียรของกระบวนการเปลี่ยนรูป เอกลักษณ์ของการแก้ปัญหาของปัญหาค่าขอบเขต และการเปลี่ยนแปลงที่เป็นไปได้ในประเภทของสมการเชิงอนุพันธ์ตลอดจนความต้องการ โดยคำนึงถึงคุณสมบัติของระบบโหลด การพัฒนาความสัมพันธ์เชิงองค์ประกอบ (แม้กระทั่งสำหรับวัสดุไอโซโทรปิก) การพัฒนาวิธีการเชิงตัวเลข และการสร้างกระบวนการวนซ้ำที่มีประสิทธิภาพสำหรับการแก้ปัญหาที่ไม่เชิงเส้นดังกล่าว

2. แบบจำลองโครงสร้างและปรากฏการณ์วิทยาของกลศาสตร์ของตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกัน

ส่วนก่อนหน้านี้กล่าวถึงการมีอยู่ของสองแนวทางในการสร้างแบบจำลองกลศาสตร์ - ปรากฏการณ์และโครงสร้าง ในงานของนักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่ง แนวทางที่พัฒนาขึ้นเกี่ยวกับกลศาสตร์ของวัสดุผสมและที่เรียกว่าวิธีการเชิงโครงสร้างและปรากฏการณ์วิทยาได้กลายเป็นที่แพร่หลาย มันอยู่ในความจริงที่ว่าสมการทางปรากฏการณ์วิทยาและเกณฑ์ที่ยอมรับกันโดยทั่วไปในกลศาสตร์ของวัตถุแข็งที่เปลี่ยนรูปได้นั้นได้รับการพิจารณาในหลาย ๆ ระดับโดยเฉพาะอย่างยิ่งสองระดับ: กล้องจุลทรรศน์ (โครงสร้าง) ที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบโครงสร้างของคอมโพสิตและขนาดมหึมาการสะท้อน พฤติกรรมของวัสดุผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันด้วยคุณสมบัติที่มีประสิทธิภาพ ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณทางกายภาพที่กำหนดขึ้นภายในกรอบของแนวทางนี้จะกำหนดแบบจำลองโครงสร้างและปรากฏการณ์วิทยา ในส่วนนี้ บทบัญญัติหลักของการศึกษาเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับการเปลี่ยนรูปและการแตกหักของวัสดุคอมโพสิตภายใต้โหลดกึ่งสถิตที่ดำเนินการในงานนี้ได้รับการกำหนดสูตรในกรอบของแนวทางที่เกี่ยวข้องกับการกำหนดและการแก้ปัญหาของลำดับชั้นของปัญหาค่าขอบเขต การใช้การแทนความน่าจะเป็นและอุปกรณ์ของทฤษฎีฟังก์ชันสุ่มทำให้สามารถศึกษาแบบจำลองที่คำนึงถึงลักษณะสุ่มของคุณสมบัติและตำแหน่งสัมพัทธ์ขององค์ประกอบของโครงสร้างพร้อมกันได้

2.1 แบบจำลองของตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันแบบสุ่มและเป็นระยะ ๆ

ในการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกระบวนการเปลี่ยนรูปและการทำลายวัสดุคอมโพสิต การพัฒนาการศึกษาที่วัสดุถูกพิจารณาว่าเป็นสื่อที่เป็นเนื้อเดียวกันนั้นเป็นเรื่องเฉพาะ

ให้โดเมน V ที่มีขอบเขต S มีชุดของโดเมนที่ไม่ตัดกัน wkk ล้อมรอบด้วยพื้นผิว Sk สำหรับวัสดุผสมที่มีสององค์ประกอบ ส่วนหนึ่งของบริเวณ V1=Ushk จะเต็มไปด้วยวัสดุที่มีคุณสมบัติที่เป็นเนื้อเดียวกันภายใน wkk (เฟสแรก) และส่วนที่เหลือของบริเวณ V2= = V - V1 จะถูกเติมด้วยวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกัน ด้วยคุณสมบัติ พื้นผิวที่ต่อแบบทวีคูณ S12=УSk เป็นพื้นผิวอินเทอร์เฟเชียลที่แยกองค์ประกอบโครงสร้างของคอมโพสิต ส่วน S(1) ของพื้นผิว S จะผ่านเฟสแรก และส่วนอื่นๆ S(2) = S - S(1) จะผ่านช่วงที่สอง

หากทราบข้อมูลที่สมบูรณ์เกี่ยวกับธรรมชาติของการจัดเรียงร่วมกันของภูมิภาค wk และแบบจำลองปรากฏการณ์วิทยาของเฟส พวกเขากล่าวว่าแบบจำลองของสื่อที่เป็นเนื้อเดียวกัน (compositional) ได้ถูกสร้างขึ้น

เรายอมรับคำจำกัดความต่อไปนี้ โดเมนย่อย Vl ที่มีขนาดลักษณะเฉพาะ l เรียกว่าปริมาตรตัวแทนของโดเมน V (โดยมีขนาดลักษณะ L >> l) สำหรับฟังก์ชัน g(r) ที่ต่อเนื่องกันทุกที่ภายในเฟส V1 และ V2 หากมีอยู่และถูกผูกไว้กับค่าเฉลี่ย ค่า

และถ้าจำนวนบวกใด ๆ ที่เป็นบวกโดยพลการ q จะมีจำนวนบวก r ขึ้นอยู่กับ q เท่านั้น

เห็นได้ชัดว่า เพื่อให้คำจำกัดความนี้ถูกต้อง และสำหรับปริมาตรตัวแทน Vl ที่ระดับความรุนแรงทางกายภาพเพื่อให้มีความหมายของมหภาคมูลฐานของสื่อที่เป็นเนื้อเดียวกัน จำเป็นต้องยอมรับว่า

L >> l >>lsch (โดยที่ lsch คือขนาดเฉพาะของพื้นที่ schk) เมื่อเป็นไปตามเงื่อนไข (2.2) อิทธิพลของมาตราส่วนเฉลี่ยที่มีต่อมูลค่าของค่าเฉลี่ยสามารถละเลยได้

แบบจำลองกลศาสตร์ของตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งพิจารณาเพิ่มเติมสำหรับคอมโพสิตนั้นมีพื้นฐานอยู่บนสมมติฐานที่ว่าขนาดคุณลักษณะ ls ของภูมิภาค wk นั้นใหญ่กว่าขนาดโมเลกุล-จลนศาสตร์อย่างมาก และเล็กกว่าระยะทางที่ค่าเฉลี่ยหรือขนาดมหภาค ค่านิยมเปลี่ยนไปอย่างมาก จากนั้นสมการปรากฏการณ์วิทยาและความสัมพันธ์ของกลศาสตร์ยังคงใช้ได้สำหรับองค์ประกอบโครงสร้าง กล่าวคือ microvolumes เบื้องต้น dV ซึ่งเป็นองค์ประกอบของโครงสร้างคอมโพสิตและมีขนาด dl (dl<

สมมติฐานนี้ให้โอกาสในการแยกแยะการศึกษาพฤติกรรมของความไม่เท่าเทียมกันของแต่ละบุคคลและกระบวนการรอบตัว (สำหรับวัสดุโดยรวม สิ่งเหล่านี้คือไมโครโพรเซส) ดำเนินการอย่างอิสระโดยใช้แบบจำลองและวิธีการของกลไกการผิดรูป ร่างกายที่มั่นคง ในอีกทางหนึ่ง จะช่วยให้อธิบายกระบวนการมหภาคในตัวกลางเป็นเนื้อเดียวกัน ในขณะที่ผลการศึกษาไมโครโพรเซสซิงจะใช้ในสมการต่อเนื่องโดยใช้พารามิเตอร์เฉลี่ยบางตัว สะท้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปฏิสัมพันธ์ขององค์ประกอบโครงสร้าง .

ให้เทนเซอร์ความเค้นและความเครียดสำหรับแต่ละส่วนประกอบของคอมโพสิตเติมปริมาตร V ให้สัมพันธ์กันโดยผู้ปฏิบัติงาน

ฟังก์ชันวัสดุของสมการเชิงประกอบขององค์ประกอบที่ i (เฟส) อยู่ที่ไหน ภายใต้ส่วนประกอบของวัสดุคอมโพสิต เราหมายถึงจำนวนรวมขององค์ประกอบทั้งหมดของโครงสร้างที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลเหมือนกัน

ให้เราแนะนำฟังก์ชันตัวบ่งชี้ของโครงสร้างคอมโพสิต

โดยที่ Vi คือพื้นที่ที่องค์ประกอบ i-th ครอบครอง, f คือจำนวนของส่วนประกอบคอมโพสิต ให้เราสร้างฟังก์ชันต่อเนื่องทีละชิ้นของคุณสมบัติโครงสร้าง

ตอนนี้ความสัมพันธ์เชิงโครงสร้างของตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกัน

ถูกนำเสนอเป็นสมการที่มีค่าสัมประสิทธิ์การสั่นอย่างรวดเร็ว ในกรณีนี้ กรณีทั่วไปกรณีหนึ่งคือแบบจำลองคอมโพสิตที่มีโครงสร้างแบบสุ่ม เมื่อมีฟังก์ชันเอกพันธ์แบบสุ่ม a มีตัวแปรสุ่ม กล่าวคือ พิจารณาการกระจายคุณสมบัติขององค์ประกอบโครงสร้างทางสถิติ สำหรับฟังก์ชันตัวบ่งชี้แบบสุ่ม ควรทราบชุดของความหนาแน่นของความน่าจะเป็นแบบหนึ่งจุดและหลายจุดหรือฟังก์ชันโมเมนต์ที่ไม่แปรผันตามการแปลแบบคู่ขนานของระบบพิกัด:

โดยที่ r" เป็นเวกเตอร์รัศมีตามอำเภอใจ

ความสัมพันธ์ระหว่างฟังก์ชันโมเมนต์และความหนาแน่นของความน่าจะเป็นมีรูปแบบ

ในบางกรณี สำหรับ 6 = 1 เรามาถึงแนวคิดของตัวดำเนินการหาค่าเฉลี่ยสำหรับฟิลด์สุ่ม ซึ่งภายใต้เงื่อนไขของความเป็นเนื้อเดียวกันทางสถิติและ Ergodicity จะเทียบเท่ากับตัวดำเนินการหาค่าเฉลี่ยทางสถิติ สำหรับความคาดหวังทางคณิตศาสตร์ของฟังก์ชัน เรามี

และแทนที่อินทิกรัลที่ไม่เหมาะสมใน (2.7) ด้วยอินทิกรัลเหนือ macrovolume Vl เบื้องต้นสำหรับความหนาแน่นสม่ำเสมอที่ตรงตามเงื่อนไขการทำให้เป็นมาตรฐานหรือไม่Vldr = 1 เราได้รับ

ในทำนองเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงจะดำเนินการเพื่อคำนวณฟังก์ชันโมเมนต์ของลำดับที่สูงกว่าของฟิลด์ที่เป็นเนื้อเดียวกันแบบสุ่ม สำหรับคอมโพสิตที่มีโครงสร้างเป็นคาบ ฟังก์ชันของตัวบ่งชี้จะเป็นแบบคาบ

โดยที่ b คือเวกเตอร์การแปลค่าคงที่ n คือจำนวนเต็มตามอำเภอใจ

โครงสร้างแบบคาบของคอมโพสิตถือได้ว่าเป็นการทำให้เกิดโครงสร้างที่เป็นเนื้อเดียวกันแบบสุ่ม

2.2 ปัญหาค่าขอบเขตในกลศาสตร์ของคอมโพสิต

ให้ความเครียดในพื้นที่ V ในกรณีที่ไม่มีแรงของร่างกายเป็นไปตามสมการสมดุล

ยจ,เจ = 0. (2.9)

และการเสียรูปเล็กน้อยเกี่ยวข้องกับการกระจัดโดยความสัมพันธ์ของ Cauchy

ei,j = (ui,j + uj,i). (2.10)

ในความสัมพันธ์เชิงองค์ประกอบ (2.6) สำหรับวัสดุผสมที่เติมพื้นที่ V รูปแบบฟังก์ชันของวัสดุ akl(r) ตาม (2.5) สนามที่เป็นเนื้อเดียวกันแบบสุ่ม ลักษณะทางสถิติที่เราพิจารณาว่าเป็นที่รู้จัก

สมมติว่าในส่วน S(q) ของพื้นผิว S ของโดเมน V เงื่อนไขขอบเขตเชิงเส้นของประเภทการติดต่อจะได้รับ:

โดยที่เทนเซอร์ที่แน่นอนเป็นบวกบางตัว pi คือเวกเตอร์ของหน่วยปกติกับพื้นผิว S คือเวกเตอร์ของแรงสัมผัส

เงื่อนไข (2.11) เช่นกรณีพิเศษ บ่งบอกถึงเงื่อนไขขอบเขตสำหรับภูมิภาค V ในความเค้น ในการกระจัด (ที่ Ni = kui° เมื่อ k เป็นค่าคงที่มิติ ui° เป็นเวกเตอร์การกระจัดที่กำหนดบนขอบเขต) และแบบผสม .

สมการ (2.9), (2.6) และ (2.10) ร่วมกับเงื่อนไขขอบเขต (2.11) ก่อให้เกิดปัญหาค่าขอบเขตสำหรับโดเมน V

ดังนั้น ปัญหาค่าขอบเขตกึ่งสถิตในการกระจัดจึงประกอบด้วยการแก้สมการที่ได้จากการแทนที่ (2.10), (2.6) เป็น (2.9) ตามลำดับ

เมื่อเงื่อนไขขอบเขตสำเร็จ

เมื่อแก้ปัญหาค่าขอบเขต (2.12), (2.13) สำหรับคอมโพสิต เนื่องจากความไม่ต่อเนื่องของฟังก์ชันวัสดุ bi,j(r) ของโอเปอเรเตอร์ F จำเป็นต้องค้นหาสิ่งที่เรียกว่าวิธีแก้ปัญหาทั่วไป

เราคูณสมการ (2.12) ด้วยฟังก์ชันที่ราบรื่นเพียงพอตามอำเภอใจ wi(r) และใช้สูตรการรวมทีละส่วน:

เราเปลี่ยนเงื่อนไขขอบเขต (2.13) โดยการคูณด้านซ้ายและขวาด้วยเทนเซอร์ t(q) ผกผันกับเทนเซอร์ c(q) เช่น ดังนั้น:

จากนั้นโดยการแก้ปัญหาทั่วไปของปัญหาค่าขอบเขต (2.12), (2.13) เราหมายถึงสนามเวกเตอร์ต่อเนื่อง u(r) ที่ตอบสนองเอกลักษณ์

สำหรับฟังก์ชันเวกเตอร์ที่กำหนดเอง w(r)

สำหรับวัสดุคอมโพสิต เราสามารถให้แนวคิดที่เทียบเท่ากับสารละลายทั่วไปได้ ปัญหาที่สอดคล้องกันจะต้องได้รับการแก้ไขภายในแต่ละองค์ประกอบโครงสร้างของภูมิภาค V วัสดุทำงาน aij ของความสัมพันธ์เชิงองค์ประกอบ (2.6) ซึ่งมีความต่อเนื่อง (กล่าวคือ ค้นหาวิธีแก้ปัญหาแบบคลาสสิก) และบนอินเทอร์เฟซ S12 เงื่อนไขของการสัมผัสในอุดมคติ ต้องปฏิบัติตาม:

ต่อไปนี้ การพูดเกี่ยวกับการแก้ปัญหาค่าขอบเขตสำหรับคอมโพสิต เราจะเข้าใจการสร้างโซลูชันทั่วไป

เพื่อจำลองกระบวนการทำลายองค์ประกอบโครงสร้างของคอมโพสิต เราถือว่าภายใต้เงื่อนไข

โดยที่ P(i) เป็นตัวดำเนินการเกณฑ์ความแข็งแรงและลักษณะความแข็งแรงของส่วนประกอบที่ i-th ตามลำดับ ณ จุดใดจุดหนึ่งในภูมิภาค V มีการสูญเสียความสามารถของวัสดุบางส่วนหรือทั้งหมดในการต้านทานการกระทำของแรงภายในซึ่ง สะท้อนให้เห็นในการเปลี่ยนแปลงในความสัมพันธ์เชิงโครงสร้างของแบบฟอร์ม (2.3) สำหรับจุดที่กำหนด

มักจะเป็นไปไม่ได้ที่จะหาวิธีแก้ปัญหาค่าขอบเขตโดยตรงของปัญหาการเสียรูปและกลไกการแตกหักสำหรับระบบสมการ (2.9), (2.6), (2.10) หรือ (2.12) โดยคำนึงถึงเงื่อนไข (2.15) โดยปกติแล้ว เป็นไปไม่ได้ เนื่องจากคำตอบเหล่านี้ เช่นเดียวกับสัมประสิทธิ์ของสมการ เป็นฟังก์ชันพิกัดการสั่นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นวิธีการดังกล่าวจึงแพร่หลายเมื่อระบบสมการของแบบจำลองโครงสร้างและปรากฏการณ์วิทยาสอดคล้องกับระบบสมการสำหรับความเค้นเฉลี่ยความเครียดและการกระจัดซึ่งเรียกว่ามหภาค

ตัวอย่างเช่น ในปัญหาค่าขอบเขตสำหรับคอมโพสิตยืดหยุ่นของรูปแบบ

คุณสามารถไปที่ค่าเฉลี่ยด้วยวิธีต่อไปนี้

ให้สัมประสิทธิ์ของสมการ (2.16) สั่นอย่างรวดเร็ว (สุ่มเป็นเนื้อเดียวกันหรือเป็นระยะ) ฟังก์ชันเอกพันธ์ทีละชิ้น และสภาวะของวงรีสม่ำเสมอจะเป็นไปตามทุกจุดของโดเมน V:

โดยที่ k0, K0 เป็นสเกลาร์บวก

จากนั้นวิธีแก้ไขปัญหาค่าขอบเขต (2.16) จึงมีอยู่และมีลักษณะเฉพาะ การขยายตัวแบบไม่แสดงอาการของโซลูชันนี้ในพารามิเตอร์ขนาดเล็ก

คือพจน์แรกของอนุกรม (2.17) เป็นการแก้โจทย์ค่าขอบเขต

โดยที่ตัวดำเนินการของปัญหาค่าขอบเขต (2.18) เป็นวงรีสม่ำเสมอ

จากการสลายตัว (2.17) และเนื่องจากการมีอยู่และความเป็นเอกลักษณ์ของการแก้ปัญหาค่าขอบเขต (2.18) จึงได้ดังนี้

เงื่อนไขการบรรจบกัน (2.20) ซึ่งปริมาณ ui*(r) มีความหมายของการกระจัดเฉลี่ย (หรือมหภาค) ในบรรทัดฐานของช่องว่างต่างๆ สำหรับตัวดำเนินการที่เป็นเนื้อเดียวกันแบบสุ่ม กึ่งคาบ และคาบ สุ่มแสดงในงานของต่างๆ ผู้เขียน

ในกลศาสตร์ของสื่อที่เป็นเนื้อเดียวกันเราสามารถผ่านจากสนามของสมการ (2.6), (2.9), (2.10) เรียกว่าสนามของการกระจัดกระจายขนาดเล็กหรือโครงสร้างความเครียดและความเค้นไปยังสนามเฉลี่ยโดยใช้แนวคิดเบื้องต้น มาโครโวลุ่ม Vl.

สถานะความเค้นของ macrovolume เบื้องต้นมีลักษณะเฉพาะด้วยเมตริกซ์ของความเครียดมาโครที่มีส่วนประกอบ และสถานะที่ผิดรูปนั้นมีลักษณะเฉพาะโดยเมตริกซ์ของความเครียดมาโครที่มีส่วนประกอบ ความต้านทานของ macrovolume เบื้องต้นต่อการเสียรูปจะเป็นตัวกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างความกดดันของ macrostress และ macrostrains:

หากตัวดำเนินการ - เป็นค่าคงที่เมื่อเทียบกับการแปลพิกัดแบบคู่ขนาน สื่อที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันแบบไมโครจะเป็นเนื้อเดียวกันแบบมหภาค โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สภาวะที่เป็นเนื้อเดียวกันเป็นที่พอใจ โดยสื่อที่หน้าที่ของวัสดุเป็นเนื้อเดียวกันแบบสุ่มหรือเป็นระยะๆ

สำหรับภูมิภาค microinhomogeneous V ที่มีโครงสร้างสุ่มของตัวกลางในปัญหาค่าขอบเขตที่มีเงื่อนไขขอบเขตของรูปแบบเฉพาะในการกระจัด

หรืออยู่ในความตึงเครียด

โดยที่เมตริกซ์คงที่แบบสมมาตร สนามของการเปลี่ยนรูป eij(r) และความเครียด уij(r) จะเป็นเนื้อเดียวกันแบบสุ่ม (และสำหรับสื่อที่มีโครงสร้างเป็นระยะ - เป็นระยะ) ทุกที่ ยกเว้นย่านเล็กๆ ที่อยู่ติดกับเขตแดน S ภายใต้ขอบเขต เงื่อนไขของรูปแบบทั่วไป (2.11) เงื่อนไขเหล่านี้ไม่เป็นที่พอใจ และส่วนประกอบเฉลี่ยและฟิลด์ของความเครียดและความเค้นเป็นหน้าที่ของพิกัด ในกรณีนี้ ภายใต้สมมติฐานของความเรียบเพียงพอของฟิลด์เฉลี่ย (r) และ (r) วิธีการโดยประมาณนั้นถูกต้อง ตามที่ฟิลด์การเปลี่ยนรูป eij(r) และ уij(r) ใน macrovolume เบื้องต้นจะเทียบเท่ากับ ที่พบในการแก้ปัญหาสำหรับภูมิภาค V ในการกระจัดสำหรับแมคโครสเตรนที่กำหนด = (ดู (2.22)) และในความเค้นที่กำหนด

ให้มาโครเค้น = (ดู (2.23))

จากนั้น สายพันธุ์และความเค้นเฉลี่ย (มหภาค) ที่แต่ละจุดของภูมิภาค V จะถูกหาโดยการหาค่าเฉลี่ยเหนือระดับมหภาคพื้นฐาน Vl ที่จัดสรรรอบจุดนี้:

สำหรับฟิลด์ที่เป็นเนื้อเดียวกันแบบสุ่ม ค่าเฉลี่ยดังกล่าวเกิดขึ้นพร้อมกับการเฉลี่ยโดยตัวดำเนินการที่แนะนำโดยนิพจน์ (2.7), (2.8)

การวางสมมติฐานภายใต้เงื่อนไขที่ยอมรับได้ของการสัมผัสในอุดมคติของส่วนประกอบสื่อถึงคุณสมบัติต่อไปนี้ของฟิลด์ค่าเฉลี่ยทางสถิติ:

เราได้รับจาก (2.9) สมการสมดุลมหภาคและจาก (2.10)

สมการทางเรขาคณิต:

ตอนนี้ได้ระบบปิดของสมการสำหรับปริมาณทางกายภาพในระดับมหภาคแล้ว (กล่าวคือ สร้างแบบจำลองมหภาคของคอมโพสิตแล้ว) และงานหลักคือการค้นหาประเภทของตัวดำเนินการและกำหนดหน้าที่ของวัสดุ ฟังก์ชันวัสดุขนาดมหภาคสามารถพบได้จากตัวอย่างการทดสอบหรือคำนวณโดยการแก้ปัญหาขอบเขตของแบบจำลองโครงสร้างและปรากฏการณ์วิทยาของคอมโพสิต ฟังก์ชันเหล่านี้โดยประมาณสามารถพบได้โดยการแก้ปัญหาสำหรับโดเมน V ด้วยเงื่อนไขขอบเขตเฉพาะ (2.22) หรือ (2.23)

ดังนั้น ปัญหาค่าขอบเขตของกลศาสตร์ของวัสดุผสมภายในกรอบของแบบจำลองโครงสร้างและปรากฏการณ์วิทยา:

ปัญหาค่าขอบเขตสำหรับภูมิภาคที่เป็นเนื้อเดียวกันที่มีคุณสมบัติที่มีประสิทธิผลถูกใส่ในการติดต่อ:

และจากผลเฉลยของตัวหลังจะพบส่วนประกอบเฉลี่ยของ

การเสียรูป

ถ้าร่วมกับกระบวนการของการเสียรูปของคอมโพสิต กระบวนการของการทำลายส่วนประกอบนั้นถูกจำลองด้วย จากนั้นปัญหาค่าขอบเขต (2.27) จะรวมเกณฑ์ความแข็งแรงของรูปแบบ (2.15) และสมการเชิงฟิสิกส์ของระบบ (2.28) ไม่เพียงสะท้อนถึงคุณสมบัติการเปลี่ยนรูปขององค์ประกอบโครงสร้างเท่านั้น แต่ยังสะท้อนถึงการทำลายล้างในระหว่างการโหลด แบบจำลองระดับมหภาค (2.28) ในกรณีนี้สามารถเสริมด้วยความสัมพันธ์ที่เข้มงวดตามเกณฑ์

ที่มีตัวดำเนินการ P* และปริมาณวัสดุมหภาค

สามารถคำนวณได้

ลำดับชั้นแบบสองขั้นตอนของแบบจำลองวัสดุผสมช่วยให้เราสามารถแบ่งวิธีแก้ปัญหาค่าขอบเขตดั้งเดิมของกลไกการเสียรูปและการแตกหัก (2.6), (2.9) - (2.11), (2.15) ออกเป็นขั้นตอนต่อเนื่องกันที่เกี่ยวข้องกับ การสร้างความสัมพันธ์เชิงโครงสร้างมหภาค, การแก้ปัญหาค่าขอบเขตสำหรับภูมิภาคที่มีคุณสมบัติที่มีประสิทธิภาพ , การค้นหาฟิลด์การเปลี่ยนรูปโครงสร้างในปริมาณมหภาคเบื้องต้น, อธิบายกระบวนการของการทำลายองค์ประกอบโครงสร้าง, การประเมินความน่าจะเป็นของการทำลายของมหภาคเบื้องต้น ( คือ ความน่าจะเป็นของการทำลายล้างแบบมหภาค)

ตามกฎแล้วเมื่อใช้ความสัมพันธ์เชิงประกอบที่ไม่เป็นเชิงเส้นของส่วนประกอบคอมโพสิตและคำนึงถึงกระบวนการทำลายโครงสร้าง จำเป็นต้องจัดระเบียบขั้นตอนการคำนวณซ้ำเพื่อแก้ปัญหาที่ไม่เชิงเส้นของแต่ละขั้นตอนและประสานงาน ขั้นตอนในลำดับทั่วไปในอีก ในกรณีนี้ ในกระบวนการของการเสียรูป บริเวณที่เป็นเนื้อเดียวกันในตอนแรก V จะกลายเป็น macroinhomogeneous เนื่องจาก macrovolume เบื้องต้นที่จัดสรรรอบจุดต่างๆ จะไม่โหลดเท่ากัน

วิธีการโดยประมาณนี้ทำให้สามารถหาแนวทางแก้ไขปัญหาประยุกต์ที่เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์พฤติกรรมทางกลและทำนายความจุแบริ่งขององค์ประกอบโครงสร้างที่ทำจากวัสดุคอมโพสิตได้: ถังแรงดันวัตถุประสงค์พิเศษที่พันจากเทปแก้วและพลาสติกอินทรีย์ ปลอกเครื่องยนต์อากาศยานที่ได้มาจากการจัดชั้นของผ้าแก้ว ผ้าออร์กาโนและคาร์บอน องค์ประกอบคาร์บอน-คาร์บอนของบล็อกหัวฉีดเครื่องยนต์ ซ็อกเก็ตขนาดใหญ่ที่มีชั้นป้องกันความร้อน และอื่นๆ

2.3 หลักการของท้องที่

ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับโครงสร้างของสื่อที่เป็นเนื้อเดียวกันตามที่ระบุไว้ใน §2.1 สามารถกำหนดได้โดยชุดของฟังก์ชันโมเมนต์ของวัสดุเทนเซอร์หรือปริมาณสเกลาร์ ตามปกติแล้ว ฟังก์ชันโมเมนต์เหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดยการทดลองกับตัวอย่างจริงหรือโดยการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของโครงสร้างสุ่ม การศึกษาที่ดำเนินการในพื้นที่นี้แสดงให้เห็นว่าฟังก์ชันโมเมนต์ของอันดับที่สองและสูงกว่าของคอมโพสิตที่มีโครงสร้างที่เป็นเนื้อเดียวกันทางสถิติแบบสุ่มนั้นเป็นแบบท้องถิ่น และขนาดของขอบเขตการพึ่งพาทางสถิติสำหรับคอมโพสิตประเภทเมทริกซ์สององค์ประกอบจะเท่ากับครึ่งหนึ่งของระยะทางเฉลี่ยโดยประมาณ ระหว่างการรวม

หากโมเมนต์ทำหน้าที่ของคุณสมบัติโครงสร้างของตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันสลายตัวอย่างรวดเร็ว แสดงว่ามีลำดับระยะสั้นในการจัดเรียงองค์ประกอบของโครงสร้าง

เมื่อแก้ปัญหาสุ่มในทฤษฎีความยืดหยุ่นของคอมโพสิตที่มีโครงสร้างแบบสุ่ม คุณสมบัติของตำแหน่งของฟังก์ชันโมเมนต์มักจะถูกตั้งสมมติฐานพร้อมกับเงื่อนไขของความเป็นเนื้อเดียวกันทางสถิติ สมมติฐานของตำแหน่งจำกัดของฟังก์ชันโมเมนต์ยังเป็นที่รู้จัก ซึ่งทำให้ได้ค่าประมาณหนึ่งจุดของปัญหาค่าขอบเขตสุ่ม และหลีกเลี่ยงปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณอินทิกรัลบนพื้นที่ของการพึ่งพาทางสถิติ ซึ่งอินทิกรัลรวมฟังก์ชันโมเมนต์ด้วย

หลังจากการศึกษาจำนวนมากได้รับการยืนยันคุณสมบัติของตำแหน่งโมเมนต์ฟังก์ชันของคุณสมบัติวัสดุของคอมโพสิตที่มีโครงสร้างแบบสุ่มแล้ว ก็มีพื้นฐานสำหรับการใช้งานเชิงลึกในกลศาสตร์

จำเป็นต้องสังเกตคุณสมบัติเดียวกันของท้องที่ แต่ได้กำหนดลักษณะการทำงานร่วมกันขององค์ประกอบของโครงสร้างแล้ว

ตัวอย่างเช่น การทำงานร่วมกันของการรวมในคอมโพสิตเมทริกซ์ซึ่งทำให้เกิดการบิดเบือนในสนามยืดหยุ่นของเมทริกซ์สามารถถูกแทนที่ด้วยการทำงานร่วมกันของจุดหลายขั้ว อำนาจและลำดับที่ขึ้นอยู่กับรูปร่างและคุณสมบัติขององค์ประกอบโครงสร้าง เสนอให้จัดสรรปริมาณจำกัดที่มี multipoles จำนวนจำกัด ในเมทริกซ์ที่สร้างสนามยืดหยุ่นซึ่งเพียงพอกับสนามยืดหยุ่นของปัญหาเป็นระยะสำหรับเมทริกซ์ที่มีการรวมจำนวนอนันต์

เอกสารที่คล้ายกัน

องค์ประกอบของกลศาสตร์ต่อเนื่อง พลังงานการเปลี่ยนรูป ทฤษฎีบทขั้นต่ำ แบบจำลองของสื่อที่มีสิ่งเจือปนในปริมาณเล็กน้อย แบบจำลอง Polydisperse คุณสมบัติของตัวกลางที่มีเศษส่วนปริมาตรเล็กน้อยของการรวมแผ่นบาง ๆ ที่เน้นโดยพลการ

ภาคเรียนที่เพิ่ม 07/30/2011


คอมโพสิตเป็นฐานของวัสดุเดียว เสริมด้วยฟิลเลอร์ไฟเบอร์ วิธีการรับคอมโพสิต: ประดิษฐ์โดยธรรมชาติ ปฏิกิริยาในวัสดุผสม โครงสร้างและคุณสมบัติทางกายภาพของ (1-х)(La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3+PbTiO3

วิทยานิพนธ์, เพิ่ม 08/22/2011


แนวคิดหลักของกลศาสตร์คลาสสิกของนิวตัน: หลักการสัมพัทธภาพและความเฉื่อย กฎความโน้มถ่วงสากลและการอนุรักษ์ กฎของอุณหพลศาสตร์ คุณค่าประยุกต์ของกลศาสตร์คลาสสิก: การประยุกต์ใช้ในการตรวจสอบการยิง ขีปนาวุธ และชีวกลศาสตร์

งานคุมเพิ่ม 08/16/2009


การสร้างแบบจำลองทางกายภาพของการเสียรูปของวัสดุ ระบบคลัสเตอร์ของอนุภาคที่มีโครงสร้าง คำอธิบายของกลไกของกระบวนการเปลี่ยนรูปพลาสติกของโลหะในระหว่างการบำบัดด้วยแรงดันและการทำลายของวัสดุในระหว่างการไฮโดรคัตติ้งโดยพิจารณาจากการเกิดโพรงอากาศ, ปรากฏการณ์เรโซแนนซ์

บทความ, เพิ่ม 02/07/2014


กราไฟต์เป็นแร่จากคลาสของธาตุพื้นเมือง หนึ่งในการปรับเปลี่ยนคาร์บอนแบบ allotropic โครงสร้างของผลึกขัดแตะ คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี การดำเนินการและผลการศึกษาวัสดุคอมโพสิตจากท่อนาโนคาร์บอน

วิทยานิพนธ์, เพิ่มเมื่อ 09/22/2011


การดัดแปลงแบบกระจายของกลศาสตร์ควอนตัม โมเดลซูเปอร์สตริง; สนามสเกลาร์ไดลาตันและอัตราเงินเฟ้อ วิธีการสตริงด้วยกล้องจุลทรรศน์เพื่ออธิบายตัวแปรแบบกระจายของกลศาสตร์ควอนตัม การเปรียบเทียบทฤษฎีกับการสังเกตการพล็อต

ทดสอบเพิ่ม 08/05/2015


หัวเรื่องและงานของกลศาสตร์ - สาขาวิชาฟิสิกส์ที่ศึกษารูปแบบการเคลื่อนที่ของสสารที่ง่ายที่สุด การเคลื่อนไหวทางกลคือการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาในตำแหน่งของร่างกายในอวกาศที่สัมพันธ์กับวัตถุอื่นๆ กฎพื้นฐานของกลศาสตร์คลาสสิกที่นิวตันค้นพบ

การนำเสนอ, เพิ่ม 04/08/2012


"แบบจำลองดาวเคราะห์" ของบอร์เกี่ยวกับอะตอมที่เป็นหัวใจของกลศาสตร์ควอนตัม หลักการพื้นฐาน แนวคิดและความสำคัญของอะตอม ความพยายามที่จะอธิบายคุณสมบัติของร่างกายและคลื่นของสสารในกลศาสตร์ควอนตัม (คลื่น) การวิเคราะห์ฟังก์ชันคลื่นและความหมายความน่าจะเป็น

บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 11/21/2011


แรงเฉื่อยเป็นผลรวมเรขาคณิตของการตอบโต้ของอนุภาควัสดุที่เคลื่อนที่ไปยังวัตถุที่ให้ความเร่งแก่มัน ทำความคุ้นเคยกับหลักการพื้นฐานของกลศาสตร์การวิเคราะห์ การพิจารณาคุณสมบัติของการเคลื่อนที่ของระบบกลไกที่มีข้อจำกัดในอุดมคติ

การนำเสนอ, เพิ่ม 11/09/2013


การหาลักษณะเฉพาะของกระบวนการสร้างโครงสร้างของเฟสใหม่และการทำลายพันธะระหว่างอนุภาค องค์ประกอบของระบบที่เป็นเนื้อเดียวกันและต่างกัน ซึ่งเป็นหนึ่งในปัญหาสำคัญของฟิสิกส์สถานะของแข็งและกลศาสตร์ฟิสิกส์เคมี นาโนเทคโนโลยีการกระตุ้นด้วยไฟฟ้า

"คำจำกัดความและการจำแนกประเภทของพอลิเมอร์คอมโพสิต วัสดุคอมโพสิตเป็นวัสดุที่ได้จากส่วนประกอบตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปและ ... "

-- [ หน้า 1 ] --

หัวข้อที่ 1 คำจำกัดความและการจำแนกประเภทของพอลิเมอร์

คอมโพสิต กลไกการโต้ตอบของส่วนประกอบ

ยุคใหม่สามารถเรียกได้ว่าเป็นศตวรรษของโพลีเมอร์และวัสดุคอมโพสิต

คำจำกัดความและการจำแนกประเภทของพอลิเมอร์คอมโพสิต

วัสดุคอมโพสิตเป็นวัสดุที่ทำจากส่วนประกอบตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปและ

ประกอบด้วยสองขั้นตอนขึ้นไป องค์ประกอบหนึ่ง (เมทริกซ์) ก่อตัวต่อเนื่อง

อีกเฟสคือฟิลเลอร์ วัสดุคอมโพสิตเป็นระบบที่ต่างกันและสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก:

1. ระบบเมทริกซ์ประกอบด้วยเฟสต่อเนื่อง (เมทริกซ์) และเฟสกระจัดกระจาย (อนุภาคที่ไม่ต่อเนื่อง)

2. องค์ประกอบที่มีสารตัวเติมเส้นใย

3. องค์ประกอบที่มีโครงสร้างแทรกซึมของเฟสต่อเนื่องกันตั้งแต่สองช่วงขึ้นไป

ข้อดีขององค์ประกอบโพลีเมอร์ที่ต่างกันเมื่อเปรียบเทียบกับโพลีเมอร์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน:

1. เพิ่มความแข็งแกร่ง ความแข็งแรง ความมั่นคงของมิติ

2. เพิ่มงานทำลายล้างและแรงกระแทก

3. เพิ่มความต้านทานความร้อน

4. ลดการซึมผ่านของก๊าซและไอ

5. คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ปรับได้

6. ลดต้นทุน

เป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุการรวมกันของคุณสมบัติทั้งหมดเหล่านี้ในองค์ประกอบเดียว นอกจากนี้ ความสำเร็จของข้อดีมักจะมาพร้อมกับลักษณะของคุณสมบัติที่ไม่พึงประสงค์ (การไหลลำบาก ดังนั้น การขึ้นรูป การเสื่อมสภาพของคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลบางอย่าง)

คุณสมบัติที่หลากหลายขององค์ประกอบสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนสัณฐานวิทยาและความแข็งแรงของกาวระหว่างเฟสเท่านั้น

สำหรับการส่งผ่านการกระทำภายนอกที่สม่ำเสมอผ่านเมทริกซ์และการกระจายไปยังอนุภาคทั้งหมดของสารตัวเติม จำเป็นต้องมีการยึดเกาะที่แข็งแรงที่ส่วนต่อประสานระหว่างเมทริกซ์กับฟิลเลอร์ ซึ่งทำได้ผ่านการดูดซับหรือปฏิกิริยาเคมี

การมีอยู่ของพันธะดังกล่าวระหว่างส่วนประกอบที่ไม่ตรงกันในพลาสติกที่ต่างกันทำให้แยกความแตกต่างจากส่วนผสมทางกล

เมทริกซ์อาจเป็นโลหะ เซรามิก คาร์บอน สารตัวเติมถูกนำเสนอในรูปของอนุภาคและเส้นใยที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลสูงกว่าเมทริกซ์อย่างมีนัยสำคัญ

อนุภาคมักถูกเรียกว่าสารตัวเติมอนุภาค ซึ่งมีรูปร่างไม่แน่นอน ลูกบาศก์ ทรงกลม หรือเป็นเกล็ด โดยมีขนาดตั้งแต่เศษส่วนของมิลลิเมตรถึงไมครอนและระดับนาโน

สารตัวเติมเฉื่อยไม่เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบ

สารตัวเติมที่ใช้งานอยู่จะเปลี่ยนคุณสมบัติขององค์ประกอบอย่างมาก ตัวอย่างเช่น เส้นใยมีลักษณะความแข็งแรงแบบยืดหยุ่นซึ่งมีลำดับความสำคัญสูงกว่าคุณสมบัติของเมทริกซ์สองลำดับ พวกเขาสามารถต่อเนื่องหรือสั้น เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยบาง ๆ คือ 5-15 ไมครอนหนา (โบรอนหรือซิลิกอนคาร์ไบด์) - 60-100 ไมครอน ความยาวของเส้นใยสั้นคือ 1-2 ถึง 20-50 มม.

ชื่อของคอมโพสิตนั้นสอดคล้องกับลักษณะของเส้นใย: แก้ว-, คาร์บอน-, ออร์กาโน-, โบรอน-พลาสติก ฯลฯ สำหรับตัวเลือกไฮบริด - พลาสติกแก้ว-คาร์บอน, ออร์กาโนโบโรพลาสต์ ฯลฯ

การวางแนวของเส้นใยเป็นตัวกำหนดการเปลี่ยนจากพลาสติกที่เติมไปเป็นพลาสติกเสริมแรง เป็นระบบของเส้นใยเชิงจัดที่ยึดเข้าด้วยกันโดยพอลิเมอร์เมทริกซ์ พลาสติกรวมถึงวัสดุ ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่อยู่ในสถานะพลาสติกหรือความหนืดในระหว่างการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ และในสถานะคล้ายแก้วหรือผลึกระหว่างการใช้งาน พลาสติกสามารถเป็นเนื้อเดียวกันหรือต่างกันได้ พลาสติกแบ่งออกเป็นเทอร์โมพลาสติกและเทอร์โมพลาสติก

การจำแนกประเภทคอมโพสิต:

1. โดยธรรมชาติของเมทริกซ์:

เทอร์โมเซต เทอร์โมพลาสติก

ไฮบริด

เมทริกซ์เทอร์โมเซตติง - เมทริกซ์ที่ได้จากการบ่มอีพ็อกซี่ อีเทอร์ อิไมด์ ออร์กาโนซิลิกอน และโอลิโกเมอร์อื่นๆ ในกระบวนการผลิตคอมโพสิต

เมทริกซ์เทอร์โมพลาสติก - เมทริกซ์ที่ละลายเพื่อทำให้ฟิลเลอร์อิ่มตัวแล้วทำให้เย็นลง ได้แก่ PE, PP, polyarylene sulfones, sulfides, ketones

เมทริกซ์ไฮบริดสามารถรวมส่วนประกอบเทอร์โมเซ็ตและเทอร์โมพลาสติกได้

2. โดยธรรมชาติและรูปแบบของสารตัวเติม

สารอินทรีย์และอนินทรีย์ที่มาจากธรรมชาติหรือเทียม โมดูลัสความยืดหยุ่นของสารตัวเติมอาจต่ำกว่าหรือสูงกว่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของสารยึดเกาะ สารตัวเติมโมดูลัสต่ำซึ่งมักใช้เป็นอีลาสโตเมอร์โดยไม่ลดความต้านทานความร้อนและความแข็งของพอลิเมอร์ ทำให้วัสดุมีความต้านทานเพิ่มขึ้นต่อโหลดสลับและแรงกระแทก แต่เพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนและลดความต้านทานการเปลี่ยนรูป ยิ่งโมดูลัสความยืดหยุ่นของสารตัวเติมและระดับการเติมสูงเท่าใด ความต้านทานการเปลี่ยนรูปของวัสดุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

วัสดุผสมแบบกระจายตัว วัสดุที่ใช้เส้นใยสั้นและเส้นใยต่อเนื่อง

ลักษณะทางเคมีของอนุภาคมีความหลากหลาย: ชอล์ก ไมกา โลหะออกไซด์ ทรงกลมแก้ว คาร์บอนในรูปของเขม่าหรือฟูลเลอรีน ละอองลอย เกล็ดแก้วหรือดินเหนียว การรวมตัวคล้ายยาง เป็นต้น

เส้นใยเสริมแรง - แก้ว อินทรีย์ คาร์บอน ฯลฯ นอกจากนี้ยังรู้จักเส้นใยโบรอนและซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ทนความร้อนสูง ซึ่งมักใช้สำหรับเสริมโลหะ

3. ตามโครงสร้างของพอลิเมอร์คอมโพสิต เมทริกซ์ - สำหรับวัสดุที่มีอนุภาคเส้นใยสั้นกระจายตัว เป็นชั้น (สองมิติ) และปริมาตรสำหรับพลาสติกเสริมแรงโดยใช้วัสดุทอและไม่ทอ

วัสดุไล่โทนสีที่มีโครงสร้างแบบแปรผัน

4. ตามระดับการวางแนวของสารตัวเติม anisotropy ของวัสดุ:

คอมโพสิตที่มีการจัดเรียงแบบสุ่มของอนุภาคและเส้นใยที่มีโครงสร้างแบบไอโซโทรปิก คอมโพสิตที่มีการวางแนวไฟเบอร์แบบทิศทางเดียวโดยมีแอนไอโซโทรปีเด่นชัด 90°) คอมโพสิตที่มีกากบาท การวางแนวออร์โธโทรปิก (0 โดยมีแอนไอโซโทรปีที่กำหนด คอมโพสิตที่มีแนวเฉียง การวางแนวของเส้นใยในมุมที่แตกต่างจาก 90 , คอมโพสิตที่มีโครงสร้างพัดลมประกอบด้วยชั้นที่มีทิศทางของเส้นใยต่างกัน

5. ตามวิธีการผลิตวัสดุและผลิตภัณฑ์:

วิธีการแบบขั้นตอนเดียว - การอัดรีดและการม้วนแบบ "เปียก" การอัดแบบพัลทรูชัน (การเจาะ) การขึ้นรูปด้วยสุญญากาศ วิธีสองขั้นตอนสำหรับการผลิตเบื้องต้นของวัสดุเส้นใยที่ไม่เน้น (พรีมิกซ์) หรือพรีเพก (พรีเพกส์) ที่ชุบด้วย สารยึดเกาะตามด้วยการขึ้นรูปวัสดุ (ลามิเนต) โดยวิธีการม้วนแบบ "แห้ง" การกด การขึ้นรูปด้วยหม้อนึ่งความดัน

6. ตามจำนวนส่วนประกอบ:

PCM แบบสององค์ประกอบและสามองค์ประกอบ ซึ่งรวมอนุภาคที่กระจายตัวและเส้นใยสั้นเข้าด้วยกัน โพลีไฟเบอร์ไฮบริด PCM รวมเส้นใยที่มีความสามารถในการเปลี่ยนรูป (ใยแก้ว - คาร์บอน) ที่คล้ายกัน (ใยแก้ว - คาร์บอน) ที่คล้ายคลึงกัน โครงสร้างโพลีเมทริกซ์ ตัวอย่างเช่น ขึ้นอยู่กับการรวมกัน ของเทอร์โมเซตติงและสารยึดเกาะเทอร์โมพลาสติก

7. โดยปริมาตรของสารตัวเติม:

ด้วยโครงสร้างที่ไม่มุ่งเน้น - เนื้อหาของสารตัวเติมคือ 30-40% - มีโครงสร้างที่มุ่งเน้น - 50-75%, เส้นใยออร์กาโนที่เติมสูงและเต็มมาก - 75-95% -

8. โดยการทำงาน:

ฟังก์ชั่นเดียว (โครงสร้าง), มัลติฟังก์ชั่น, ความสามารถในการวินิจฉัยตนเอง (ฉลาด), มัลติฟังก์ชั่น, ความสามารถในการวินิจฉัยตนเองและการปรับตัว (อัจฉริยะ)

เมื่อออกแบบพลาสติกคอมโพสิต มีสองขั้นตอน (ดูตาราง):

1 การคำนวณ - การวิเคราะห์ 2 - การทดลอง - เทคโนโลยี

1 - ประกอบด้วย: การวิเคราะห์สภาวะการรับน้ำหนักที่กำหนดและการกำหนดวิธีการสร้างพลาสติกด้วยคุณสมบัติที่จำเป็น ใช้การแสดงและสูตรที่นำมาจากกลศาสตร์ของวัสดุผสม:

ก) วิธีการทางปรากฏการณ์วิทยาขึ้นอยู่กับการประยุกต์ใช้สมการของทฤษฎีความยืดหยุ่น การคืบ ฯลฯ สำหรับวัสดุแอนไอโซทรอปิก b) - สร้างการพึ่งพาลักษณะทางกลขององค์ประกอบกับขนาดของอนุภาคฟิลเลอร์ คุณสมบัติทางกลของส่วนประกอบ ปริมาณเนื้อหา ฯลฯ การพึ่งพาอาศัยกันเหล่านี้ได้รับการวิเคราะห์ในระดับจุลทรรศน์ มหภาค และระดับกลาง . ระดับไมโคร - ระดับของความแตกต่างของโครงสร้างซึ่งสอดคล้องกับขนาดตามขวางขององค์ประกอบฟิลเลอร์ - เส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคฟิลเลอร์หรือความหนาของชั้นเสริมแรง

ตาราง คุณสมบัติทางกลที่ต้องการของพลาสติกคอมโพสิต การเลือกส่วนประกอบและการเลือกอัตราส่วนรูปแบบการเสริมแรงในองค์ประกอบ

–  –  –

อัตราส่วนขนาดรูปร่าง กลไกการโต้ตอบของส่วนประกอบ PCM ให้เราพิจารณากลไกการถ่ายโอนความเค้นจากเมทริกซ์ไปยังฟิลเลอร์ตามการกำหนดค่า

ในกรณีที่ง่ายที่สุด เมื่อเสริมพอลิเมอร์ด้วยเส้นใยต่อเนื่องแบบทิศทางเดียวและยืดออกในทิศทางของทิศทาง การเสียรูปของส่วนประกอบจะเหมือนกัน และความเค้นที่เกิดขึ้นจะเป็นสัดส่วนกับโมดูลัสความยืดหยุ่นของเส้นใยและ เมทริกซ์ ถ้าในรุ่นเดียวกัน เส้นใยไม่ต่อเนื่อง การกระจายความเค้นจะกลายเป็นไม่เท่ากันตลอดความยาวของเส้นใย ไม่มีแรงตึงที่ปลายเส้นใย แต่มีแรงกดสัมผัสที่ขอบของเมทริกซ์ไฟเบอร์ ซึ่งค่อยๆ เกี่ยวข้องกับเส้นใยในการทำงาน การเติบโตของความเค้นแรงดึงในเส้นใยจะดำเนินต่อไปจนกว่าจะถึงระดับความเค้นเฉลี่ยในเส้นใยแบบต่อเนื่อง ดังนั้นความยาวที่เกิดขึ้นจึงเรียกว่า "ไม่มีประสิทธิภาพ" ด้วยความเครียดที่เพิ่มขึ้น ความยาวที่ "ไม่มีประสิทธิภาพ" จะเพิ่มขึ้นและถึงค่าสูงสุดที่ความเค้นที่สอดคล้องกับความแข็งแรงของเส้นใย ในกรณีนี้ ความยาวที่ "ไม่มีประสิทธิภาพ" เรียกว่า "วิกฤต" I เป็นลักษณะสำคัญของปฏิกิริยาของวัสดุผสม และสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรของ Kelly lcr/dvol = vol/2mat (1) โดยที่ dvol และ vol เป็น เส้นผ่านศูนย์กลางและความแข็งแรงของเส้นใย mat - ความแข็งแรงของผลผลิตเมทริกซ์หรือความแข็งแรงของการยึดเกาะของระบบ

ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของเส้นใยและชนิดของพอลิเมอร์เมทริกซ์ อัตราส่วน lcr/dvol อาจแตกต่างกันตั้งแต่ 10 ถึง 200; ที่ dvol 10 µm, lcr = 0.15-2.0 mm.

จากเหตุผลข้างต้นที่ว่าในการเปลี่ยนจากเส้นใยต่อเนื่องเป็นเส้นใยไม่ต่อเนื่อง ส่วนหนึ่งของความยาวของเส้นใยแต่ละเส้นจะไม่รับรู้ถึงภาระทั้งหมด ยิ่งไฟเบอร์เสริมแรงสั้นเท่าไหร่ก็ยิ่งมีประสิทธิภาพน้อยลงเท่านั้น ที่ l lcr เมทริกซ์ไม่ว่าในสถานการณ์ใด ๆ ก็สามารถถ่ายโอนความเครียดที่เพียงพอที่จะทำลายไปยังเส้นใยได้ จากนี้ไป ความสามารถในการเสริมแรงของเส้นใยสั้น (การเพิ่มคุณสมบัติความแข็งแรงยืดหยุ่นของพอลิเมอร์) นั้นต่ำมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณพิจารณาการวางแนวของเส้นใยซึ่งในวัสดุดังกล่าวไม่เหมาะ

โครงสร้างของวัสดุที่ใช้เส้นใยสั้นนั้นค่อนข้างจะวุ่นวาย ข้อดีของฟิลเลอร์เส้นใยสั้นนั้นพิจารณาจากความเป็นไปได้ของการประมวลผลวัสดุด้วยความเร็วสูงให้เป็นผลิตภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม ในระหว่างกระบวนการหล่อหรือการอัดรีด จะเกิดการทำลายเพิ่มเติมของเส้นใย ซึ่งความยาวมักจะลดลงเหลือ 0.1-1 มม.

เมื่อเปลี่ยนไปใช้สารตัวเติมแบบผงที่กระจายตัว ความเป็นไปได้ของการถ่ายโอนความเค้นจากเมทริกซ์ไปยังสารตัวเติมจะลดลงมากจนการมีส่วนร่วมในการเพิ่มความแข็งแรงของคอมโพสิตเริ่มแข่งขันกับการลดลงของความแข็งแรงของเมทริกซ์อันเนื่องมาจากผลลัพธ์ ความไม่สม่ำเสมอของความเครียดและการพัฒนาข้อบกพร่อง ด้วยเหตุนี้ ความแข็งแรงของคอมโพสิตดังกล่าวจึงไม่เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับความแข็งแรงของเมทริกซ์ (บางครั้งอาจลดลงเล็กน้อย)

เมื่อเติมเทอร์โมพลาสติกแบบหนืดด้วยฟิลเลอร์แข็งในปริมาณมากกว่า 20% จะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงจากการไหลของพลาสติกเป็นการแตกหักแบบเปราะ ในกรณีนี้กำลังรับแรงกระแทกและการทำลายล้างจะลดลงอย่างมาก โมดูลัสความยืดหยุ่นเพิ่มขึ้นตามปริมาณสารตัวเติมที่เพิ่มขึ้น แต่ในขณะเดียวกัน ขนาดและจำนวนของรอยแตก "เทียมเทียม" ที่ปรากฏระหว่างการโหลดเมื่อเมทริกซ์หลุดออกจากอนุภาคที่กระจัดกระจายในขณะที่เข้าถึงความเค้นที่สอดคล้องกับ แรงยึดเกาะของระบบเพิ่มขึ้น การศึกษาเชิงทฤษฎีและการทดลองแสดงให้เห็นว่าการลดขนาดอนุภาคของสารตัวเติมและการแพร่กระจายของเส้นผ่านศูนย์กลาง จะสามารถลดโอกาสเกิดข้อบกพร่องขนาดใหญ่ได้อย่างมาก

สาเหตุหลักของการชุบแข็งคือการเปลี่ยนแปลงทิศทางการเติบโตของรอยแตกเมื่อสัมผัสกับอนุภาคของแข็งของสารตัวเติม ทิศทางที่เป็นไปได้มากที่สุดของการเติบโตของรอยแตกจะตั้งฉากกับทิศทางของแรงที่ใช้ หากอนุภาคฟิลเลอร์อยู่ในทิศทางนี้ รอยแตกควรเปลี่ยนทิศทางสัมผัสกับพื้นผิวของอนุภาค ดังนั้นหากอนุภาคอยู่ในรูปของเส้นใยและยืดออกในทิศทางของแรงกระทำ ไม่รวมการแพร่กระจายของรอยแตกตามอนุภาคฟิลเลอร์

เมื่อใช้เส้นใยเสาหินที่มีหน้าตัดเป็นวงกลม สมบัติเชิงกลมักจะสูงถึง 2 = 0.65 - 0.7 เมื่อใช้วิธีที่แม่นยำในการวางเส้นใยที่ทำโปรไฟล์ คุณสามารถเพิ่ม 2 ถึง 0.85 หลังจากนั้นความแข็งแรงขององค์ประกอบเริ่มขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของการยึดเกาะที่ส่วนต่อประสานไฟเบอร์มากกว่าความแข็งแรงของไฟเบอร์

ที่ระดับการบรรจุเท่ากัน (2 = 0.7) และอัตราส่วนของโมดูลัสยืดหยุ่น (E2/E1 = 21) ความแข็งแกร่งของพลาสติกที่มีเส้นใยรูปสามเหลี่ยมในทิศทางตามขวางจะมากกว่าความแข็งแกร่งของพลาสติกที่มีเส้นใยแบบกลม 1.5 เท่า

การแทนที่เส้นใยเสาหินด้วยเส้นใยกลวงทำให้สามารถเพิ่มความแข็งแกร่งและความแข็งแกร่งจำเพาะของผลิตภัณฑ์ในการบีบอัดและการดัดได้อย่างรวดเร็วอย่างรวดเร็ว เนื่องจากโมเมนต์ความเฉื่อยเพิ่มขึ้นด้วยมวลเส้นใยเดียวกัน

การใช้เส้นใยกลวงในองค์ประกอบแรงดึงไม่มีประสิทธิภาพเนื่องจากเส้นใยที่มีความแข็งแรงต่ำ เมื่อตัดเฉือนควรใช้เส้นใยที่มีลวดลาย

อีกแนวทางหนึ่งในการสร้างโพลีเมอร์ที่เติมอนุภาคก็คือการปรับเปลี่ยนอนุภาคยางเพื่อลดความเปราะบางและเพิ่มความทนทานต่อแรงกระแทก

ได้รับผลลัพธ์ที่เป็นบวกสำหรับโพลิสไตรีน อีพ็อกซี่ และเมทริกซ์อื่นๆ กลไกการชุบแข็งของวัสดุนั้นซับซ้อนมาก แต่บทบาทหลักถูกกำหนดให้ยับยั้งการพัฒนาของรอยแตกโดยอนุภาคยาง ผู้เขียนหลายคนชี้ให้เห็นถึงความเหมาะสมในการสร้างชั้นทรานซิชันที่มีการยึดเกาะสูงกับเมทริกซ์พอลิเมอร์และเฟสยางเพื่อเพิ่มความแข็งแรง

ให้เรากลับไปที่คอมโพสิตแบบทิศทางเดียวโดยใช้เส้นใยต่อเนื่องและพิจารณาแบบจำลองจุลภาคของการทำลาย เส้นใยเบื้องต้นมีลักษณะความแข็งแรงสูงมาก ซึ่งมากกว่าความแข็งแรงของตัวอย่างจำนวนมากถึงสิบเท่า ตัวอย่างเช่นความแข็งแรงของแก้วจำนวนมากคือ 50-70 MPa และในรูปแบบของเส้นใย - 2.5-3.0 GPa; มีการสังเกตภาพที่คล้ายคลึงกันสำหรับเส้นใยอินทรีย์และคาร์บอนไฟเบอร์ซึ่งมีความแข็งแรงถึง 4-6 GPa ความแตกต่างนี้อธิบายได้จากอิทธิพลของสเกลแฟกเตอร์ (ขนาดของพื้นผิวไฟเบอร์กำหนดขนาดของข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้น) หรือโดยเอฟเฟกต์การวางแนว ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของเส้นใยอินทรีย์

เมื่อทำการทดสอบเส้นใยเบื้องต้นจะสังเกตเห็นค่าความแรงของการทดลองจำนวนมาก ดังนั้นโดยปกติจะมีการทดสอบตัวอย่างอย่างน้อย 50 ตัวอย่าง หาค่าเฉลี่ยและความแปรปรวนของตัวอย่าง

จากสมมติฐานการเชื่อมโยงที่อ่อนแอ Weibull ได้รับสมการต่อไปนี้สำหรับความน่าจะเป็นของการทำลาย Р() ของกลุ่มตัวอย่างภายใต้ความเค้นและความยาวของตัวอย่าง L:

Р() = 1 – ประสบการณ์ (–L), (2)

ซึ่งค่าคงที่ถูกกำหนดจากการกระจายกำลังที่ได้รับจากการทดลองของเส้นใยพื้นฐาน พารามิเตอร์ P แสดงถึงความบกพร่องของตัวอย่าง

ค่าสัมประสิทธิ์แตกต่างกันไปจาก 3-5 สำหรับปกติถึง 10-12 สำหรับเส้นใยแก้ว "ไม่บุบสลาย"

ในความเป็นจริง มักไม่ค่อยเกี่ยวข้องกับเส้นใยพื้นฐาน มักมีมัดที่ประกอบด้วยเส้นใยจำนวนมาก ตามแนวคิดทางทฤษฎีของแดเนียลส์ การลดลงของความแข็งแรงของมัดของเส้นใยที่ไม่ผูกมัดเมื่อเปรียบเทียบกับความแข็งแรงเฉลี่ยของโคนั้นพิจารณาจากการกระจายตัวของความแข็งแรง ในกระบวนการโหลด เมื่อถึงค่าความต้านทานแรงดึงของเส้นใยใดๆ เส้นใยจะขาดและไม่มีส่วนร่วมในงานอีกต่อไป

แรงจะกระจายไปยังเส้นใยทั้งหมด กระบวนการจะดำเนินต่อไปจนถึงช่วงเวลาของการทำลายส่วนใหญ่ที่เหมือนหิมะถล่ม และจากนั้นเส้นใยทั้งหมดในเกลียว (มัด) ที่ =10 ความแข็งแรงของเกลียว n จะอยู่ที่ประมาณ 80% ของความแข็งแรงเฉลี่ยของเส้นใยพื้นฐาน

การวิเคราะห์ไดอะแกรมการโหลดด้าย - ทำให้สามารถติดตามกระบวนการทั้งหมดของการแตกของเส้นใยทีละน้อยได้ นอกจากนี้ยังทำให้สามารถระบุข้อบกพร่องบางอย่างในเกลียวได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความแตกต่างของความยาว (ความตึงต่างกัน) ของเส้นใย ซึ่งช่วยเพิ่มการทำลายที่ไม่พร้อมกัน ปฏิกิริยา (พันธนาการ) ของเส้นใยเนื่องจากการบิดหรือพันธะบางส่วนปรากฏขึ้นในธรรมชาติของไดอะแกรม

- ซึ่งเป็นเส้นตรงมากขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์ไวบูลล์สำหรับมัดของเส้นใยที่ยังไม่ผูกมัดควรคงค่าเดียวกันกับเส้นใยพื้นฐาน: มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นในกรณีของการยึดเหนี่ยวของเส้นใย

พอลิเมอร์เมทริกซ์ที่ผูกลำแสงเป็นไมโครพลาสติกทั้งหมดชิ้นเดียว ทำให้มีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ ความแรงในทางปฏิบัติไม่ได้ขึ้นอยู่กับความยาวของตัวอย่าง (= 30–50) ซึ่งบ่งชี้ถึงการเปลี่ยนแปลงในกลไกการแตกหัก ความจริงก็คือเส้นใยที่ฉีกขาดในบางแห่งไม่หยุดที่จะรับรู้ภาระเช่นเดียวกับในเกลียว แต่ยังคงทำงานที่ระดับความเค้นเช่นเดียวกับในเส้นใยที่อยู่ใกล้เคียง สิ่งนี้เกิดขึ้นที่ระยะห่าง lcr จากตำแหน่งแตกหักตามกลไกที่พิจารณาข้างต้นสำหรับวัสดุที่มีเส้นใยสั้น

ตามทฤษฎีทางสถิติของความแข็งแกร่งที่พัฒนาโดย Gurland และ Rosen ความล้มเหลวในการดึงของคอมโพสิตทิศทางเดียวเกิดขึ้นจากการสะสมของรอยแตก การบดของเส้นใยในเมทริกซ์พอลิเมอร์ ในกรณีนี้ ความแข็งแรงทางทฤษฎีของเส้นใย tr ในคอมโพสิตจะเท่ากับความแข็งแรงของมัดของเส้นใยที่มีความยาว "วิกฤต" lcr ที่ไม่ผูกมัด

tr = (lkre)–1/ ในทางปฏิบัติ กระบวนการบดเส้นใยไม่สามารถทำให้เสร็จได้ โดยปกติจะถูกขัดจังหวะโดยลักษณะและการพัฒนาของรอยแตกหลักอันเนื่องมาจากแรงกดมากเกินไปในส่วนที่มีข้อบกพร่องจำนวนมากที่สุดหรือโดยการแยกชั้นที่ส่วนต่อประสานไฟเบอร์ กลไกนี้ช่วยให้ได้ค่าความแข็งแรงสูงสุด เนื่องจากเกี่ยวข้องกับการกระจายพลังงานสำหรับการก่อตัวของพื้นผิวอิสระขนาดใหญ่ จากสิ่งนี้ เมื่อพิจารณาถึงปัญหาของการตระหนักถึงความแข็งแรงของเส้นใยในคอมโพสิต ขอแนะนำให้เปรียบเทียบค่าการทดลองของ wc กับความแข็งแรง tr ซึ่งอาจอยู่ในการดำเนินการตามกลไกการบดไฟเบอร์:

Kp = ox / tr โดยที่ Kp คือสัมประสิทธิ์ของการสร้างความแข็งแกร่ง

มูลค่าที่แท้จริงของมันอยู่ที่ 60-80% สำหรับพลาสติกเสริมแรงด้วยแก้ว ออร์กาโน และคาร์บอนซึ่งใช้เส้นใยที่มีความแข็งแรงสูง

นอกจากนี้ยังมีการเสนอแนวทางที่คล้ายคลึงกันเพื่อศึกษาการสร้างความแข็งแรงของพลาสติกเสริมแรงด้วยแก้วภายใต้แรงอัดตามยาว

ขณะนี้กำลังพิจารณาสองตัวเลือกหลักสำหรับกลไกความล้มเหลว:

การทำลายเนื่องจากการโก่งตัวของเส้นใยบนฐานยางยืด

การแบ่งชั้นของวัสดุจากผลกระทบของความเค้นเฉือน

การพึ่งพาอาศัยกันหลักที่เกิดจากการพิจารณาแบบจำลองการแตกหักครั้งแรกเกี่ยวข้องกับกำลังอัดของวัสดุ tszh กับโมดูลัสเฉือนของเมทริกซ์ Gm และปริมาณเนื้อหา m:

tszh = Gm / Vm การคำนวณที่ดำเนินการตามสูตรนี้ให้ค่าทางทฤษฎีที่สูงมากของ tszh ตัวอย่างเช่น ด้วยโมดูลัสเฉือน Gm = 1-1.5 GPa โดยทั่วไปสำหรับอีพอกซีเรซิน และ m = 30% กำลังรับแรงอัด tszh อาจเป็น 3-5 GPa ในขณะที่สำหรับวัสดุจริง จะต้องไม่เกิน 1.5 GPa .

เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าในทุกกรณี มีสัดส่วนระหว่างความแข็งแรงของพลาสติกเสริมกระจกภายใต้การบีบอัดของ HOA และแรงเฉือน:

tszh =K shift ซึ่งบ่งชี้ว่ากลไกที่สองมีอยู่ทั่วไป สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วยข้อบกพร่องในโครงสร้างของตัวอย่างและสนามความเค้นที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการทดสอบ วิธีการพิเศษในการเตรียมและการศึกษาไฟเบอร์กลาสแบบทิศทางเดียวทำให้สามารถเพิ่ม TCF เป็น 2-3 GPa นั่นคือในระดับมากก็เป็นไปได้ที่จะใช้กลไกการโก่งตัวของไฟเบอร์เพิ่มค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งแรงจาก 30- 40 ถึง 60-70%

เมื่อออร์กาโนพลาสติกถูกบีบอัด การทำลายจะเกิดขึ้นตามระนาบเฉือนที่ทำมุม 45° กับแกนไฟเบอร์ ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับเส้นใยพลาสติก

กลไกที่คล้ายกันดูเหมือนจะเกิดขึ้นสำหรับพลาสติกคาร์บอน แม้ว่าในกรณีนี้จะรวมกับองค์ประกอบเฉือน

กลไกการทำลายวัสดุคอมโพสิตที่หลากหลายทำให้เราสามารถตั้งคำถามเกี่ยวกับการปรับคุณสมบัติของสารยึดเกาะให้เหมาะสมที่สุด ตัวอย่างเช่น เพื่อเพิ่มความต้านทานแรงดึงของวัสดุตามแนวเส้นใย จำเป็นต้องลดความยาว "วิกฤต" ซึ่งทำได้โดยการเพิ่มความแข็งแกร่งของเมทริกซ์ ในทางกลับกัน สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของความเครียดและการเติบโตของรอยแตกหลัก การแข่งขันของกลไกเหล่านี้สังเกตได้ในรูปแบบของการพึ่งพาอาศัยกันอย่างมากของความแข็งแรงของคอมโพสิตกับความแข็งแรงของผลผลิตของสารยึดเกาะ ซึ่งแปรผันตามการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ความเร็วในการทดสอบ หรือการแนะนำสารเติมแต่งที่ทำให้เป็นพลาสติก

ในแต่ละกรณี ค่าที่เหมาะสมที่สุดคือ:

ขึ้นอยู่กับลักษณะของเส้นใย การปรากฏตัวของความเครียดทางเทคโนโลยีและข้อบกพร่องที่มีอยู่ ข้อกำหนดที่ขัดแย้งกันสำหรับสารยึดเกาะจะรุนแรงขึ้นเมื่อคำนึงถึงความสามารถในการผลิต การทนความร้อน ความสามารถในการดูดซับผลกระทบแบบไดนามิก (แรงกระแทก) ฯลฯ จุดอ่อนที่สุดของวัสดุคอมโพสิตคือกำลังต่ำและความสามารถในการเปลี่ยนรูปของแรงเฉือน ดังนั้นความเครียดจากเทคโนโลยีและการปฏิบัติงานจึงมักนำไปสู่การแตกร้าวของวัสดุ

ความต้านทานการแตกร้าวของคอมโพสิตมักจะมีลักษณะเฉพาะโดยความเหนียวแตกหักเฉพาะ Gc กล่าวคือ พลังงานที่กระจายไประหว่างการก่อตัวของพื้นผิวใหม่ ยิ่งมีความเหนียวในการแตกหักแบบจำเพาะสูงเท่าใด ความต้านทานของคอมโพสิตต่อการหลุดลอกก็จะสูงขึ้นเท่านั้น ความหนืดระหว่างชั้นจะเพิ่มขึ้นตามความสามารถในการเปลี่ยนรูปของเมทริกซ์ การยึดเกาะระหว่างไฟเบอร์กับเมทริกซ์ และความหนาของพันธะไฟเบอร์กับไฟเบอร์ (VCB)

การดัดแปลงเมทริกซ์อีพ็อกซี่ด้วยยางไม่ได้ทำให้คุณสมบัติของวัสดุดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ บางทีนี่อาจเป็นเพราะความจริงที่ว่าโซนพลาสติกในคอมโพสิตนั้นถูก จำกัด ด้วยขนาดของพื้นที่ใยแก้วนำแสง เมื่อใช้เมทริกซ์เทอร์โมพลาสติกจะสังเกตเห็นผลกระทบที่ยิ่งใหญ่กว่านั้นมาก เช่น PSF ซึ่งการเสียรูปนั้นสูงถึง 80-100% ในกรณีนี้ ค่าของ Gc จะเพิ่มขึ้นเกือบตามลำดับความสำคัญ

แบบจำลองทางกลระดับไมโครของพอลิเมอร์คอมโพสิตทำให้สามารถเปิดเผยการพึ่งพาการวิเคราะห์ที่แสดงอิทธิพลของคุณสมบัติของเส้นใย เมทริกซ์ ปฏิกิริยาการยึดติด โครงสร้างวัสดุ และกลไกการแตกหักต่อลักษณะพิเศษของความแข็งแรงยืดหยุ่นด้วยกล้องจุลทรรศน์ของชั้นทิศทางเดียว พวกเขาประสบความสำเร็จมากที่สุดในการอธิบายโมดูลัสจำกัดของความยืดหยุ่นและความต้านทานแรงดึงของคอมโพสิต ในกรณีที่การเสียรูปของเส้นใยและเมทริกซ์เหมือนกัน ความสัมพันธ์การเติมต่อไปนี้เกิดขึ้น ซึ่งแสดงการมีส่วนร่วมของแต่ละส่วนประกอบตามสัดส่วนของปริมาณเนื้อหา Ek = Evv + Emm

–  –  –

สมการเหล่านี้เรียกว่า "กฎส่วนผสม"

เนื่องจากการมีส่วนร่วมของพอลิเมอร์เมทริกซ์มักจะไม่เกิน 2-5% จึงสามารถละเลยได้:

Ек () = Евв และ к ()= вв การยืดตัวของคอมโพสิตภายใต้แรงตึงในทิศทางตามขวางประกอบด้วยการเสียรูปของเส้นใยและสารยึดเกาะ โมดูลัสความยืดหยุ่น E() สามารถคำนวณได้จากสูตร 1/ Ek() = v/Ev + m/Em ควรคำนึงว่าโมดูลัสความยืดหยุ่นของเส้นใยเองในทิศทางตามขวางตรงกับโมดูลัส ของความยืดหยุ่นในทิศทางตามยาวสำหรับแก้วไอโซทรอปิกและเส้นใยโบรอนเท่านั้น สำหรับคาร์บอนไฟเบอร์และเส้นใยอินทรีย์ โมดูลัสตามขวางจะต่ำกว่าโมดูลัสตามยาวอย่างมีนัยสำคัญ การพึ่งพาอาศัยกันที่คล้ายกันเกิดขึ้นสำหรับโมดูลัสเฉือนของคอมโพสิตแบบทิศทางเดียว "ในระนาบ" ของเส้นใย

ความแข็งแรงของคอมโพสิตในการอัดแรงอัดตามขวางและแรงเฉือนขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย โดยหลักแล้วขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของเมทริกซ์ ปฏิกิริยาการยึดติด โครงสร้างวัสดุ - การมีอยู่ของรูพรุนและข้อบกพร่องอื่นๆ การพึ่งพาการวิเคราะห์ในกรณีนี้สามารถมีได้เฉพาะอักขระที่มีความสัมพันธ์เท่านั้น เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าการเสริมแรงช่วยลดความแข็งแรงของคอมโพสิตในทิศทางตามขวาง (แนวขวาง) ประมาณ 2 เท่าเมื่อเทียบกับความแข็งแรงของเมทริกซ์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน

คุณสมบัติด้านความแข็งแรงของยางยืดของคอมโพสิต ความแข็งแรงและความแข็งเป็นคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของวัสดุใดๆ เมื่อตัวอย่างถูกโหลดโดยแรงดึงหรือแรงอัด ความเค้นปกติและความเครียดที่เกี่ยวข้องจะเกิดขึ้นในตัวตัวอย่าง ซึ่งเพิ่มขึ้นจนกว่าวัสดุจะถูกทำลาย

ความเครียดสูงสุด (สูงสุด) เรียกว่าความแข็งแกร่ง สำหรับวัสดุยืดหยุ่นเชิงเส้น จะมีสัดส่วนโดยตรงระหว่างความเค้นและความเครียด กฎของฮุค = E ค่าสัมประสิทธิ์ตามสัดส่วนกำหนดลักษณะเฉพาะของความแข็งของวัสดุและแสดงเป็นโมดูลัสความยืดหยุ่นหรือโมดูลัส E ของ Young

กฎข้อนี้จะมีผลบังคับเช่นกันเมื่อตัวอย่างเต็มไปด้วยความเค้นเฉือน (แนวสัมผัส) และการเสียรูปที่เกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการบิดเบี้ยว

ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนในกรณีนี้เรียกว่าโมดูลัสเฉือน G: =.G

เมื่อวัสดุถูกยืดออก พร้อมๆ กับการยืดตัว ขนาดตามขวางของวัสดุจะลดลง ซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยอัตราส่วนของปัวซอง ซึ่งกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างสายพันธุ์ตาม x และแนวขวาง y ของตัวอย่าง: x = µ y

สมบัติการยืดหยุ่นของวัสดุไอโซโทรปิกอธิบายไว้อย่างดีโดยค่าคงที่ E และ G สองตัว ความสัมพันธ์ระหว่างค่านี้สอดคล้องกับสมการ G = E/2(l + µ)

ความสัมพันธ์ข้างต้นอธิบายวัสดุไอโซโทรปิกได้ดีซึ่งมีคุณสมบัติเหมือนกันในทุกทิศทาง ซึ่งรวมถึงพอลิเมอร์ที่เติมอนุภาค เช่นเดียวกับวัสดุผสมที่มีเส้นใยสั้นหรือต่อเนื่องกันของโครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบ (สำหรับวัสดุที่มีเส้นใย จะมีการปฐมนิเทศในระดับหนึ่งเสมอ ซึ่งพิจารณาจากอิทธิพลของปัจจัยทางเทคโนโลยี) เมื่อทำการโหลดโครงสร้างใดๆ สถานะความเค้น-ความเครียดของวัสดุมักจะไม่เท่ากัน ในกรณีนี้ เป็นไปได้ที่จะระบุความเครียดหลัก (สูงสุด) ที่อาจทำให้เกิดการทำลายล้างได้ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของท่อภายใต้แรงดันภายในหรือภายนอก ความเค้นของห่วงจะมากกว่าความเค้นในแนวแกนสองเท่า นั่นคือ ความหนาของวัสดุไอโซโทรปิกเพียงครึ่งเดียวไม่ได้ผลในแง่ของความเค้นในแนวแกน ความไม่เท่าเทียมกันของสนามความเครียดยังสามารถสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ สำหรับกระสุนที่มีทางออกเปิด (ปืน, ถังยิงลูกระเบิดมือ) อัตราส่วนของความเค้นในแนวรัศมีและความเค้นในแนวแกนจะอยู่ที่ 8-10 หรือมากกว่า ในกรณีเหล่านี้ เราควรใช้ประโยชน์จากความสามารถที่โดดเด่นของวัสดุเส้นใย ซึ่งสามารถจัดวางในเมทริกซ์ตามการกระจายของความเค้นของบริการหลัก

พิจารณาตัวอย่างของเลเยอร์ทิศทางเดียว ชั้นทิศทางเดียวเป็นแบบไอโซโทรปิกในทิศทางที่ตั้งฉากกับแกนการวางแนวไฟเบอร์ x หนึ่ง.

–  –  –

ความต้านทานแรงดึงของชั้นเดียวตามแนวเส้นใยสามารถอยู่ในช่วง 1.0 ถึง 2.5 GPa ขึ้นอยู่กับระดับความแข็งแรงของเส้นใย ชนิด และเนื้อหาของสารยึดเกาะ ในกรณีนี้ความแรงในทิศทางตามขวางไม่เกิน 50-80 MPa เช่น ค่าสัมประสิทธิ์แอนไอโซโทรปีคือ 20-30

การเบี่ยงเบนทิศทางของโหลดเล็กน้อยจากทิศทางการวางแนวของเส้นใยแทบไม่มีผลกระทบต่อความต้านทานแรงดึงของคอมโพสิต ดังนั้นจึงอนุญาตให้มีการจัดแนวเส้นใยที่ผิดพลาด (3-5 °) โดยสร้างขึ้นโดยเครื่องกระจายพิเศษหรือการเพิ่มระยะพิทช์ที่คดเคี้ยวเพื่อเพิ่มความแข็งแรงตามขวางของวัสดุ ในกรณีของการบีบอัด วิธีนี้ไม่สามารถยอมรับได้ เพราะมันมีส่วนช่วยในการพัฒนาความเค้นเฉือนที่กำหนดกำลังรับแรงอัดของวัสดุ

คอมโพสิตทิศทางเดียวเป็นพื้นฐานของโครงสร้างที่ซับซ้อนที่สร้างขึ้นโดยการรวมแต่ละชั้นตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพขององค์ประกอบโครงสร้าง วิธีการผลิต: การขึ้นรูปแบบสุญญากาศหรือหม้อนึ่งความดัน, การกด, การม้วน

ให้เราพิจารณาแบบจำลองทางทฤษฎีเพิ่มเติมเพื่ออธิบายกระบวนการของการเสียรูปและการทำลายชั้นคอมโพสิตของโครงสร้างที่ซับซ้อน ตามอัตภาพ แนวทางหลักสองวิธีสามารถแยกแยะได้ในการพัฒนาวิธีการคำนวณ: ปรากฎการณ์และโครงสร้าง ในวิธีการทางปรากฏการณ์วิทยา วัสดุคอมโพสิตถือเป็นตัวกลางแอนไอโซโทรปิกที่เป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งแบบจำลองจะขึ้นอยู่กับข้อมูลที่ได้จากการทดลอง เกณฑ์ความแข็งแรงที่เลือกใช้กับวัสดุทั้งหมดโดยรวม ข้อดีของแบบจำลองปรากฏการณ์วิทยาคือความเรียบง่ายของการคำนวณ อย่างไรก็ตาม สำหรับวัสดุที่มีรูปแบบการเสริมแรงที่ซับซ้อน จำเป็นต้องกำหนดสัมประสิทธิ์เชิงประจักษ์จำนวนมาก ซึ่งต้องมีการทดลองจำนวนมาก นอกจากนี้ แบบจำลองปรากฏการณ์วิทยาไม่ได้พิจารณาถึงกระบวนการเชิงโครงสร้างในระหว่างการแตกหัก เช่น การแตกร้าว การโก่งงอขนาดเล็ก เป็นต้น

การกำหนดขนาดที่เหมาะสมของอนุภาคฟิลเลอร์ ความเค้นที่เกิดขึ้นในส่วนต่างๆ ของพื้นผิวอนุภาค (ไมโครเฟลกหรือไมโครไฟเบอร์) ขึ้นอยู่กับระยะห่าง r จากพื้นที่ผิวที่สอดคล้องกัน = – о(1 –)/ 2r โดยที่อัตราส่วนของปัวซองคือ .

ความแข็งแรงด้วยการเพิ่มพื้นผิวเฉพาะของสารตัวเติมที่กระจายตัวอย่างละเอียดจะเพิ่มขึ้นเป็นค่าสูงสุดขึ้นอยู่กับลักษณะของส่วนประกอบขององค์ประกอบ

เส้นผ่านศูนย์กลางที่เหมาะสม d ของเส้นใยต่อเนื่องในพลาสติกออร์โธโทรปิกที่ยืดได้ ณ ระยะห่างที่กำหนดระหว่างเส้นใยถูกกำหนดโดยสมการ d (1/2 - 1) โดยที่ 1, 2 เป็นการยืดตัวสัมพัทธ์ที่จุดขาดของสารยึดเกาะและเส้นใยฟิลเลอร์ ตามลำดับ

การเลือกรูปร่างอนุภาคฟิลเลอร์ รูปร่างของอนุภาคส่งผลต่อกลไกการเสื่อมสภาพของพลาสติก โดยคำนึงถึงขนาดและรูปร่างของผลิตภัณฑ์ เทคโนโลยีการแปรรูป

ในกรณีของผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาน้อยและรูปแบบที่ซับซ้อน สารตัวเติมที่มีการกระจายตัวสูง (ผง) จะถูกเลือก เนื่องจากมีการกระจายได้ง่ายในสารยึดประสาน โดยคงการกระจายเดิมไว้ในระหว่างการขึ้นรูปของผลิตภัณฑ์

การใช้สารตัวเติมที่มีการกระจายตัวสูงช่วยลดโอกาสในการทำลาย การแยกตัวของผลิตภัณฑ์ในระหว่างการตัดเฉือนครั้งต่อๆ ไป

การรวมที่เป็นของแข็งในตัวอย่างที่ยืดออกช่วยลดความเครียดในบริเวณสัมผัสของสารยึดเกาะด้วยสารตัวเติม แต่ในอนุภาคทรงกลมเอง ความเครียดจะเกิน

1.5 เท่าของแรงดันไฟฟ้าในโซนเครื่องผูกที่อยู่ห่างไกลจากมันนั่นคือ ฟิลเลอร์รับน้ำหนักมาก

อิทธิพลของสารตัวเติมจะเพิ่มขึ้นหากอนุภาคมีรูปร่างเป็นวงรีและมีทิศทางไปในทิศทางของแกนการเปลี่ยนรูป

การเลือกส่วนประกอบที่มีอัตราส่วนที่เหมาะสมของลักษณะทางกล เงื่อนไข: ปฏิกิริยาของกาวมีมากกว่าการเกาะติดกันของสารยึดเกาะ ส่วนประกอบทั้งสองทำงานร่วมกันจนถูกทำลาย ลักษณะการทำงานที่ยืดหยุ่นได้ดีของสารตัวเติมและสารยึดเกาะ

การกำหนดระดับการเติมที่เหมาะสม แม้แต่เส้นใยเสริมแรงก็ไม่ได้มีผลในการเสริมแรงบนพลาสติกเสมอไป หากอัตราส่วนของลักษณะการเสียรูปของสารยึดเกาะและการเสริมแรงในพลาสติกทิศทางเดียวเป็นไปตามเงื่อนไข св แสดงว่าปริมาณเส้นใยที่สำคัญในปริมาตรของเส้นใย (в, cr) จะลดลงตามเส้นตรง ความต้านแรงดึง = с(1 – в) เป็นที่สังเกต

เนื่องจากการเสียรูปเล็กน้อยของสารยึดเกาะที่จุดขาด เท่ากับ c ความเค้นที่รับรู้โดยเส้นใยนั้นน้อยเกินไปที่จะชดเชยการลดลงของความแข็งแรงของเมทริกซ์พอลิเมอร์ เริ่มจาก v, cr เท่านั้น ความแข็งแรงรวมของเส้นใยเสริมแรงสามารถชดเชยการลดลงของความแข็งแรงของเมทริกซ์ และความแข็งแรงของพลาสติกเริ่มเพิ่มขึ้น

พลาสติกแต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะด้วย b, kr ซึ่งสำหรับสารยึดเกาะโพลีเมอร์ที่เลือกจะมีขนาดเล็กกว่า เส้นใยเสริมแรงจะแข็งแรงขึ้น และด้วยประเภทของเส้นใยที่เลือก จะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มความแข็งแรงของสารยึดเกาะ c

ระดับสูงสุดของการเติม v,max เหมาะสมอย่างยิ่งกับความหนาแน่นของการบรรจุของเส้นใยที่พวกมันสัมผัสกันตามกำเนิดของพื้นผิวทรงกระบอก ความหนาแน่นของการบรรจุสูงสุดสามารถทำได้ที่ระดับการบรรจุที่แตกต่างกัน

OOO w,max = 0.785, OOO หกเหลี่ยม w,max= 0.907 Tetragonal OOO w,max = 0.907 Tetragonal OOO w,max = 0.907 Tetragonal OOO w,max = 0.924

ระดับที่เหมาะสมจะน้อยกว่าค่าสูงสุดใน,opt 0.846/(1 + นาที/D)2 โดยที่ min คือระยะห่างต่ำสุดที่เป็นไปได้ระหว่างเส้นใย

ลักษณะโครงสร้างและคุณสมบัติของวัสดุพอลิเมอร์คอมโพสิต (PCM)

PCM ที่มีปริมาณไฟเบอร์สูง คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของคอมโพสิตนั้นขึ้นอยู่กับเนื้อหาสัมพัทธ์ของส่วนประกอบเป็นหลัก ตาม "กฎของส่วนผสม" ยิ่งเนื้อหาของเส้นใยสูง ความหนาแน่นของการบรรจุก็จะยิ่งสูงขึ้น (ceteris paribus) ควรมีค่าโมดูลัสยืดหยุ่นและความแข็งแรงของวัสดุผสม การคำนวณเนื้อหามวลของเส้นใยวัวในวัสดุนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณของเส้นใยในตัวอย่าง ซึ่งพิจารณาจากการพิจารณาทางเทคโนโลยี (ความหนาแน่นเชิงเส้น จำนวนชั้นผ้า หรือพารามิเตอร์การม้วน) สำหรับไฟเบอร์กลาส คุณสามารถใช้วิธีการเผาสารยึดเกาะ มีอัตราส่วน ox + sv = 1

ในทางทฤษฎี ปริมาณสูงสุดของเส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันกับการบรรจุแบบหกเหลี่ยมที่หนาแน่นที่สุดคือ 90.8% โดยปริมาตร เมื่อพิจารณาถึงการกระจายตัวที่แท้จริงของเส้นผ่านศูนย์กลางไฟเบอร์ (10%) ค่านี้จะลดลงเหลือประมาณ 83% ในการศึกษาจำนวนมาก ปริมาณไฟเบอร์ = 0.65 ถือว่าเหมาะสมที่สุด เห็นได้ชัดว่าค่านี้ไม่ได้กำหนดลักษณะของความหนาของฟิล์มยึดประสาน (ต่างกัน) แต่โครงกระดูกเส้นใยเกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวของวัสดุด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง ผลกระทบของปัจจัยแรง (ความตึงเครียดระหว่างการหมุนและแรงกด) ในกรณีนี้จะไม่ได้ผล เนื่องจากจะนำไปสู่การทำลายเส้นใยเท่านั้น

วิธีที่แท้จริงในการเพิ่มคุณสมบัติความแข็งแรงของความยืดหยุ่นของวัสดุคอมโพสิตโดยการเพิ่มเนื้อหาของเส้นใยคือการอัดการซ้อนของพวกมันในพรีเพก จนกว่าตำแหน่งของพวกมันในโครงสร้างคอมโพสิตจะคงที่ ด้วยการลดความหนืดของสารยึดเกาะและเพิ่มผลกระทบของปัจจัยแรง ทำให้สามารถเพิ่มเนื้อหาของแก้วและเส้นใยอินทรีย์ในคอมโพสิตแบบทิศทางเดียวได้ถึง 78% โดยปริมาตร ในเวลาเดียวกัน ลักษณะความแข็งแรงของยางยืดก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย ในทางทฤษฎี เนื้อหาของเส้นใยไม่ได้ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลาง แต่ในทางปฏิบัติสิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง ในกรณีของเส้นใยคาร์บอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางครึ่งหนึ่งของแก้วหรือเส้นใยอินทรีย์ สามารถเพิ่มเนื้อหาในเส้นใยคาร์บอนได้เพียง 65% เนื่องจากเป็นการยากกว่าที่จะเอาชนะแรงเสียดทานในระบบดังกล่าวและขจัดสารยึดเกาะส่วนเกิน

เมื่อใช้เส้นใยอินทรีย์ CBM สามารถรับออร์กาโนพลาสติกเสริมแรงสูงที่มีปริมาณเส้นใยสูงถึง 90-95% สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการเสียรูปทางความร้อนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ของเส้นใยในทิศทางตั้งฉากกับแกนของพวกมัน ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในส่วนตัดขวางของเส้นใยจากทรงกลมไปเป็นหน้าตัดที่มีรูปร่างตามอำเภอใจเนื่องจากการสัมผัสกับเส้นใยที่อยู่ใกล้เคียง การทำงานร่วมกันระหว่างเส้นใย SVM ทำได้โดยผ่านชั้นที่บางที่สุดของสารยึดเกาะ ซึ่งอาจอยู่ภายในเส้นใยบางส่วน หรือโดยพันธะอัตโนมัติที่เกิดขึ้นระหว่างการแพร่กระจายส่วนประกอบเส้นใยร่วมกัน

โมดูลัสยืดหยุ่นและความแข็งแรงของชิ้นงานทดสอบแหวนจะเปลี่ยนเป็นเส้นตรงในเกือบทั้งช่วงของการเพิ่มปริมาณเส้นใยของเส้นใย ซึ่งบ่งชี้ว่า "กฎของสารผสม" เป็นไปตาม "กฎของสารผสม"

ผลของการเพิ่มลักษณะเฉพาะของความแข็งแรงแบบยืดหยุ่นของคอมโพสิต (20-40%) มีความสำคัญมากจนสามารถชดเชยการลดลงของคุณสมบัติการเฉือนและตามขวางของวัสดุที่สังเกตพบในบางกรณีได้อย่างมีนัยสำคัญ เช่นเดียวกับการเพิ่มการดูดซึมน้ำ

ควรใช้วัสดุคอมโพสิตเสริมแรงสูงและแข็งแรงมากในชิ้นส่วนที่ไม่ได้รับแรงเฉือน เพื่อปรับปรุงความทนทานต่อสภาพอากาศ ชั้นนอกของโครงสร้างสามารถทำจากวัสดุผสมที่มีสารยึดเกาะปกติหรือสูง

พลาสติกเสริมแรงแบบไฮบริดและแบบไล่ระดับ (HAP) ด้วย

คุณสมบัติทางกลที่ปรับได้

การสร้างวัสดุผสมพอลิเมอร์ไฮบริดที่รวมเส้นใยสองประเภทขึ้นไป - แก้ว อินทรีย์ คาร์บอน และโบรอน - เป็นทิศทางที่มีแนวโน้มในการพัฒนาเทคโนโลยีสมัยใหม่ เนื่องจากจะเพิ่มความเป็นไปได้ในการสร้างวัสดุที่มีคุณสมบัติที่ต้องการ ปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่มีอิทธิพลต่อธรรมชาติของพฤติกรรมเชิงกลของ HAP โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านความตึง คือขนาดของความเครียดที่จำกัดของเส้นใยที่เสริมความแข็งแรงของวัสดุ ในบรรดา HAP ซึ่งรวมเส้นใยที่มีลักษณะการเสียรูปคล้ายคลึงกัน ได้แก่ พลาสติกเสริมใยแก้วออร์กาโนและพลาสติกเสริมคาร์บอนไฟเบอร์

พฤติกรรมทางกลของวัสดุดังกล่าวในด้านความตึง การอัด การดัด และการเฉือนโดยทั่วไปเป็นไปตามหลักการเติมแต่ง กล่าวคือ "กฎของสารผสม"

ในการศึกษา HAP จะสังเกตเห็นลักษณะที่แตกต่างกันของความสม่ำเสมอ ซึ่งรวมเส้นใยที่มีความสามารถในการเปลี่ยนรูปต่างกัน เมื่อยืดคาร์บอนแก้ว คาร์บอนอินทรีย์ แก้วโบรอน และโบรอน-ออร์แกโนพลาสติก การทำลายเส้นใยจะไม่เกิดขึ้นพร้อมกัน

ในกรณีนี้ การเปลี่ยนรูปที่จำกัดของคอมโพสิตนั้นพิจารณาจากการเปลี่ยนรูปของเส้นใยเหล่านั้นเป็นหลัก ซึ่งปริมาณเนื้อหาจะมีผลเหนือกว่า

ให้เรากำหนดเส้นใยโมดูลัสสูงตามดัชนี "1" เส้นใยโมดูลัสต่ำตามดัชนี "2"

ด้วยปริมาณเส้นใยสูงที่มีค่าโมดูลัสความยืดหยุ่นสูง (และค่าความเครียดต่ำสุดที่ 1) ความแข็งแรงของคอมโพสิตคำนวณโดยสูตร k1 = 1(ECBb + E11 + E22) โดยมีปริมาณเส้นใยสูงที่มีค่าต่ำ โมดูลัสยืดหยุ่น ความแข็งแรงของคอมโพสิตคำนวณโดยสูตร + E22) กลไกการทำลายวัสดุสามองค์ประกอบจะเปลี่ยนไปเมื่อถึงอัตราส่วนวิกฤตที่แน่นอนของเส้นใยที่มีโมดูลัสต่างกัน µcr ซึ่งการทำลายเส้นใยที่มีการยืดตัวแตกต่างกัน เป็นไปได้เท่ากัน กล่าวคือ k1 =.

k2. ละเลยความแรงของเมทริกซ์เราได้รับอัตราส่วน 1 E11 + 1E22 = 2 E22 หลังจากการแปลงที่เรามี:

1/2 = k = E2(2 – 1)/ 1 E1 เนื่องจาก 2 = 1 – 1 จากนั้น µkr2 = k/(1 + k)

สำหรับพลาสติกเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ E1 = 250 GPa, E2 = 95 GPa, 1=0.8%, 2=3.5%, จากนั้น k=0.3; µcr1 = 23% หรือ µcr2 = 77%

แนวความคิดของปริมาตรวิกฤตยังเกิดขึ้นสำหรับวัสดุผสมที่ใช้เส้นใยประเภทหนึ่ง เป็นลักษณะการเปลี่ยนแปลงจากการทำลายสารยึดเกาะไปสู่การทำลายเส้นใย

เนื่องจากลักษณะความยืดหยุ่นของพวกมันแตกต่างกันมาก µcr จึงมีขนาดเล็กมากและมีจำนวน 0.1-0.5% ของเส้นใย

ให้เราพิจารณาเส้นโค้งการเสียรูปของพลาสติกเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีปริมาณการดายของโมดูลัสต่างกัน ในส่วนเริ่มต้น I เส้นโค้งการเปลี่ยนรูปเป็นแบบเส้นตรง คาร์บอนและเส้นใยแก้วมีการเสียรูปร่วมกัน โมดูลัสยืดหยุ่นประกอบด้วยสองส่วนประกอบและสอดคล้องกับการแสดงแทนการเติม ตัวอย่างที่มีเส้นใยคาร์บอนมากเกินวิกฤตจะถูกทำลายด้วยการเสียรูป 0.7-0.9% ส่วนที่ไม่เป็นเชิงเส้น II บนเส้นโค้งการเปลี่ยนรูปของพลาสติกเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ซึ่งมีเนื้อหาของเส้นใยคาร์บอนน้อยกว่าส่วนวิกฤต ถือได้ว่าเป็นส่วน "พลาสติกเทียม" เนื่องจากการค่อยๆ บดเส้นใยคาร์บอนในเมทริกซ์ไฟเบอร์กลาสซึ่ง รับรองความสมบูรณ์ของวัสดุ ส่วนที่ไม่เป็นเชิงเส้น II สิ้นสุดที่ความเครียดประมาณ 2% ถัดไป สังเกตส่วนที่เกือบเป็นเส้นตรง III ซึ่งโมดูลัสยืดหยุ่นสอดคล้องกับสัดส่วนของเส้นใยแก้วในคอมโพสิตและความเครียดขั้นสุดท้าย

– เส้นใยแก้วสายพันธุ์สุดท้าย 2 3-3.5%

เมื่อโหลดตัวอย่างใหม่ ไดอะแกรมจะเป็นเส้นตรงทั้งหมดและสอดคล้องกับส่วนที่สามของเส้นโค้งเดิม ในเวลาเดียวกัน เห็นได้ชัดว่าการกระจายตัวของเส้นใยเกิดขึ้นในระหว่างรอบการขนถ่ายอื่น ๆ อีกสองหรือสามรอบ เนื่องจากหลังจากนี้จะเกิดการพึ่งพาอาศัยกันอย่างต่อเนื่องของความต้านทานไฟฟ้าต่อการเสียรูปของตัวอย่างที่สร้างขึ้น

การพึ่งพาความต้านทานแรงดึงของ HAP ต่ออัตราส่วนของเส้นใยของโมดูลัสต่างๆ มีลักษณะเป็นเส้นโค้งที่มีค่าต่ำสุดที่สอดคล้องกับอัตราส่วนวิกฤตของเส้นใย

สำหรับวัสดุที่ทดสอบด้วยแรงอัด ไดอะแกรม - และการขึ้นต่อกันของความแข็งแรงนั้นเกือบจะเป็นเส้นตรง เส้นใยอินทรีย์และคาร์บอนที่มีกำลังอัดต่ำ (กำลังบีบอัด) อยู่ในเมทริกซ์พลาสติกแก้วหรือโบรอน อาจไม่สูญเสียความเสถียรในระหว่างการเปลี่ยนรูป และด้วยเหตุนี้จึงเกิดความเครียดมากกว่าพลาสติกอินทรีย์และพลาสติกคาร์บอน 2-3 เท่า ผลกระทบเหล่านี้ เช่นเดียวกับการเพิ่มความสามารถในการเปลี่ยนรูปของคาร์บอนไฟเบอร์ในเมทริกซ์ไฟเบอร์กลาสภายใต้ความตึงเครียด ผู้เขียนหลายคนเรียกว่าการทำงานร่วมกัน

เส้นใยประเภทต่างๆ ผสมกันในชั้นเดียวหรือชั้นอื่น

ด้านล่างนี้คือตัวอย่างบางส่วนของการผสมผสานที่สมเหตุสมผลที่สุดของเส้นใยของโมดูลัสต่างๆ ใน ​​HAP:

การผสมผสานระหว่างใยแก้วและเส้นใยอินทรีย์ทำให้ได้วัสดุในด้านหนึ่ง โดยมีกำลังรับแรงอัดและแรงเฉือนสูงกว่า (เมื่อเทียบกับพลาสติกออร์แกโนพลาสติก) เพื่อเพิ่มลักษณะเฉพาะของระบบไฮบริดในด้านความตึง (เมื่อเทียบกับ ไฟเบอร์กลาส);

HAP ที่ใช้ใยแก้วและเส้นใยคาร์บอนผสมกันจะมีโมดูลัสความยืดหยุ่นสูงกว่าเมื่อเทียบกับไฟเบอร์กลาส ในขณะที่ยังคงรักษาลักษณะเฉพาะของความแข็งแรงของวัสดุในการอัดและลดแรงตึงเล็กน้อย งานทำลายตัวอย่างเพิ่มขึ้น

การเพิ่มเส้นใยโบรอนลงในพลาสติกที่เสริมด้วยแก้วสามารถเพิ่มโมดูลัสความยืดหยุ่นได้อย่างมาก ในขณะที่ยังคง (หรือเพิ่ม) กำลังรับแรงอัดของวัสดุ

HAP แบบต่างๆ ที่หลากหลายคือ gradient PCM ซึ่งมีโครงสร้างและคุณสมบัติที่ไม่เท่ากันในเชิงพื้นที่ ในบางกรณีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติความตึงยืดหยุ่นของ PCM ที่ควบคุมได้และราบรื่นทำให้สามารถสร้างสนามความเค้นที่สม่ำเสมอได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อทำการโหลดเปลือก PCM ที่เป็นเนื้อเดียวกันด้วยแรงดันภายในหรือภายนอก เมื่อความหนาของโครงสร้างเพิ่มขึ้น จะสังเกตพบลักษณะพิเศษความแข็งแรงของความยืดหยุ่นที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ โหลดเฉพาะชั้นที่อยู่ติดกับสื่อแรงดันเท่านั้น เริ่มต้นจากความหนาที่แน่นอน PCM จะหยุดรับน้ำหนักเพิ่มเติม และการเพิ่มความหนาของเปลือกไม่สมเหตุสมผล ในทางทฤษฎี ปรากฏการณ์นี้สามารถหลีกเลี่ยงได้หากใช้ PCM ที่มีโมดูลัสความยืดหยุ่นที่แปรผัน (ความหนาที่เพิ่มขึ้น)

ในกรณีนี้ ลักษณะน้ำหนักและขนาดของวัสดุจะดีขึ้น 1.5-2 เท่า

ในทางปฏิบัติ สามารถใช้ตัวเลือกนี้ได้ ตัวอย่างเช่น โดยการพันเปลือก PCM ในชั้นต่างๆ ทีละน้อย (ตามการคำนวณ) เพื่อเพิ่มปริมาณเส้นใยคาร์บอนเมื่อเทียบกับใยแก้ว ปัญหาที่คล้ายคลึงกัน (และวิธีแก้ไข) ยังพบได้ในการสร้างมู่เล่ซุปเปอร์หรือแผ่นหุ้มโรเตอร์ที่หมุนด้วยความเร็วสูง การเปลี่ยนตำแหน่งของชั้นที่มีปริมาณเส้นใยต่างกันทำให้สามารถเพิ่มแรงเฉือน แรงสั่นสะเทือนและความล้า น้ำและสภาพอากาศของวัสดุได้

วัสดุผสมโครงสร้างแบบไล่ระดับช่วยเพิ่มความเป็นไปได้ของ PCM ได้อย่างมาก

"โครงสร้างทางธรรมชาติ" เกือบทั้งหมดมีโครงสร้างดังกล่าว (ลำต้นและลำต้นของพืช เข็มป้องกันของพืชและสัตว์ จะงอยปากและขนนก และตัวอย่างอื่น ๆ อีกมากมาย) เห็นได้ชัดว่าในเรื่องนี้มีความล้าหลังอย่างมากในธรรมชาติและมีสำรองจำนวนมากสำหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ที่สร้างขึ้นเทียม

คอมโพสิต "ปัญญา" ในตอนท้ายของศตวรรษที่ XX ในวัสดุศาสตร์มีคำศัพท์ใหม่ปรากฏขึ้น - "อัจฉริยะ"

วัสดุ. แนวคิดที่เป็นที่ยอมรับของวัสดุ "อัจฉริยะ" กำหนดว่าเป็นวัสดุโครงสร้างที่สามารถวินิจฉัยตนเองและปรับตัวได้ วัสดุเหล่านี้จะต้องสามารถรับรู้สถานการณ์ที่เกิดขึ้น (ฟังก์ชั่นทางประสาทสัมผัส) วิเคราะห์และตัดสินใจ (ฟังก์ชั่นของโปรเซสเซอร์) รวมถึงกระตุ้นและดำเนินการปฏิกิริยาที่จำเป็น (ฟังก์ชั่นผู้บริหาร)

ในปัจจุบัน ไม่มีวัสดุผสมใดที่จะตรงตามข้อกำหนดเหล่านี้ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม งานเหล่านี้สามารถแก้ไขได้บางส่วน (ทีละขั้นตอน) อย่างแรกเลย - งานของการสร้างวัสดุที่แจ้งเกี่ยวกับสถานะของพวกเขา เกี่ยวกับการเข้าใกล้ภาระการปฏิบัติงานจนถึงระดับสูงสุดที่อนุญาต เกี่ยวกับการแตกร้าว การกัดกร่อนของสารเคมี การดูดซึมน้ำ ฯลฯ

ข้อกำหนดหลักสำหรับองค์ประกอบเซ็นเซอร์ของคอมโพสิตดังกล่าวคือความไวต่อความเค้นทางกลและความสามารถในการกระจายไปทั่วปริมาตร เซ็นเซอร์ในอุดมคติจะแปลงความเครียดเป็นสัญญาณไฟฟ้า ในแง่นี้ เส้นใยนำไฟฟ้ามีแนวโน้มที่ดี ซึ่งสามารถนำไปเป็นวัสดุผสมได้ในระหว่างการก่อตัว ซึ่งรวมถึงลวดคอนสแตนตินหรือนิโครม คาร์บอนหรือเส้นใยโบรอนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ฟิล์มเพียโซอิเล็กทริกที่ทำจากโพลีไวนิลลิดีนฟลูออไรด์ เป็นต้น

การควบคุมคุณสมบัติความหนืดของวัสดุพอลิเมอร์คอมโพสิต (defectoscopy) ดำเนินการโดยใช้วิธีการทางเสียง แก้ไขความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วของเสียงและค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืน เมื่อใช้คุณสมบัติแมกนีโต-ไดอิเล็กตริกของพอลิเมอร์สำหรับการวินิจฉัย PCM ขอแนะนำให้เพิ่มอนุภาค (คอลลอยด์) ที่กระจัดกระจายของวัสดุที่เป็นแม่เหล็กและนำไฟฟ้า รวมถึงผงเหล็ก ทองแดง นิกเกิล คาร์บอนนาโน (ฟูลเลอรีนและนาโนทิวบ์)

หลักการทำงานของกลไกกระตุ้น (adaptive) คือการเสียรูปที่เกิดจากปรากฏการณ์ใดๆ เช่น การให้ความร้อน การจ่ายสัญญาณไฟฟ้า ฯลฯ เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริก ไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก และเอฟเฟกต์หน่วยความจำรูปร่างเหมาะสมที่สุดสำหรับการเปิดใช้งาน วัสดุ. กลไกเหล่านี้ช่วยให้แน่ใจว่าสัญญาณไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นความเครียดที่กระตุ้น สังเกตผลกระทบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับโลหะที่มีหน่วยความจำรูปร่าง โลหะผสมของไททาเนียมและนิกเกิลให้การเสียรูปสูงถึง 2% ตัวบ่งชี้ที่สำคัญอีกประการหนึ่งของแอคทูเอเตอร์คือโมดูลัสความยืดหยุ่น ซึ่งกำหนดความเป็นไปได้ในการสร้างสถานะความเครียดและความเครียดที่กำหนด โดยปกติแล้วจะเทียบได้กับโมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุฐาน

กระบวนการผลิตของคอมโพสิต "อัจฉริยะ" โดยทั่วไปสอดคล้องกับกระบวนการในการรับผลิตภัณฑ์จากวัสดุพื้นฐาน ในกรณีนี้ มีความจำเป็นต้องแนะนำข้อมูลและองค์ประกอบสำหรับผู้บริหารในเนื้อหา โดยละเมิดโครงสร้างน้อยที่สุด นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องให้ความสนใจกับความซับซ้อนของกระบวนการไมโครเครื่องกลที่เกิดขึ้นระหว่างการบ่มสารยึดเกาะ

แน่นอนว่าวัสดุคอมโพสิต "อัจฉริยะ" เป็นวัสดุแห่งอนาคต อย่างไรก็ตาม งานทางวิทยาศาสตร์และเทคนิคอย่างเข้มข้นได้ดำเนินการในต่างประเทศแล้ว (ในสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น บริเตนใหญ่ แคนาดา) เพื่อสร้างวัสดุดังกล่าวสำหรับเทคโนโลยีสมัยใหม่โดยเฉพาะการบิน , จรวดและอวกาศ เป็นต้น ตลอดจนสำหรับสื่อมวลชน ตัวอย่างของการออกแบบที่ใช้วัสดุที่ "ฉลาด" ได้แก่ ขอบชั้นนำของปีก F-15 แผ่นสะท้อนแสงแบบแบ่งส่วน และตัวกระตุ้นของโครงสร้างการเลี้ยวของยานอวกาศ เครื่องบินที่มีเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนลดลง บริษัท เยอรมันที่สร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานลมที่ทันสมัยจะตรวจสอบสภาพของใบมีดที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางไม่เกิน 100 ม. ขึ้นไป ใยแก้วนำแสงที่วางอยู่ภายในวัสดุช่วยให้สามารถตรวจสอบความสมบูรณ์ของโครงสร้างและประเมินภาระที่กระทำบนใบมีดเพื่อคงระดับที่เหมาะสมที่สุดโดยอัตโนมัติ นอกจากนี้ยังควบคุมความเป็นไปได้ของการแยกชั้นของวัสดุ เช่น เนื่องจากการถูกฟ้าผ่า

การพึ่งพาคุณสมบัติของพลาสติกคอมโพสิตที่มีต่อปฏิสัมพันธ์ของส่วนประกอบ อิทธิพลร่วมกันของส่วนประกอบในเขตส่วนต่อประสานนั้นพิจารณาจากองค์ประกอบขององค์ประกอบและเงื่อนไขในการก่อตัว ในบางกรณีซึ่งเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก อาจสร้างความสัมพันธ์เชิงหน้าที่ระหว่างลักษณะทางกลและปฏิสัมพันธ์ได้

เมื่อการปรับขนาดเพิ่มความแข็งแรงของกาว มีความสัมพันธ์ระหว่างความแข็งแรงของกาวและความเค้นแรงดึง

ทางเลือกของการจัดเรียงไฟเบอร์จะขึ้นอยู่กับข้อมูลการกระจายของสนามแรงและลักษณะของการโหลด

ความเค้นตกค้างในผลิตภัณฑ์ที่ทำจากวัสดุคอมโพสิตส่งผลต่อคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพ ความเค้นตกค้าง (เชิงกล, ความร้อน, การหดตัว, การแพร่กระจาย ฯลฯ ) เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นความเค้นที่สมดุลกันในปริมาตรของผลิตภัณฑ์ ซึ่งปรากฏในนั้นเป็นผลมาจากการสัมผัสกับแรงภายนอก ความร้อน และสาขาอื่น ๆ และมีอยู่ใน ผลิตภัณฑ์หลังจากการสิ้นสุดของสนามและการหายตัวไปของความเครียดชั่วคราว อุณหภูมิชั่วคราว การหดตัว ความเค้นแพร่จะหายไปทันทีที่อุณหภูมิ ความลึกของการบ่ม ระดับความเป็นผลึก หรือปริมาณของสารที่ดูดซับจะเท่ากันตลอดปริมาตรของวัสดุ ความเค้นชั่วคราวทางกลจะหายไปหลังจากการสิ้นสุดของสนามภายนอก

ความเค้นตกค้างเกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปก็ต่อเมื่อความเค้นชั่วคราวสูงสุดในบางส่วนของปริมาตรผลิตภัณฑ์เกินความแข็งแรงของวัสดุและการเสียรูปที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ที่อุณหภูมิปกติ (พลาสติกและความยืดหยุ่นสูง) เกิดขึ้นในนั้นหรือเนื่องจากความไม่เท่ากัน ระดับของการเปลี่ยนแปลง (การแข็งตัว การตกผลึก ) พื้นที่ที่แยกจากกันของปริมาตรของวัสดุจะได้รับคุณสมบัติทางความร้อนที่แตกต่างกัน ความแตกต่างในคุณสมบัติเทอร์โมอิลาสติกของพอลิเมอร์เมทริกซ์และสารตัวเติมยังนำไปสู่การปรากฏตัวของความเค้นตกค้าง

กระบวนการขึ้นรูปจะดำเนินการที่อุณหภูมิและความดันที่สูงขึ้น

ดังนั้น การไล่ระดับอุณหภูมิจึงเกิดขึ้นซึ่งเพิ่มขึ้นมากกว่าเดิม เนื่องจากการบ่มมักจะดำเนินการแบบคายความร้อน

ในระหว่างการทำความเย็น ความเค้นจากความร้อนจำนวนมากจะเกิดขึ้นในชั้นพื้นผิว ซึ่งอาจนำไปสู่การเปลี่ยนรูปที่แก้ไขไม่ได้เพิ่มเติม และทำให้เกิดความเค้นตกค้างในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเพิ่มขึ้น

วิธีการกำหนดความเค้นตกค้าง วิธีตัวทำละลาย

ตัวอย่างจะได้รับการบำบัดด้วยตัวทำละลายที่แทรกซึมโพลีเมอร์และเพิ่มความตึงของชั้นผิว เมื่อความเค้นที่พื้นผิวเกินความเค้นแตกของชั้นบวม จะเกิดรอยแตกเล็กๆ ขึ้นในนั้น ในกรณีนี้ lg = lgm + nlgores โดยที่ res คือความเค้นตกค้าง (kg/cm2) m และ n เป็นค่าคงที่

เน้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างสารยึดเกาะและสารตัวเติม

สาเหตุหลักคือการหดตัวของพอลิเมอร์เมทริกซ์ระหว่างการบ่มและการทำความเย็น ซึ่งแตกต่างอย่างมากจากการหดตัวของอุณหภูมิของสารตัวเติมที่ยึดติดกับเมทริกซ์ด้วยพันธะกาว ความดันของเรซินบ่มบนสารตัวเติมสามารถคำนวณได้จากสมการ (1 2)TE 2 P=, (1 + 1) + (1 + 2)(E1 / E 2) โดยที่ 1 และ 2 เป็นค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน T คือความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิการบ่มและการทำความเย็น 1 และ 2 - อัตราส่วนของปัวซอง E1 และ E2 - โมดูลการเปลี่ยนรูปแบบ (1 - สารยึดเกาะ 2 - สารตัวเติม)

หากความเค้นที่เกิดขึ้นในวัสดุไม่สมมาตร ก็อาจทำให้รูปร่างบิดเบี้ยวได้

หัวข้อที่ 2. เรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว

โอลิโกเอสเตอร์ที่ไม่อิ่มตัวเรียกว่าโอลิโกเมอร์เอสเทอร์ที่ได้จากการใช้โมโนเมอร์ที่ไม่อิ่มตัวซึ่งมีกลุ่มไวนิล โอลิโกเมอร์ดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตพลาสติกเสริมแรงและวัสดุคอมโพสิตอื่นๆ ในกรณีนี้ oligoesters ที่ไม่อิ่มตัวของสองประเภทถูกนำมาใช้: oligoethermaleinates และ oligoetheracrylates

C. Ellis เสนอแนวคิดเกี่ยวกับการผสมผสานของโพลีเมอร์ปฏิกิริยาและโมโนเมอร์ในช่วงทศวรรษที่ 1930 ซึ่งค้นพบว่าโพลีเอสเตอร์เรซินไม่อิ่มตัวที่ได้จากการทำปฏิกิริยาไกลคอลกับมาลิกแอนไฮไดรด์ทำให้แข็งตัวเป็นวัสดุแข็งที่ไม่ละลายน้ำเมื่อเติมตัวเริ่มต้นเปอร์ออกไซด์ Ellis จดสิทธิบัตรการค้นพบนี้ในปี 1936

Oligoethermaleinates เกิดจากการทำงานร่วมกันของ Maleic anhydride กับ dihydric alcohols (เอทิลีนไกลคอล, ไดเอทิลีนไกลคอล, 1,2-โพรพิลีนไกลคอล) ในขณะที่เพื่อควบคุมจำนวนพันธะคู่ในโอลิโกเมอร์ที่เป็นผลลัพธ์และได้พอลิเมอร์สุดท้ายที่มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ , กรดไดคาร์บอกซิลิกอื่นๆ (adipic, isophthalic, phthalic anhydride ฯลฯ) ควรสังเกตว่าในระหว่างการสังเคราะห์โอลิโกเมอร์ซึ่งดำเนินการเมื่อถูกความร้อนจาก 50 ถึง 230 ° C มีไอโซเมอไรเซชันบางส่วนหรือเกือบสมบูรณ์ของหน่วย Maleate เป็น fumarate: คุณภาพสูง

เอลลิสค้นพบในเวลาต่อมาว่าผลิตภัณฑ์ที่มีค่ามากขึ้นสามารถได้มาโดยการทำปฏิกิริยากับโพลีเอสเตอร์อัลคิดเรซินชนิดไม่อิ่มตัวกับโมโนเมอร์ เช่น ไวนิลอะซิเตทหรือสไตรีน การแนะนำโมโนเมอร์ช่วยลดความหนืดของเรซินได้อย่างมาก ซึ่งทำให้ง่ายต่อการเพิ่มตัวเริ่มต้นในระบบ และช่วยให้กระบวนการบ่มมีความแข็งแรงและสมบูรณ์ยิ่งขึ้น ในกรณีนี้ การเกิดพอลิเมอไรเซชันของส่วนผสมจะเร็วกว่าแต่ละส่วนประกอบแยกกัน

เนื่องจากการบ่มดำเนินการโดยกลไกที่รุนแรง ตัวเริ่มต้นจะถูกนำเข้าสู่ของผสมระหว่างการบ่ม ซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งของอนุมูลอิสระและเริ่มปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอไรเซชัน อนุมูลอิสระสามารถเกิดขึ้นได้จากเปอร์ออกไซด์หรือสารประกอบที่ไม่เสถียรอื่นๆ เช่น สารประกอบเอโซ เพื่อเพิ่มอัตราการสลายตัว สารกระตุ้น (โปรโมเตอร์) จะถูกเพิ่มเข้าไปในองค์ประกอบ ตัวเริ่มการบ่มโดยทั่วไปคือ benzoyl hydroperoxide และ cumene hydroperoxide กรด Co naphthenate มักใช้ในการรักษาสารยึดเกาะ polymaleate styrene ที่อุณหภูมิ 20-60 องศาเซลเซียส ที่ 80 - 160 ° C - เบนโซอิลเปอร์ออกไซด์, ไดคูมิล

ออกซิเจนเป็นตัวยับยั้ง ดังนั้นจึงมีการแนะนำสารที่เป็นขี้ผึ้ง มีอุณหภูมิอ่อนตัวต่ำและเป็นสารลดแรงตึงผิว โดยจะครอบคลุมพื้นผิวของสารยึดเกาะและป้องกันไม่ให้ออกซิเจนเข้าถึง

บางครั้งมีการนำสารหน่วงการติดไฟมาใส่ในสารยึดเกาะ polymaleate เพื่อเพิ่มความต้านทานไฟ: สารประกอบอินทรีย์ Sb2O3 คลอรีน และฟอสฟอรัส

องค์ประกอบโพลีเอสเตอร์ที่ปราศจากสไตรีนได้มาจากการแทนที่สไตรีนด้วยโมโนเมอร์ที่ระเหยง่าย (สไตรีนระเหยและเป็นพิษ) เช่น ไดวินิลเบนโซเอต ไวนิลโทลูอีน ไดอัลลิลพทาเลต

แทนที่จะใช้สไตรีน ไตรเอทิลีนไกลคอลไดเมทาคริเลต (THM-3) ถูกใช้เป็นตัวทำละลายที่ออกฤทธิ์ได้สำเร็จ:

ที่อุณหภูมิห้อง เรซินเหลวจะคงตัวเป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปี แต่ด้วยการเพิ่มตัวเริ่มต้นเปอร์ออกไซด์ พวกมันจะแข็งตัวในเวลาไม่กี่นาที การบ่มเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการเติมและการเปลี่ยนพันธะคู่ให้กลายเป็นพันธะธรรมดา ไม่ก่อให้เกิดผลพลอยได้ใดๆ สไตรีนมักใช้เป็นโมโนเมอร์เพิ่มเติม มันทำปฏิกิริยากับพันธะคู่ที่เกิดปฏิกิริยาของสายพอลิเมอร์ เชื่อมขวางเข้ากับโครงสร้างสามมิติที่แข็งแรง ปฏิกิริยาการบ่มเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยความร้อน ซึ่งจะทำให้กระบวนการสมบูรณ์ยิ่งขึ้น พบว่าโดยปกติประมาณ 90% ของพันธะคู่ที่มีอยู่ในพอลิเมอร์จะเข้าสู่ปฏิกิริยาระหว่างการบ่มเรซิน

Oligoetheracrylates ได้มาจากการควบแน่นของโพลิไฮดริกแอลกอฮอล์ กรดอะลิฟาติกไดคาร์บอกซิลิกอิ่มตัว และกรดอะลิฟาติกที่ไม่อิ่มตัวของชุดอะคริลิก สำหรับการสังเคราะห์โอลิโกเมอร์เหล่านี้ มักใช้ไดไฮดริกแอลกอฮอล์ (ไกลคอล) Oligoetheracrylates เป็นสารเหลวหรือละลายต่ำที่มีน้ำหนักโมเลกุล 300-5000 พอลิเมอไรเซชันต่อหน้าตัวเริ่มปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันแบบรุนแรง พวกมันจะกลายเป็นพอลิเมอร์ที่หลอมละลายและไม่ละลายน้ำของโครงสร้างสามมิติ ซึ่งขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมีของโอลิโกเมอร์เริ่มต้น เป็นวัสดุที่เป็นแก้วหรือยืดหยุ่นได้ Oligoetheracrylates สามารถโคพอลิเมอไรเซชันกับโมโนเมอร์ต่างๆ (สไตรีน เมทิลเมทาคริเลต เป็นต้น) รวมทั้งพอลิอีเทอร์มาลีน

Oligoetheracrylates มีข้อได้เปรียบเหนือ oligoethermaleinates: พวกมันสามารถ homopolymerization ซึ่งทำให้สามารถเตรียมวาร์นิชและองค์ประกอบอื่น ๆ ตามพวกมันได้โดยไม่ต้องใช้โมโนเมอร์ที่ไม่อิ่มตัวที่ระเหยง่ายและไม่อิ่มตัวที่เป็นพิษ

ในศิลปวิทยาการ, โอลิโกอีเทอร์อะคริเลตถูกบ่มโดยการเกิดโพลีเมอไรเซชันแบบรุนแรงหรือโคโพลีเมอไรเซชัน; การหดตัวเชิงปริมาตรระหว่างการบ่มคือ 4-10%

ตัวเริ่มการบ่มที่อุณหภูมิ 50-120 ° C (การบ่มด้วยความร้อน) คือ benzoyl peroxides, dicumyl เป็นต้น สำหรับการบ่มที่อุณหภูมิห้อง (cold curing) จะใช้ระบบไบนารี (เช่น benzoyl peroxide + dimethylaniline; cumene hydroperoxide + naphthenate หรือ โคบอลต์ไลโนเลต)

การบ่มโอลิโกอีเทอร์อะคริเลตสามารถเริ่มต้นได้ด้วยแสง การแผ่รังสีพลังงานสูง (-รังสี อิเล็กตรอนเร็ว) และตัวเร่งปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบไอออนิก

โอลิโกเมอร์อีพอกซีอะคริเลตถือได้ว่าเป็นโอลิโกอีเทอร์อะคริเลตชนิดหนึ่ง ได้มาจากปฏิกิริยาของโอลิโกเมอร์ที่มีกลุ่มเทอร์มินอลอีพอกซีที่มีกรดเมทาคริลิกหรือกรดอะคริลิก

อัลลิลแอลกอฮอล์เอสเทอร์พรีพอลิเมอร์ถูกเตรียมโดยพอลิเมอไรเซชันของอัลลิลแอลกอฮอล์เอสเทอร์และกรดพาทาลิกหรือไอโซทาลิก ที่ใช้กันน้อยกว่าคือ diallyl maleinate, diethylene glycol-bis-allyl carbonate หรือ triallyl cyanurate

โพลิเมอไรเซชันดำเนินการในตัวกลางโมโนเมอร์โดยการตกตะกอนพรีโพลีเมอร์ด้วยเมทานอล หรือในชั้นบางๆ ของโมโนเมอร์ที่มีการกลั่นส่วนเกิน ณ ระยะที่กำหนดของปฏิกิริยาในสุญญากาศ

ปฏิกิริยาจะหยุดก่อนที่จะเกิดเจล กล่าวคือ การแปลงพันธะคู่ทั้งหมดในโมโนเมอร์สูงถึง 25% น้ำหนักโมเลกุล 6000 จุดอ่อนตัว ~60o C

พรีโพลีเมอร์มีอายุการใช้งานยาวนานที่ n.o. และอัตราการบ่มสูงที่อุณหภูมิ 135-160 องศาเซลเซียส เมื่อมีไดคูมิลเปอร์ออกไซด์หรือเติร์ต-บิวทิลเปอร์เบนโซเอต พรีโพลีเมอร์มักใช้ในการผลิตพรีพรีกและพรีมิกซ์ที่มีความหนืดลดลงและเติมแม่พิมพ์ที่แรงดันต่ำ

โพลีเอสเตอร์เรซินใช้ในผลิตภัณฑ์หลายประเภท เช่น เรือ แผงอาคาร ชิ้นส่วนยานยนต์และเครื่องบิน คันเบ็ด และไม้กอล์ฟ ประมาณ 80% ของเรซินโพลีเอสเตอร์ที่ผลิตในสหรัฐอเมริกาใช้กับสารตัวเติมเสริมแรง ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไฟเบอร์กลาส

เรซินโพลีเอสเตอร์ไม่เสริมแรงใช้ในการผลิตกระดุม เฟอร์นิเจอร์ หินอ่อนเทียม และสีโป๊วสำหรับตัวรถ

ซึ่งแตกต่างจากพลาสติกอื่นๆ ส่วนใหญ่ ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบเดียว โพลีเอสเตอร์เรซิ่นมักประกอบด้วยส่วนประกอบหลายอย่าง (เรซิน สารกระตุ้น สารตัวเติม และสารกระตุ้น) ลักษณะทางเคมีและอัตราส่วนของส่วนประกอบอาจแตกต่างกันไป ซึ่งช่วยให้ได้โพลีเอสเตอร์เรซินประเภทต่างๆ จำนวนมาก

มาลิกแอนไฮไดรด์ถูกใช้เป็นแหล่งของพันธะคู่ที่ทำปฏิกิริยากับเรซินโพลีเอสเตอร์ชนิดไม่อิ่มตัวจำนวนมาก เมื่อมันโต้ตอบกับ glycols (โดยปกติจะใช้โพรพิลีนไกลคอล) โซ่โพลีเอสเตอร์เชิงเส้นที่มีน้ำหนักโมเลกุล 1,000 ... 3000 จะเกิดขึ้น แม้จะมีต้นทุนที่ต่ำกว่าของเอทิลีนไกลคอลเมื่อเทียบกับต้นทุนของโพรพิลีนไกลคอล รับเรซินพิเศษหลายชนิด ทั้งนี้เนื่องมาจากความเข้ากันได้ไม่ดีของโพลิเอสเตอร์ที่มีเอทิลีนไกลคอลกับสไตรีน ในระหว่างกระบวนการเอสเทอริฟิเคชัน การกำหนดค่า cis ของมาลิกแอนไฮไดรด์จะเปลี่ยนเป็นโครงสร้างทรานส์ฟูมาริก สิ่งนี้มีประโยชน์เนื่องจากปฏิกิริยาที่มากขึ้นของพันธะคู่ของชิ้นส่วนฟูมาริกในปฏิกิริยากับสไตรีน ดังนั้นระดับทรานส์ไอโซเมอไรเซชันในระดับสูงจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ปฏิกิริยา แม้จะมีไอโซเมอไรเซชันของมาลิกแอนไฮไดรด์ในระดับสูง ซึ่งสูงถึง 90% แต่กรดฟูมาริกที่มีราคาแพงกว่าก็ถูกใช้เพื่อให้ได้เรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น

กรดไดแอกเซียลหรือแอนไฮไดรด์อื่นๆ เช่น กรด adipic และ isophthalic หรือ phthalic anhydride มักถูกเติมลงในรีเอเจนต์พื้นฐานเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติสุดท้ายของเรซินและควบคุมจำนวนพันธะคู่

โครงสร้างโพลีเอสเตอร์เรซินโดยทั่วไปแสดงไว้ด้านล่าง (โดยที่ R คือหมู่อัลคิลหรือหมู่เอริลของกรดไดบาซิกหรือแอนไฮไดรด์ที่ดัดแปลง):

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-CH-CH2] nOH โพลีเอสเตอร์เรซินต้นทุนต่ำใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ

ประเภทของโพลีเอสเตอร์เรซินไม่อิ่มตัว คุณสมบัติที่หลากหลายของโพลีเอสเตอร์เรซินทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ด้านล่างนี้คือบทสรุปของโพลีเอสเตอร์เรซินไม่อิ่มตัวเจ็ดประเภทที่เฉพาะเจาะจง

–  –  –

เรซินโพลีเอสเตอร์ชนิดนี้ได้มาจากเอสเทอริฟิเคชันของโพรพิลีนไกลคอลที่มีส่วนผสมของพาทาลิกและมาลิกแอนไฮไดรด์ อัตราส่วนของแอนไฮไดรด์พาทาลิกและมาลิกสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 2:1 ถึง 1:2 ผลลัพธ์ที่ได้คือโพลีเอสเตอร์อัลคิดเรซินผสมกับสไตรีนในอัตราส่วน 2:1 เรซินประเภทนี้มีการใช้งานที่หลากหลาย: ใช้สำหรับการผลิตพาเลท, เรือ, ชิ้นส่วนฝักบัว, ชั้นวาง, สระว่ายน้ำ และถังเก็บน้ำ

2. เรซินโพลีเอสเตอร์ยืดหยุ่น

หากใช้กรดไดบาซิกเชิงเส้น (เช่น อะดิปิกหรือซีบาซิก) แทนฟทาลิกแอนไฮไดรด์ ก็จะเกิดเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวที่ยืดหยุ่นและอ่อนนุ่มขึ้นมาก ไดเอทิลีนหรือไดโพรพิลีนไกลคอลที่ใช้แทนโพรพิลีนไกลคอลยังให้ความยืดหยุ่นของเรซินอีกด้วย

การเติมโพลีเอสเตอร์เรซินดังกล่าวลงในเรซินแข็งเอนกประสงค์ช่วยลดความเปราะบางและทำให้ง่ายต่อการแปรรูป ยางยืดสามารถหาได้โดยการเปลี่ยนส่วนหนึ่งของพาทาลิกแอนไฮไดรด์ด้วยกรดโมโนเบสิกของน้ำมันสูง ซึ่งสร้างกลุ่มที่ยืดหยุ่นได้ตรงปลายสายโซ่โพลีเมอร์ เรซินดังกล่าวมักใช้สำหรับการปั้นตกแต่งในอุตสาหกรรมเฟอร์นิเจอร์และในการผลิตกรอบรูป ในการทำเช่นนี้ ฟิลเลอร์เซลลูโลส (เช่น เปลือกวอลนัทที่บดแล้ว) จะถูกนำเข้าสู่เรซินยืดหยุ่นและหล่อเป็นแม่พิมพ์ยางซิลิโคน การแกะสลักไม้แบบละเอียดสามารถทำได้โดยใช้แม่พิมพ์ยางซิลิโคนที่หล่อบนงานแกะสลักดั้งเดิมโดยตรง

3. เรซินโพลีเอสเตอร์แบบยืดหยุ่น เรซินโพลีเอสเตอร์ประเภทนี้เป็นตัวกลางระหว่างเรซินเอนกประสงค์ชนิดแข็งกับเรซินแบบยืดหยุ่น ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ทนต่อแรงกระแทก เช่น ลูกบอล หมวกนิรภัย รั้ว ชิ้นส่วนยานยนต์และเครื่องบิน เพื่อให้ได้เรซินดังกล่าวจะใช้กรดไอโซทาลิกแทนพาทาลิกแอนไฮไดรด์ ขั้นแรก โดยการทำปฏิกิริยากรดไอโซทาลิกกับไกลคอล จะได้โพลีเอสเตอร์เรซินที่เป็นกรดต่ำ จากนั้นเติมแอนไฮไดรด์ Maleic และทำเอสเทอริฟิเคชันต่อไป เป็นผลให้ได้โซ่โพลีเอสเตอร์ด้วยการจัดเรียงที่โดดเด่นของชิ้นส่วนที่ไม่อิ่มตัวที่ปลายโมเลกุลหรือระหว่างบล็อกที่ประกอบด้วยพอลิเมอร์ไกลคอลไอโซทาลิก ในเอสเทอริฟิเคชันประเภทนี้ แอนไฮไดรด์พทาลิกมีประสิทธิภาพน้อยกว่ากรดไอโซทาลิกมาก เนื่องจากโมโนเอสเทอร์ของกรดพาทาลิกที่เป็นผลลัพธ์มักจะเปลี่ยนกลับเป็นแอนไฮไดรด์ที่อุณหภูมิสูงที่ใช้ในการผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง

4. เรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีการหดตัวต่ำ

เมื่อทำการขึ้นรูปโพลีเอสเตอร์เสริมใยแก้ว ความแตกต่างของการหดตัวระหว่างเรซินและไฟเบอร์กลาสส่งผลให้เกิดรูพรุนบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ การใช้เรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีการหดตัวต่ำช่วยลดผลกระทบนี้ และผลิตภัณฑ์หล่อที่ได้รับไม่จำเป็นต้องขัดเพิ่มเติมก่อนทาสี ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบในการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์และเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน

เรซินโพลีเอสเตอร์ที่มีการหดตัวต่ำประกอบด้วยส่วนประกอบเทอร์โมพลาสติก (โพลีสไตรีนหรือโพลิเมทิลเมทาคริเลต) ซึ่งละลายได้เพียงบางส่วนในองค์ประกอบดั้งเดิม ในระหว่างการบ่มพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงในสถานะเฟสของระบบ การก่อตัวของ microvoids เกิดขึ้น ชดเชยการหดตัวตามปกติของพอลิเมอร์เรซิน

5. โพลีเอสเตอร์เรซินทนต่อสภาพอากาศ

โพลีเอสเตอร์เรซินชนิดนี้ไม่ควรเปลี่ยนเป็นสีเหลืองเมื่อถูกแสงแดด ซึ่งมีการเพิ่มตัวดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตในองค์ประกอบ สไตรีนสามารถถูกแทนที่ด้วยเมทิลเมทาคริเลต แต่เพียงบางส่วนเท่านั้น เนื่องจากเมทิลเมทาคริเลตทำปฏิกิริยาได้ไม่ดีกับพันธะคู่ของกรดฟูมาริก ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเรซินโพลีเอสเตอร์ เรซินประเภทนี้ใช้ในการผลิตสารเคลือบ แผงภายนอก และสกายไลท์

6. โพลีเอสเตอร์เรซินที่ทนทานต่อสารเคมี กลุ่มเอสเทอร์ถูกไฮโดรไลซ์ได้ง่ายด้วยด่าง อันเป็นผลมาจากความไม่เสถียรของโพลีเอสเตอร์เรซินต่อด่างเป็นข้อเสียพื้นฐาน

การเพิ่มขึ้นของโครงกระดูกคาร์บอนของไกลคอลดั้งเดิมทำให้สัดส่วนของพันธะเอสเทอร์ในเรซินลดลง ดังนั้น เรซินที่มี "บิสไกลคอล" (ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาของบิสฟีนอล เอ กับโพรพิลีนออกไซด์) หรือบิสฟีนอล เอ ที่เติมไฮโดรเจนจะมีพันธะเอสเทอร์ในจำนวนที่ต่ำกว่าเรซินที่ใช้งานทั่วไปที่เกี่ยวข้องกันอย่างมีนัยสำคัญ เรซินดังกล่าวใช้ในการผลิตชิ้นส่วนอุปกรณ์เคมี ได้แก่ ตู้ดูดควันหรือตู้ดูดควัน เครื่องปฏิกรณ์เคมีและภาชนะ และท่อส่ง

7. เรซินโพลีเอสเตอร์ทนไฟ

เครือเถาโพลีเอสเตอร์เรซินเสริมใยแก้วและลามิเนตติดไฟได้ แต่มีอัตราการเผาไหม้ค่อนข้างช้า การเพิ่มความต้านทานของเรซินต่อการจุดไฟและการเผาไหม้ทำได้โดยการใช้กรดไดบาซิกฮาโลจิเนตแทนฟทาลิกแอนไฮไดรด์ เช่น เตตระฟลูออโรฟทาลิก เตตระโบรโมฟทาลิกและ "คลอเรนดิก" (ผลิตภัณฑ์จากการเติมเฮกซาคลอโรไซโคลเพนทาดีนเป็นมาลิกแอนไฮไดรด์ เป็นกรดชาต) อาจใช้ไดโบรโมนีโอเพนทิลไกลคอล

การต้านทานไฟที่เพิ่มขึ้นทำได้โดยการแนะนำสารหน่วงการติดไฟต่างๆ ลงในเรซิน เช่น กรดฟอสฟอริกเอสเทอร์และแอนติโมนีออกไซด์ โพลีเอสเตอร์เรซินที่ทนไฟถูกใช้ในตู้ดูดควัน ส่วนประกอบทางไฟฟ้า แผงอาคาร และตัวเรือของเรือเดินทะเลบางประเภท

เรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวเจ็ดประเภทที่อธิบายไว้เป็นประเภทที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม ยังมีเรซินสำหรับวัตถุประสงค์พิเศษอีกด้วย ตัวอย่างเช่น การใช้ Triallyl isocyanurate แทน styrene ช่วยเพิ่มความต้านทานความร้อนของเรซินได้อย่างมาก ด้วยการแทนที่สไตรีนด้วย diallyl phthalate หรือไวนิลโทลูอีนที่มีความผันผวนน้อยกว่า การสูญเสียโมโนเมอร์ระหว่างกระบวนการผลิตโพลีเอสเตอร์เรซินจะลดลง เรซินชนิดพิเศษสามารถรักษาให้หายขาดได้ด้วยรังสียูวีโดยการผสมผสานสารไวแสง เช่น เบนโซอินหรืออีเทอร์

การผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว โดยทั่วไปแล้ว กระบวนการแบบเป็นชุดจะใช้เพื่อผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ที่ไม่อิ่มตัว ทั้งนี้เนื่องมาจากความหลากหลายของผลิตภัณฑ์ตั้งต้นที่จำเป็นเพื่อให้ได้เรซินที่แตกต่างกัน เนื่องจากระยะเวลาของกระบวนการทำให้สามารถเปลี่ยนไปใช้การผลิตเรซินอื่นๆ ได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย กระบวนการต่อเนื่องมักใช้สำหรับการผลิตเรซินเอนกประสงค์ในปริมาณมาก

วัสดุก่อสร้างที่ต้องการสำหรับการผลิตอุปกรณ์คือสแตนเลส เนื่องจากมีความทนทานต่อสารเคมีต่อโพลีเมอร์เรซินและรีเอเจนต์อื่นๆ ที่ใช้ในการผลิตโพลีเอสเตอร์เรซิน

เนื่องจากไอออนของเหล็กและทองแดงยับยั้งการเกิดพอลิเมอไรเซชันจากอนุมูลอิสระของโพลีเอสเตอร์เรซิน วัสดุเหล่านี้จึงไม่ถูกนำมาใช้ทำเครื่องปฏิกรณ์ เมื่อใช้วัสดุที่มีฮาโลเจนเป็นวัตถุดิบ ควรใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบกระจก

โดยปกติไกลคอลจะถูกโหลดเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์แล้วเติมแอนไฮไดรด์ phthalic และ maleic โดยทั่วไป ไกลคอลเกิน 5 ถึง 10% ใช้เพื่อชดเชยการสูญเสียเนื่องจากการระเหยและปฏิกิริยาข้างเคียง ก่อนผสมและให้ความร้อน อากาศในเครื่องปฏิกรณ์จะถูกแทนที่ด้วยก๊าซเฉื่อย ขั้นตอนแรกของปฏิกิริยา - การก่อตัวของ "ครึ่งเอสเทอร์" - เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำหลังจากนั้นมวลปฏิกิริยาจะถูกทำให้ร้อนเพื่อให้การก่อตัวของอีเธอร์เสร็จสมบูรณ์ อัตราการไหลของก๊าซเฉื่อยผ่านเครื่องปฏิกรณ์สามารถเพิ่มขึ้นเพื่อขับน้ำที่เกิดจากปฏิกิริยาควบแน่น ในการกำจัดน้ำออกจากไกลคอลที่คืนสู่เครื่องปฏิกรณ์อย่างสมบูรณ์ยิ่งขึ้น มักใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยไอน้ำร้อน

ในช่วงสุดท้ายของเอสเทอริฟิเคชัน อุณหภูมิของมวลปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นเป็น 190 - 220 °C อุณหภูมิที่สูงขึ้นเอื้อต่อไอโซเมอไรเซชันของมาเลเอตไปยังฟูมาเรต แต่ในขณะเดียวกันก็ทำให้เกิดปฏิกิริยาข้างเคียงที่พันธะคู่ มีอุณหภูมิที่เหมาะสมซึ่งสัดส่วนของฟูมาเรตถึงค่าสูงสุด สำหรับเรซินเอนกประสงค์ ปัญหานี้จะเกิดขึ้นที่ 210°C

ในการควบคุมระดับเอสเทอริฟิเคชัน ความเป็นกรดและความหนืดของมวลปฏิกิริยาจะถูกกำหนด และเมื่อถึงค่าที่ต้องการ โพลีเอสเตอร์จะถูกสูบเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์สุดท้าย

ปริมาณสไตรีนที่ต้องการมีอยู่แล้วในเครื่องปฏิกรณ์นี้ และโพลีเอสเตอร์อัลคิดเรซินจะละลายในนั้นเมื่อมาถึง เพื่อแยกกระบวนการโพลิเมอไรเซชันใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นได้เมื่ออัลคิดเรซินที่ร้อนสัมผัสกับสไตรีน สามารถเพิ่มสารยับยั้งเพิ่มเติมไปยังมวลของปฏิกิริยาในขั้นตอนนี้ บางครั้ง เพื่อรักษาอุณหภูมิที่ต้องการ มวลของปฏิกิริยาจะต้องถูกทำให้เย็นลง หลังจากเสร็จสิ้นกระบวนการ จะมีการตรวจสอบการปฏิบัติตามคุณสมบัติของมวลปฏิกิริยาตามข้อกำหนดทางเทคนิค วงจรการผลิตที่สมบูรณ์นั้นใช้เวลา 10 - 20 ชั่วโมง วิธีการที่อธิบายไว้สำหรับการผลิตโพลีเอสเตอร์เรซินมักถูกนำไปใช้เป็นกระบวนการหลอมเหลว ตัวทำปฏิกิริยาละลายจะถูกให้ความร้อนจนกว่าการแปลงจะถึงระดับที่ต้องการ อีกวิธีหนึ่งใช้ตัวทำละลายจำนวนเล็กน้อย (โทลูอีนหรือไซลีน) เพื่อขจัดน้ำที่ปล่อยออกมาระหว่างกระบวนการเอสเทอริฟิเคชันเป็นส่วนผสมอะซีโอทรอปิก

ตัวทำละลายไม่เกิน 8% ของมวลปฏิกิริยาทั้งหมด มันถูกแยกออกจากน้ำโดยการแยกส่วนและกลับสู่เครื่องปฏิกรณ์อีกครั้ง หลังจากสิ้นสุดกระบวนการเอสเทอริฟิเคชัน ตัวทำละลายที่เหลือจะถูกกลั่นออกจากส่วนผสมของปฏิกิริยา อันดับแรกที่ความดันบรรยากาศ และจากนั้นสำหรับการกำจัดอย่างสมบูรณ์ - ภายใต้สุญญากาศ ในระหว่างการเอสเทอริฟิเคชัน อาจเกิดปฏิกิริยาข้างเคียงได้ ตัวอย่างเช่น, หมู่ไกลคอลไฮดรอกซิลสามารถถูกเติมไปยังพันธะคู่ของมอยอิตีมาลิกหรือฟูมาริกเพื่อก่อรูปพอลิเมอร์ที่มีกิ่งก้าน มีการพิสูจน์แล้วว่าประมาณ 10 - 15% ของพันธะคู่ของพอลิเมอร์ที่ไม่อิ่มตัวถูกใช้ไปกับปฏิกิริยาข้างเคียง

กระบวนการต่อเนื่องที่ง่ายที่สุดสำหรับการผลิตเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวคือปฏิกิริยาของส่วนผสมของแอนไฮไดรด์มาลิกและพาทาลิกกับโพรพิลีนออกไซด์

ต้องใช้ไกลคอลจำนวนเล็กน้อยเพื่อเริ่มต้นปฏิกิริยาลูกโซ่นี้ เนื่องจากปฏิกิริยาของแอนไฮไดรด์กับหมู่อีพอกซีเกิดขึ้นที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ พันธะคู่มาเลเอตจึงไม่ไอโซเมอไรเซชันในโครงแบบทรานส์ที่แอคทีฟมากกว่า เพื่อดำเนินการไอโซเมอไรเซชันนี้ ซึ่งจำเป็นสำหรับปฏิกิริยากับสไตรีนต่อไป โพลีเมอร์ที่ได้จะต้องได้รับความร้อนเพิ่มเติม

การผลิตโพลีเอสเตอร์เรซินอย่างต่อเนื่องจากแอนไฮไดรด์และไกลคอลยังสามารถทำได้ในชุดเครื่องปฏิกรณ์ที่มีการกวนด้วยความร้อนโดยการปั๊มเรซินตามลำดับผ่านเครื่องปฏิกรณ์ที่อุณหภูมิต่างกัน

การบ่มเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว เรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวได้รับการบ่มโดยการเพิ่มตัวเริ่มต้นที่สร้างอนุมูลอิสระและเริ่มปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอไรเซชัน

อนุมูลอิสระสามารถเกิดขึ้นได้จากเปอร์ออกไซด์หรือสารประกอบที่ไม่เสถียรอื่นๆ เช่น สารประกอบเอโซ สารประกอบเหล่านี้สามารถแยกออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยเมื่อถูกความร้อนหรือสัมผัสกับรังสีอัลตราไวโอเลตหรือรังสีพลังงานสูงอื่นๆ โดยทั่วไป โพลีเอสเตอร์เรซินประกอบด้วยสารยับยั้งซึ่งเป็นสารกำจัดอนุมูลอิสระ ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันด้วยการแนะนำตัวเริ่มต้นจะเริ่มต้นหลังจากเอาชนะการกระทำของสารยับยั้งแล้วเท่านั้น ช่วงเวลาการเหนี่ยวนำนี้ทำให้สามารถผสมเรซินที่มีตัวเริ่มต้นกับสารเสริมแรงได้ทางกลไก และวางไว้ในรูปแบบที่จำเป็นสำหรับการบ่มก่อนที่ปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันจะเริ่มขึ้น สารยับยั้งการเกิดพอลิเมอไรเซชันที่ดีคือไฮโดรควิโนนและอนุพันธ์ของมัน เช่นเดียวกับควอเทอร์นารีแอมโมเนียมเฮไลด์

ตัวเริ่มต้นเปอร์ออกไซด์ส่วนใหญ่สลายตัวค่อนข้างช้าเมื่อเข้าสู่มวลพอลิเมอร์ เพื่อเพิ่มอัตราการสลายตัวจะใช้ตัวกระตุ้น (โปรโมเตอร์) อันที่จริง activators เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับผู้ริเริ่ม

ทั้งตัวเริ่มต้นและตัวกระตุ้นเป็นสารประกอบที่เกิดปฏิกิริยา ซึ่งอันตรกิริยาที่รุนแรงนั้นมาพร้อมกับการจุดไฟหรือแม้แต่การระเบิด ควรเติมสารประกอบเหล่านี้ลงในเรซินแยกต่างหาก ตรวจสอบให้แน่ใจก่อนเติมสารที่สองว่าละลายตัวแรกจนหมด เรซินหลายชนิดมีตัวกระตุ้นที่เติมไว้ล่วงหน้า

พฤติกรรมของโพลีเอสเตอร์เรซินในระหว่างการบ่มถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของอิทธิพลของตัวยับยั้ง ตัวเริ่มต้น และตัวกระตุ้น

สารแทนที่บนอะตอมของเอทิลีนคาร์บอนสามารถส่งผลต่อการเกิดปฏิกิริยาของพันธะคู่ได้สองวิธี อิทธิพลเชิงพื้นที่เกิดจากการที่กลุ่มขนาดใหญ่ปกป้องพันธะคู่และลดความเป็นไปได้ที่กลุ่มปฏิกิริยาที่สองจะเข้ารับตำแหน่งที่เอื้ออำนวยต่อการจู่โจม ซึ่งจะช่วยลดความสามารถในการทำปฏิกิริยาของสารประกอบทั้งหมด ขั้วถูกกำหนดโดยความสามารถของกลุ่มย่อยในการดึงดูดหรือบริจาคอิเล็กตรอน กลุ่มผู้บริจาคอิเล็กตรอน (เช่น เมทิล ฟีนิล และฮาโลเจน) ทำให้อิเล็กโตรเนกาทีฟพันธะคู่ เป็นการกระทำที่ปรากฏในสไตรีน ไวนิลโทลูอีน และคลอรีนสไตรีน

กลุ่มการถอนอิเล็กตรอน (เช่น ไวนิลหรือคาร์บอนิล) ทำให้เกิดพันธะคู่อิเล็กโตรโพซิทีฟ สิ่งนี้เกิดขึ้นในเศษกรดฟูมาริกในสายโซ่โพลีเอสเตอร์เรซิน ขั้วตรงข้ามของพันธะคู่ในชิ้นส่วนสไตรีนและฟูมาริกของอัลคิดเรซินส่งเสริมการทำงานร่วมกันและการบ่มโพลีเอสเตอร์เรซิน โมโนเมอร์สไตรีนซึ่งเคลื่อนที่ได้ดีกว่าสายโซ่โพลีเมอร์แบบยาวของโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว สามารถโฮโมโพลีเมอร์ได้ จากการทดลองพิสูจน์แล้วว่าอัตราส่วนโมลาร์ของสไตรีนและพันธะคู่ของโพลีเอสเตอร์ 2: 1 นั้นเหมาะสมที่สุด

ผู้ริเริ่มและตัวกระตุ้น

มีระบบ initiator-inhibitor-activator ที่หลากหลายสำหรับใช้ในการผลิตโพลีเอสเตอร์เรซิน ตัวอย่างเช่น เรซินที่ถูกยับยั้งไฮโดรควิโนนสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปสามารถบ่มได้อย่างรวดเร็วมากเมื่อตัวเริ่มปฏิกิริยาเปอร์ออกไซด์ที่ออกฤทธิ์ เช่น เมทิลเอทิลคีโตนเปอร์ออกไซด์ถูกใช้ร่วมกับสารกระตุ้น เช่น แนฟเทเนตหรือโคบอลต์ออคโตเอต ในอีกกรณีหนึ่ง มีการแนะนำตัวเริ่มต้นที่เสถียรกว่ามากเพื่อรักษาโพลีเอสเตอร์เรซิน: tert-butylperbenzoate นี้ช่วยให้องค์ประกอบโพลีเอสเตอร์เต็มไปด้วยแคลเซียมคาร์บอเนตและไฟเบอร์กลาสพื้น สารประกอบที่ประกอบด้วยตัวเริ่มต้นและขึ้นรูปแบบนี้มีความเสถียรที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลาหลายเดือน แต่สามารถรักษาให้หายขาดได้ภายในหนึ่งนาทีโดยการกดร้อนที่ 140-160 °C

การเลือกตัวเริ่มต้นที่เหมาะสมและปริมาณขึ้นอยู่กับชนิดของเรซินและอุณหภูมิในการบ่ม เวลาที่ต้องการสำหรับกระบวนการทั้งหมด และเวลาของการเกิดเจล เนื่องจากไม่มีผู้ริเริ่มที่มีอยู่ซึ่งมักจะตอบสนองความต้องการที่จำเป็นทั้งหมดด้วยตัวมันเอง จึงใช้การผสมผสานต่างๆ ของผู้ริเริ่มและผู้ริเริ่มที่มีตัวกระตุ้นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

ในการบ่มด้วยความร้อนของโพลีเอสเตอร์เรซิน ตัวเริ่มแรกที่ใช้กันมากที่สุดคือเบนโซอิลเปอร์ออกไซด์ (BP) ซึ่งมีประสิทธิภาพอย่างยิ่งและใช้งานง่าย ละลายได้ง่ายในสไตรีน สามารถเก็บไว้ได้นานโดยไม่สูญเสียกิจกรรม มีความเสถียรที่อุณหภูมิห้อง และสลายตัวได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง นอกจากนี้ BP ยังทำให้เกิดอุณหภูมิพีคคายความร้อนสูง ซึ่งทำให้เรซินบ่มอย่างสมบูรณ์ ปริมาณของ BP ที่ใส่เข้าไปในเรซินจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.5 ถึง 2% ขึ้นอยู่กับชนิดของเรซินและโมโนเมอร์ที่ใช้ เมื่อใช้ BP ในรูปของแป้ง (โดยปกติในส่วนผสมที่มี 50% ไทรเครซิล ฟอสเฟต) ปริมาณของตัวเริ่มต้นที่เพิ่มเข้าไปเล็กน้อย (~1 - 3%)

บางครั้งเป็นที่ต้องการ (หรือจำเป็น) ที่จะดำเนินการกระบวนการบ่มเรซินตั้งแต่ต้นจนจบที่อุณหภูมิต่ำ เพื่อให้ความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเกิดพอลิเมอไรเซชันกระจายไป นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการเคลือบผิวแบบเปียกซึ่งการใช้ความร้อนทำได้ยาก ในกรณีเช่นนี้ มักใช้เมทิลเอทิลคีโตนเปอร์ออกไซด์ (MEKP) เป็นผู้ริเริ่ม แม้ว่าการใช้ PMEK จะไม่สามารถทำให้เรซินแข็งตัวได้อย่างสมบูรณ์ที่อุณหภูมิห้อง แต่การเติมสารกระตุ้น (เช่น โคบอลต์แนฟเทเนต) ทำให้เรซินกลายเป็นเจลและเกือบจะแห้งตัวภายในระยะเวลาอันสั้น

หัวข้อที่ 3 เรซินจากไดเอสเทอร์

กรดไวนิลคาร์บอกซี

เรซินที่ยึดตามไดสเตอร์ของกรดไวนิลคาร์บอกซิลิก (VCA) คือเทอร์โมเซตติงโพลีเมอร์ ซึ่งเป็นสายโซ่หลักที่เอสเทอริฟายด์ที่กลุ่มขั้วไฮดรอกซิลที่มีสารตกค้าง กรด R อะคริลิก (I: R=H) หรือกรดเมทาคริลิก (II: R=CH3) : -OC- CR=CH2. สายโซ่หลักของโมเลกุลขนาดใหญ่ของเรซินเหล่านี้คืออีพ็อกซี่ โพลีเอสเตอร์ โพลียูรีเทนหรือส่วนอื่น ๆ และวัสดุที่มีคุณค่าในทางปฏิบัติได้มาจากอีพอกซีเรซิน

แม้ว่า DVA ต่างๆ จะถูกผลิตขึ้นในปริมาณในห้องปฏิบัติการตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษ 1950 แต่การผลิตเชิงพาณิชย์ของเรซินเหล่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นจนกระทั่งปี 1965 โดย Shell Chemical ภายใต้ชื่อทางการค้าว่า "epocrylic resins" เรซินเหล่านี้ถูกระบุว่าเป็นอีพอกซีเมทาคริเลตและมีความทนทานต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยม เหนือกว่าเรซินโพลีเอสเตอร์ที่ดีที่สุด (ในขณะนั้น)

ในปี พ.ศ. 2509 บริษัท Dow Chemical ได้เปิดตัว Derakan ซึ่งเป็นสารดีสเตอร์ของกรดไวนิลคาร์บอกซิลิก และเรซินเคลือบที่คล้ายกันจำนวนหนึ่ง ในปี 1977 บริษัท Interplastic และ Reichhold Chemical ได้เริ่มการผลิต DVK ภายใต้ชื่อ Coretsin และ Korrolit

ตามลำดับ

ลักษณะเรซิน

เรซินสามารถใช้ได้ทั้งในรูปแบบบริสุทธิ์ (เช่น ไม่มีสารเจือจาง) หรือผสมกับส่วนผสมอื่นๆ ในกรณีหลัง เรซินอาจมีโคโมโนเมอร์ที่มีปฏิกิริยาไวนิล (สไตรีน, ไวนิลโทลูอีน, ไตรเมทิลออลโพรเพน ไตรอะคริเลต) หรือ "สารเพิ่มปริมาณ" ที่ไม่ทำปฏิกิริยา (เมทิล เอทิล คีโตน, โทลูอีน) ตามกฎแล้วเรซินที่มีเอสเทอร์ของกรดเมทาคริลิกประกอบด้วยสไตรีนและใช้ในการผลิตพลาสติกเสริมใยแก้วที่ทนต่อสารเคมี (GRP) เรซิน - อนุพันธ์ - ของกรดอะคริลิกถูกจัดหาให้แบบไม่เจือปน และสารร่วมที่เกี่ยวข้องจะถูกแนะนำโดยตรงในระหว่างการเตรียมสารเคลือบและหมึกพิมพ์ที่บ่มภายใต้การกระทำของรังสียูวี

คุณสมบัติทางกายภาพและการใช้งานของ DVK ขึ้นอยู่กับประเภทของกลุ่มสุดท้าย (เมทาคริลิกหรืออะคริลิก) ปริมาณและประเภทของสารทำปฏิกิริยาร่วม ตลอดจนลักษณะและน้ำหนักโมเลกุลของบล็อกที่ประกอบเป็นสายโซ่หลักของเรซิน โมเลกุลขนาดใหญ่ จากการบ่ม สไตรีนที่มี DVKM-II จะมีความทนทานต่อกรด เบส และตัวทำละลายสูง อนุพันธ์ของกรดอะคริลิกมีความไวต่อปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสมากกว่าอนุพันธ์ของกรดเมทาคริลิก ดังนั้นจึงมักไม่ใช้ในการผลิตวัสดุที่ทนต่อสารเคมี เนื่องจากเรซินเหล่านี้มีปฏิกิริยาสูง จึงควรใช้การบ่มด้วยรังสี

DVK ที่ไม่เจือปนเป็นสารที่เป็นของแข็งหรือคล้ายขี้ผึ้ง ดังนั้น ทั้งสารทำปฏิกิริยาและสารเฉื่อยจึงถูกนำมาใช้ในองค์ประกอบเพื่อให้มีความหนืดที่จำเป็นสำหรับการแปรรูปและเพื่อเพิ่มความสามารถในการทำปฏิกิริยา

ส่วนหลักของโมเลกุลขนาดใหญ่ของ DVA ประกอบด้วยบล็อกโอลิโกเมอร์อีพ็อกซี่ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่างๆ ยิ่งบล็อกดังกล่าวมีน้ำหนักโมเลกุลสูง ความแข็งแรงและความยืดหยุ่นของเรซินก็จะยิ่งสูงขึ้น แต่ความต้านทานความร้อนและตัวทำละลายก็จะยิ่งต่ำลง

เมื่อเปรียบเทียบกับโพลีเอสเตอร์ DVC มีลักษณะเฉพาะด้วยกลุ่มเอสเทอร์และชิ้นส่วนไวนิลที่ต่ำกว่า สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความต้านทานของเรซินเหล่านี้ต่อการไฮโดรไลซิส รวมถึงอุณหภูมิของพีคการคายความร้อนที่ลดลง การหดตัวของเรซินในระหว่างการบ่มจะลดลง เช่นเดียวกับโพลีเอสเตอร์ DVC มีอายุการเก็บรักษาที่จำกัด ซึ่งรับรองได้โดยการแนะนำสารยับยั้งการเกิดพอลิเมอไรเซชัน ("กับดัก" ของอนุมูลอิสระ) ในระหว่างกระบวนการผลิตเรซิน

การผลิตเรซิน

DVK ได้มาจากการทำปฏิกิริยากับกรดเมทาคริลิกหรือกรดอะคริลิกกับอีพอกซีเรซินโอลิโกเมอร์ ปฏิกิริยาการเติมกรดต่ออีพอกไซด์ (เอสเทอริฟิเคชัน) เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยานี้ หมู่ไฮดรอกซิลอิสระจะก่อตัวขึ้นบนบล็อกโอลิโกเมอริก แต่การก่อตัวของผลพลอยได้ไม่เกิดขึ้น (เช่น ในระหว่างการทำให้เป็นโพลิเอสเทอร์ริฟิเคชัน เมื่อเกิดน้ำ) หลังจากเสร็จสิ้นปฏิกิริยาหรือในระหว่างกระบวนการของมัน สารเพิ่มปริมาณที่เหมาะสมหรือสารยับยั้งการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันจะถูกเติมไปยังของผสมของปฏิกิริยา

อีพอกซีเรซินที่ใช้สำหรับการผลิต DVA สามารถยึดตาม bisphenol A (ในกรณีนี้ จะได้ DVA สำหรับงานทั่วไปและทนความร้อน) บนชิ้นส่วนฟีนอลิก-โนโวแลค (DVA ทนความร้อน) และบนเตตระโบรโมด้วย อนุพันธ์ของบิสฟีนอลเอ (DVA ทนไฟ) เมื่อได้ DVK ที่มีกลุ่มอะคริลิกที่ส่วนปลาย บล็อกอีพ็อกซี่โอลิโกเมอร์ที่มีพื้นฐานจากบิสฟีนอล A มักจะถูกใช้เป็นพอลิเมอร์ของสายโซ่หลัก

บ่ม

DVC เช่นเดียวกับเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว มีพันธะคู่ที่ทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างการเชื่อมขวางเมื่อบ่ม กระบวนการนี้เกิดขึ้นในที่ที่มีอนุมูลอิสระซึ่งเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ความร้อน หรือรังสี กระบวนการบ่มที่ดำเนินการตามกลไกอนุมูลอิสระรวมถึงขั้นตอนของการเริ่มต้น (ระยะเวลาการเหนี่ยวนำ) การเติบโตและการสิ้นสุดของลูกโซ่ การเริ่มต้นเป็นขั้นตอนการจำกัดอัตราในระหว่างที่ตัวเริ่มต้นยับยั้งการทำงานของสารยับยั้งการเกิดพอลิเมอไรเซชัน สิ่งนี้นำไปสู่ปฏิกิริยาที่ดำเนินไปตามพันธะคู่ของไวนิลอีเทอร์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลขนาดใหญ่และตัวทำปฏิกิริยาร่วม

การขึ้นรูป ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป (พรีเพกส์) ที่มีพื้นฐานมาจาก DVK สำหรับการขึ้นรูปแบบปริมาตรหรือสำหรับพลาสติกแผ่น ใช้ในการกดข้อต่อโดยตรงสำหรับท่อ ตัวเรือนของเครื่องใช้ในครัวเรือน ใบพัด ปั๊ม และชิ้นส่วนรถยนต์ โดยทั่วไป พรีเพกเหล่านี้จะมีส่วนประกอบโดยประมาณเท่ากันโดยน้ำหนักของเรซิน ใยแก้วที่บดแล้ว และสารตัวเติม นอกจากนี้ยังรวมถึง: สารริเริ่มที่ "ซ่อนเร้น" เม็ดสี สารหล่อลื่นป้องกันการยึดเกาะและสารเพิ่มความข้น

หัวข้อที่ 4. โพลิบิวทาไดอีนเรซิน

เรซินโพลีบิวทาไดอีนเป็นเรซินเทอร์โมเซตติงไฮโดรคาร์บอนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทนทานต่อสารเคมีได้มาก มีความคงตัวทางความร้อนสูงเพียงพอ ดูดซับความชื้นต่ำ และบ่มได้ง่ายเมื่อมีตัวเริ่มเปอร์ออกไซด์ สามารถใช้สำหรับการประมวลผลโดยการบีบอัดโดยตรง, การฉีดขึ้นรูป, การฉีดขึ้นรูป, การวางเปียกสำหรับลามิเนตและพรีเพก เนื่องจากพอลิบิวทาไดอีนมีอนุพันธ์จำนวนมาก ขอบเขตของโพลีเมอร์เหล่านี้จึงกว้างขวาง: โพลีเมอร์เหล่านี้ถูกใช้เป็นตัวดัดแปลงสำหรับเรซินอื่น ๆ สำหรับการผลิตสารเคลือบ กาว และสารเคลือบที่เป็นฉนวนไฟฟ้า

เรซินโพลีบิวทาไดอีนถูกผลิตขึ้นเมื่อราวปี พ.ศ. 2498 และใช้ในสารประกอบประเภทหน่อที่ห้องปฏิบัติการอินเจย์ เรซินที่ใช้ในสารประกอบเหล่านี้ประกอบด้วยของเหลว 1,2-polybutadiene จำนวนมาก สไตรีน-บิวทาไดอีนโคพอลิเมอร์บางชนิด และแอดดักต์ของเรซินทั้งสองชนิด ตั้งแต่นั้นมา ผลิตภัณฑ์ที่คล้ายคลึงกันก็ถูกผลิตโดย Richardson และ Lithium ในปี 1968 ภายใต้ชื่อแบรนด์ "Gistil" พวกเขาเริ่มผลิตโพลีบิวทาไดอีนที่มีพันธะคู่ในปริมาณสูงและกลุ่มไอโซไซยาเนตจำนวนเล็กน้อยที่ส่วนปลายของโมเลกุลขนาดใหญ่ มีการแนะนำตัวเริ่มต้นเปอร์ออกไซด์จำนวนหนึ่งเข้ามา

ตอนนี้เรซินนี้ผลิตโดยบริษัท "Dianachem" และ "Nippon Souda" ภายใต้ชื่อทางการค้า "Nisso-RV" เรซินนี้เป็นโพลิบิวทาไดอีน atactic เหลวที่มีน้ำหนักโมเลกุล 1,000 - 4000 ซึ่งประมาณ 90% ของพันธะคู่ซึ่งอยู่ในสายด้านข้าง (กลุ่มไวนิล)

เรซินนี้มีสามประเภท:

ประเภท B ไม่มีกลุ่มฟังก์ชันของเทอร์มินัล ชนิด G ประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิล และหมู่ชนิด C - หมู่คาร์บอกซิลที่ปลายทั้งสองของโมเลกุลขนาดใหญ่ เรซินโพลีบิวทาไดอีนอื่นๆ มีวางจำหน่ายแล้วในชื่อ "Ricone" จาก Colorado Chemical Specialties Dienit resins เป็นส่วนผสมของ 1,2- และ 1,4-polybuta-dnenes (Dienit PD-702, PD-503) หรือของผสมที่มีมอนอเมอร์ร่วม เช่น ไวนิลโทลูอีน (PM-520, PM-503 ) หรือ สไตรีน-บิวทาไดอีนโอลิโกเมอร์ (PDPD-753)

โพลิบิวทาไดอีนเรซินประเภทอุตสาหกรรมมักเป็นส่วนผสมของโพลิบิวทาไดอีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ 1,2 - และ 1,4-พอลิบิวทาไดอีน ไอโซเมอร์เหล่านี้ต่างกันในตำแหน่งของศูนย์ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการเกิดพอลิเมอไรเซชัน 1,2-polybutadiene ซึ่งพันธะคู่อยู่ในสายโซ่ด้านข้างนั้นมีปฏิกิริยามากกว่า 1,4-polymers โดยที่พันธะคู่อยู่ในสายโซ่หลัก ดังนั้นเรซินที่มีปริมาณ 1,2-พอลิบิวทาไดอีนสูงจะบ่มได้เร็วและง่ายขึ้น และเรซินที่มีสัดส่วนที่สำคัญของ 1,4 พอลิเมอร์มักจะใช้เพื่อให้ได้วัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูง

เพื่อให้สะดวกยิ่งขึ้นในการประมวลผลเรซิน 1,2-พอลิบิวทาไดอีน (PBB) ให้เป็นวัสดุคอมโพสิต ควรได้รับน้ำหนักโมเลกุลสูงและการกระจายน้ำหนักโมเลกุลที่แคบ (MW) เพื่อเพิ่มการเกิดปฏิกิริยาของเรซินในระหว่างการเปลี่ยนรูปทางเคมีต่างๆ จะมีการนำกลุ่มฟังก์ชันของเทอร์มินัล (เช่น ไฮดรอกซิล คาร์บอกซิล หรือไอโซไซยาเนต) เข้าไปในโมเลกุลขนาดใหญ่ และของผสมที่ประกอบด้วยพอลิบิวทาไดอีนและโมโนเมอร์ที่ทำปฏิกิริยา เช่น สไตรีนและไวนิลโทลูอีน ก็ถูกเตรียมเช่นกัน . หมู่เทอร์มินอลไฮดรอกซิลยอมให้ทำปฏิกิริยากับโพลียูรีเทน และหมู่คาร์บอกซิลกับหมู่อีพอกซี PBB ที่สิ้นสุดด้วยไอโซไซยาเนตส่วนใหญ่จะใช้ทำสารประกอบสำหรับปลูกที่เป็นฉนวนไฟฟ้า

ด้วยกลุ่มไวนิลที่มีปริมาณสูง (มากกว่า 85%) โพลิบิวทาไดอีนเรซินสามารถบ่มได้ง่ายเมื่อมีตัวเริ่มเปอร์ออกไซด์ กลุ่มฟังก์ชันของขั้วปฏิกิริยาทำให้เรซินสามารถเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลได้แม้กระทั่งก่อนการบ่ม การเพิ่มขึ้นของ MW ทำให้การไหลของเรซินลดลงก่อนการเชื่อมขวาง ซึ่งทำให้เกิดเจลาติไนเซชันและลักษณะของโครงสร้างพอลิเมอร์แบบแข็ง

ส่งผลให้มีเวลาทางเทคโนโลยีที่สะดวกยิ่งขึ้นสำหรับการประมวลผลเรซินในเครื่องปฏิกรณ์ สามารถควบคุมขั้นตอนการเติบโตของลูกโซ่ได้ (ในเวลา) เพื่อให้ได้พอลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติหลากหลาย ตั้งแต่ของเหลวที่มีความหนืดสูงไปจนถึงของแข็งที่มีกำลังไฟสูง ความสามารถในการขยายห่วงโซ่เป็นพื้นฐานสำหรับการใช้เรซินโพลีบิวทาไดอีนอย่างแพร่หลายในการผลิตองค์ประกอบกด สารเคลือบ กาว สารประกอบสำหรับปลูกที่เป็นฉนวนไฟฟ้า และลามิเนตเทอร์โมเซ็ต อนุพันธ์โพลิบิวทาไดอีนตามรายการด้านล่าง สามารถใช้เป็นตัวดัดแปลงสำหรับเรซินอื่นๆ และในการผลิตลามิเนตพิเศษ

–  –  –

การบ่มด้วยเรซิน ความคล้ายคลึงกันของกระบวนการบ่มของเรซินพอลิบิวทาไดอีนกับการบ่มโพลีเอสเตอร์โพลีเมอร์ที่รู้จักกันดีโดยใช้ตัวเริ่มเปอร์ออกไซด์ทำให้พวกมันมีประโยชน์อย่างมากสำหรับเทคโนโลยีวัสดุคอมโพสิต

การบ่มพอลิเมอร์ต้องผ่านสามขั้นตอน: การเจือด้วยอุณหภูมิต่ำ การบ่มที่อุณหภูมิสูง และวัฏจักรความร้อน ที่อุณหภูมิต่ำ น้ำหนักโมเลกุลและความหนืดของเรซินจะเพิ่มขึ้น

ซึ่งอาจทำให้เกิดเจลและเริ่มการบ่ม การบ่มด้วยอุณหภูมิสูงเริ่มต้นที่ 121°C โดยมีปฏิกิริยาเหนือกว่าที่พันธะคู่ของกลุ่มไวนิล ในระหว่างขั้นตอนนี้ กระบวนการนี้จะเกิดผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็ง วัฏจักรความร้อนเริ่มต้นที่อุณหภูมิ ~232°C และชิ้นส่วนที่ไม่อิ่มตัวที่เหลืออยู่ของสารตั้งต้นพอลิเมอร์ทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างโครงข่ายเชื่อมขวางที่หนาแน่น

ด้านล่างนี้คือข้อมูลโหมดการประมวลผลพรีเพกทั่วไป:

อุณหภูมิปั้น, °C

ความดัน MPa

รอบการบ่มที่อุณหภูมิ 77°C สำหรับลามิเนต 3.2 มม. นาที |

ระยะเวลาหลังการบ่ม ................. ไม่มีโครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมี เรซินโพลีบิวทาไดอีนมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมและทนต่อสารเคมี ปริมาณไฮโดรคาร์บอนที่สูงและปริมาณอะโรมาติกขั้นต่ำเป็นสาเหตุของค่าคงที่ไดอิเล็กตริกและปัจจัยหน่วงต่ำ รวมถึงการทนต่อสารเคมีที่ดีเยี่ยม ชิ้นส่วนอะโรมาติกที่มีปริมาณน้อยจะอธิบายถึงความต้านทานอาร์กสูง รวมทั้งความต้านทานต่อการก่อตัวของร่องรอยที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

คุณสมบัติเหล่านี้ของเรซินพอลิบิวทาไดอีน ซึ่งคล้ายกับพฤติกรรมของโพลิเอทิลีน สัมพันธ์กับความต้านทานของโพลีเมอร์เหล่านี้ต่อการก่อตัวของคาร์บอนระหว่างไพโรไลซิสภายใต้ไฟฟ้าแรงสูง การไม่มีพันธะเอสเทอร์ ซึ่งทำให้โพลีเอสเตอร์เปราะบางต่อกรดและเบส อธิบายถึงภาวะไม่ชอบน้ำ เช่นเดียวกับความต้านทานของโพลิบิวทาไดอีนเรซินต่อกรดและด่าง

การประยุกต์ใช้ CM ที่ใช้ PBB เนื่องจากการผสมผสานระหว่างคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมกับความทนทานต่อสารเคมี CM ที่ใช้ PBB จึงถูกนำไปใช้อย่างประสบความสำเร็จในการออกแบบเรดาร์เสาอากาศเรดาร์ในอากาศ สำหรับการใช้งานในย่านความถี่ที่เกิน K-band (10.9 - 36.0 GHz) มีการใช้พลาสติกเสริมแรงด้วยแก้วอีพ็อกซี่ซึ่งไม่ตรงตามจุดประสงค์นี้เนื่องจากค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูง (4.5 - 5.0)

สิ่งนี้จะชัดเจนขึ้นหากเราพิจารณาว่าความหนาของผนังของแฟริ่งตามสมการด้านล่างนี้ เป็นฟังก์ชันของค่าคงที่ไดอิเล็กตริกและความยาวคลื่นในการทำงาน:

n 0 D=, 2(sin 2) 0.5 โดยที่ d คือความหนาของผนังของเสาอากาศเรโดม n - จำนวนเต็ม 0 (n = 0 สำหรับผนังบาง n - 1 สำหรับผนังที่มีความหนาเท่ากับความยาวครึ่งคลื่น) 0 - ความยาวคลื่นในพื้นที่ว่าง - ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก - มุมตกกระทบ

เนื่องจากความหนาของผนังเรโดมจะต้องเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความยาวคลื่นที่มีประสิทธิภาพ แต่แปรผกผันกับค่าคงที่ไดอิเล็กตริก การรวมกันของการเพิ่มความถี่พร้อมกันและการใช้คอมโพสิตไดอิเล็กทริกสูงจะสร้างปัญหาความหนาของผนังที่ไม่ตรงกันเมื่อใช้ความยาวคลื่นที่ยาวกว่า

แน่นอน หากความยาวคลื่นลดลงพร้อมกันและค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของวัสดุเพิ่มขึ้น ความหนาของผนังแฟริ่งก็จะลดลง อย่างไรก็ตาม การใช้ผนังบางทำให้เกิดปัญหาความล้มเหลวในการกระแทก ซึ่งสามารถเร่งได้ด้วยการกัดเซาะพื้นผิวอย่างรุนแรงของโครงสร้างชั้นบาง

ปัญหาอีกประการหนึ่งเกี่ยวกับวัสดุไดอิเล็กทริกที่สูงขึ้นคือ ศักยภาพในการแปรผันของความหนาของผนังเรโดม ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตสูงขึ้นหรือการใช้วัสดุเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่ามีความหนา "เชิงไฟฟ้า" ที่แม่นยำ เมื่อใช้เสาอากาศบนเครื่องบินและบนเรือ ข้อกำหนดเพิ่มเติมจะถูกกำหนดใน CM ซึ่งสร้างเรโดม: เสาอากาศเหล่านี้ต้องมีคุณสมบัติที่เสถียรในอุณหภูมิที่หลากหลายและในสภาวะที่มีความชื้นสูง ข้อกำหนดด้านวัสดุที่เข้มงวดซึ่งเกี่ยวข้องกับความถี่ในการทำงานที่สูงและสภาวะแวดล้อมที่ยากลำบากนั้นไม่สามารถบรรลุได้โดยใช้วัสดุคอมโพสิตทั่วไป อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดเหล่านี้สามารถตอบสนองได้อย่างเต็มที่มากขึ้นเมื่อใช้วัสดุที่มีโพลิบิวทาไดอีนเป็นพื้นฐาน

เมื่อเตรียมพรีเพก เรซินจะบ่มต่อหน้าตัวเริ่มเปอร์ออกไซด์ แม้จะมีความสามารถในการแปรรูปที่ยอดเยี่ยมของ CM นี้และความง่ายในการบ่ม ซึ่งเสร็จสิ้นในขั้นตอนเดียวใน 2 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 177 °C แต่คุณสมบัติเชิงกลต่ำในทิศทางตามขวางยังจำกัดการใช้เป็นวัสดุโครงสร้าง ข้อเสียนี้อาจเกี่ยวข้องกับการเชื่อมขวางระหว่างโมเลกุลที่มีความหนาแน่นสูง ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้เกิดความเปราะบางเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการยึดเกาะต่ำของสารยึดเกาะกับเส้นใยคาร์บอนด้วย

เมื่อได้พลาสติกที่เป็นชั้นโพลีบิวทาไดอีนสำหรับวัตถุประสงค์เชิงโครงสร้าง เส้นใยเสริมแรงต่างๆ จะถูกใช้: แก้ว ควอตซ์ และอะรามิด ("เคฟลาร์-49") คอมโพสิตเสริมด้วยเส้นใย Kevlar-49 ที่มีปริมาตร 60% เหมาะสำหรับการผลิตเรดิโอเสาอากาศเรดาร์ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกลบางอย่างของวัสดุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความต้านทานแรงดึงในทิศทางตามขวางและแรงเฉือนระหว่างแผ่น จำเป็นต้องปรับปรุงคุณสมบัติการยึดติดและความสามารถในการเปียกของเส้นใย Kevlar-49

ข้อกำหนดเพิ่มเติมเมื่อใช้วัสดุเหล่านี้ในการผลิตเสาอากาศเรดาร์คือการดูดซับความชื้นต่ำ

การจัดเก็บ เรซินโพลีบิวทาไดอีนไม่ต้องการสภาวะการจัดเก็บพิเศษใดๆ เมื่อเทียบกับสภาวะปกติที่เกี่ยวข้องกับการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ที่ระเหยง่ายและติดไฟได้ เช่น เฮปเทนหรือโทลูอีน เมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 0, 20 หรือ 35 °C เป็นเวลา 10 สัปดาห์ จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงความหนืดหรือการแยกตัวของสารละลายที่เห็นได้ชัดเจน อย่างไรก็ตาม ควรหลีกเลี่ยงการเก็บรักษาที่อุณหภูมิสูงกว่า 35°C เนื่องจากมีแนวโน้มว่าสารละลายจะเจล

อีพ็อกซี่ อีพอกซีเรซินเป็นหนึ่งในสารยึดประสานที่ดีที่สุดสำหรับไฟเบอร์คอมโพสิตหลายชนิด ด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้:

การยึดเกาะที่ดีกับสารตัวเติมจำนวนมาก ส่วนประกอบเสริมแรงและพื้นผิว

อีพอกซีเรซินและสารบ่มหลายชนิดที่มีจำหน่าย ซึ่งช่วยให้ได้วัสดุหลังการบ่มด้วยคุณสมบัติที่หลากหลาย ตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของเทคโนโลยี

ไม่มีการปล่อยน้ำหรือสารระเหยใดๆ ในระหว่างกระบวนการทางเคมี และการหดตัวเล็กน้อยระหว่างการบ่ม

ทนต่อสารเคมีและเป็นฉนวนไฟฟ้าได้ดี

ส่วนประกอบหลักของสารยึดเกาะอีพ็อกซี่คือส่วนผสมของผลิตภัณฑ์โอลิโกเมอร์ที่มีกลุ่มอีพ็อกซี่ในยูนิตสุดท้าย (อีพอกซีเรซิน)

พวกเขาได้รับ:

อันตรกิริยาของอิพิคลอโรไฮดรินกับแอลกอฮอล์หรือฟีนอลไดไฮดริก (น้อยกว่าโพลีไฮดริก) เพื่อสร้างไดไกลไซด์ออกซีอีเทอร์ CH2-CH-CH2Cl + HO-R-OH CH2-CH-CH2-OR-(-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 เรซินที่พบบ่อยที่สุดคือเรซินที่ได้จากอีพิคลอโรไฮดรินและไดฟีนิลลอลโพรเพน (บิสฟีนอล A) (เรซินชนิด ED) หรือจากผลิตภัณฑ์อิพิคลอโรไฮดรินและเมทิลลอลฟีนอลที่มีการควบแน่น (อีพอกซีฟีนอลิกเรซิน EF, EN) เมื่อเร็วๆ นี้ มีการใช้เรซินจากอีพิคลอโรไฮดรินและอะนิลีน (อีเอเรซิน) ไดอะมิโนไดฟีนิลมีเทน (EMDA)

การใช้งาน อีพอกซีเรซินใช้ในการผลิตวัสดุคอมโพสิตและชิ้นส่วนโครงสร้างต่างๆ พวกเขายังใช้เป็นสารห่อหุ้มและปิดผนึก ผงอัด และสำหรับการผลิตกาว

อีพอกซีเรซินมีความทนทานต่อกรด ด่าง และความชื้น ไม่เสียรูปเมื่อถูกความร้อนที่อุณหภูมิสูง มีการหดตัวต่ำและความต้านทานปริมาตรสูง สามารถใช้อีพอกซีเรซินได้ไม่เพียงแต่ปกป้องวัสดุจากผลกระทบของสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้กาวชิ้นส่วนต่างๆ เข้าด้วยกันด้วย ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เช่น อีพอกซีเรซิน ใช้สำหรับห่อหุ้มโมดูลเชื่อม หม้อแปลงหล่อและขดลวดมอเตอร์ และสำหรับการปิดผนึกรอยต่อสายไฟ

ตั้งแต่สงครามโลกครั้งที่สอง อีพอกซีเรซินได้ถูกนำมาใช้ทำเครื่องมือ (เช่น แม่พิมพ์ที่ใช้ในการปั๊มแผ่นหรือแบบจำลองในการผลิตชิ้นส่วน) สารตัวเติมเสริมแรงในรูปของอนุภาคหรือเส้นใยสามารถใส่เข้าไปในเรซินได้ง่าย ลดต้นทุนและเพิ่มความเสถียรของมิติ ความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนโลหะด้วยอีพอกซีเรซินนั้นเกิดจากสองปัจจัย: ความคุ้มทุนในการผลิต และความเร็ว (โดยไม่มีต้นทุนวัสดุจำนวนมาก) ของการดัดแปลง นอกจากนี้ เรซินเหล่านี้ยังคงรูปร่างและขนาดได้ดี มีคุณสมบัติเชิงกลสูงและมีการหดตัวต่ำ ซึ่งทำให้สามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีความคลาดเคลื่อนน้อย

การปั้น สารประกอบการขึ้นรูปแบบอีพ็อกซี่ (ผง ส่วนผสมที่บ่มบางส่วนของเรซินและสารเพิ่มความแข็งที่ไหลเมื่อถูกความร้อน) ถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างทุกประเภท ฟิลเลอร์และสารเสริมแรงสามารถใส่ลงในอีพอกซีเรซินได้อย่างง่ายดาย ทำให้เกิดมวลการขึ้นรูป อีพอกซีเรซินให้การหดตัวต่ำ การยึดเกาะที่ดีกับสารตัวเติมและสารเสริมแรง ความคงตัวทางเคมี คุณสมบัติทางรีโอโลยีที่ดี

การยึดเหนี่ยว จากวัสดุพอลิเมอร์ที่เป็นที่รู้จักทั้งหมด อีพอกซีเรซินมีความแข็งแรงในการยึดเกาะสูงสุด ใช้สำหรับชุบพื้นผิวที่หลากหลายโดยมีการหดตัวน้อยที่สุด ดังนั้นเรซินเหล่านี้จึงสามารถใช้ยึดติดวัสดุที่ไม่เหมือนกันได้หลายชนิด นอกจากนี้ยังสามารถบ่มที่อุณหภูมิต่างกันและความเร็วต่างกัน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากในการผลิตกาวอุตสาหกรรม

การประดิษฐ์ CMs แบบพันแผลด้วยไฟเบอร์และเป็นลามิเนต การใช้งานที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของอีพอกซีเรซินหรือสารยึดเกาะคือการผลิตลามิเนตและคอมโพสิตปิดแผลด้วยไฟเบอร์สำหรับการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้าง ชิ้นส่วนดังกล่าวใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ รวมถึงการสร้างเครื่องบิน อวกาศ และยุทโธปกรณ์ ลามิเนตยังใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์ ถังและท่อที่ผลิตจากอีพ็อกซี่คอมโพสิตใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเคมี

อีพอกซีเรซินสามารถใช้ได้ในหลายกระบวนการ: เส้นใยม้วนแบบเปียกหรือลามิเนตขึ้นรูป "เปียก" การม้วนแบบแห้งหรือการเคลือบชั้นด้วยการชุบเส้นใยเส้นใย ผ้า หรือเทป (ในรูปของพรีเพก) โดยทั่วไปแล้ว อีพ็อกซี่มีราคาแพงกว่าเรซินอื่นๆ ส่วนใหญ่ แต่คุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของอีพ็อกซี่มักจะช่วยให้ทำกำไรได้มากกว่าในระยะยาว

การบ่มด้วยเอมีนของเรซิน โอลิโกเมอร์อีพ็อกซี่ส่วนใหญ่เป็นของเหลวหนืดหรือของแข็งที่หลอมละลายต่ำที่ละลายได้ง่ายในคีโตน อีเทอร์ และโทลูอีน

อีพ็อกซี่ oligomer hardeners แบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ตามกลไกการทำงาน:

สารเพิ่มความแข็งแบบเชื่อมขวางประกอบด้วยหมู่ฟังก์ชันที่ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับหมู่ฟังก์ชันของอีพอกซีโอลิโกเมอร์

ตัวเร่งปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้เกิดโครงสร้างเครือข่ายเชิงพื้นที่โดยพอลิเมอไรเซชันของกลุ่มอีพ็อกซี่

สารชุบแข็งแบบเชื่อมขวางประกอบด้วยอะมิโน คาร์บอกซิล แอนไฮไดรด์ ไอโซไซยาเนต ไฮดรอกซิล และหมู่อื่นๆ ในโมเลกุลของพวกมัน

สารชุบแข็งชนิดเอมีนใช้สำหรับการบ่มในช่วงอุณหภูมิการทำงาน 0-150 °C เนื่องจากอะลิฟาติกเอมีน 1,6-hexamethylenediamine และ polyethylenepolyamines ของสูตรทั่วไป H2N(CH2CH2NH),CH2CH2NH2 โดยที่ n = 1-4 ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยมีกิจกรรมสูงแม้ที่อุณหภูมิ 20 °C

เนื่องจากอะโรมาติกเอมีน ใช้ m-phenylenediamine, 4,4"-diaminodiphenylmethane, 4,4"-diaminodiphenylsulfone อะโรมาติกเอมีนจะทำงานได้น้อยกว่าอะลิฟาติก และสามารถบ่มที่อุณหภูมิ 150 °C ขึ้นไป

Dicyandiamine ใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะตัวชุบแข็งประเภทเอมีน

ในทางปฏิบัติ ไดไซแอนไดเอมีนไม่ทำปฏิกิริยากับอีพอกซีโอลิโกเมอร์ที่อุณหภูมิห้อง แต่จะรักษาได้อย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูง (150 °C ขึ้นไป)

สำหรับการเชื่อมขวางของอีพอกซีเรซินโดยสมบูรณ์ อัตราส่วนระหว่างจำนวนอะตอมไฮโดรเจนในกลุ่มอะมิโนของสารชุบแข็งและจำนวนกลุ่มอีพอกซีในเรซินจะต้องเท่ากับ 1:1 ปฏิกิริยาระหว่างอะลิฟาติกเอมีนและกลุ่มอีพ็อกซี่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิห้อง ในกรณีของการใช้อะโรมาติกเอมีนที่รุนแรงจำเป็นต้องให้ความร้อน พันธะเคมีระหว่างอะตอมของคาร์บอนและไนโตรเจนที่เกิดขึ้นเมื่อเรซิน "เชื่อมขวาง" กับเอมีนสามารถต้านทานกรดอนินทรีย์และด่างได้เกือบทั้งหมด อย่างไรก็ตาม พันธะนี้มีความคงตัวต่อกรดอินทรีย์น้อยกว่าพันธะระหว่างโมเลกุลที่เกิดจากสารทำให้แข็งในชั้นอื่นๆ นอกจากนี้ คุณสมบัติของฉนวนไฟฟ้าของอีพอกซีที่ "บ่มด้วยอะมิโน" นั้นไม่ดีเท่ากับสารบ่มอื่นๆ บางทีนี่อาจเป็นเพราะขั้วของกลุ่มไฮดรอกซิลที่เกิดขึ้นระหว่างการบ่ม

สารเพิ่มความแข็งไอโซไซยาเนตทำปฏิกิริยากับกลุ่มไฮดรอกซิลของโอลิโกเมอร์อีพอกซีได้ง่ายแม้ในที่เย็น (=20 °C) ที่อุณหภูมิการบ่มสูง (180-200 °C) ปฏิกิริยาของกลุ่มไอโซไซยาเนตกับกลุ่มอีพ็อกซี่จะเกิดขึ้นได้ด้วยการก่อตัวของวัฏจักรออกซาโซลิโดน ในฐานะที่เป็นไอโซไซยาเนต ไดไอโซไซยาเนต 2,4- และ 2,6-โทลูอีน เฮกซาเมทิลีน ไดไอโซไซยาเนตและพรีโพลีเมอร์ที่มีพื้นฐานจากพวกมันที่มีหมู่ไอโซไซยาเนตปลายถูกนำมาใช้

สำหรับการบ่มอีพ็อกซี่โอลิโกเมอร์ มีการใช้โอลิโกเมอร์ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ทั้งประเภทโนโวแลคและรีโซลอย่างแพร่หลาย Novolacs รักษาอีพอกซีโอลิโกเมอร์โดยทำปฏิกิริยาฟีนอลิกไฮดรอกซิลกับกลุ่มอีพอกซีที่ 150-180 องศาเซลเซียส และต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา (เอมีนในระดับอุดมศึกษา) ที่ 80°C ในกรณีของรีโซล กลุ่มไฮดรอกซีเมทิลของรีโซลจะทำปฏิกิริยากับกลุ่ม OH ทุติยภูมิของโอลิโกเมอร์อีพอกซีและนอกจากนี้ยังสามารถทำให้วงแหวนอะโรมาติกของโอลิโกเมอร์เป็นด่างได้

ตัวเร่งปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของกลุ่มอีพ็อกซี่โดยกลไกของประจุบวกและประจุลบ

การเกิดพอลิเมอไรเซชันของ Cationic เกิดขึ้นจากกรด Lewis - BF3, BF30(C2H5)2, SnCl4 เป็นต้น

การเกิดพอลิเมอไรเซชันแบบประจุลบเกิดขึ้นจากไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลและแอลกอฮอล์ เช่นเดียวกับเอมีนในระดับอุดมศึกษา เช่น ไตรเอทาโนลามีนและ 2,4,6-ทริส (ไดเมทิลอะมิโนเมทิล)ฟีนอล

ในการเกิดพอลิเมอไรเซชันประจุลบในที่ที่มีเอมีนในระดับอุดมศึกษา แอกทีฟไซต์นั้นเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาร่วมของเอมีน เว็บไซต์อีพ็อกซี่และแอลกอฮอล์ตามรูปแบบ O OH เอมีนในระดับอุดมศึกษาอะลิฟาติกมักจะเป็นสารทำให้แข็งตัวด้วยการบ่มด้วยความเย็น เมื่อเร็ว ๆ นี้ อิมิดาโซล (โดยเฉพาะ 2-เอทิล-4-เมทิลลิมิดาโซล) ประสบความสำเร็จในการใช้เป็นสารทำให้แข็งประเภทเบสของลูอิส ซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานต่อความร้อนให้กับพอลิเมอร์ การจัดเก็บ amine hardeners มักจะไม่ก่อให้เกิดปัญหาพิเศษใดๆ อย่างไรก็ตามอาจทำให้เกิดการระคายเคืองผิวหนังในบางคนและควรดูแลด้วยความระมัดระวัง

การบ่มเรซินด้วยกรดแอนไฮไดรด์ เนื่องจากสารชุบแข็งที่เป็นกรด cyclic aldehydes ของกรดคาร์บอกซิลิก เช่น phthalic, maleic รวมทั้ง trimellitic (TMA), pyromellitic (PMA), benzophenone tetracarboxylic acid anhydride (ABTC) ได้พบประโยชน์สูงสุด กรดแอนไฮไดรด์ดำเนินการที่อุณหภูมิ 120-180 °C

การเก็บรักษาสารชุบแข็งเหล่านี้ต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษเพื่อป้องกันการสลายตัวของสารชุบแข็งด้วยความชื้นในบรรยากาศ เพื่อให้แน่ใจว่าการบ่มสมบูรณ์ ปฏิกิริยาจะดำเนินการภายใต้การให้ความร้อน บ่อยครั้งที่มีการเพิ่มตัวเร่งความเร็วเล็กน้อยเพื่อเพิ่มความเร็วในกระบวนการบ่ม ซึ่งช้ามาก นอกจากนี้ยังมีสารชุบแข็งแบบแอนไฮดรัสที่ทำปฏิกิริยากับเรซินเมื่อถูกความร้อนสูงกว่า 200°C กรดแอนไฮไดรด์ทำปฏิกิริยากับอีพอกซีเรซินเพื่อสร้างเอสเทอร์ เพื่อให้เกิดปฏิกิริยานี้ จำเป็นต้องมีการเปิดวงแหวนแอนไฮไดรด์ สารที่มีโปรตอนในปริมาณเล็กน้อย (เช่น กรด แอลกอฮอล์ ฟีนอล และน้ำ) หรือเบสลิวอิสจะกระตุ้นการเปิดวงแหวน

กลุ่มเอสเทอร์ที่เกิดขึ้นจากการบ่มสามารถทนต่อการกระทำของกรดอินทรีย์และกรดอนินทรีย์บางชนิด แต่ถูกทำลายโดยด่าง วัสดุที่ได้จะมีความคงตัวทางความร้อนสูงและมีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าได้ดีกว่าเมื่อใช้สารชุบแข็งแบบเอมีน

การบ่มด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาของกรด Lewis มีเพียงหนึ่งในกรดของ Lewis คือโบรอนไตรฟลูออไรด์เท่านั้นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะตัวแทนการบ่มสำหรับอีพอกซีเรซิน เมื่อเติมอีพอกซีบริสุทธิ์ในปริมาณเล็กน้อย สารเพิ่มความแข็งนี้จะทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับโฮโมพอลิเมอไรเซชันที่เป็นประจุบวกของเรซินเป็นโพลิอีเทอร์ โบรอนไตรฟลูออไรด์ทำให้เกิดพอลิเมอไรเซชันแบบคายความร้อนอย่างรวดเร็วซึ่งเกิดขึ้นในไม่กี่นาที ดังนั้นเมื่อบ่มเรซินจำนวนมาก เพื่อรักษาอุณหภูมิห้องในมวล จำเป็นต้องปิดกั้นโดยใช้เทคโนโลยีพิเศษ เมื่อรวมกับโมโนเอทิลเอมีน (MEA) เพื่อสร้างสารเชิงซ้อน BF3-MEA โบรอนไตรฟลูออไรด์จะเปลี่ยนที่อุณหภูมิห้องเป็นสารบ่มที่แฝงอยู่ ที่อุณหภูมิสูงกว่า 90°C อีพอกซีเรซินจะทำงานและทำให้อีพอกซีเรซินบ่มอย่างรวดเร็ว ควบคู่ไปกับการควบคุมการปล่อยความร้อน เมื่อได้รับพรีเพรก ซึ่งมักจะเก็บไว้เป็นเวลาหลายสัปดาห์ก่อนแปรรูป การใช้สารชุบแข็งแบบแฝงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง

อีพอกซีเรซินที่มีสารเชิงซ้อน BF3-MEA ใช้กันอย่างแพร่หลายในการปิดผนึก ในการผลิตเครื่องมือ ลามิเนต และผลิตภัณฑ์ม้วน

ข้อจำกัดบางประการที่นี่คือความไม่แน่นอนที่พบของพรีเพกและองค์ประกอบการบ่มที่มี VG3MEA ต่อการกระทำของความชื้น

ตัวเร่งความเร็วจะถูกเพิ่มเข้าไปในส่วนผสมของเรซินและสารเพิ่มความแข็งเพื่อเร่งปฏิกิริยาระหว่างกัน มีการแนะนำในปริมาณเล็กน้อยที่ไม่ใช่ปริมาณสารสัมพันธ์ ซึ่งได้รับการคัดเลือกโดยสังเกตจากคุณสมบัติของวัสดุที่ได้ เอมีนในระดับอุดมศึกษาบางส่วน - ตัวเร่งปฏิกิริยาการบ่ม - ยังสามารถเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับระบบจำนวนมาก ส่วนใหญ่มักใช้เพื่อเพิ่มอัตราการบ่มของอีพอกซีเรซินด้วยกรดแอนไฮไดรด์ เพื่อจุดประสงค์นี้จึงใช้ทินออกทาเนตซึ่งเป็นกรดลิวอิส ในบางกรณี จะช่วยให้บ่มที่อุณหภูมิห้อง

เรซินอีพ็อกซี่ที่ผ่านการบ่ม สามารถทำให้เกิดลักษณะทั่วไปบางประการเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างทางเคมีและคุณสมบัติของอีพอกซีเรซินที่บ่ม:

ยิ่งมีวงแหวนอะโรมาติกรวมอยู่ในองค์ประกอบของอีพอกซีเรซิน ความเสถียรทางความร้อนและสารเคมีก็จะยิ่งสูงขึ้น

เมื่อใช้สารชุบแข็งอะโรมาติก วัสดุที่แข็งและทนทานจะก่อตัวมากกว่าในกรณีของสารอะลิฟาติก อย่างไรก็ตาม ความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้นของระบบดังกล่าวจะลดการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและทำให้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มปฏิกิริยาซับซ้อน และการบ่มในกรณีนี้จะดำเนินการที่ อุณหภูมิที่สูงขึ้น

การลดความหนาแน่นของ "การเชื่อมขวาง" ระหว่างโมเลกุลอาจทำให้ความแข็งแรงของวัสดุเพิ่มขึ้นเนื่องจากการยืดตัวที่เพิ่มขึ้นเมื่อขาด

การลดความหนาแน่นของ "การเชื่อมขวาง" อาจทำให้การหดตัวของเรซินในระหว่างการบ่มลดลง

การเพิ่มความหนาแน่นของ "การเชื่อมขวาง" ทำให้ความทนทานต่อสารเคมีของวัสดุที่บ่มเพิ่มขึ้น

การเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของ "การเชื่อมขวาง" นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิการเสื่อมสภาพจากความร้อน (และอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว Tc) อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นของ "การเชื่อมขวาง" นั้นสูงเกินไป

ลดการเสียรูปของการแตกหัก (เพิ่มความเปราะบาง);

เมื่อเปลี่ยนชิ้นส่วนอะโรมาติกของโมเลกุลด้วยอะลิฟาติกหรือไซโคลอะลิฟาติกซึ่งไม่ได้มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงจำนวนของ "การเชื่อมขวาง" ในระบบความยืดหยุ่นและการยืดตัวของเรซินที่บ่มเพิ่มขึ้น

อีพ็อกซี่ที่บ่มด้วยกรดแอนไฮไดรด์ทำงานได้ดีกว่าในการให้บริการที่เป็นกรดมากกว่าในบริการที่เป็นด่าง

เนื่องจากอีพอกซีเรซินเป็นวัสดุที่มีความหนืด คุณสมบัติของเรซินจึงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและระยะเวลาในการทดสอบ (ความเร็ว ความถี่)

คุณสมบัติของอีพอกซีเรซินที่บ่มด้วยวิธีการพิเศษ

เมื่อใช้ระบบอีพ็อกซี่ที่ผ่านการบ่มโดยเฉพาะ จะต้องพิจารณาข้อจำกัดบางประการ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของการผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่ที่ไม่สะดวกในการให้ความร้อนและชิ้นส่วนที่มีผนังหนาซึ่งความเค้นจากความร้อนควรน้อยที่สุด ไม่เหมาะสมที่จะใช้ระบบที่ต้องการการบ่มที่อุณหภูมิสูง ในกรณีเหล่านี้ จะใช้ระบบที่มีตัวชุบแข็งที่อุณหภูมิต่ำ องค์ประกอบเหล่านี้รวมถึงอีพอกซีเรซินที่บ่มโดยการกระทำของอะลิฟาติกเอมีน การบ่มองค์ประกอบดังกล่าวที่อุณหภูมิห้องส่งผลให้วัสดุมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม ปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นด้วยความร้อนต่ำ แน่นอนว่าเรซินเหล่านี้ไม่สามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิสูง

อีพ็อกซี่โอลิโกเมอร์และโพลีเมอร์ถูกนำมาใช้ในด้านเทคโนโลยีต่างๆ เนื่องจากการผสมผสานที่ประสบความสำเร็จของเทคโนโลยีการแปรรูปอย่างง่ายที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลสูง ทนความร้อน การยึดเกาะกับวัสดุต่างๆ ความต้านทานต่อสื่อต่างๆ และความสามารถในการบ่มที่ความดันบรรยากาศด้วย การหดตัวต่ำ ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตวัสดุโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูง ในเทคโนโลยีจรวดและอวกาศ การบิน การต่อเรือ วิศวกรรมเครื่องกล วิศวกรรมไฟฟ้า วิทยุอิเล็กทรอนิกส์ และการผลิตเครื่องมือ

โอลิโกเมอร์และโพลีเมอร์อีพ็อกซี่ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเมทริกซ์สำหรับการผลิตพลาสติกคาร์บอน ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยการผสมผสานของความแข็งแรงสูงและความแข็งแกร่งที่มีความหนาแน่นต่ำ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานที่อุณหภูมิต่ำ การนำความร้อนและไฟฟ้าสูง ทนต่อการสึกหรอ ทนต่อความร้อนและ ผลกระทบของรังสี พลาสติกโค้กและอีพอกซีคาร์บอนอีพ็อกซี่คาร์บอนมีความทนทานต่อการเสื่อมสภาพจากความร้อนและปฏิกิริยาออกซิเดชัน มีลักษณะความแข็งแรงสูง และมีคุณสมบัติป้องกันความร้อนได้ดี

อีพอกซีเรซินเป็นเมทริกซ์ที่ดีสำหรับการทำไฟเบอร์กลาส นอกจากเส้นใยแก้วและผ้าแก้วแล้ว เส้นใยและผ้าควอทซ์ ยังใช้เส้นใยคาร์บอนโบรอน ซิลิกอนคาร์ไบด์ และเส้นใยอนินทรีย์อื่นๆ ด้วย

นอกจากเส้นใยอนินทรีย์แล้ว เพื่อให้ได้พลาสติกอีพ็อกซี่เสริมแรง เส้นใยจากพอลิเมอร์อินทรีย์ยังถูกนำมาใช้ โดยเฉพาะเส้นใยสังเคราะห์ที่มีความแข็งแรงสูงจากโพลี-พี-ฟีนิลีน เทเรพทาลาไมด์ และอะรามิดอื่นๆ

เนื่องจากการยึดเกาะที่ดีกับแก้ว เซรามิก ไม้ พลาสติก โลหะ โอลิโกเมอร์อีพ็อกซี่ และโพลีเมอร์ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตกาว สารประกอบการบ่มร้อนและเย็น

โอลิโกเมอร์อีพ็อกซี่ใช้ในการปิดผนึกและห่อหุ้มชิ้นส่วนต่างๆ เพื่อปกป้องชิ้นส่วนเหล่านี้จากสิ่งแวดล้อม

ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า อีพอกซีโอลิโกเมอร์ใช้เติมขดลวดของหม้อแปลงและมอเตอร์ เพื่อปิดผนึกรอยต่อของสายไฟฟ้า ฯลฯ

หัวข้อ 6. เรซินทนความร้อน

เรซินทนความร้อนเป็นพอลิเมอร์เฮเทอโรอะโรมาติกแบบเชิงเส้นหรือแบบเชื่อมขวางที่มีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วสูง และสามารถทนต่อความร้อนเป็นเวลานานในอากาศที่สูงกว่า 300 ° C โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่เห็นได้ชัดเจน

แม้ว่ากระบวนการสลายตัวด้วยความร้อนออกซิเดชันซึ่งเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ภายใต้สภาวะเหล่านี้ การสลายตัวของโพลีเมอร์ดังกล่าวดำเนินไปค่อนข้างช้า นอกจากนี้ สันนิษฐานว่าชิ้นส่วนที่โพลีเมอร์เหล่านี้สลายตัวมีความเสถียรค่อนข้าง ซึ่งจะเพิ่ม "ชีวิต" ของวัสดุที่อุณหภูมิสูงขึ้น

จุดสำคัญในการได้รับเรซินทนความร้อนคือการสังเคราะห์พอลิเมอร์ที่มีชิ้นส่วนเฮเทอโรอะโรมาติกจำนวนมาก ชิ้นส่วนเหล่านี้ซึ่งมีอะตอมไฮโดรเจนจำนวนน้อยที่สุดที่สามารถถูกออกซิไดซ์สามารถดูดซับพลังงานความร้อนได้ น่าเสียดายที่องค์ประกอบเดียวกันของโครงสร้างทางเคมีที่กำหนดความเสถียรทางความร้อนและออกซิเดชันของเรซินดังกล่าวทำให้เกิดปัญหาร้ายแรง และบ่อยครั้งถึงกับเป็นไปไม่ได้ที่จะแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ

ในช่วงทศวรรษ 1960 มีการสังเคราะห์พอลิเมอร์เฮเทอโรอะโรมาติกจำนวนหนึ่ง ซึ่งตามการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงน้ำหนักของน้ำหนักตัวตามอุณหภูมิ (TGA) พบว่ามีความคงตัวทางความร้อนและออกซิเดชันที่ดีที่อุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม ความพยายามที่จะใช้โพลีเมอร์เหล่านี้เป็นสารยึดเกาะสำหรับวัสดุคอมโพสิตที่ปรับปรุงแล้วไม่ประสบผลสำเร็จหรือไม่ประสบความสำเร็จในเชิงเศรษฐกิจ

ดังนั้น ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 อนาคตของสารยึดเกาะโพลีเมอร์ที่ทนความร้อนจึงดูคลุมเครือและไม่แน่นอนอย่างมาก ดูเหมือนว่าวัสดุที่มีประโยชน์นี้จะยังคงเป็น "ความอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการ" อย่างไรก็ตาม การพัฒนาเคมีของพอลิเมอร์โพลิเอไมด์ในปี พ.ศ. 2515-2517 ไม่เพียงแต่ฟื้นความสนใจในตัวพวกมันและทำให้เกิดการพัฒนาใหม่ๆ ในด้านสารยึดเกาะที่ทนความร้อน แต่ยังช่วยให้ตระหนักถึงความเป็นไปได้ที่เป็นไปได้หลายประการของสารยึดประสานเหล่านี้ ปัจจุบันวัสดุคอมโพสิตเส้นใยโพลิอิไมด์ถูกใช้เป็นวัสดุโครงสร้างที่ทำงานที่อุณหภูมิประมาณ 300 ° C ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมีของอนุมูลอินทรีย์ที่ประกอบเป็นกลุ่มอิไมด์ oligoimides แบ่งออกเป็นอะโรมาติกอะลิฟาติกและอะลิไซคลิกและตาม กับรูปร่างของโซ่ - เป็นเส้นตรงหรือสามมิติ (ตาข่ายเชิงพื้นที่)

ข้อเสียเปรียบหลักของวัสดุคอมโพสิตที่มีพอลิอิไมด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงคือความพรุนสูง ซึ่งจำกัดความเป็นไปได้อย่างมากในการใช้งานวัสดุเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพในทางปฏิบัติภายใต้สภาวะของการสัมผัสกับโหลดทางกลสูง อุณหภูมิสูง และบรรยากาศออกซิไดซ์

ดังนั้น จึงดูเหมาะสมกว่าที่จะใช้อิไมด์โอลิโกเมอร์ที่หลอมละลายได้ในขั้นต้นซึ่งสามารถบ่มโดยปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน เนื่องจากการเกิดโพลิเมอไรเซชันไม่ได้มาพร้อมกับการปลดปล่อยผลิตภัณฑ์พลอยได้ซึ่งระเหยง่าย นำไปสู่ความพรุนสูงของวัสดุที่ได้ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือโอลิโกเมอริกอิไมด์ที่สามารถโพลีเมอร์ได้ซึ่งมีกลุ่มมาเลอิซิไมด์และเอนโดเมทิลีนเตตระไฮโดรฟทาลิไมด์ที่ปลายสายโซ่

ความต้องการเหล่านี้ส่วนใหญ่พึงพอใจโดยบิสมาเลอิมิลส์ที่ได้จากปฏิกิริยาของไดเอมีนของโครงสร้างต่างๆ และมาลิกแอนไฮไดรด์ พันธะคู่ในบิส-มาเลอิไมด์ขาดอิเล็กตรอนเนื่องจากอยู่ใกล้กับหมู่คาร์บอนิลของวัฏจักรอิไมด์ ดังนั้น บิส-มาเลอิไมด์จะเกิดการรวมตัวได้ง่ายเมื่อถูกความร้อนเหนือจุดหลอมเหลว ทำให้เกิดโพลีเมอร์สามมิติ

ของเสียที่ส่งคืนได้ขององค์กรอุตสาหกรรม ของเสียเกิดขึ้นจากกิจกรรมทางเศรษฐกิจของวิสาหกิจเกือบทั้งหมด เนื่องจากปริมาณของเสียส่งผลกระทบโดยตรง ... " หน่วยงานของรัฐบาลกลางเพื่อการศึกษา MOSCOW รัฐโครงการก่อสร้างมหาวิทยาลัยแห่งวินัย _การประเมินเศรษฐกิจของการลงทุน_ "เศรษฐกิจของภาครัฐ" แสดงให้เห็นว่าปัญหาของการปฏิสัมพันธ์ระหว่างกลไกตลาดและรัฐ กฎระเบียบควรหารือ ... "ผู้สมัครของปรัชญาวิทยาศาสตร์นักวิจัยรุ่นน้องที่ภาควิชาสังคมวิทยาและจิตวิทยา N ... "โดยผู้ร่วมให้ข้อมูล Dean Witter แผนกการเงินที่ได้รับปริญญา Stanford ระยะสั้น ... "NV Mikhailova มินสค์รัฐที่สูงขึ้น ... "

2017 www.site - "ห้องสมุดอิเล็กทรอนิกส์ฟรี - วัสดุต่างๆ"

เนื้อหาของเว็บไซต์นี้ถูกโพสต์เพื่อการตรวจสอบ สิทธิ์ทั้งหมดเป็นของผู้เขียน
หากคุณไม่ตกลงที่จะโพสต์เนื้อหาของคุณบนเว็บไซต์นี้ โปรดเขียนถึงเรา เราจะลบออกภายใน 1-2 วันทำการ

2.5.9. การถอดการหล่อออกจากแม่พิมพ์และแกนจากการหล่อ

2.5.10. เสร็จสิ้นการดำเนินการสำหรับการประมวลผลการหล่อ

2.6. การผลิตการหล่อในแม่พิมพ์ผนังบาง (เปลือก) แบบครั้งเดียว

2.7. วิธีการหล่อแบบอื่นๆ สำหรับรุ่นที่ใช้ครั้งเดียว

2.8. การผลิตการหล่อในแม่พิมพ์หลายแบบ

2.8.1. การผลิตงานหล่อในแม่พิมพ์โลหะ (Chill Molds)

2.8.2. การผลิตการหล่อในแม่พิมพ์โลหะภายใต้ความกดดันสูง

2.8.3. หล่อบีบ

2.8.4. หล่ออย่างต่อเนื่อง

2.8.5. การหล่อด้วยไฟฟ้า

2.9. หล่อแรงดันควบคุม

2.10. หล่อเย็น

2.11. การหล่อแบบแรงเหวี่ยง

2.12. หล่อช่วงล่าง

2.13. หล่อโลหะผสม

2.13.1. แนวคิดของการหล่อโลหะผสม

2.13.2. คุณสมบัติการหล่อโลหะผสม

2.13.3. คุณสมบัติทางกล

2.13.4. คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

2.13.5. คุณสมบัติทางเทคโนโลยี

2.13.6. คุณสมบัติการดำเนินงาน

13.7. คำอธิบายสั้น ๆ ของการหล่อโลหะผสม

2.13.8. การหลอมโลหะผสมของโรงหล่อ

2.14. ข้อกำหนดทางเทคโนโลยีสำหรับการออกแบบการหล่อ

2.14.1. แนวคิดทั่วไปของความสามารถในการหล่อขึ้นรูป

2.14.2. ข้อกำหนดพื้นฐานบางประการสำหรับการออกแบบการหล่อ

2.15. พื้นฐานของการออกแบบเทคโนโลยีการผลิตการหล่อ

ส่วนที่ 3 การขึ้นรูปโลหะ

3.1. ข้อมูลทั่วไป

3.1.1. พื้นฐานทางกายภาพของการเสียรูปพลาสติก

3.1.2. ข้อดีของการขึ้นรูปโลหะ

3.1.3. อิทธิพลของการบำบัดด้วยแรงดันต่อโครงสร้างและคุณสมบัติของโลหะและโลหะผสม

3.2. ให้ความร้อนโลหะก่อนการบำบัดด้วยแรงดัน

3.2.1. ทางเลือกของความดันการรักษาอุณหภูมิ

3.2.2. อุปกรณ์ทำความร้อน

3.3. ประเภทของการขึ้นรูปโลหะ

3.3.1. การผลิตแบบม้วน

3.3.2. กด

3.3.3. การวาดภาพ

3.3.4. การตีขึ้นรูป

3.3.5. ปั๊มมิติ

3.3.6. ปั๊มแผ่น

3.3.7. กระบวนการขึ้นรูปพิเศษ

หมวดที่ 4 เทคโนโลยีกระบวนการเชื่อม การบัดกรีและการติดกาว

4.1. พื้นฐานทางกายภาพของการเชื่อม

4.1.1. สาระสำคัญของการก่อตัวของรอยต่อเชื่อม

4.1.2. ลักษณะทั่วไปของรอยเชื่อม

4.2. การเชื่อมแบบฟิวชั่น

4.2.1. สาระสำคัญของกระบวนการเชื่อมอาร์ค

4.2.2. อาร์คไฟฟ้า

4.2.4. การเชื่อมอาร์คด้วยมือ

4.2.5. การเชื่อมอาร์คใต้น้ำอัตโนมัติ

4.2.6. การเชื่อมอาร์คป้องกัน

4.2.7. การเชื่อมพลาสม่า

4.2.8. การเชื่อมด้วยไฟฟ้า

4.2.9. การเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอน

4.2.10. การเชื่อมด้วยเลเซอร์

4.2.11. การเชื่อมแก๊ส

4.3. การเชื่อมด้วยแรงดัน

4.3.1. วิธีการหลักในการเชื่อมสัมผัส

4.3.2. ติดต่อเครื่องเชื่อม

4.3.3. เทคโนโลยีการเชื่อมแบบจุดและตะเข็บ

4.3.4. เทคโนโลยีการเชื่อมแบบก้น

4.3.5. การเชื่อมตัวเก็บประจุ

4.3.6. การเชื่อมด้วยแรงดันชนิดพิเศษ

4.4. ฐานฟิสิกส์เคมีของความสามารถในการเชื่อม

4.5. เทคโนโลยีการเชื่อมวัสดุโครงสร้าง

4.5.1. คุณสมบัติของการเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอน

4.5.2. คุณสมบัติของการเชื่อมเหล็กอัลลอยด์

4.5.3. คุณสมบัติของเหล็กหล่อเชื่อม

4.5.4. คุณสมบัติของการเชื่อมโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก

4.6. ความสามารถในการผลิตของรอยต่อเชื่อม

4.7. วัสดุบัดกรีและพันธะ

4.7.1. บัดกรี

4.7.2. ติดกาว

หมวด ๕ เทคโนโลยีในการผลิตผลิตภัณฑ์จากผง โพลีเมอร์ ยาง คอมโพสิตและวัสดุอนินทรีย์

5.1. ผงโลหะวิทยา

5.1.1. ความรู้พื้นฐานด้านเทคโนโลยี

5.1.2. วัสดุผง

5.2. การสังเคราะห์อุณหภูมิสูงด้วยตนเอง (SHS)

5.3. โพลีเมอร์

5.3.1. โครงสร้างและคุณสมบัติของพอลิเมอร์

5.3.2. เทคโนโลยีในการรับสินค้า

5.4. วัสดุคอมโพสิต (กม.)

5.4.1. คอมโพสิตที่มีเมทริกซ์โลหะ

5.4.2. พอลิเมอร์เมทริกซ์คอมโพสิต

5.4.3. วิธีการรับสินค้าจากกม.

5.5. ผลิตภัณฑ์ยาง

5.6. วัสดุอนินทรีย์

5.6.1. แว่นตาอนินทรีย์

5.6.2. เซรามิกส์

ส่วนที่ 6 วิธีการทางเทคโนโลยีของการประมวลผลชิ้นส่วนเครื่องจักร

6.1 ข้อมูลทั่วไป

6.1.1. วิธีการประมวลผลช่องว่างของชิ้นส่วนเครื่องจักร

6.1.2. ความแม่นยำและความหยาบของการตัดเฉือน

6.2. พื้นฐานของการตัดโลหะ

6.2.1. การเคลื่อนที่ของการตัดและรูปแบบการตัดเฉือน

6.2.2. ลักษณะการตัดและรูปทรงชั้นตัด

6.2.3. องค์ประกอบของเครื่องมือกลึง

6.2.4. พิกัดระนาบของใบมีด

6.2.5. มุมคัตเตอร์คงที่

6.2.6. พื้นฐานทางกายภาพของกระบวนการตัด

6.2.7. การเลือกเงื่อนไขการตัดและวิธีการเพิ่มผลผลิต

6.3. วัสดุสำหรับการผลิตเครื่องมือตัด

6.4. ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับเครื่องตัดโลหะ

6.4.1. การจำแนกประเภทของเครื่องตัดโลหะ

6.4.2. รูปแบบจลนศาสตร์ของเครื่อง

6.5. กลึงบนเครื่องกลึง

6.5.1. วิธีการกลึง

6.5.2. เครื่องกลึงเกลียว

6.5.3. เครื่องกลึงแนวตั้ง

6.5.4. เครื่องกลึง - เครื่องหมุน

6.5.5. เครื่องกลึงและกึ่งอัตโนมัติ

6.6. เครื่องเจาะและคว้าน

6.6.1. เครื่องมือเจาะและเจาะรู

6.6.2. ประเภทของเครื่องเจาะ

6.7. การประมวลผลบนเครื่องกัด

6.7.1. วิธีการกัดและประเภทของหัวกัด

6.7.2. เครื่องมิลลิ่งเอนกประสงค์

6.7.3. อุปกรณ์เสริมสำหรับเครื่องกัด

6.8. ยืดเหยียด

6.8.1. ประเภทของเครื่องจักรและวัตถุประสงค์

6.8.2. เครื่องมือตัดและรูปแบบการประมวลผล

6.9. กระบวนการตัดเกียร์

6.9.1. วิธีการทำโปรไฟล์ฟันเฟือง

6.9.2. เครื่องมือตัดเกียร์

6.9.3. วิธีการทางเทคโนโลยีของการตัดเกียร์

6.10. ตัดด้าย

6.10.1. เครื่องมือขึ้นรูปเกลียว

6.10.2. เกลียวด้วยใบมีดและหวี

6.10.3. การกลึงเกลียวด้วยหัวกัด

6.10. 4. การร้อยด้วยก๊อก

6.10.5. ดายตัดเกลียว

6.10.6. หัวเกลียว

6.10.7. รีดเกลียว

6.11. การประมวลผลแบบขัด

6.11.1. เครื่องมือขัด

6.11.2. บด

6.11.3. Honing

6.11.4. superfinishing

6.11.5. ขัด

6.11.6. การปรับจูน

6.12. วิธีการประมวลผลทางไฟฟ้า เคมี และแบบผสม

6.12.1. การตัดด้วยอัลตราโซนิก

6.12.2. ตัดความร้อน

6.12.3. วิธีการประมวลผลด้วยไฟฟ้า

6.12.4. วิธีการประมวลผลทางเคมี

6.12.5. วิธีการประมวลผลบีม

6.13. ความสามารถในการผลิตของการออกแบบเครื่องจักร กลไก และชิ้นส่วน

5.4.2. พอลิเมอร์เมทริกซ์คอมโพสิต

วัสดุคอมโพสิตที่มีพอลิเมอร์เมทริกซ์มีความหนาแน่นต่ำ (1200 ... 1900 กก. / ลบ.ม. 3) ความไวของรอยบากต่ำการนำความร้อนและไฟฟ้าความล้าสูงและความแข็งแรงเฉพาะความสามารถในการแปรรูปความโปร่งใสของคลื่นวิทยุ (วัสดุจำนวนหนึ่ง) ฯลฯ . ในฐานะที่เป็นเมทริกซ์โพลีเมอร์สำหรับคอมโพสิตใช้เป็นเทอร์โมเซตติง (ส่วนใหญ่) และเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์และสารตัวเติม - ใด ๆ ข้างต้น

วัสดุที่ใช้เทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ด้วยสารตัวเติมที่กระจายตัวในลักษณะต่างๆ (แป้งโรยตัว กราไฟต์ โลหะออกไซด์ น้ำมันหล่อลื่นที่เป็นชั้น ผงโลหะ ไฟเบอร์กลาสแบบแยก ฯลฯ) ใช้สำหรับการผลิตเครื่องจักรและอุปกรณ์ที่รับน้ำหนักน้อยและปานกลาง ชิ้นส่วนของร่างกาย เกียร์และเฟือง แบริ่งและซีล สายพานไดรฟ์ ภาชนะบรรจุ ฯลฯ

ในบรรดาวัสดุคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติก วัสดุที่เติมด้วยแก้วเป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ฟิลเลอร์ใช้เส้นใยที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 9 ... 13 ไมครอนจากแก้วอลูมิโนโบโรซิลิเกตที่ปราศจากด่าง สั้น (0.1 ... 1 ไมครอน) และยาว (ยาว 3 ... 12 มม.) โดยมีระดับการเติม 10 ... 40% ของมวลพอลิเมอร์ ผลิตพลาสติกที่เติมด้วยแก้วจากโพลีเอไมด์ โพลีคาร์บอเนต โพรพิลีน และเทอร์โมพลาสติกอื่นๆ การเติมเทอร์โมพลาสติกด้วยใยแก้วจะเพิ่มคุณสมบัติด้านความแข็งแรงของโพลีเมอร์และความต้านทานความร้อน ลดการคืบของ 1.5 ... 2 เท่า ลดการขยายตัวจากความร้อน 2 ... 7 เท่า เพิ่มขีดจำกัดความทนทานและทนต่อการสึกหรอ การนำสารหล่อลื่นที่เป็นชั้นที่เป็นของแข็งมาใช้ในคอมโพสิต เช่น กราไฟต์ โมลิบดีนัม ไดซัลไฟด์ โบรอนไนไตรด์ ฯลฯ ช่วยลดค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีของโพลีเมอร์และเพิ่มความต้านทานการสึกหรอ

ความแข็งแรงของคอมโพสิตจากเทอร์โมพลาสติกสูงถึง 150 ... 160 MPa โดยมีแรงกระแทกสูงเพียงพอ (KCU = 8 ... 60 J/m2)

วัสดุคอมโพสิตที่ใช้พลาสติกเทอร์โมเซตติงขึ้นอยู่กับโพลิเมอร์ที่บ่มเมื่อถูกความร้อนหรือภายใต้การกระทำของ hardeners เพื่อสร้างโครงสร้างพอลิเมอร์สามมิติ คอมโพสิตที่มี phenol-formaldehyde, urea-formaldehyde, melamine-formaldehyde, organosilicon และเรซินอื่น ๆ อยู่ในกลุ่มที่ได้รับความร้อน ประเภทที่สองประกอบด้วยวัสดุคอมโพสิตจากโพลิไซล็อกเซน อีพอกซีเรซิน และโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว

พลาสติกเทอร์โมเซตติง (Thermosetting plastic) ซึ่งแตกต่างจากเทอร์โมพลาสติกนั้นมีลักษณะเฉพาะที่ไม่มีการไหลเย็นโดยสมบูรณ์ มีความต้านทานความร้อนสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ไม่ละลายน้ำ และมีอาการบวมเล็กน้อย มีความคงตัวของคุณสมบัติจนถึงอุณหภูมิที่ทนความร้อน ความสามารถในการทนต่อโหลดในระยะยาวที่อุณหภูมิตั้งแต่ -60 ถึง +200 ... 300 ° C ขึ้นอยู่กับชนิดของพอลิเมอร์และมีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดี แต่วัสดุเหล่านี้มีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีน้อยกว่าเทอร์โมพลาสติก

อีพอกซีเรซินมีการยึดเกาะสูงสุดกับฟิลเลอร์ อีพอกซีเรซินที่บ่มแล้วมีความทนทานต่อด่าง ตัวออกซิไดซ์ และกรดอินทรีย์ส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม วัสดุผสมที่มีคุณสมบัติเชิงกลต่ำ มีความทนทานต่อความร้อนสูงถึง 200 °C นอกจากนี้ เรซินเหล่านี้ยังมีพิษอีกด้วย

คอมโพสิตที่มีสารยึดเกาะออร์กาโนซิลิกอนและโพลิอิไมด์มีความต้านทานความร้อนสูงสุด (สูงถึง 280 ... 350 °C)

การใช้อีพอกซีเรซินและโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัวทำให้ได้วัสดุที่สามารถบ่มที่อุณหภูมิห้อง (การบ่มเย็น) ซึ่งมีความสำคัญมากในการผลิตผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่

วัสดุคอมโพสิตด้วย สารตัวเติมกระจายตัวซึ่งใช้เป็นผงอินทรีย์ (แป้งไม้ เซลลูโลส) และแร่ (ควอทซ์ แป้ง ไมกา เมทัลออกไซด์ สารหล่อลื่นชั้นแข็ง รวมทั้งสารกราไฟต์ โมลิบดีนัม ไดซัลไฟด์ โบรอนไนไตรด์) มีคุณสมบัติไอโซทรอปิก มีความแข็งแรงเชิงกลต่ำ และทนต่อแรงกระแทก .

เนื่องจาก วัสดุเสริมเส้นใยใยหิน ใยหิน ใยแก้วถูกนำมาใช้ ดังนั้นวัสดุเหล่านี้จึงเรียกว่าเส้นใย เส้นใยสายไฟ เส้นใยแร่ใยหิน เส้นใยแก้ว

เส้นใย - พลาสติกที่ใช้สำลีชุบเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ วัสดุมีการเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับผงอัด แรงกระแทก (สูงถึง 10 kJ/m 2 ) อย่างไรก็ตาม พวกมันมีความลื่นไหลต่ำกว่าอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งไม่อนุญาตให้ได้ชิ้นส่วนที่มีผนังบาง เส้นใยมีคุณสมบัติไดอิเล็กตริกต่ำ ไม่เสถียรต่อสภาพอากาศเขตร้อน และมีคุณสมบัติแอนไอโซทรอปิก ใช้สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ทางเทคนิคทั่วไปที่มีความต้านทานแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทกเพิ่มขึ้น ใช้ในการดัดและบิดงอ เช่น รอกสายพาน หน้าแปลน มือจับ ฝาครอบ ฯลฯ

เส้นใยแร่ใยหิน - คอมโพสิตที่มีแร่ใยหิน - ใยหิน แบ่งออกเป็นเส้นใยบาง ๆ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 0.5 ไมครอน ใช้เรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์และออร์กาโนซิลิกอนเป็นสารยึดเกาะ มีแรงกระแทกสูงและทนความร้อนได้ถึง 200 °C ทนต่อสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด และมีคุณสมบัติเสียดสีที่ดี ส่วนใหญ่จะใช้เป็นวัสดุสำหรับอุปกรณ์เบรก (ผ้าเบรก, วัสดุบุผิว, จานคลัตช์)

ใยหินที่มีฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์เป็นส่วนประกอบหลัก ใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนทนความร้อนที่มีความแข็งแรงสูงเพื่อวัตถุประสงค์ทางไฟฟ้า (แผงไฟฟ้า ตัวเก็บประจุแรงดันสูงและแรงดันต่ำ) และอิงจากโพลีเมอร์อินทรีย์ซิลิคอน - สำหรับชิ้นส่วนที่ทำงานเป็นเวลานาน ที่อุณหภูมิสูงถึง 200 ° C (วัสดุ K-41-5) และสำหรับห้องอาร์คของคอนแทคเตอร์กำลังสูง เทอร์มินัลบล็อก (KMK-218) วัสดุใหม่ล่าสุดมีความทนทานต่อสภาพเขตร้อน เฟาไลท์ -เส้นใย asb ที่ได้จากการชุบเส้นใย asb ด้วยเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ ตามด้วยการกลิ้งส่วนผสม ใช้สำหรับการผลิตท่อและภาชนะที่ทนกรด

ไฟเบอร์กลาส เป็นพลาสติกที่มีไฟเบอร์กลาสเป็นตัวเติม ใยแก้วขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 5 ... 20 ไมครอนใช้ความแข็งแรงสูงที่มีความต้านทานแรงดึง  V \u003d 600 ... 3800 MPa และโมดูลัสสูง (VM-1, VMP, M-11) มี V \u003d 3900 ... 4700 MPa และโมดูลัสยืดหยุ่นที่ยืดได้ถึง 110 GPa ใช้เส้นใย, เกลียว, มัดที่มีความยาวต่างกัน ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นตัวกำหนดแรงกระแทกของไฟเบอร์กลาส ยิ่งเส้นใยบางลงเท่าใด ก็ยิ่งมีข้อบกพร่องน้อยลงและมีความแข็งแรงสูง

คุณสมบัติทางกลของใยแก้วขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ ปริมาณและความยาวของเส้นใยแก้ว ชนิดของสารยึดเกาะ กระบวนการทางกายภาพและเคมีที่เกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างไฟเบอร์กลาสกับสารยึดเกาะ และวิธีการแปรรูป ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนใยแก้วจากแก้ว E (อะลูมิโนซิลิเกตที่ปราศจากด่าง) ด้วยใยแก้ว S (ความแข็งแรงสูงที่ทนความร้อน) ในสารยึดเกาะอีพ็อกซี่สามารถเพิ่มความแข็งแรงของคอมโพสิตได้ถึง 40%

เพื่อปรับปรุงความสามารถในการเปียกของไฟเบอร์กลาสด้วยสารยึดเกาะ ลดแรงเค้นที่เกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสาน เพิ่มการยึดเกาะระหว่างเส้นใยกับสารยึดเกาะ การตกแต่ง (การบำบัด) ของเส้นใยด้วยสารประกอบที่มีกลุ่มปฏิกิริยาต่างๆ (ไวนิล เมทาคริลิก ฟีนิล อะมิโน และหมู่อิมิโน เป็นต้น) ถูกนำมาใช้ การลดความเครียดในชั้นขอบของสารยึดเกาะด้วยเส้นใย การลดการหดตัวและความพรุน การต้านทานความร้อนที่เพิ่มขึ้นทำได้โดยการนำสารตัวเติมที่เป็นผงเข้าไปในสารยึดเกาะ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผงของสารยึดเกาะที่บ่มแล้ว

ไฟเบอร์กลาสแบ่งออกเป็น: มวลอัดแน่นที่เป็นเส้นใย เม็ดละเอียด และกระจายอย่างประณีต

ไฟเบอร์กลาสพันกันได้จากการชุบส่วนของเส้นใย 40 ... 70 มม. ตามด้วยการทำให้แห้งและทำให้แห้งเพื่อเอาตัวทำละลายออก (เช่น AG-4V) ข้อเสียของวัสดุเหล่านี้คือการกระจายตัวของสารยึดเกาะที่ไม่สม่ำเสมอ สมบัติทางกลกระจายตัวมากขึ้น และมีความลื่นไหลน้อยกว่าเมื่อเทียบกับไฟเบอร์กลาสอื่นๆ

เม็ดไฟเบอร์กลาส(พรีมิกซ์)ได้จากการชุบเส้นใยแก้วและมัดแก้วที่ไม่บิดเบี้ยว ตามด้วยการทำให้แห้งและตัดเป็นเม็ดยาว 5, 10, 20 และ 30 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางเม็ด 0.5 ... 8 มม. วัสดุมีความสามารถในการไหลและไหลได้ดี สมบัติทางกลมีเสถียรภาพมากขึ้น วัสดุประเภทนี้รวมถึงการตวงไฟเบอร์กลาส DSV

เครื่องรีดใยแก้วแบบละเอียดทำโดยการผสมใยแก้วที่บดแล้วที่มีความยาวสูงสุด 1.5 มม. เข้ากับสารยึดเกาะ ตามด้วยแกรนูล (แกรนูลขนาด 3 ... 6 มม.) ยังผลิต "เศษแก้ว" ที่มีเม็ดยาวไม่เกิน 10 ... 50 มม. จากเศษไฟเบอร์กลาสที่ชุบ

ไฟเบอร์กลาสที่มีเม็ดขนาดไม่เกิน 6 มม. ถูกแปรรูปโดยการฉีดขึ้นรูป เส้นใยแก้วละเอียดสามารถแปรรูปได้โดยการฉีดขึ้นรูปและในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีอุปกรณ์โลหะ - การฉีดขึ้นรูป ไฟเบอร์กลาสที่มีความยาวเกรน 10 มม. ถูกแปรรูปโดยการหล่อและการกดโดยตรง และด้วยความยาวเกรน 20 และ 30 มม. - โดยการกดโดยตรงเท่านั้น

ไฟเบอร์กลาสใช้ทำส่วนต่างๆ ของร่างกาย ส่วนประกอบของโล่ ฉนวน ปลั๊กคอนเนคเตอร์ แฟริ่งเสาอากาศ ฯลฯ ผลิตภัณฑ์ที่ดำเนินการที่อุณหภูมิตั้งแต่ -60 ถึง +200 ° C ทำขึ้นจากเรซิน aniline-phenol-formaldehyde และเส้นใยแก้ว aluminoborosilicate ที่ปราศจากด่างและสำหรับช่วงอุณหภูมิ - 60 ... +100 °C บนพื้นฐานของ อีพอกซีเรซิน

เส้นใยแก้วที่มีเรซินออร์แกโนซิลิกอนทำงานที่อุณหภูมิ 400 °C และใช้เส้นใยควอทซ์หรือซิลิกาในระยะเวลาอันสั้นและที่อุณหภูมิสูงขึ้น สำหรับชิ้นส่วนป้องกันความร้อนจะใช้เส้นใยแก้วที่มีเส้นใยซิลิกาและเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์

ขึ้นอยู่กับเสื่อแก้วและเรซินโพลีเอสเตอร์ไม่อิ่มตัว พรีเพกส์, ซึ่งใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนขนาดใหญ่ (ตัวถัง เรือ ส่วนของร่างกายของอุปกรณ์ ฯลฯ) การใช้เส้นใยเชิงเดี่ยวทำให้ได้เส้นใยแก้วที่มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีขึ้น ตัวอย่างเช่น ไฟเบอร์กลาสเชิง AG-4C มี:  V = 200 ... 400 MPa, KCU = 100 kJ / m 2; ในขณะที่สำหรับ AG-4V ที่ใช้เส้นใยพันกัน:  V = 80 MPa, KCU = 25 kJ / m 2

เส้นใยอินทรีย์ เป็นวัสดุคอมโพสิตที่มีพื้นฐานจากสารยึดเกาะโพลีเมอร์ ซึ่งเส้นใยของโพลีเมอร์อินทรีย์ (โพลีเอไมด์ ลาฟซาน ไนตรอน ไวนิล ฯลฯ) ทำหน้าที่เป็นสารตัวเติม สายรัด ผ้า และเสื่อจากเส้นใยเหล่านี้ยังใช้สำหรับการเสริมแรงด้วย ใช้เรซินเทอร์โมเซตติง (อีพ็อกซี่ ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ โพลิอิไมด์ ฯลฯ) เป็นสารยึดประสาน

การใช้สารยึดเกาะและสารตัวเติมโพลีเมอร์ที่มีลักษณะทางอุณหพลศาสตร์ที่คล้ายคลึงกัน ตลอดจนความสามารถในการแพร่และปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างกัน ทำให้คอมโพสิตมีความเสถียรของสมบัติเชิงกล ความแข็งแรงจำเพาะสูงและทนต่อแรงกระแทก ทนต่อสารเคมี ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อน เขตร้อน บรรยากาศ และการเสียดสี อุณหภูมิในการทำงานที่อนุญาตของเส้นใยออร์กาโนส่วนใหญ่คือ 100 ... 150 ° C และขึ้นอยู่กับสารยึดเกาะ polyimide และเส้นใยทนความร้อน - สูงถึง 200 ... 300 ° C ข้อเสียของวัสดุเหล่านี้ ได้แก่ แรงอัดและการคืบต่ำ

เพื่อให้ได้วัสดุคอมโพสิตที่มีความแข็งแรงสูง จะใช้เส้นใยที่มีอะโรมาติกโพลิเอไมด์ (เส้นใยอะรามิด SVM, Terlon, Kevlar) ซึ่งมีคุณสมบัติเชิงกลสูง มีความคงตัวทางความร้อนในช่วงอุณหภูมิกว้าง มีคุณสมบัติเป็นฉนวนและความล้าที่ดี ในแง่ของความแข็งแรงเฉพาะ เส้นใยเหล่านี้เป็นอันดับสองรองจากโบรอนและเส้นใยคาร์บอน

เส้นใยโบรอน - วัสดุคอมโพสิตบนพอลิเมอร์เมทริกซ์ที่เติมเส้นใยโบรอน มีคุณสมบัติทางกลที่ดี การคืบคลานต่ำ การนำความร้อนและไฟฟ้าสูง ทนทานต่อตัวทำละลายอินทรีย์ เชื้อเพลิงและสารหล่อลื่น รังสีกัมมันตภาพรังสี และโหลดสลับแบบวัฏจักร

เส้นใยโบรอนผลิตโดยการสะสมทางเคมีของโบรอนจากส่วนผสมของก๊าซ BCl 3 +H 2 ลงบนไส้หลอดทังสเตนที่อุณหภูมิ ~1130 องศาเซลเซียส เพื่อเพิ่มความทนทานต่อความร้อน เส้นใยเคลือบด้วยซิลิกอนคาร์ไบด์ ซึ่งสะสมจากเฟสไอ-แก๊สในสภาพแวดล้อมของอาร์กอนและไฮโดรเจน เส้นใยดังกล่าวเรียกว่า borsik เป็นสารยึดเกาะสำหรับเส้นใยโบรอน ใช้อีพอกซีเรซินดัดแปลงและโพลิอิไมด์ เส้นใยโบรอน KMB-3, KMB-Zk ช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ที่อุณหภูมิสูงถึง 100 °C, KMB-1 และ KMB-1k สูงถึง 200 °C และ KMB-2k ถึง 300 °C เพื่อปรับปรุงความสามารถในการผลิตของกระบวนการผลิต คอมโพสิตที่มีส่วนผสมของโบรอนไฟเบอร์กับใยแก้วถูกนำมาใช้

เส้นใยโบรอนใช้ในเทคโนโลยีการบินและอวกาศสำหรับการผลิตโปรไฟล์ แผง ชิ้นส่วนคอมเพรสเซอร์ ฯลฯ

เส้นใยคาร์บอน (CFRP) - วัสดุคอมโพสิตที่ใช้สารยึดเกาะโพลีเมอร์และเส้นใยคาร์บอน เส้นใยคาร์บอนมีคุณสมบัติทนความร้อนสูง ความแข็งแรงจำเพาะ ทนต่อสารเคมีและสภาพอากาศ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นความร้อนต่ำ

ใช้เส้นใยสองประเภท: ถ่านและแกรไฟต์ เส้นใย Viscose หรือ Polyacrylonitrile (PAN) แท่นหินและปิโตรเลียม ซึ่งต้องผ่านการอบชุบด้วยความร้อนเป็นพิเศษ ใช้เป็นวัสดุเริ่มต้น ในกระบวนการแปรรูปที่อุณหภูมิสูงในสภาพแวดล้อมที่ไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์ มีการเปลี่ยนจากเส้นใยอินทรีย์เป็นเส้นใยคาร์บอน การทำให้เป็นคาร์บอนทำได้ที่อุณหภูมิ 900 ... 2000 °C และกราไฟท์ - ที่อุณหภูมิสูงถึง 3000 °C ตามคุณสมบัติทางกล เส้นใยคาร์บอนแบ่งออกเป็นโมดูลัสสูงและความแข็งแรงสูง เทอร์โมเซตติงโพลีเมอร์ถูกใช้เป็นสารยึดประสาน: อีพ็อกซี่ ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ อีพอกซี-ฟีนอลเรซิน โพลิอิไมด์ ฯลฯ เช่นเดียวกับเมทริกซ์คาร์บอน

เส้นใยคาร์บอนมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี ทนทานต่อไฟฟ้าสถิตและไดนามิก กันน้ำและสารเคมี ฯลฯ

คาร์โบไฟเบอร์บนสารยึดเกาะอีพ็อกซี่-อะนิลิโน-ฟอร์มาลดีไฮด์ (KMU-3, KMU-Zl) มีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงถึง 100 °C บนอีพ็อกซี่-ฟีนอล (KMU-1l, KMU-ly) สูงถึง 200 °C บนโพลิอิไมด์ (KMU) - 2, KMU-2l) สูงถึง 300 °C บนเมทริกซ์คาร์บอนสูงถึง 450 °C ในอากาศและสูงถึง 2200 °C ในบรรยากาศเฉื่อย

คาร์โบไฟเบอร์ใช้สำหรับการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างสำหรับการบินและจรวด เสาอากาศ เรือ รถยนต์ และอุปกรณ์กีฬา

วัสดุคอมโพสิตชั้นมีแผ่นฟิลเลอร์ (ผ้า กระดาษ วีเนียร์ ฯลฯ) ชุบและเชื่อมประสานด้วยสารยึดเกาะโพลีเมอร์ วัสดุเหล่านี้มีคุณสมบัติแอนไอโซทรอปิก ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบเสริมเส้นใย ผ้าที่ใช้เส้นใยความแข็งแรงสูงของธรรมชาติต่างๆ ถูกนำมาใช้: ผ้าฝ้าย ผ้าใยแก้ว ผ้าใยแก้ว ผ้าอินทรีย์ ผ้าคาร์บอน ผ้าแก้วอินทรีย์ ผ้าแก้วอินทรีย์โบรอน ผ้ามีความแตกต่างกันในอัตราส่วนของเส้นใยในด้ายยืนและพุ่งในประเภทของการทอ ซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลของผ้า คอมโพสิตลามิเนตผลิตขึ้นในรูปแบบของแผ่น, ท่อ, ช่องว่าง

Getinaks - พลาสติกที่ใช้เรซินฟีนอล อะมิโนฟอร์มาลดีไฮด์และยูเรียดัดแปลง และกระดาษเกรดต่างๆ

Organogetinaks ทำขึ้นจากกระดาษจากเส้นใยสังเคราะห์ ส่วนใหญ่มักทำจากอะโรมาติกโพลีเอไมด์และโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ ใช้โพลิอิไมด์ ฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ อีพอกซีเรซิน และอื่นๆ เป็นสารยึดเกาะ เมื่อเทียบกับ getinaks พวกมันมีความต้านทานสูงกว่าในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าวและความเสถียรของคุณสมบัติทางกลและไดอิเล็กทริกที่อุณหภูมิสูง

Textolite - พลาสติกลามิเนตที่ใช้สารยึดเกาะโพลีเมอร์และผ้าฝ้าย วัสดุมีคุณสมบัติทางกลสูงทนต่อแรงสั่นสะเทือน textolites แบ่งออกเป็นโครงสร้าง, ไฟฟ้า, กราไฟท์, การกันกระแทกแบบยืดหยุ่นทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์หลัก

โครงสร้าง textolite เกรด PTK, PT, PTM ใช้สำหรับการผลิตเกียร์, ตลับลูกปืนธรรมดาที่ทำงานที่อุณหภูมิในเขตแรงเสียดทานไม่เกิน 90 ° C ในโรงงานรีด, กังหัน, ปั๊ม ฯลฯ ผลิตเป็นแผ่นด้วย ความหนา 0.5 ถึง 8 มม. และแผ่นที่มีความหนา 8 ถึง 13 มม.

Textolite อิเล็กโทรเทคนิคใช้เป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิในการทำงานตั้งแต่ลบ 65 ถึง +165 ° C และความชื้นสูงถึง 65% ผลิตเป็นแผ่นหนา 0.5 ถึง 50 มม. เกรด A, B, G, VCh กำลังไฟฟ้าในน้ำมันหม้อแปลงสูงถึง 8 kV/mm. เกรด A - พร้อมคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีขึ้นสำหรับการทำงานในน้ำมันหม้อแปลงและในอากาศที่ความถี่อุตสาหกรรม 50 Hz เกรด B - พร้อมคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับการใช้งานในอากาศที่ความถี่ 50 Hz เกรด G - คล้ายกับเกรด A ในแง่ของคุณสมบัติและพื้นที่ใช้งาน แต่มีความทนทานต่อการบิดเบี้ยวและความหนาเพิ่มขึ้น เกรด HF - สำหรับการใช้งานในอากาศที่ความถี่สูง (สูงถึง 10 6 Hz)

กราไฟท์ textolite ใช้สำหรับการผลิตตลับลูกปืนสำหรับอุปกรณ์กลิ้งและผลิตในรูปแบบของแผ่นที่มีความหนา 1 ... 50 มม. ยาวสูงสุด 1,400 มม. และกว้างสูงสุด 1,000 มม.

ปะเก็นแบบยืดหยุ่น textolite ใช้สำหรับการผลิตปะเก็นปิดผนึกและฉนวนในชุดเครื่องจักรที่สัมผัสกับน้ำมัน น้ำมันก๊าด น้ำมันเบนซิน ผลิตเป็นแผ่นหนา 0.2 ... 3.0 มม.

วี ใยหิน-textolites และ asbogetinaks ในฐานะที่เป็นฟิลเลอร์ตามลำดับจะมีผ้าใยหินหรือกระดาษใยหิน (มากถึง 60%) และเป็นสารยึดเกาะ - เรซินฟีนอล - ฟอร์มาลดีไฮด์และเมลามีน - ฟอร์มาลดีไฮด์เรซินโพลีเมอร์ซิลิคอน - อินทรีย์ซึ่งกำหนดอุณหภูมิการทำงานที่อนุญาต

วัสดุที่มีพื้นฐานมาจากเมลามีน-ฟอร์มาลดีไฮด์ทำให้ผลิตภัณฑ์ทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 200 °C บนฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ สูงสุด 250 °C และออร์กาโนซิลิกอนสูงถึง 300 °C ระหว่างการใช้งานระยะยาว ในช่วงเวลาสั้นๆ อุณหภูมิอาจสูงถึง 3000 °C ใยหิน-เท็กซ์โทไลต์ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตผ้าเบรก ผ้าเบรก เป็นวัสดุฉนวนความร้อนและป้องกันความร้อน

ไฟเบอร์กลาส ทำจากผ้าแก้วและสารยึดเกาะโพลีเมอร์ต่างๆ สำหรับเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ (KAST, KAST-V, KAST-R) ทนความร้อนได้ดีกว่า PTK textolite แต่มีความทนทานต่อการสั่นสะเทือนแย่กว่า สำหรับเรซินออร์กาโนซิลิกอน (STK, SK-9F, SK-9A) มีความทนทานต่อความร้อนและความเย็นสูง ทนต่อสารเคมีสูง ไม่ทำให้เกิดการกัดกร่อนของโลหะเมื่อสัมผัส ไฟเบอร์กลาสใช้เป็นหลักสำหรับผลิตภัณฑ์วิศวกรรมวิทยุขนาดใหญ่

แรงกระแทกสูง KCU สูงถึง 600 kJ / m 2 ความต้านทานชั่วคราวสูงถึง 1,000 MPa วัสดุแอนไอโซทรอปิกใยแก้ว, เสริมด้วยแผ่นไม้อัดแก้ว (SVAM) ในแง่ของความแข็งแกร่งจำเพาะ วัสดุเหล่านี้ไม่ได้ด้อยกว่าโลหะ และในแง่ของความแข็งแกร่งจำเพาะ พวกมันเหนือกว่าพวกมัน 2 ... 3 เท่า

พลาสติกเติมแก๊สสามารถนำมาประกอบกับคลาสของคอมโพสิตได้เนื่องจากโครงสร้างของพวกมันเป็นระบบที่ประกอบด้วยเฟสของแข็งและก๊าซ แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: พลาสติกโฟมและพลาสติกโฟม โฟมมีโครงสร้างเซลล์ซึ่งเป็นรูพรุนที่แยกจากกันโดยชั้นโพลีเมอร์ พอโรพลาสต์มีระบบรูพรุนแบบเปิดและผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซหรือของเหลวในนั้นสื่อสารกันและสิ่งแวดล้อม

โฟม ได้รับบนพื้นฐานของเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ (โพลีสไตรีน, โพลีไวนิลคลอไรด์, โพลียูรีเทน) และเรซินเทอร์โมเซตติง (ฟีนอล - ฟอร์มาลดีไฮด์, ยางฟีนอล, ออร์กาโนซิลิกอน, อีพ็อกซี่, ยูเรีย) เพื่อให้ได้โครงสร้างที่มีรูพรุน ในกรณีส่วนใหญ่ ส่วนประกอบที่ขึ้นรูปก๊าซจะถูกนำเข้าไปในสารยึดเกาะโพลีเมอร์ที่เรียกว่า ตัวแทนเป่าอย่างไรก็ตาม ยังมีวัสดุที่ทำให้เกิดฟองได้เอง เช่น โฟมโพลีอีเทอร์ ยูรีเทน โฟมโพลีอีพ็อกซี่ พลาสติกโฟมจากเรซินเทอร์โมพลาสติกนั้นมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและมีความยืดหยุ่นมากกว่า อย่างไรก็ตาม ช่วงอุณหภูมิในการทำงานอยู่ระหว่าง -60 ถึง +60 °C

พอโรพลาสต์ ส่วนใหญ่ได้มาจากการทำให้เกิดฟองเชิงกลขององค์ประกอบ เช่น ด้วยอากาศอัดหรือการใช้สารทำให้เกิดฟองแบบพิเศษ ในระหว่างการชุบแข็งของมวลโฟม ตัวทำละลายที่ถูกกำจัดออกจากผนังเซลล์ระหว่างกระบวนการทำให้แห้งและบ่ม จะทำลายพวกมัน สามารถรับผ่านรูพรุนได้โดยการเติมองค์ประกอบด้วยสารที่ละลายน้ำได้ หลังจากกดและบ่มผลิตภัณฑ์แล้วจะแช่ในน้ำอุ่นซึ่งล้างสารที่ละลายได้

พลาสติกโฟมใช้สำหรับการผลิตโช้คอัพ เบาะนุ่ม ฟองน้ำ ตัวกรอง เป็นตัวหน่วงการสั่นสะเทือนและปะเก็นกันเสียงในชุดระบายอากาศ เครื่องเก็บเสียง ปะเก็นในหมวกกันน็อคและหมวกกันน็อค ฯลฯ ความหนาแน่นของพวกเขาคือ 25 ... 500 กก. / ม. 3

วัสดุกรอบโลหะ-โพลีเมอร์เป็นวัสดุคอมโพสิตที่ฐานพาหะเป็นตาข่ายโลหะสามมิติ และช่องระหว่างเฟรมนั้นเต็มไปด้วยองค์ประกอบพอลิเมอร์ที่มีส่วนประกอบการทำงานต่างๆ (รูปที่ 5.11)

ข้าว. 5.11. โครงสร้างของวัสดุกรอบโลหะ-โพลีเมอร์ (a) และวัสดุ MPC (b):

1 - อนุภาคโลหะ 2 - โพลีเมอร์ 3 - น้ำมันหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง 4 - กราไฟท์ไพโรไลติก

ในทางวิศวกรรมเครื่องกล วัสดุที่หล่อลื่นตัวเองด้วยโลหะ-พอลิเมอร์ซึ่งใช้กรอบโลหะเซรามิกและสารยึดเกาะโพลีเมอร์ที่มีสารหล่อลื่นแห้งหลายชนิด (กราไฟต์ โมลิบดีนัม ไดซัลไฟด์ แคดเมียมไอโอไดด์ ฯลฯ) ได้พบการใช้งาน วัสดุดังกล่าวใช้สำหรับการผลิตตลับลูกปืนธรรมดา กรงตลับลูกปืนกลิ้ง แหวนลูกสูบ ฯลฯ

เพื่อให้ได้กรอบโลหะเซรามิกจะใช้ผงของทองแดงดีบุก, สแตนเลส, แก้วเซรามิก ช่องว่างระหว่างเฟรมถูกเติมด้วย PTFE-4D โดยการทำให้ชุ่มด้วยสารแขวนลอยที่เป็นน้ำ 50% ของ PTFE หรือส่วนผสมของ PTFE-4D กับตะกั่ว วัสดุกันเสียดสีโลหะเซรามิก MPK ซึ่งทำมาจากผงสเตนเลสสตีล ประกอบด้วยสารไพโรกราไฟต์และฟลูออโรพลาสต์-4

เทคโนโลยีสำหรับการผลิตมีดังนี้: ผงโลหะถูกกดและเผาเป็นกรอบที่มีความพรุน 20 ... 70% จากนั้นในห้องพิเศษ ก๊าซที่ประกอบด้วยคาร์บอนจะถูกส่งผ่านรูพรุนที่อุณหภูมิที่ช่วยให้เกิดไพโรไลซิสของก๊าซและกราไฟต์ที่สะสมอยู่บนผนังของเฟรมจนเต็มประมาณ 3/4 ของปริมาตรรูพรุน หลังจากนั้น ผลิตภัณฑ์ถูกชุบด้วยสุญญากาศซ้ำแล้วซ้ำอีกด้วยสารแขวนลอยฟลูออโรเรซิ่น -4 พร้อมการอบชุบด้วยความร้อนพร้อมกัน

วัสดุหล่อลื่นตัวเองตามประเภทที่กำหนดมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงถึง 250 °C

มีแนวโน้มมากที่จะใช้วัสดุหล่อลื่นตัวเองของกรอบเทปซึ่งเป็นฐานโลหะ (เทป) ซึ่งชั้นของกรอบโลหะเซรามิกที่มีรูพรุนถูกอบ รูพรุนของเฟรมนั้นเต็มไปด้วยองค์ประกอบจากฟลูออโรพลาสต์-4 และสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง

วัสดุเทปมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมาก ทำให้สามารถผลิตตลับลูกปืนธรรมดา (แบบม้วน) และวัสดุบุผิวทุกขนาด) ให้ทำงานโดยไม่ต้องหล่อลื่นที่อุณหภูมิสูงถึง 280 ° C ที่แรงดันสูง (สูงถึง 200 ... 300 MPa) และความเร็วการเลื่อน การใช้เทปฐานโลหะและโครงที่มีรูพรุนสีบรอนซ์ช่วยให้ระบายความร้อนได้ดีจากโซนเสียดทาน และฟลูออโรพลาสต์-4 ที่มีสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็งอยู่ในรูพรุนและบนพื้นผิวช่วยให้เกิดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำและความทนทานต่อการสึกหรอสูงของคู่แรงเสียดทาน ในต่างประเทศมีการใช้วัสดุเทปเช่น DU, DP, DQ อย่างแพร่หลาย

ข้อเสียอย่างหนึ่งของวัสดุเทปสำหรับเฟรมคือความหนาขนาดเล็กของชั้นรันอิน (10 ... 20 µm) ซึ่งไม่รวมความเป็นไปได้ของการตัดเฉือนตลับลูกปืนหลังจากติดตั้งในตัวเรือน

มีประสิทธิภาพในการใช้วัสดุหล่อลื่นตัวเองของเฟรม ซึ่งเฟรมที่เผาจากเส้นใยโลหะหรือตาข่าย และองค์ประกอบโพลีเมอร์ต่างๆ ถูกใช้เป็นเมทริกซ์ เช่นเดียวกับวัสดุที่มีคาร์บอน-กราไฟต์และผ้าคาร์บอน-กราไฟต์ที่เป็นโลหะที่ชุบด้วย สารยึดเกาะโพลีเมอร์ที่มีสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็ง

ปัจจุบันนิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย วัสดุไม้คอมโพสิต,ซึ่งเป็นวัสดุเสริมแรงจากไม้ (สารตัวเติม) รวมกันเป็นเมทริกซ์ (โดยปกติจะเป็นโพลีเมอร์) ด้วยการเติมสารเติมแต่งพิเศษ ในบางกรณีเรียกว่าพลาสติกจากไม้หรือ KDPM (วัสดุพอลิเมอร์ไม้คอมโพสิต)

แผ่นไม้อัด - สินค้าขนาดใหญ่ผลิตโดยการรีดร้อนด้วยเศษไม้ผสมกับสารยึดเกาะ ตาม GOST 10632-89 แผ่นที่ผลิตในขนาด 2440x1220; 2750x1500; 3500x1750; 3660x1830; 5500x2440 มม. ความหนาตั้งแต่ 10 ถึง 25 มม. ขัดแล้วไม่ขัด ตามวัตถุประสงค์ของจานแบ่งออกเป็นสามเกรด: P-1 (P-1M หลายชั้นและ P-1T สามชั้น)- ผลิตกล่อง แผง และชิ้นส่วนอื่นๆ ในการผลิตวิทยุและเครื่องมือเครื่องใช้ เฟอร์นิเจอร์และส่วนประกอบในการก่อสร้าง เคลือบด้วยฟิล์มที่ยึดตามเทอร์โมเซตติงและเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ สีและวาร์นิช P-2 (P-2T และ P-20 ชั้นเดียว แบ่งออกเป็นกลุ่ม A และ B) - ผลิตกล่องเครื่องมือ เครื่องจักร ภาชนะและภาชนะ (ยกเว้นอาหาร) ชั้นวาง ส่วนประกอบของเฟอร์นิเจอร์และโครงสร้างอาคาร ปูด้วยแผ่นไม้อัด กระดาษตกแต่ง - พลาสติกลามิเนตและไม่หันหน้า P-3 (P-ET)- ส่วนของร่างกายสำหรับรถตู้, พาร์ทิชันรถยนต์, องค์ประกอบของโครงสร้างรับน้ำหนักของอาคาร ตามคุณภาพของพื้นผิว เพลตจะแบ่งออกเป็นเกรดขัดเงา (เกรด 1 และ II) และไม่ขัดเงา (เกรด I และ II)

แผ่นใยไม้ (GOST 4598-86) ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นพวกเขาจะแบ่งออกเป็นนุ่ม (M) กึ่งแข็ง (PT) แข็ง (T) และซุปเปอร์ฮาร์ด (ST) และขึ้นอยู่กับความแข็งแรงดัดเป็นเจ็ดเกรด: M -4, M- 12, M-20, PT-100, T-350, T-400 และ ST-500 โดยที่ตัวเลขระบุค่าต่ำสุดของความแข็งแรงสูงสุดของแผ่นในการดัดเป็น kgf / cm 2 ความหนาของแผ่น 2.5; 3.2; 4; 5; 6; 8:12; 16 และ 25 มม. ความกว้างตั้งแต่ 1220 ถึง 1830 มม. และความยาวตั้งแต่ 1200 ถึง 5500 มม. ออกแบบมาเพื่อใช้ในผลิตภัณฑ์และโครงสร้างที่ป้องกันความชื้น

พลาสติกเคลือบไม้ (แผ่นไม้อัด) - แผ่นไม้อัดหลายชั้นอัดร้อน ชุบด้วยเรซินสังเคราะห์จากไม้ประเภทต่างๆ Chipboards มีความแข็งแรงสูงและทนต่อการสึกหรอ ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำและการรันอินที่ดี

Chipboardหนาตั้งแต่ 1 ถึง 15 มม. ทำจากแผ่นสี่เหลี่ยมหนา 15 ถึง 60 มม. - ในรูปแบบของแผ่น แผ่นและแผ่นติดกาวจากแผ่นไม้อัดทั้งแผ่นตามความยาวเรียกว่าของแข็งและจากหลาย ๆ - คอมโพสิต (มีคุณสมบัติค่อนข้างลดลง) แผ่นทึบผลิตด้วยความกว้าง 950 มม. และความยาว 700, 1150 และ 1500 มม. และ 1200x1500 มม. คอมโพสิต 2400x950, 4800x1200, 5000x1200 มม.; แผ่นพื้นแข็ง: 750x750, 950x700 (1150, 1500); 1200x1200 (1500) แผ่นผสมผลิตในขนาดเดียวกับแผ่นผสม ตาม GOST 13913-78 และ GOST 20366-75 chipboard แบ่งออกเป็น 11 เกรด

ไปที่หมายเลข ส่วนประกอบและชิ้นส่วนที่มีแนวโน้มจาก KDPMสามารถนำมาประกอบ:

ลูกกลิ้งสายพานลำเลียง

ตัวเรือนแบริ่งกลิ้ง

ผ้าคลุมคนตาบอดและทางเดิน ฟัก;

ส่วนกลางของล้อและลูกกลิ้ง (ศูนย์ล้อพร้อมผ้าพันแผลทำจากเหล็ก)

บล็อกสายเคเบิลสำหรับเครน, telphers, รอกโซ่ ฯลฯ ;

รอก, เฟือง, เฟืองที่ติดตั้งบนเพลาพร้อมข้อต่อแบบไม่มีกุญแจ

ตุ้มน้ำหนัก ตุ้มน้ำหนัก แดมเปอร์ มู่เล่ที่มีส่วนด้านในทำด้วยขี้เลื่อยโลหะอัดและส่วนด้านนอกทำด้วย KDPM

แผงสำหรับบุภายในของรถยนต์ รถโดยสาร เกวียน ห้องโดยสารของเครื่องจักรต่าง ๆ ฯลฯ.;

ลูกสูบของกระบอกสูบนิวเมติกและไฮดรอลิก

กรอบหน้าต่าง

เฟรมสำหรับชิ้นส่วนที่ทำจากโฟมโพลียูรีเทน

โปรไฟล์โค้งงอและแผงไม้วีเนียร์

แผงแซนวิชที่มีแผ่นชั้นนอกทำด้วยไม้อัด แผ่นใยไม้อัด แผ่นไม้อัด DSG1 แผ่นไม้อัดหรือโลหะ (เหล็ก อะลูมิเนียม) และส่วนตรงกลางทำด้วยพลาสติกโฟมที่มีสารตัวเติมไม้

ชิ้นส่วนที่ทำด้วยโฟมพลาสติกที่มีสารตัวเติมไม้สำหรับโครงสร้างและเป็นฉนวนความร้อน (เช่น ชิ้นส่วนยึดสำหรับเพดานรถยนต์ ฉนวนกันความร้อน เสียง และการสั่นสะเทือนของรถยนต์ หัวรถจักรดีเซล ตู้เย็นและประตูโรงรถ ฉนวนกันความร้อนของท่อแบบไม่มีช่องระบายอากาศ , ฯลฯ );

อ่างเก็บน้ำ (ถังแก๊ส ตัวรับ ฯลฯ)

ตลับลูกปืนธรรมดาทำงานในโหมดถ่ายโอนแบบเลือก

แน่นอนว่า ขอบเขตการใช้งาน KDPM ที่พิจารณาแล้วมีแนวโน้มว่าจะไม่สมบูรณ์ ไม่ได้ทำให้หมดพื้นที่การใช้งานที่เป็นไปได้ทั้งหมด และสามารถขยายได้อย่างมาก