ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механические свойства из "Полимерные смеси и композиты" Как было показано, порошкообразные наполнители увеличи вают твердость матричного полимера, но не всегда способствуют возрастанию ударной вязкости или прочности при растяжении. Последнее зависит от податливости матрицы и степени адгезии между наполнителем и матрицей. Во многих случаях ударная вязкость фактически уменьшается при введении сферических или существенно изометричных частиц, особенно, если имеется хорошая адгезия между матрицей и наполнителем. С другой стороны, композиции, содержащие волокна, даже короткие, обнаруживают синергизм механических свойств, т. е. обладают наряду с высоким модулем упругости также высокой прочностью и ударной вязкостью. [c.359] В этом разделе кратко рассмотрены основные аспекты механического поведения композиций, усиленных волокнами (как короткими, так и непрерывными). Так как природа межфазной адгезии (как и в случае композиций с порошкообразными наполнителями) важна для определения модуля, прочности и ударной вязкости, то обсуждена также роль поверхности раздела между наполнителем и матрицей. [c.359] В этом разделе рассматриваются некоторые исследования свойств композиций, усиленных с помощью более или менее изотропно распределенных коротких волокон. Более детальное обсуждение теоретических и технологических вопросов, касающихся композиций, содержащих непрерывные однонаправленные волокна или слоевые волокнистые структуры, расположенные в двух взаимно перпендикулярных направлениях, дано в работах [41, 130, 131, 172, 190, 191, 373, 715, 808, 944, 998], а также в другой литературе . [c.361] Вследствие такой ярко выраженной анизотропии свойств, системы с беспорядочно расположенными волокнами часто более предпочтительны. [c.364] Обратимся теперь к рассмотрению прочностных и деформационных свойств. Изменения прочности и модуля упругости в зависимости от ориентации наполнителя [130, гл. 12] рассмотрены несколькими исследователями, например Сяо [943] и Броди и Уордом [123]. Если даже полимерная матрица обладает низким модулем, который не может внести большого вклада в общий модуль композиции, все же матрицей ни в коем случае нельзя пренебречь, так как разрушение часто происходит в результате катастрофического роста трещины в матрице. Кривые растяжения композиций с однонаправленными волокнами обычно являются линейными вплоть до разрушения при приложении нагрузки вдоль направления ориентации волокна [130, с. 370], но имеют нелинейный характер при растяжении в направлении, перпендикулярном направлению ориентации волокна. В последнем случае напряжение в момент разрушения также очень мало, что объясняется высокой концентрацией напряжений в матрице. [c.364] Таким образом, по крайней мере при определенных условиях, матрица (и поверхность раздела) может оказывать существенное влияние на свойства наполненной композиции. [c.365] При увеличении частоты число циклов до разрушения несколько уменьшается, при этом эффект тем больше, чем меньше уровень напряжения эффект выражен сильнее в изотропном материале. Было предположено, что повышенная температура понижает модуль упругости, что, в свою очередь, увеличивает неэффективную длину волокна и, таким образом, снижает способность материала противостоять напряжениям. В другом исследовании [170] была подчеркнута критическая роль гистерезисного разогрева, обусловливающего разрушение как ненаполненных, так и наполненных стеклянным волокном полимеров. Кроме того, было найдено, что хорошая связь матрицы с волокном благоприятствует увеличению усталостной прочности. [c.366] В работе [915] исследованы усталостные свойства различных пластмасс, усиленных короткими волокнами. Более подробно исследование усталостного поведения найлона, полистирола и полиэтилена, наполненных стеклом, провели Долли и Карилло [915]. Они нашли, что найлон является наиболее устойчивой к усталости матрицей во всех материалах наблюдали нарушение связи полимера с наполнителем. В найлоне, усиленном длинными волокнами, трещины формировались и росли только в тех местах, где концентрация волокна была высокой, в то время как в случае более коротких волокон трещины образовывались в очень локализованных областях. Трещины легко распространялись в полистироле, в то время как в найлоне и полиэтилене они развивались с трудом. Такие результаты согласуются с наблюдениями Герцберга и др. [386], которые нашли, что скорость роста трещин намного выше в полистироле, чем в полиэтилене или найлоне действительно, кристаллические полимеры обычно характеризуются меньшей скоростью роста усталостных трещин, чем стеклообразные [574]. [c.367] Тот факт, что сопротивление усталостному разрушению коррелирует со статической вязкостью разрушения [574], облегчает выбор полимеров в качестве матрицы. [c.367] Вернуться к основной статье