Справочник по композиционным материалам

Поверхностные свойства

Для стекловолоконных ровингов процесс нанесения химиче­ских аппретов может быть совмещен аппаратурно с процессом формования волокна. Аппрет должен быть подобран так, чтобы удержать вместе элементарные волокна, действовать как замасли - ватель, облегчая процессы последующей механической переработки и одновременно препятствовать полной смачиваемости стеклово­локон при создании композитов.

Наиболее широкое распространение имеет обработка стекло - ровингов аппретом из поливинилацетата, образующего пленку с последующей обработкой метакрилатно-хлоридным комплексом хрома и (или) органосиланами, антистатиками и различными замасливателями, придающими стренгам необходимые свойства (хорошую способность к измельчению, хорошую износостойкость, смачиваемость связующим).

Пленка, нанесенная на элементарные волокна и сцепляющая их вместе, объединяя стренгу (прядь), предохраняет элементар­ные нити от преждевременного истирания в процессе вытяжки, объединяет стренги в ровинг и облегчает дальнейшую его пере­работку.

Аппретирующие, шлихтующие вещества имеют одну или более групп, которые химически реагируют с гидроксильными группами на поверхности стекла так же хорошо, как и с другими материа­лами (особенно с термо - и реактопластами, используемыми как связующие). Шлихтующие вещества являются, таким образом, как бы «мостиком» между поверхностью стекла и связующим. 196

Они перераспределяют напряжение между податливой матрицей, обладающей низким модулем Юнга и жесткой армирующей компо­нентой.

Антистатики и замасливатели разделяются по требованиям к дальнейшей переработке стеклоровинга, увеличивая его твер­дость (жесткость) и возможность резки (измельчения).

Снятие аппретов должно проводиться в соответствии с требо­ваниями дальнейших технологических процессов, совместимостью со связующими и конечным использованием материалов.

Большая часть непрерывных стекловолокон, используемых для армирования, рубится на относительно короткие волоконца (длиной 12,7 ... 50,8 мм) для получения изотропно-прочных ма­териалов. В этой форме волокно используется при напылении, литье из гранул, непрерывном ламинировании, а также при листо­вом или объемном литье компаундов. Ровинг должен при такой переработке обладать способностью хорошо резаться и диспер­гироваться с минимальным распадением отдельных прядей на элементарные волокна.

Ровинг, предназначенный для резки, может иметь различную жесткость, которая определяется степенью склеивания прядей. Мягкая ровница может создавать трудности для резки, но она хороша при получении изделий сложной формы, при наличии в изделии острых углов или сложных радиусов. Жесткая ровница может быть рекомендована как армирующий компонент в изде­лиях с простыми радиусами в случае, когда предпочтительна резка волокна.

Элементарные стренги, входящие в обычный ровинг, могут быть окрашены и, следовательно, можно проследить за эффективностью равномерного распределения резаного волокна.

Ровинг, используемый при намотке нитью или при пултрузии, должен быть хорошо интегрирован в единый жгут. Он должен контролироваться определенным уровнем обрывности элементар­ных волокон, хорошей смачиваемостью связующим и равноде - формируемостью при приложении нагрузки. При такой подго­товке простые жгуты имеют преимущества перед объединенными вместе жгутами.

Механические свойства композитов, полученных намоткой, определяют методом, разработанным в лаборатории морской артиллерии США (ЛМА), по которому для оценки механических параметров изготовляют так называемые JIMA-кольца. Типичные значения предела прочности при изгибе для композитов, получен­ных методом параллельной намотки, составляют 1207 МПа при модуле упругости 55,2 ГПа [1]. Ровинг из 5-стекловолокон ши­роко используется в материалах, требующих высоких прочностей. Из таких материалов изготовляют сосуды высокого давления, получаемые намоткой. Специальные полые стекловолокна исполь­зуются для получения стеклопластиков с уменьшенной удельной плотностью. Эти волокна также перерабатывают методом намотки.