Справочник по композиционным материалам

Воздействие температуры |

Армированные пластмассы работают в широком диапазоне температур с максимальными перепадами от —54 до +121 °С в конструкциях военного назначения и при еще более высоких температурах, если имеются какие-либо дополнительные источ­ники тепла, кроме естественных. Прочность и жесткость обычно не изменяются при низких температурах, а в некоторых случаях даже увеличиваются. При отрицательных температурах полимеры становятся менее гибкими и в результате этого более чувствитель­ными к усталостному разрушению под действием переменных механических нагрузок. Все смолы имеют определенные пределы рабочих температур и разрушаются в большинстве случаев при неправильном подборе матрицы (связующего) для данных тем­пературных условий. Термическая усталость, или многократные циклы нагрев—охлаждение, может вызвать появление локальных механических напряжений в результате последовательных теп­ловых расширений и сжатий. Это явление в случае несовместимо­сти смолы и армирующего материала может оказаться основной причиной разрушения.

Высокие температуры могут вызвать деструкцию смол, а почти все химические реакции ускоряются с повышением температуры. Армированные пластмассы могут применяться и при высоких температурах, но, повторяем, только при правильном выборе полимерной композиции. Если температурные максимумы экс­плуатации превышают 121 °С, то большинство матриц, пере­рабатываемых при комнатной температуре, оказываются непри­годными. Применяемые в настоящее время промышленные смолы, отверждающиеся при высоких температурах, можно эксплуати­ровать при температурах, превышающих 316 °С. Один из наиболее легкодоступных и, в большинстве случаев, надежных видов информации, который можно получить из производственной литературы, — это допустимый температурный диапазон эксплуа­тации материала. Пределы рабочих температур для некоторых смол приводятся Д. Росато [18]. Выбирая смолу для конкрет - 292 ных условий эксплуатации, необходимо подобрать ее так, чтобы она полностью отвечала требованиям именно этих условий, правда, как правило, за счет ухудшения каких-то других свойств.

При повышении температуры свойства композиционного мате­риала не меняются до достижения точки начала размягчения связующего. При достаточно сильном нагреве твердая матрица достигает температуры стеклования, когда полимер переходит из стеклообразного состояния в высокоэластическое. При этой температуре наблюдается заметное ухудшение механических свойств матрицы. В большинстве областей применения нельзя допускать нагрев матриц выше температуры стеклования.