Свойства стеклопластиков

Механические свойства. Стеклопластики, в зависимости от структуры и расположения армирующих материалов, в большин­стве случаев анизотропны, т. е. механические свойства их изменя­ются в зависимости от направления действия нагрузки.

Прочность при растяжении ориентированных стеклопластиков определяется прежде всего количеством и прочностью армирующе­го материала, адгезионной и когезионной прочностью связующего, его модулем упругости и относительным удлинением. Зависимость разрушающего напряжения при растяжении стеклопластика от со­держания волокна приведена на рис. 13.

Абсолютные значения разрушающего напряжения однонаправ­ленных стеклопластиков на основе алюмоборосиликатного волок­на достигают 1 600... 1 800 МПа, а на основе волокна из стекла ВМ- 1 могут составлять 2 000...2 200 МПа. Содержание стекла в неориен­тированных стеклопластиках обычно не более 50 вес. %, причем повышение прочности с ростом количества волокон не так заметно. Влияние адгезии связующего к стеклянным волокнам на прочность стеклопластика представлено на рис. 14.

Когезионная прочность связующего, его модуль упругости и эластичности, а также относительное удлинение оказывают решаю­щее влияние на монолитность системы связующее - стеклянные во­локна. Для обеспечения монолитности стеклопластика, армирован­ного алюмоборосиликатными волокнами, необходимо, чтобы свя­зующее имело прочность при растяжении 120...150 МПа, модуль упругости 4 500...5 000 МПа, а относительное удлинение 4...5 %.

Рис. 13. Зависимость разрушающего напряжения при растяжении ориен-тированных стеклопластиков от содер-жания стеклянного волокна.

Рис. 14. Зависимость разрушающего напряжения при растяжении ориен­тированных стеклопластиков от адгезии связующих к стеклянным волокнам.

Прочность при сжатии в меньшей степени, чем при растяжении, зависит от прочности и количества стеклянных волокон, в то время как увеличение диаметра и модуля упругости волокон приводит к значительному увеличению разрушающего напряжения стеклопла­стика при сжатии. Очень велико влияние адгезионной прочности связующего, значение которой, для обеспечения монолитности стек­лопластика, должно составлять 80... 100 МПа.

Прочность при изгибе стеклопластиков зависит как от диамет­ров волокон, влияющих на прочность при сжатии, так и от факто­ров, определяющих прочность при растяжении. Для неориентиро­ванных стеклопластиков значение разрушающего напряжения при изгибе является средним между значениями, характеризующими прочность материала при растяжении и сжатии. Ориентированные стеклопластики имеют прочность при изгибе, близкую к прочности при растяжении при условии, что разрушение происходит от нор­мальных, а не касательных напряжений, так как ориентированные стеклопластики слабо сопротивляются сдвигу.

Модуль упругости ориентированных стеклопластиков в направ­лении армирования не зависит от диаметра волокна и определяется в первую очередь содержанием стеклянного волокна, ориентирован­ного в направлении деформирования. Ползучесть ориентированных стеклопластиков в направлениях армирования невелика и снижение модуля упругости на базе 10 часов составляет 10... 15 %. Ползучесть ортотропных стеклопластиков под углом 45° к направлениям армирова­ния при растяжении, изгибе и сжатии хорошо описывается зависимостью

,

где е - относительная деформация; с - напряжение, меньше 0,6а_р; Е₄₅ - модуль упругости под углом 45°; С - константа, равная ~ 0,3; - продолжительность действия нагрузки, мин.; = 1 мин; n = 0,2.

Влияние температуры на модуль упругости полиэфирного ортотропного стеклопластика показана на рис. 15.

Теплофизические свойства. Показатели теплофизических свойств стеклопластиков (по направлению основы ткани), полученные на различных связующих, приведены в табл. 5.

Оптические свойства. Стекло-пластики способны пропускать до 90 % лучей ви­димой части солнечного спек­тра при условии максимальной близости показателей прелом­ления связующего и стеклянно­го волокна, а также прозрач­ности этих компонентов. Наибольшее распространение получили све­топропускающие стеклопластики на основе полиэфирных смол и алюмоборосиликатного стеклянного волокна.

Атмосферостойкость стеклопластиков определяется их способ­ностью выдерживать действие различных атмосферных факторов (солнечная радиация, кислород воздуха, тепло, влага, промышлен­ные газы и т. д.) в течение определенного времени без значительно­го изменения внешнего вида и физико-механических свойств. Изме­нение прочностных свойств стеклопластиков в процессе хранения в атмосферных условиях выражается зависимостью

где <τ₀ и - соответственно прочность до и после хранения;

В - параметр, зависящий от структуры стеклопластика и климатической зоны хранения; τ - продолжительность хранения; τ₀ = 0,1 года.

Таблица 5

Дата добавления: 2015-07-16