Стеклопластики

Стеклопластики (анг. fiberglass) — полимерные материалы, армированные стеклянными волокнами.

Связующее (матрица) в стеклопластике - главным образом термореактивные синтетические смолы (фенольные, эпоксидные, полиэфирные, полиимидные, фурановые и др.) и термопласты (полиамиды, поликарбонаты, полипропилен, полистирол, полиэтилен, полиацетали и т.п.), а также эластомеры, неорганические полимеры. Наполнители-стеклянные мононити, комплексные нити, жгуты (ровинги), ткани, ленты, короткие волокна.

Свойства стеклопластика зависят главным образом от состава, диаметра и длины стекловолокна, его ориентации и содержания в связующем, от взаимодействия на границе стекловолокно-связующее, технологии изготовления. Отличаются высокой прочностью, низкой теплопроводностью и плотностью, радиопрозрачностью, химической стойкостью и атмосферостой-костью, обладают высокими электроизоляционными и диэлектрическими свойствами.

Стеклопластики с ориентированным расположением непрерывных волокон подразделяют на однонаправленные (волокна взаимно параллельны), перекрестные волокна (расположены под заданным углом друг к другу) и пространственно-армированные (более двух плоскостей армирования).

Для изготовления стеклопластиков конструкционного назначения обычно применяют наполнители из алюмоборосиликатных и магнези-альноалюмосиликатных волокон-первичные и комплексные нити из волокон диаметром 6-19 мкм, жгуты (ровинги) из волокон диаметром 10-19 мкм, стеклоткани, "стекло-шпон"-листы и ленты, получаемые по специальные технологии (технологии свам) из волокон диаметром 10-200 мкм. Стеклопластики с наполнителями из стеклоткани различного плетения называют стекло-текстолитами.

При изготовлении деталей электроизоляционного назначения обычно применяют нити, ленты и ткани из алюмоборо-силикатного стекловолокна диаметром 3-10 мкм, деталей теплозащитного назначения-нити и ткани из кремнеземного и кварцевого волокна диаметром 7-11 мкм. Плотность, прочность, модуль упругости и коэффициент теплопроводности стеклопластиков линейно возрастают с увеличением содержания в них волокна до 70-82% по массе; коэффициент теплопроводности составляет 0,35-0,45 вт/(м·к), удельная теплоемкость 0,84-1,46 кДж/(кг·К), коэффициент линейного расширения вдоль волокна в однонаправленных стеклопластиках (3-6)·10-6 К-1 (что в 3-5 раз меньше, чем поперек волокон); e 4,5-8, tgd 0,002-0,05. Наибольшей прочностью и модулем упругости обладают стеклопластики на основе эпоксидного связующего с однонаправленным расположением волокон при приложении нагрузки вдоль волокна. Изменяя ориентацию волокон, в широких пределах можно регулировать свойства стеклопластиков в соответствии с условиями нагружения изделий.

К стеклопластикам с неориентированным расположением волокон относят материалы на основе рубленых волокон, нанесенных на форму одновременно со связующим, и холстов (матов). Характеризуются меньшим содержанием волокна, большей однородностью механических и физических свойств, чем стеклопластики, описанные выше. Наибольшее применение находят стеклопластики на основе напыленных рубленых волокон-стекловолокниты.

Стеклопластики на основе термореактивных полиэфирных и эпоксидных связующих, отверждающихся при 17-25 и 130-220 °С, работоспособны при 60-80 и 120-170 °С соответственно, на основе фенольных и фурановых связующих-до 200-250 °С, поли-имидных-до 250-400 °С, кремнийорг.-до 300-500 °С, не-органических алюмохромфосфатных-до 800-1100 °С. Изделия изготовляют методами намотки, послойной выкладки или напыления с последующими контактным, вакуумным, вакуумно-автоклавным и прессовым формованием. Температурные пределы эксплуатации стеклопластиков на основе термопластов определяются температурами размягчения и стеклования полимеров. Армирование термопластов стекловолокнами [обычно короткими (0,2-1,0 или 3-12 мм) алюмоборосиликатными волокнами диаметром 9-19 мкм] в несколько раз увеличивает их прочность, модуль упругости и ударную вязкость, повышает (на 50-80 °С) теплостойкость, снижает ползучесть, предельную деформацию и коэффициент температурного расширения, а также улучшает стабильность размеров изготовляемых деталей. Выпускаются преимущественно в виде гранул, перерабатываемых в изделия главным образом литьем под давлением, экструзией, ротационным формованием.

Стеклопластики - конструкционные материалы в машиностроении, авиационной и космической технике, строительстве, химическом машиностроении, с. х-ве, электроизоляционные материалы в радиоэлектронике, приборостроении, электротехнике.

Исп. литература:Тюкаев В. Н., в кн.: Пластики конструкционного назначения, под ред. Е. Б. Тростянской, М., 1974, с. 120-203;Наполнители для полимерных композиционных материалов, под ред. Г. С. Каца, Д. В. Милевски, пер. с англ., М., 1981; Справочник по композиционным материалам, под ред. Дж. Любина, пер. с англ., кн. 1, М., 1988. В.Н. Тюкаев.