Дисперсными системами

Материал криолон наряду с дисперсными наполнителями (MoS2> бронза) содержит волокнистый наполнитель в виде измельченных углеродных волокон, что обеспечивает повышение механических свойств и теплопроводности, а также снижение интенсивности изнашивания, особенно в области низких температур. Общим для материалов этого типа является снижение коэффициента трения и износостойкости при повышении температуры. Криолон сохраняет работоспособность при температурах от -200 до +200°С.

5. Анизотропия физических свойств термопластов, наполненных углеродными волокнами, аналогична анизотропии свойств термопластов, содержащих стекловолокна. Сочетание стекловолокна со стеклоби-сером, дисперсными наполнителями неорганического и других типов приводит к ухудшению свойств композиционного материала; то же самое наблюдается и при литье под давлением термопластов, наполненных углеродными волокнами. Большое влияние на усадку, приводящую к искажению формы изделия, оказывает расположение литников: хороший эффект достигается при одновременном использовании нескольких литников. На рис. 3. 23 приведены результаты модельного эксперимента, в котором для образцов двух конфигураций изменяли расположение и форму литниковых отверстий и измеряли коэффициент искажения формы.

5. Анизотропия физических свойств термопластов, наполненных углеродными волокнами, аналогична анизотропии свойств термопластов, содержащих стекловолокна. Сочетание стекловолокна со стеклоби-сером, дисперсными наполнителями неорганического и других типов приводит к ухудшению свойств композиционного материала; то же самое наблюдается и при литье под давлением термопластов, наполненных углеродными волокнами. Большое влияние на усадку, приводящую к искажению формы изделия, оказывает расположение литников: хороший эффект достигается при одновременном использовании нескольких литников. На рис. 3. 23 приведены результаты модельного эксперимента, в котором для образцов двух конфигураций изменяли расположение и форму литниковых отверстий и измеряли коэффициент искажения формы.

2.3. Композиционные материалы с дисперсными наполнителями . . 69

2.3. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ДИСПЕРСНЫМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИ

Порошковые наполнители полимеров используют в промышленных масштабах главным образом для снижения стоимости и улучшения технологических свойств материалов. За исключением отдельных случаев такие наполнители практически не влияют на механические свойства композиций. Применяемые в промышленности наполнители состоят из частиц различной формы с большим разбросом по размерам — от искусственных стеклянных микросфер до окаменелых моллюсков (мела). Прочность и вязкость разрушения полимерных композиционных материалов с порошковыми наполнителями зависят от формы и размеров частиц наполнителя, их содержания, прочности сцепления с полимерной матрицей, вязкости разрушения матрицы и (в отдельных случаях) частиц наполнителя. При анализе этих свойств необходимо разделить полимерные композиционные материалы с дисперсными наполнителями на хрупкие (на основе стеклообразных полимеров типа отвержденных эпоксидных и полиэфирных смол) и нехрупкие (на основе частично кристаллических полимеров с высо-

Большинство опубликованных теоретических и экспериментальных работ по энергии разрушения пластиков с дисперсными наполнителями посвящено хрупким материалам и значительно меньше— нехрупким. Однако в связи с повышением цен на полимеры, без сомнения, введение дешевых наполнителей в нехрупкие полимеры, широко используемые в быту и в технике, будет интенсивно развиваться.

Композиционные материалы с короткими волокнами занимают промежуточное положение между композициями с дисперсными наполнителями и композиционными материалами с непрерывными волокнами, обладающими высокими механическими характеристиками. Поэтому прежде чем переходить к анализу свойств коротко-волокнистых композиционных материалов, следует коснуться свойств материалов с непрерывными волокнами, теории усиления которых развиты и проверены в наилучшей степени.

Одним из способов разделения композиционных материалов на три класса — с дисперсными частицами, короткими и непрерывными волокнами — является отношение наибольшего и наименьшего размеров частиц наполнителя — его характеристического отношения. Композиции с дисперсными наполнителями представляют собой один из крайних случаев, когда характеристическое отношение равно единице, тогда как волокнистые композиции с непрерывными волокнами — другой крайний случай, когда характеристическое отношение равно бесконечности. Между этими предельными системами и находятся композиции с короткими „* волокнами, для которых характеристи- -«-ческое отношение (отношение длины к диаметру) обычно лежит в интервале от 10 до 1000. Потенциальный уси- -*. ливающий эффект этих трех типов р ~^_

нагпенянии. олняко при повышенных темпепятупях может протекать интенсивная термическая деструкция термопластов. В отдельных случаях, например при литье под давлением или экструзии возникают высокие сдвиговые напряжения. В этом случае требуется оборудование со строгим контролем температуры и большими усилиями для обеспечения течения расплавов полимеров. Высокая вязкость расплавов термопластичных полимеров не позволяет пропитывать ими пористые наполнители, поэтому расплавленные термопласты обычно совмещают только с дисперсными наполнителями, позволяющими перерабатывать их традиционными методами.

Термореактивные смолы поликонденсационного типа давно используются в сочетании с дисперсными наполнителями. Такие наполнители вводят для придания материалам стабильности. Более поздние разработки термореактивных материалов на основе ненасыщенных полиэфиров показали преимущества использования волокнистых и тканевых наполнителей для улучшения свойств материалов.

ГАЗОНАПОЛНЕННЫЕ ПЛАСТМАССЫ — вспененные полимерные материалы, являющиеся дисперсными системами типа «твёрдое тело — газ». Г. п. делят напенопласты (содержат преим. замкнутые поры, или ячейки) ипоропласты, или губчатые материалы (содержат преим. открытые сообщающиеся поры). В зависимости от упругих хар-к их условно делят на жёсткие, полужёсткие и эластичные. Г. п. могут быть получены практически из любых полимеров: 1) путём механич. взбивания пены с последующим её отверждением; 2) за счёт разложения при нагревании порообразователя, предварительно введённого в полимер; 3) при выделении газообразных продуктов в результате реакций в полимере. Г. п. обладают низкой кажущейся плотностью и высокими (особенно для пенопластов) тепло-, звуко- и электроизоляционными хар-ками.

НЕФЕЛОМЕТР — прибор для хим. количественного анализа (для определения концентрации, размера и формы диспергиров. частиц), осн. на измерении интенсивности света, рассеянного дисперсными системами. Применяется для обнаружения нефтепродуктов в воде, при анализе фарма-цевтич. препаратов, пищ. и др. продуктов. С помощью Н. можно определять наличие веществ при концентрации их, выражаемой стотысячными долями %. В качестве Н. могут быть использованы и колориметры.

Характеристики рассеяния и пропускания света различными дисперсными системами несут в себе подробную информацию о структуре светорассеивающей среды. На основании этих характеристик представляется возможным определить фракционный

Рассматриваемые среды являются рассеивающими и поглощающими дисперсными системами, для расчета теплового излучения которых необходимо знать как суммарное ослабление, так и ослабление вследствие рассеяния. ЕСЛИ для сажистых частиц в светящихся пламенах рассеяние настолько мало, что им можно практически полностью пренебречь по сравнению с поглощением, то для частиц в пылеугольных пламенах этого уже делать нельзя. Ввиду того, что размеры частиц в пылеугольных пламенах значительно превосходят основные

На практике всегда приходится иметь дело с очень сложными дисперсными системами, в которых содержатся частицы различных размеров и разной формы, причем оптические свойства вещества частиц могут также изменяться в весьма широких пределах.

68. Б о р о д у л я В. А., Ж е л т о в А. И., Прямой нагрев электрическим током бинарного псевдоожиженного слоя 'материалов различной проводимости, сб. «Исследование процессов переноса в аппаратах с дисперсными системами», изд-во «Наука и техника», Минек, 1969.

342. Цубанов А. Г. и др., О влиянии фильтрации газов на истечение сыпучего материала, сб. «Исследование процессов переноса в аппаратах с дисперсными системами», изд-во «Наука и техника», Минск, 1969.

Коллоидные системы занимают промежуточное положение между истинными растворами и дисперсными системами. Для коллоидных систем, в отличие от дисперсных, характерно интенсивное броуновское движение частиц дисперсной фазы. Коллоидные системы способны к набуханию, при этом они увеличиваются в объеме.

изменения скоростей деформаций на 5—8 десятичных порядков и более, если пользоваться сменными динамометрами и измерительными поверхностями. Наибольший диапазон изменения скоростей вращения измерительных поверхностей в пределах почти 11 десятичных порядков был достигнут в опытах с пластичными дисперсными системами [21]. В интервале изменения скоростей деформаций около 8 десятичных порядков описаны результаты исследований концентрированных растворов полимеров [37]. Свыше б десятичных порядков изменения скоростей деформаций охватывают измерения вязкости на расплавах полимеров [6].

Из рассмотрения рис. 60 виден ряд существенных различий между неньютоновскими жидкостями и пластичными дисперсными системами. Во-первых, у пластичных дисперсных систем нелинейность зависимости у (т) наблюдается при таких скоростях деформаций (у ^> унн) и напряжениях сдвига (т ^> тнк), при которых не проявляется разрушение структуры материалов. Во-вторых, у этих систем разрушение структуры может быть выражено столь резко и происходит так интенсивно, что в широком интервале скоростей деформаций максимальное напряжение сдвига не зависит от величины у или слабо повышается с ее увеличением. Эта особенность прочностных свойств пластичных дисперсных систем обусловлена прежде всего хрупкостью их структурного каркаса. В-третьих, отвечающее каждому определенному значению у предельное разрушение структуры может так усиливаться с увеличением у, что напряжения сдвига на установившихся режимах течения не только отстают от увеличения у, как-то наблюдается при аномалии вязкости, но густ значительно снижаются при возрастании у. Это явление сверханомалии, впервые изученное в работах Г. В. Виноградова, В. В. Синицына и В. П. Павлова, иллюстрируется на рис. 60 ветвью АС кривой ACDEFG. В-четвертых, на установившихся режимах течения при низких скоростях деформаций сопротивление вязкого течения дисперсионной среды и перемещения относительно нее дисперсной фазы могут не зависеть от скорости деформации (участок CD кривой ACDEFG). С увеличе-

последовательного усложнения исследуемых структур. Может быть не совсем привычно, что композиционные материалы рассматриваются вместе с дисперсными системами и материалами. Основная идея развитого подхода состояла в том, чтобы представить дисперсные системы и материалы как связный структурированный объект, который подчиняется законам механики деформируемого твердого тела.

Перейдем к рассмотрению на основе построенной теории процессов прессования дисперсных систем из конкретных материалов. В этом плане металлические порошки имеют явное преимущество перед другими дисперсными системами, поскольку благодаря достижениям порошковой металлургии являются наиболее изученной системой, а с другой стороны, в силу структурных свойств частиц порошка, они относятся к типу наиболее простых дисперсных систем.