Промышленность строительных материалов



жүктеу 2.89 Mb.
бет10/14
Дата02.05.2016
өлшемі2.89 Mb.
түріОбзор
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14
:

БАЗАЛЬТОПЛАСТИКИ

При производстве конструкционных стеклопластиков широко применяет­ся бесщелочное алюмоборосиликатное стекловолокно.

45




НШЕЕВ проведены исследования по изготовлению базальтошюстиков на основе базальтового непрерывного волокна [58-60]. Полученные базальто­вые ровинг и жгутовые ткани перерабатывались в базальтошшстики на обо­рудовании, используемом для производства стеклопластиков.

Основные физико-механические свойства базальтопластиков на основе базальтовой жгутовой ткани ТЕЖ-0,6 и ТБЖ-0,7 толщиной 0,6-0,7 мм и по­лиэфирной смолы ПН-З приведены в табл.21.

Таблица 21
Показатели

Базальт на оснса

зпластики зе тканей

ТШ-0,6

ТЕК-0,7

Предел прочности, МПа: при растяжении при сжатии

при статическом изгибе Удельная ударная вязкость, кДж/м2 Модуль упругости при растяжении, МПа

255

70

165

320

1,82-Ю4

270

95

200

340

1,80-Ю4


Профильные базальтопластики круглого сечения диаметром 6, 8, 10 и 12 мм были получены способом непрерывного формсэания. В качестве связую­щего использовался состав на основе полиэфирной и эпоксидной смол (в мас.%): полиэфирная смола ПН-3 - 60; эпоксидная смола ЭД-5 - 30; малеи- новый ангидрит - 9; пероксид бензоила (паста в бутилфталате) - I.

Формирование профиля осуществлялось при скорости протягивания О,4-0,5 м/мин. Полимеризация эпоксиполиэфирного связующего происходила в камерах по зонам: I зона при Ю0°С; П - 130°С; Ш - 150°С; 1У - 160°С; У - 140°С; У1 - 130°С; УП - Ю0°С; УШ - 80°С. Формующая фильера длиной 900 мм была расположена в Ш и 1У зонах. Для полной полимеризации эпокси­полиэфирного связующего профили подвергались дополнительной термообра­ботке при температуре 180°С в течение 5 ч.

Основные физико-механические свойства базальтопластикового профи­ля круглого сечения диаметром 8 мм приведены ниже.

Предел прочности, МПа:

при изгибе 766

при сжатии 370

при растяжении 1060

Модуль упругости при сжатии, МПа 6,2*104

Удельная ударная вязкость, кДж/м2 60

Водрпоглощение, %
0,04

Т 7

Коэффициент линейного расширения, град 50-10

46

Химическую устойчивость профильных базальтошгастиков указанного сос­тава определяли после выдержки в различных агрессивных средах и уценива­ли по изменению массы образцов и их прочности.

Испытания проводили в нормальных условиях (при 25°С) и при повышен­ной температуре (до 100°С). Подготовленные образцы высушивали до постоян­ной массы при температуре 100±5°С. Затем их помещали в коническую колбу с раствором (средой) и выдерживали 24 ч при комнатной температуре (25°С).

В качестве сред использовали дистиллированную воду, 10$-е растворы Н2504 и УУаОН, трансформаторное масло, бензин Б-70, ацетон, этиловый спирт. Уве­личение массы после выдерживания в 10$-м растворе /УаОН составило 0,05$, в остальных средах - 0,01-0,03$. .

Для испытаний при повышенной температуре образцы с растворами Н2504 и И
&2 5 04 следутсщих концентраций: I - 100 г/л Н^О^ и 60 г/л /^ЗО^;

П - 170 г/л Н2504 и 90 г/л Л/а2504 помещали в конические колбы с обратными холодильниками и нагревали 30 ч, затем извлекали, промывали дистиллирован­ной водой и этиловым спиртом, высушивали и испытывали на изгиб. Прочность при изгибе снизилась с 771,6 МПа (исходная) до 500 и 600,7 МПа соответ­ственно при концентрациях I и П.

Базальтопластики, так же как и стеклопластики, легко разрезаются алмазным кругом и резцом из твердого сплава ВК-8, хорошо обрабатываются при резании, точении, фрезеровании, шлифовке.

Установлено, что при трении со смазкой (веретенное масло) коэффи­циент трения при работе в паре со сталью 45, закаленной и отпущенной до твердости (48-50) Щр3, составляет 0,02-0,04. При скорости скольжения I м/с материал выдерживает нагрузку до 10 МПа, а при 12 м/с - 1,0-1,2 МПа. При трении без смазки материал работает без существенного износа при наг­рузках 5 и 0,6-0,8 МПа и скоростях скольжения соответственно I и 12 м/с. Коэффициент трения при работе без смазки в зависимости от условий трения колеблется в пределах от 0,18-0,23. Таким образом, базальтопластики с ус­пехом могут быть использованы в качестве материала для опор скольжения.

Эффективное применение базальтошгастиков в ведущих отраслях машино­строения возможно лишь при наличии достоверных данных о прочности и де- формативности этих материалов с учетом совместного влияния различных тех­нологических, эксплуатационных и конструкционных факторов [61-63]. Сущест­вующие стандарты не учитывают многих специфических особенностей базальто- пластиков, например, повышенную податливость на сдвиг между слоями, что позволяет определить лишь модуль Юнга первого рода. В связи с этим боль­шой прктический интерес представляет разработка методики определения ме­ханических характеристик базальтопластиков с учетом повышенной податливос­ти на сдвиг.

47




Исходя из опытов, модуль Юнга (Ед) для балки на двух опорах можно

представить „

Р« 3
Еа


где Ь - расстояние между опорами;


у - момент инерции балки;

р тт

I - прогиб свободно опертой балки ( —= ОД) без учета сдви-
^таx _ ц,

гов под давлением силы Р, приложенной в середине пролета.

На основе теоретических решений получена следующая зависимость меж-
ду Е Ед и & :


I I I /2Н Г

Е^ " ~Ё^ + 5^ (Т/ *

где - фиктивный модуль упругости, учитывавший влияние сдвигов;

К' - коэффициент сдвига;

О-2 - модуль межслоевого сдвига;

- толщина плиты;

  1. - расстояние между опорами.

Значения —дт* получены также экспериментальным путем. Балки с попе-
речным сечением
18x10 мм и дайной 300 мм устанавливали на опоры, расстоя-
ние между которыми изменяли от 40 до 240 мм. Прогиб балки измеряли в се-
редине пролета индикатором с ценой деления
0,001 мм. На основе полученных
данных по методу наименьших квадратов строили экспериментальную кривую.


Основные физико-механические характеристики базальтопластика с попе-
речным оечением 4x15 мм при температуре 20±5°С приведены ниже.

Прочность^ МПа:

при растяжении 1060

при сжатии 380

при статическом изгибе 766

на срез 220

Модуль Юнга, МПа:

при изгибе 4,3*104

при растяжении 4,9*ТО4

Модуль сдвига при изгибе, МПа 4,5*104

Большинство армированных пластиков - анизотропные материалы, проч­ность которых зазисит от ориентации волокон. Впервые текие исследования базальтопластиков проведены Львовским филиалом математической физики Института математики АН УССР. Для эксперимента методом прямого прессова­ния с удельным давлением 22 МПа изготовлялись пластины размером 300-300 мм и толщиной 4 мм с укладкой волокон 1:1 на. основе эпоксифенодьного

связующего. Армирующий материал - базальтовое волокно диаметром 48




ром 10-15 мкм. Затем из готовых пластин вырезали образцы прямоугольного оечения размером 15x4 мм и длиной 250 мм через каждые 15° по направлению волокон основы.^Испытания проводились на разрывной машине со скоростью движения специально изготовленных захватов 5 мм/мин. При обработке полу­ченных данных усредняли результаты восьми испытаний; коэффициент вариации не превышал 0,11. Пределы прочности при растяжении базальто- и стекло­пластика приведены в табл.22.

Таблица 22
Материал

Предел

ПРИ В

прочн

ьгоезан

ости при растяжении, ии образцов под тглом

МПа

. град

0

15

30

45

60

75

90 .

Базальтопластик

Стеклопластик

331

259

188

104

134

89

105

80

5.,,

134

89

188

104

331

259


На рис.23 приведены сравни-
тельные кривые распределения пре-
дела прочности дня базальто- и
стеклопластика. Минимальный пре-
дел прочности при растяжении у


образцов, вырезанных под углом

Условные обозначения

базпльтопластик :

стеклопластик

Рис.23. Зависимость предела

прочности при растяжении от угла вы-
резания образцов (направления уклад-
ки волокон)


образцов под углом 0 и 90 .

Полученные данные еще раз
подтверждают вывод о том, что
во время конструирования необ-
ходимо обращать особое внима-
нле на направление укладки во-
локон.


Базальтовые непрерывные
волокна были испытаны в прес-
совочных кремнепластовых ком-
позициях
ПКО-2-2-6 (10) в ка-

честве армирующего материала [64]. Для получения кремнепластов исполь-
зовались срезы диаметром 9±2 мкм из штапельного волокна (хаотической
структуры) длиной
40-60 мм. Прессовочные композиции на основе базаль-
тового волокна готовились по рецептуре пресс-материалов
ПК0-2-2-10
(ШМ-ЗП)
ж
ПКО-2-2-9 (ВПМ-1В).

Стандартные образцы для испытаний готовили прямым прессованием в режиме, указанном в ОСТ 6-05-155-79. После прессования образцы подвер­

49

гали термообработке в воздушном термостате при 200°С в течение 5 ч. Для композиций о базальтовым волокном определяли предел прочности при изги­бе, ударную вязкость, удельное объемное и поверхностное сопротивление и диэлектрическую проницаемость как в исходном состоянии, так и после термообработки при 350 и 400®С.

В результате исследований установлено, что композиции с базальтовым волокном по механическим и электрическим характеристикам в ряде случаев превосходят прессовочные кремнепласты, изготовленные на основе стеклян­ного волокна алюмоборосиликатного состава.

Эта тенденция сохраняется и для образцов, подвергнутых термостарению. Проведенные испытания двух серийных кремиийорганических пресс-материалов ВПМ-1В и ВГШ-ЗП на атомоборосиликатном волокне и таких же по составу ма­териалов на базальтовом волокне позволяют сделать заключение о перспек­тивности использования базальтовых волокон и кремнийорганических пресс- материалов.

Таким образом, благодаря высоким физико-механическим и химическим свойствам базальтопластик может широко применяться как конструкционный материал в маптино- и самолетостроении, строительстве и других отраслях народного хозяйства.


1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14


©netref.ru 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет