Стеклопластики

                       МІНІСТЕРСТВО    ОСВІТИ ТА  НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ     УКРАЇНИ

        Дніпропетровський національний  університет 

               залізничного транспорту ім. ак. В. Лазаряна

 

 

 

Кафедра  „Будівельні  конструкції ”

 

 

Реферат на тему:

«СКЛОПЛАСТИКИ»                

             

 

 

Виконала: студентка  гр.651-М

  Ганопольська  М.О.

                                                           Перевірила: Тищєнко А.В.

 

 

         

 

 

 

Дніпропетровськ

2012

Содержание:

1.Определение  термина – стеклопластик

2.Основные виды стеклопластика

3.Свойства стеклопластика

4.Применение  стеклопластика

5.Основные методы  изготовления стеклопластика

6.Список использованой  литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стеклопластик - композиционный материал, состоящий из стеклянного наполнителя и синтетического полимерного связующего. Наполнителем служат в основном стеклянные волокна в виде нитей, жгутов (роввингов), тканей, матов, рубленых волокон; связующим - полиэфирные, феноло-формальдегидные, эпоксидные, кремнийорганические смолы, полиимиды, алифатические полиамиды, поликарбонаты и др. Для стеклопластика характерно сочетание высоких прочностных, диэлектрических свойств, сравнительно низкой плотности и теплопроводности, высокой атмосферо-, водо- и химстойкости. Механические свойства стеклопластика определяются преимущественно характеристиками наполнителя и прочностью связи его со связующим, а температуры переработки и эксплуатации - связующим. Наибольшей прочностью и жёсткостью обладают стеклопластики, содержащие ориентированно расположенные непрерывные волокна. Такие стеклопластики подразделяются на однонаправленные и перекрёстные; у первых волокна расположены взаимно параллельно, у вторых - под заданным углом друг к другу, постоянным или переменным по изделию. Изменяя ориентацию волокон, можно в широких пределах регулировать механические свойства стеклопластиков.

Виды  стеклопластиков

Полиэфирные стеклопластики — термореактивные материалы на основе полиэфирных смол, получаемые путем пропитки стеклянного волокна или стеклоткани термореактивными полимерами с последующим отверждением.

 

Стеклотексолит- представляет собой слоистый материал, полученный методом горячего прессования хлопчатобумажных тканей, пропитанных термореактивным связующим на основе фенолформальдегидной смолы. Благодаря применению х/б тканей текстолит обладает высокой прочностью при сжатии и повышенной ударной вязкостью, прекрасно подвергается механической обработке сверлением, резанием, штамповкой, поэтому он широко применяется при изготовлении деталей, нагруженных знакопеременными электрическими и механическими нагрузками или работающих при трении (втулки, кулачки и т.п.) 

Стеклопластик СВАМ-  это стекловолокнистый анизотропный материал, который изготавливают  гарячим пресованием из стеклошпонов, у которых определенное расположение стекловолокна по схеме ППС. При показателе анизотропии 10:1 применяются в элементах несущих конструкций.

АГ-4С представляет собой однонаправленную ленту, полученную на основе крученых стеклянных нитей и аминофинолоформальдегидной смолы. АГ-4С предназначается для получения высокопрочных изделий методом прямого прессования или намотки.

 

Свойства  стеклопластика

 

Стеклопластик обладает многими очень ценными  свойствами, дающими ему право  называться одним из материалов будущего. Ниже перечислены некоторые из них.

 

Малый вес. Удельный вес стеклопластиков колеблется от 0,4 до 1,8 и в среднем составляет 1,1 г/см3. Напомним, что удельный вес металлов значительно выше, например, стали – 7,8, а меди - 8,9 г/см3. Даже удельный вес одного из наиболее легкого сплава, применяемого в технике, - дуралюмина составляет 2,8 г/см3. Таким образом, удельный вес стеклопластика в среднем в пять-шесть раз меньше, чем у черных и цветных металлов, и в два раза меньше, чем у дуралюмина. Это делает стеклопластик особенно удобным для применения на транспорте. Экономия в весе на транспорте переходит в экономию энергии; кроме того, за счет уменьшения веса транспортных конструкций (самолетов, автомобилей, судов и т.п.) можно повысить их полезную нагрузку и за счет экономии топлива увеличить радиус действия.

 

Диэлектрические свойства. Стеклопластики являются прекрасными электроизоляционными материалам при использовании как переменного, так и постоянного тока.

 

Высокая коррозионная стойкость. Стеклопластики как диэлектрики совершенно не подвергаются электрохимической коррозии.  Существует целый ряд смол (некоторые полиэфирные смолы, смолы Norpol DION), позволяющие получить стеклопластики стойкие к различным агрессивным средам, в том числе и к воздействию концентрированных кислот и щелочей.

 

Хороший внешний вид. Стеклопластики при изготовлении хорошо окрашиваются в любой цвет и при использовании стойких красителей могут сохранять его неограниченно долго. Прозрачность. На основе некоторых марок светопрозрачных смол можно изготовить стеклопластики, по оптическим свойствам немногим уступающим стеклу.

 

Высокие механические свойства. При своем небольшом удельном весе стеклопластик обладает высокими физико-механическими характеристиками. Используя некоторые смолы, например Norpol Dion, и определенные виды армирующих материалов, можно получить стеклопластик, по своим прочностным свойствам превосходящий некоторые сплавы цветных металлов и стали.

 

Теплоизоляционные свойства. Стеклопластик относится к материалам с низкой теплопроводностью. Кроме того, можно значительно повысить теплоизоляционные свойства путем изготовления стеклопластиковой конструкции типа “сэндвич”, используя между слоями стеклопластика пористые материалы, например пенопласт. Благодаря своей низкой теплопроводности, стеклопластиковые сэндвичевые конструкции с успехом применяются в качестве теплоизоляционных материалов в промышленном строительстве, в судостроении, в вагоностроении и т.д.

 

Простота  в изготовлении. Существует много способов изготовления стеклопластиковых изделий, большинство из которых требует минимальных вложений в оборудование. Например, для ручного формования потребуются только матрица и небольшой набор ручных инструментов (прикаточные валики, кисти, мерные сосуды и т.д.). Матрица может быть изготовлена практически из любого материала, начиная с дерева и заканчивая металлом. В настоящие время широкое распространение получили стеклопластиковые матрицы, которые имеют сравнительно небольшую стоимость и длительный срок службы.

Применение

Из стеклопластиков  производят следующие изделия: оконные  и другие профили, бассейны, купели, водные аттракционы, лодки, каноэ, рыболовные удилища, таксофонные кабины, кузовные панели и обвесы для грузовых и  легковых автомобилей, электронепроводящие лестницы и штанги для работ в опасной близости от конструкций под напряжением.

Очень удобно, что стеклопластик  можно производить любой формы, цвета и толщины.

Стеклопластик - один из наиболее широко применяемых видов  композиционных материалов. Из стеклопластиков в частности изготавливают трубы, выдерживающие большое гидравлическое давление и не подвергающиеся коррозии, корпуса ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ), лодки, корпуса маломерных судов и многое другое. В США начало широкого применения конструкционных стеклопластиков было инициировано осуществлением программы "Поларис" во второй половине 1950-х годов - программы создания первой твердотопливной ракеты ВМФ США для подводного старта.

Трубы и трубчатые  конструкции получают намоткой пропитанного связующим (смола + отвердитель + модифицирующие добавки) стекловолокна, на вращающуюся оправку (чаще всего стальную) с последующим отверждением и распрессовкой (снятием намотанной трубы со стальной оправки). Если диаметр трубы большой, то технически и экономически целесообразно использовать стеклопластиковую оправку.

Стойкость к действию химикатов и эксплуатационные показатели стеклопластика продемонстрированы за прошедшие 60 лет успешным использованием разнообразных изделий из композитов в сотнях различных химических сред. Практический опыт был дополнен систематической оценкой соединений, подвергнутых большому количеству химических сред в лабораторных условиях.

Стеклопластиковые корпуса моделей судов, самолётов, машин и т.п. можно вручную изготавливать  из эпоксидного клея и стеклоткани в условиях кружка или детской мастерской, что довольно часто практикуется в домах детского творчества.

Производство  стеклопластика

 

Стеклопластик получают путем горячего прессования стекловолокна, перемешанного с синтетическими смолами. В стеклопластиках стекловолокно играет роль армирующего материала, придающего изделиям высокую механическую прочность при малой плотности.

В настоящее  время существует целый ряд различных  смол, используемых в производстве стеклопластиковых изделий. Наибольшее распространение получили полиэфирные, винилэфирные и эпоксидные смолы. В зависимости от метода формования, химсостава и области применения все смолы можно разделить на следующие группы:

 

а) по методу формования:

 

• для ручного формования

 

• для вакуумной инжекции

 

• для горячего прессования

 

• для процессов намотки

 

• для пультрузии

 

б) по области применения:

 

• обычные конструкционные

 

• химстойкие

 

• огнестойкие

 

• теплостойкие

 

• светопрозрачные

 

 

Основные методы изготовления стеклопластиковых изделий 

 

Ручное (контактное) формование

 

При этом методе стеклоармирующий материал вручную  пропитывается смолой при помощи кисти или валиков. Затем пропитанный  стекломат укладывается в форму, где он прикатывается прикаточными валиками. Прикатка осуществляется с  целью удаления из ламината воздушных включений и равномерного распределения смолы по всему объему. Отверждение ламината происходит при обычной комнатной температуре, после чего изделие извлекается из формы и подвергается мехобработке (обрезка облоя, высверливание отверстий и т.д.)

 

• Применяемые материалы:

Смолы: Любые, например эпоксидные, полиэфирные, винилэфирные.

Волокна: Любые.

Наполнители: Любые, стойкие к используемым смолам.

 

• Основные преимущества:

Широко используется в течении многих лет.

Простота процесса.

Недорогие используемые инструменты, если используются смолы, отверждаемые при комнатной температуре.

Широкий выбор  поставщиков и материалов.

Более высокое  содержание стеклянного наполнителя  и более длинные волокна по сравнению с методом напыления рубленного роввинга. 

 

• Основные недостатки:

Качество смеси  смолы и катализатора, качество ламината, содержание стеклообразующего в  ламинате очень зависят от квалификации рабочих.

Высокая вероятность  воздушных включений в ламинате.

Малая производительность метода.

Вредные условия  труда.

 

Метод напыления рубленного роввинга

 

Стеклонить  подается в ножи пистолета, где она  рубится на короткие волокна. Затем  они в воздухе смешиваются  с струей смолы и катализатора и наносятся на форму. После нанесения  рубленного роввинга, его необходимо прикатать с целью удаления из ламината воздушных включений. Прикатанный материал оставляют отвердевать при обычных атмосферных условиях.

 

• Применяемые материалы:

Смолы: Прежде всего  полиэфирные.

Волокна: Только стеклонить в виде роввинга (ровницы).

Наполнители: Любые, стойкие к стиролу. Укладываются вручную. 

 

• Основные преимущества:

Широко используется много лет.

Быстрый путь нанесения  волокна и смолы.

Дешевые формы.

 

 

 

• Основные недостатки:

Ламинаты имеют  тенденцию быть очень богатыми смолой и поэтому чрезмерно тяжелыми.

Присутствуют  только короткие волокна, которые ограничивают механические свойства ламината.

Смолы должны быть с низкой вязкостью для возможности  их напыления. Это приводит к уменьшению их механических свойств и теплостойкости.

Вредные условия  труда, большое содержаний в воздухе  мелких частиц стекла.

Качество конечного  продукта в основном зависит от мастерства оператора установки.

 

Метод RTM

 

Стеклоармирующий  материал укладывается на матрицу в  виде заранее заготовленных выкроек.  Затем  укладывается пуансон, который прижимается к матрице при помощи прижимов. Смола подается в полость формы под рассчитанным давлением. Иногда, для облегчения прохода смолы через материал используется вакуум, который создается внутри формы. Как только смола пропитала весь стекломатериал, инжекцию останавливают и ламинат оставляют в форме до полного отверждения. Отверждение может проходить при обычной или повышенной температурах.