АРМИРОВАННЫЕ ПЛАСТИКИ

Большую группу композиционных полимерных материалов составляют армированные пластики, в которых в качестве полимерной матрицы применяются различные термореактивные и термопластичные полимеры, а для арматуры используются волокнистые и листовые материалы из стекла, полимеров, базальта, углерода и других материалов.

Общая характеристика армированных пластиков

Армированные пластики широко применяются в авиационно-космической технике, различных отраслях машиностроения, строительстве, при изготовлении аттракционов, водных горок, бассейнов, спортинвентаря и других товаров народного потребления.

К достоинствам армированных пластиков относятся:

• • высокая прочность при низкой плотности, что позволяет заменять сталь в конструкциях машин и механизмов;
• • устойчивость к воздействию агрессивных сред, что обеспечивает изделиям из них длительные сроки эксплуатации без применения защитных покрытий;
• • низкая материалоемкость изготовленных из них изделий, что позволяет снизить массу и расходы на эксплуатацию мобильной техники;
• • высокая технологичность, заключающаяся в возможности изготовления крупногабаритных изделий сложной формы без дорогостоящей технологической оснастки и оборудования;
• • возможность регулирования в широких пределах тепло- и электропроводности, радио- и светопрозрачности в зависимости от типа применяемых армирующих волокон;
• • возможность ремонта изделий из армированных пластиков в «полевых» условиях без применения специального оборудования;
• • низкие капитальные затраты на организацию производства изделий из армированных пластиков;
• • работоспособность в широком диапазоне температур и напряжений.

Наибольшее распространение получили армированные полимерные композиты с использованием в качестве арматуры текстильных материалов на основе стекловолокна, что связано с его доступностью, низкой стоимостью и высокими прочностными свойствами.

Все необходимое сырье для производства стеклопластиков появилось еще в 30-х годах прошлого века. Массовое производство стеклянных нитей и пряжи стало возможным в 1932 г., когда была разработана технология производства стеклянных волокон из расплава. Подходящие для производства стеклопластиков связующие также появились в тридцатых годах XX столетия, когда в США была разработана технология изготовления полиэфирных смол. Чуть позже появились и пероксидные отверждающие системы для этих смол. Принципиально с тех пор сырьевая база не изменилась, хотя, конечно, до сих пор проводится ее совершенствование и создание и новых смол, и новых отвердителей, и новых стекломатериалов.

В 40-х годах прошлого века появилась и острая нужда в новых материалах, способных удовлетворить требования создателей морской и авиационной военной техники.

Первым массовым потребителем полиэфирных стеклопластиков в гражданских отраслях промышленности стало производство судов. В 60-х годах прошлого века этот сектор стал крупнейшим потребителем армированных композитов, а чуть позже в лидеры вышла автомобильная промышленность благодаря крупносерийности своего производства.

Повышение требований к армированным материалам привело к использованию в полимерных композитах сначала углеродных, а позднее органических высокомодульных волокон типа СВМ и кевлар. Этого требовало создание современной ракетно-космической и авиационной техники: необходимость снижения массы и одновременного повышения прочности и выносливости, а также обеспечения специальных технических свойств.

Наряду с разработкой новых материалов совершенствовались и технологии изготовления изделий из армированных композиционных материалов. Если первые изделия из стеклопластиков производились путем укладки на форму стеклоткани, пропитанной композицией, содержащей смолу и отвердитель, то позже появились оборудование и технологии, позволяющие непрерывно напылять на технологическую оснастку одновременно в заданном соотношении все компоненты композиции — и рубленое стекловолокно, и смолу, и отвердитель. Это, конечно, резко повысило производительность труда, улучшило санитарно-гигиенические условия, снизило себестоимость продукции из стеклопластика и позволило перейти к серийному производству крупногабаритных изделий из них.

Позднее были разработаны еще более совершенные, высокопроизводительные технологии, позволяющие получать изделия с высокими эстетическими свойствами и меньшими отходами производства способами намотки, пултрузии, впрыска в закрытую форму и др.

Таким образом, потребности рынка в более совершенных материалах и технологиях — с одной стороны, и возможности, появившиеся при создании новых сырьевых материалов и оборудования — с другой стороны, способствовали расширению применения армированных пластиков в различных отраслях экономики.