Сочинение на тему Типы и компоненты полимерных композиционных материалов и влияние наполнителей / армирующих материалов.

Композиты могут быть классифицированы в зависимости от их предназначения или применения. Например, кто-то может различить два типа биокомпозитов. Биокомпозиты, предназначенные для экологического применения, представляют собой комбинацию натуральных волокон или частиц с полимерными матрицами как из возобновляемых, так и невозобновляемых ресурсов, и они характеризуются степенью их способности к разложению в окружающей среде композитов. Биокомпозиты для биомедицинских применений представляют собой комбинации биостабильных и биоразлагаемых полимеров с инертными и биологически активными наполнителями, которые предназначены для использования в ортопедии, регенерации костей или тканевой инженерии. Усиления, которые намного прочнее и жестче, чем полимер, в основном увеличивают прочность и модуль. Следовательно, изменение механических свойств может серьезно повлиять на тепловое расширение, прозрачность и стабильность и т. Д.

Непрерывные композиты обычно имеют длинные волокна или армирование ленты в термореактивных матрицах; когда они подготовлены в определенных геометрических образцах, они могут стать основным компонентом в композите. В случае несплошных композитов направленные усиливающие агенты, а именно чешуйки или короткие волокна, смешивают в различных направлениях и геометрических узорах, как определено выбранными способами обработки и формования, обычно литьем под давлением или экструзионным формованием. Однако следует отметить, что существуют способы производства термопластичных композитов с непрерывно ориентированным волокном, что приводит к очень высокому содержанию волокна, что используется в применениях высокоэффективных конструкционных полимеров.

Эффекты наполнителей / армирования: функции

Традиционно, большинство наполнителей лишь незначительно увеличивают модуль полимера из-за их неблагоприятных геометрических характеристик, площади поверхности или химического состава поверхности, независимо от того, изменяется ли прочность (растяжение, изгиб). Их основной вклад заключался в снижении стоимости материалов путем замены самых дорогих полимеров. Другим возможным экономическим преимуществом было то, что цикл формования был более быстрым из-за увеличения теплопроводности и уменьшения бракованных деталей из-за коробления. С другой стороны, термическое расширение и усадка формы снижаются, что является очень распространенным эффектом для большинства неорганических наполнителей. Термин «армирующий наполнитель» был создан для объяснения прерывистых добавок, чья форма или химический состав поверхности были справедливо изменены для улучшения механических свойств и прочности полимера. Неорганический армирующий наполнитель является более жестким, чем матрица, менее деформированным, вызывая деформацию матрицы, общее уменьшение вблизи частиц из-за поверхности раздела матрицы частиц. Волокно сжимает полимер в его окрестности, уменьшая деформацию и увеличивая жесткость.

Армированные наполнители характеризуются высокими аспектными отношениями, которые определяются как отношение длины к диаметру волокна или отношение диаметра к толщине пластинчатых хлопьев. Эти модификации могут не только улучшить и улучшить основную функцию наполнителя (в этом случае использовать его в качестве усредненного по механическим свойствам), но также ввести или увеличить надстройки. Новые функции достигаются за счет замены или модификации существующих наполнителей, благодаря чему расширяется спектр их использования. Первая группа наполнителей вскоре после коммерциализации полипропилена включала тальковые тромбоциты и асбестовые волокна благодаря их выгодному влиянию на термостойкость и жесткость. Поиск замены асбеста из-за проблем со здоровьем привел к образованию частиц карбоната кальция и слюдяных хлопьев в качестве вспомогательных веществ второго поколения. Было обнаружено, что слюда является дополнительным операционным тальком для увеличения твердости и термостойкости, в то время как карбонат кальция не настолько эффективен для повышения твердости, но усиливает ударную вязкость аналогичных полимеров PP. Было обнаружено, что модификация поверхности слюды связующими агентами для повышения адгезии и модификации стеарата карбоната кальция для облегчения дисперсии усиливает эти функции и обеспечивает дополнительные преимущества, такие как улучшенная обрабатываемость, контроль цвета и уменьшение долговременного термического старения.

Функциональные наполнители, классификация и типы:

Термин наполнитель очень широк и включает в себя очень широкий спектр материалов. Мы произвольно определяем в качестве наполнителя различные твердые (неорганические и органические) частицы, которые могут быть нерегулярными, сочными или волокнистыми, как лист, и используются в крупномасштабных процессах объемной загрузки пластмасс. Существует значительный разброс по химическому составу, форме, размерам и свойствам различных органических и неорганических соединений, которые используются в качестве наполнителей. Как правило, это очень жесткие материалы, которые не смешиваются со средой как в жидком, так и в твердом состоянии и, таким образом, образуют различные дисперсные формы. Неорганические или органические материалы могут быть классифицированы как наполнители и дополнительно подразделяются в соответствии с семейством химических веществ или на основе их формы и размера или соотношения сторон. В основном используемые порошковые наполнители представляют собой промышленные минералы, такие как слюда, карбонат кальция, каолин, тальк, полевой шпат, зола и гидроксид алюминия. Обычно используемые волоконные наполнители представляют собой стеклянные волокна, и в последнее время появилось множество натуральных волокон. Технический углерод долгое время считался нанонаполнителем. Новейшими продуктами для быстрого выхода на коммерческий рынок являются монтмориллонит, такой как монтмориллонит и гидроталькит, различные оксиды и нановолокна, такие как одностенные или многостенные углеродные нанотрубки. Листы графена и галлуазитовые нанотрубки являются потенциальными добавками для современных нанокомпозитов; первый представляет собой один слой атомов углерода, которые плотно упакованы в сотовую структуру, а второй образуется в результате поверхностного выветривания алюмосиликатных минералов. Встречающиеся в природе нанотрубки. Наполнители, однако, многофункциональны и могут быть классифицированы по основной основной функции и множеству дополнительных функций.