Федеральное агентство по образованию РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский государственный технологический университет»
И.А.Абдуллин, Н.Е.Тимофеев,
А.В.Косточко, Ю.М.Филиппов, В.Н.Савагин,
О.И.Белобородова, А.И.Абдуллин
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
С ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕЙ
Учебное пособие
Казань – 2006
Стр.1
УДК 629.3
Композиционные материалы с полимерной матрицей:
Учебное
А.В.Косточко,
пособие / И.А.Абдуллин, Н.Е.Тимофеев,
В.Н.Савагин,
Ю.М.Филиппов,
О.И.Белобородова, А.И.Абдуллин; Казан. гос. технол. ун-т.
Казань, 2006. – 130 с. ISBN 978-57882-0362-1
Изложены сведения о современных и перспективных
композиционных материалах с полимерной матрицей. В систематизированном
виде приведены данные о наполнителях,
связующих, полимерных КМ различного назначения, технологии
изготовления изделий, а также рассмотрены области их
применения.
Пособие подготовлено на кафедрах ХТГС и ХТВМС.
Предназначено для студентов, обучающихся по специальности
150502 «Конструирование и производство изделий из композиционных
материалов», а также может быть полезно для студентов
кафедр ХТВМС, ТТХВ, ППП и КМ, ТПМ.
Табл.27. Ил.7. Библиогр. 38 назв.
Печатается по решению методической комиссии Инженерного
химико-технологического института.
Рецензенты: доктор технических наук, профессор
Казанского государственного технического
университета им.Туполева Э.Р.Галимов
кандидат технических наук, начальник
сектора Каз.НИИХП А.С.Арутюнян
© Казанский государственный
технологический университет, 2006
2
Стр.2
Содержание
с.
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………….
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ
………………………………………………………
1.1 Классификация, состав, основные свойства. Достоинства
и недостатки КМ ……………………………………….
1.2 Наполнители: назначение, виды, роль в КМ …………
1.2.1 Дисперсные наполнители …………………………
1.2.2 Волокнистые наполнители …………………………
1.2.3 Коротковолокнистые наполнители ………………
1.2.4 Чешуйчатые и ленточные наполнители …………
1.3 Связующие: назначение, виды, роль в КМ …………
1.3.1 Термореактивные связующие ……………………
1.3.2 Термопластичные связующие ……………………
1.4 Роль и методы модификации поверхности раздела
между наполнителем и матрицей ……………………………
2 КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С ПОЛИМЕРНОЙ
МАТРИЦЕЙ …………………………………………………
2.1 Виды матричных материалов, требования, основные
свойства .......................................................................................
2.2 Свойства композиционных материалов с полимерной
матрицей …………………………………………………
2.2.1 Полимерные КМ общего назначения ……………
2.2.2 Конструкционные КМ……………………………
2.2.3 Специальные или суперконструкционные КМ …
2.3 Технология изготовления изделий из полимерных
композитов ……………………………………………………
2.3.1 КМ с дисперсными наполнителями ……………
2.3.2 КМ с волокнистыми наполнителями ……………
2.3.3 КМ с ленточными наполнителями ………………
3 ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
С ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕЙ ………………
3.1 Композиционные материалы в авиационно3
Стр.3
космической промышленности ………………………………
3.2 Композиционные материалы в вертолетостроении ...
3.3 Использование полимерных КМ в судостроении …
3.4 Композиционные материалы в автомобильной промышленности
………………………………………………..
3.5 Полимерные композиты в производстве труб ………
3.6 Использование КМ в промышленном и жилищном
строительстве …………………………………………………
3.6.1 Полимербетоны …………………………………..
3.6.2 Кровельные и гидроизоляционные материалы …
3.6.3 Материалы для напольных покрытий ……………
3.6.4 Оконные блоки из КМ ……………………………
3.6.5 КМ для наружной отделки зданий ………………
3.6.6 Облицовочные материалы и изделия ……………
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………
4
Стр.4
ВВЕДЕНИЕ
Практически любой современный материал является
композиционным, т.е. представляет собой композицию, поскольку
материалы редко используются в чистом виде. История
возникновения искусственных композиционных материалов
восходит к истокам цивилизации, когда человек начал сознательно
конструировать новые материалы. Первые упоминания
об армированных строительных материалах можно найти
в Библии. В Египте и Месопотамии строили речные суда из
тростника, пропитанного битумом (прототип современных
стеклопластиковых лодок и тральщиков). Изготовление мумий
в Египте можно считать первым примером использования метода
ленточной намотки (мумии обматывались лентой из ткани,
пропитанной смолой).
Современная авиация, ракетно-космическая техника, судостроение,
машиностроение немыслимы без полимерных
композитов. Чем больше развиваются эти отрасли техники,
тем выше становится качество этих материалов. Многие из
них легче и прочнее лучших металлических (алюминиевых и
титановых) сплавов, и их применение позволяет снизить массу
изделия (самолеты, ракеты, космического корабля) и, соответственно,
сократить расход топлива.
В скоростной авиации используют до 25% (по массе) полимерных
композитов и снижают массу топлива таким образом
до 30%.
Опыт применения полимерных композитов показал, что
максимального выигрыша от их применения можно добиться,
лишь творчески подходя к проектированию изделия. Учитывая
особенности КМ и технологии изготовления. Создание,
изучение и использование КМ – чрезвычайно перспективная и
бурно развивающаяся область современного материаловедения.
Анализ обширной информации позволяет определить
следующие направления развития полимерных КМ:
5
Стр.5