Короткие армирующие волокна

В промышленности используют разнообразные виды коротковолокнистой арматуры в качестве наполнителей для различных типов пластмасс.

Измельченные минеральные волокна получают при механической переработке минеральной ваты, в состав которой входят силикатный кальций (75%) и легкие металлы (25%), до образования легкосыпучего порошка, состоящего из коротких волокон средней длиной 270 мкм и диаметром от 1 до 10 мкм (таблица 1.3.8).

Таблица 1.3.8. Характеристики коротких волокон

Волокна	Отношение длины волокон к их диаметру l/d	Диаметр d, мкм	Плотность кг/	Средняя прочность , ГПа	Модуль упругости , ГПа
Измельченные минеральные Франклин Файбекс	30-300	1-10 0,1-0,15	- - 3,2	1,4 - 6,9	-

Измельченные минеральные волокна можно использовать в качестве наполнителей термопластов и реактопластов.

Волокна франклин получают в результате кристаллизации сульфата кальция в водной среде при повышенных давлении и температуре. Эти волокна представляют собой белый блестящий порошок, состоящий из монокристаллов длиной 80 мкм и диаметром 2 мкм. Волокна франклин химически стабильны, обладают низкой растворительностью в воде, имеют высокую термостойкость и хорошие теплоизоляционные свойства. Волокна франклин применяют в качестве наполнителя пластмасс и усиливающего наполнителя для алюминия.

Волокна файбекс представляют собой монокристаллы неорганического титана, которые получают перекристаллизацией солей и расплавов. Эти волокна имеют повышенные прочность и модуль упругости, их используют в качестве усиливающего наполнителя пластмасс.

Нитевидные кристаллы (усы) – монокристаллические волокна, выращенные в специальных условиях. В настоящее время имеется более 100 типов усов из металлов, карбидов, оксидов металлов и других соединений. Усы имеют механическую прочность, эквивалентную прочности связи между атомами, что обеспечивается бездефектностью структуры нитевидных монокристаллов.

Монокристаллические волокна, получаемые из оксидов, обладают прочностью, которая приближается к максимальной теоретической прочности материалов. Нитевидные кристаллы имеют диаметр от долей микрометра да нескольких микрометров и длину от долей миллиметра до нескольких сантиметров. Прочность усов заметно снижается с увеличением их диаметра и длины. Усы по сравнению с обычными поликристаллическими материалами обладают меньшей потерей прочности при увеличении температуры.

Усы обладают одновременно достоинствами стеклянных и борных волокон: их предельное удлинение как у стеклянного волокна (3…4 %), а модуль упругости – как у борного (более 500 ГПа). При этом разрушающее напряжение при растяжении усов в 5-10 раз больше, чем у стеклянных и борных волокон.

Характеристики некоторых видов нитевидных кристаллов приведены в таблице 1.3.9.

Таблица 1.3.9. Характеристики нитевидных кристаллов

Кристалл	Плотность кг/	Температура плавления, К	Средняя прочность , ГПа	Модуль упругости , ГПа
Оксид магния Графит Нитрид алюминия Оксид алюминия Нитрид кремния	3,6 2,2 3,3 3,9 3,2		24,1 20,7 17,0 28,0 15,0	310,3

Монокристаллические волокна имеют огромные потенциальные возможности для создания новых жаропрочных материалов и применения их в различных отраслях техники.