Матричные материалы

Матрица является важнейшим компонентом композита. Требования, предъявляемые к матрицам, можно подразделить на эксплуатационные и технологические. К первым относятся требования, обусловленные механическими и физикохимическими свойствами материала матрицы, которые обеспечивают работоспособность композиции при действии различных эксплуатационных факторов. Механические свойства матрицы должны обеспечивать эффективную совместную работу армирующих волокон при различных видах нагрузок. Прочностные характеристики материала матрицы являются определяющими при сдвиговых нагрузках, нагружении композиции в направлениях, отличных от ориентации волокон, а также при циклическом нагружении. Природа матрицы определяет уровень рабочих температур композита, характер изменения свойств при воздействии атмосферных и других факторов. С повышением температуры прочностные и упругие характеристики матричных материалов, также как и прочность их соединения со многими типами волокон, снижаются. После достижения некоторого температурного предела происходит резкое возрастание пластических деформаций, ухудшается несущая способность композита, особенно при сжатии и сдвиге. Матрица также характеризует устойчивость материала к воздействию внешней среды, химическую стойкость, частично теплофизические, электрические и другие свойства.

Технологические требования к матрице определяются осуществляемыми обычно одновременно процессами получения композита и изделия из него. Суть этих процессов заключается в совмещении армирующих волокон с матрицей и окончательном формообразовании изделия. Цель проводимых технологических операций – обеспечение равномерного (без касания между собой) распределения волокон в матрице при заданном их объемном содержании; максимально возможное сохранение прочностных свойств волокон; создание достаточного прочного взаимодействия на границе раздела волокно - матрица. В связи с этим выдвигают определенные требования к материалу матрицы: хорошее смачивание волокна жидкой матрицей в процессе пропитки; возможность предварительного изготовления полуфабрикатов (например, препрегов) с последующим изготовлением из них изделий; качественное соединение слоев композита в процессе формования; невысокая интенсивность параметров окончательного формообразования (например, температуры и давления); обеспечение высокой прочности сцепления матрицы с волокном, небольшая усадка и т.д.

В настоящее время наиболее широко распространены волокнистые материалы на полимерной и металлической матрицах.