Влияние природы и содержания дисперсных наполнителей на адгезионную прочность композиционных материалов

Цель работы:

-оценить влияние природы и содержания дисперсных наполнителей на прочность композиционных материалов на их основе.

Задачи работы:

- исследовать влияние природы наполнителей на прочность КМ на их основе;

-определить оптимальное содержание наполнителя с целью получения прочного КМ.

Экспериментальная часть

Для исследования используются наполнители в виде дисперсных порошков. Дисперсными материалами могут быть порошки металлов, их оксиды, соли, а также кварцевый песок, древесная мука, порошки полимеров или смол. Волокнистые материалы: полимерные (целлюлозные, капроновые, лавсановые, арамидные, углеродные, а также ткани на их основе);

Дисперсные неорганические наполнители: порошки металлов, карбиды, оксиды металлов и другие.

В работе изучается влияние природы, содержания и свойства наполнителей на адгезионную прочность клеевого соединений.

Работа состоит из нескольких заданий.

Задание 1. Оценить влияние природы и свойств дисперсных наполнителей на адгезионную прочность соединений. Работа включает: определение некоторых характеристик и свойств самого наполнителя, оценку влияния того или иного свойства наполнителя на характеристики адгезива и адгезионную прочность.

Из характеристик наполнителя оценивают удельную поверхность, гранулометрический состав, форму частиц, сыпучесть и другие свойства. Эти характеристики определяются по отдельному заданию в зависимости от конкретной задачи. Оценка влияния структурно-объемных характеристик наполнителя на адгезионную прочность проводится на системе адгезив-субстрат при введении в адгезив наполнителя. В качестве субстрата используются пластинки металла, дерева, полимеров. В качестве адгезива используют смолы или клеи. Количество вводимого в адгезив наполнителя определяется его природой, дисперсностью, формой частиц, а также природой адгезива. Обычно наполнитель вводится в адгезив 5- 50% от массы адгезива. Наполнитель вводится в полимер в несколько приемов и тщательно с ним перемешивается, так как качество приготовления может влиять на адгезионную прочность. При неравномерном распределении наполнителя могут образовываться дефекты в виде агломератов, что может быть причиной возникновения перенапряжений. После приготовления адгезива он наносится на предварительно приготовленные участки соединяемой поверхности. В дальнейшем порядок работы тот же, что и при выполнении лабораторной работы № 1.

Задание 2. Оценить механические свойства адгезива, содержащего дисперсный или волокнистый наполнитель.

Образец из наполненного адгезива готовится в виде элемента (пластинки) из смеси адгезива и наполнителя или из волокон, пропитанных полимером. Образцы готовятся в специальных лодочках, в которые заливается полимер с введенным в него дисперсным наполнителем. После отверждения пластинка с наполненным полимером извлекается из формы, измеряется площадь ее сечения и производятся испытания на механическую прочность, например, на растяжение или ударную вязкость. На испытательной машине определяется прочность на разрыв волокон, пропитанных полимером (предварительно отвержденных по заданию преподавателя).

Задание 3. Оценить влияние механических свойств адгезива на адгезионную прочность КМ. В качестве модельного КМ используется пластины (металлические, лавсановые, картонные), склеенные наполненным адгезивом. Определенная навеска наполнителя вводится в адгезив и тщательно перемешивается. Дальнейший порядок работы такой же, что и при выполнении лабораторной работы № 1.

Характеристики наполнителя: удельная поверхность, форма и размер частиц, и другие свойства определяются по заданию преподавателя в зависимости от конкретной задачи. Оценка влияния физико-химических свойств наполнителя на адгезионную прочность КМ проводится на примере адгезив-субстрат при введении в адгезив наполнителя. В качестве субстрата используются пластинки металла, дерева, полимеров. В качестве адгезива используют смолы или клеи. Количество вводимого в адгезив наполнителя определяется его природой, дисперсностью, формой и размером частиц, а также природой адгезива. Наполнитель вводится в полимер в несколько приемов и тщательно с ним перемешивается, так как качество приготовления клеевого соединения оказывает существенное влияние на адгезионную прочность. При неравномерном распределении наполнителя могут образовываться дефекты в виде агломератов, что может быть причиной возникновения перенапряжений. После приготовления адгезива он наносится на предварительно приготовленные участки соединяемой поверхности. В дальнейшем порядок работы тот же, что и при выполнении лабораторной работы № 1.

Полученные результаты заносят в таблицу 9.3.

Таблица 9.3 – Результаты экспериментальных исследований

Контрольные вопросы

1. Виды дисперсно-наполненных КМ.

2. Характеристики наполнителей.

3. Понятие активный наполнитель.

4. Структурообразование в наполненном полимере.

5. Виды активностей наполнителей.

6. Методика проведения эксперимента.