Промышленность строительных материалов
жүктеу/скачать 2.74 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Удельная ударная вязкость, кДж/м2
- Прочность^ МПа: при растяжении
- Условные обозначения базпльтопластик
БАЗАЛЬТОПЛАСТИКИ При производстве конструкционных стеклопластиков широко применяется бесщелочное алюмоборосиликатное стекловолокно. 45
Профильные базальтопластики круглого сечения диаметром 6, 8, 10 и 12 мм были получены способом непрерывного формсэания. В качестве связующего использовался состав на основе полиэфирной и эпоксидной смол (в мас.%): полиэфирная смола ПН-3 - 60; эпоксидная смола ЭД-5 - 30; малеи- новый ангидрит - 9; пероксид бензоила (паста в бутилфталате) - I. Формирование профиля осуществлялось при скорости протягивания О,4-0,5 м/мин. Полимеризация эпоксиполиэфирного связующего происходила в камерах по зонам: I зона при Ю0°С; П - 130°С; Ш - 150°С; 1У - 160°С; У - 140°С; У1 - 130°С; УП - Ю0°С; УШ - 80°С. Формующая фильера длиной 900 мм была расположена в Ш и 1У зонах. Для полной полимеризации эпоксиполиэфирного связующего профили подвергались дополнительной термообработке при температуре 180°С в течение 5 ч. Основные физико-механические свойства базальтопластикового профиля круглого сечения диаметром 8 мм приведены ниже. Предел прочности, МПа: при изгибе 766 при сжатии 370 при растяжении 1060 Модуль упругости при сжатии, МПа 6,2*104 Удельная ударная вязкость, кДж/м2 60 Водрпоглощение, % 0,04 —Т 7 Коэффициент линейного расширения, град 50-10 46 Химическую устойчивость профильных базальтошгастиков указанного состава определяли после выдержки в различных агрессивных средах и уценивали по изменению массы образцов и их прочности. Испытания проводили в нормальных условиях (при 25°С) и при повышенной температуре (до 100°С). Подготовленные образцы высушивали до постоянной массы при температуре 100±5°С. Затем их помещали в коническую колбу с раствором (средой) и выдерживали 24 ч при комнатной температуре (25°С). В качестве сред использовали дистиллированную воду, 10$-е растворы Н2504 и УУаОН, трансформаторное масло, бензин Б-70, ацетон, этиловый спирт. Увеличение массы после выдерживания в 10$-м растворе /УаОН составило 0,05$, в остальных средах - 0,01-0,03$. . Для испытаний при повышенной температуре образцы с растворами Н2504 и И&2 5 04 следутсщих концентраций: I - 100 г/л Н^О^ и 60 г/л /^ЗО^; П - 170 г/л Н2504 и 90 г/л Л/а2504 помещали в конические колбы с обратными холодильниками и нагревали 30 ч, затем извлекали, промывали дистиллированной водой и этиловым спиртом, высушивали и испытывали на изгиб. Прочность при изгибе снизилась с 771,6 МПа (исходная) до 500 и 600,7 МПа соответственно при концентрациях I и П. Базальтопластики, так же как и стеклопластики, легко разрезаются алмазным кругом и резцом из твердого сплава ВК-8, хорошо обрабатываются при резании, точении, фрезеровании, шлифовке. Установлено, что при трении со смазкой (веретенное масло) коэффициент трения при работе в паре со сталью 45, закаленной и отпущенной до твердости (48-50) Щр3, составляет 0,02-0,04. При скорости скольжения I м/с материал выдерживает нагрузку до 10 МПа, а при 12 м/с - 1,0-1,2 МПа. При трении без смазки материал работает без существенного износа при нагрузках 5 и 0,6-0,8 МПа и скоростях скольжения соответственно I и 12 м/с. Коэффициент трения при работе без смазки в зависимости от условий трения колеблется в пределах от 0,18-0,23. Таким образом, базальтопластики с успехом могут быть использованы в качестве материала для опор скольжения. Эффективное применение базальтошгастиков в ведущих отраслях машиностроения возможно лишь при наличии достоверных данных о прочности и де- формативности этих материалов с учетом совместного влияния различных технологических, эксплуатационных и конструкционных факторов [61-63]. Существующие стандарты не учитывают многих специфических особенностей базальто- пластиков, например, повышенную податливость на сдвиг между слоями, что позволяет определить лишь модуль Юнга первого рода. В связи с этим большой прктический интерес представляет разработка методики определения механических характеристик базальтопластиков с учетом повышенной податливости на сдвиг. 47 Исходя из опытов, модуль Юнга (Ед) для балки на двух опорах можно представить „ Р« 3 Еа
у - момент инерции балки; р тт I - прогиб свободно опертой балки ( —= ОД) без учета сдви- ^таx _ ц, гов под давлением силы Р, приложенной в середине пролета. На основе теоретических решений получена следующая зависимость меж- ду Е Ед и & : I I I /2Н Г Е^ " ~Ё^ + 5^ (Т/ * где - фиктивный модуль упругости, учитывавший влияние сдвигов; К' - коэффициент сдвига; О-2 - модуль межслоевого сдвига; 2Н - толщина плиты;
Значения —дт* получены также экспериментальным путем. Балки с попе- речным сечением 18x10 мм и дайной 300 мм устанавливали на опоры, расстоя- ние между которыми изменяли от 40 до 240 мм. Прогиб балки измеряли в се- редине пролета индикатором с ценой деления 0,001 мм. На основе полученных данных по методу наименьших квадратов строили экспериментальную кривую. Основные физико-механические характеристики базальтопластика с попе- речным оечением 4x15 мм при температуре 20±5°С приведены ниже. Прочность^ МПа: при растяжении 1060 при сжатии 380 при статическом изгибе 766 на срез 220 Модуль Юнга, МПа: при изгибе 4,3*104 при растяжении 4,9*ТО4 Модуль сдвига при изгибе, МПа 4,5*104 Большинство армированных пластиков - анизотропные материалы, прочность которых зазисит от ориентации волокон. Впервые текие исследования базальтопластиков проведены Львовским филиалом математической физики Института математики АН УССР. Для эксперимента методом прямого прессования с удельным давлением 22 МПа изготовлялись пластины размером 300-300 мм и толщиной 4 мм с укладкой волокон 1:1 на. основе эпоксифенодьного связующего. Армирующий материал - базальтовое волокно диаметром 48
На рис.23 приведены сравни- тельные кривые распределения пре- дела прочности дня базальто- и стеклопластика. Минимальный пре- дел прочности при растяжении у образцов, вырезанных под углом Условные обозначения базпльтопластик : — стеклопластик Рис.23. Зависимость предела прочности при растяжении от угла вы- резания образцов (направления уклад- ки волокон) образцов под углом 0 и 90 . Полученные данные еще раз подтверждают вывод о том, что во время конструирования необ- ходимо обращать особое внима- нле на направление укладки во- локон. Базальтовые непрерывные волокна были испытаны в прес- совочных кремнепластовых ком- позициях ПКО-2-2-6 (10) в ка- честве армирующего материала [64]. Для получения кремнепластов исполь- зовались срезы диаметром 9±2 мкм из штапельного волокна (хаотической структуры) длиной 40-60 мм. Прессовочные композиции на основе базаль- тового волокна готовились по рецептуре пресс-материалов ПК0-2-2-10 (ШМ-ЗП) ж ПКО-2-2-9 (ВПМ-1В). Стандартные образцы для испытаний готовили прямым прессованием в режиме, указанном в ОСТ 6-05-155-79. После прессования образцы подвер 49 гали термообработке в воздушном термостате при 200°С в течение 5 ч. Для композиций о базальтовым волокном определяли предел прочности при изгибе, ударную вязкость, удельное объемное и поверхностное сопротивление и диэлектрическую проницаемость как в исходном состоянии, так и после термообработки при 350 и 400®С. В результате исследований установлено, что композиции с базальтовым волокном по механическим и электрическим характеристикам в ряде случаев превосходят прессовочные кремнепласты, изготовленные на основе стеклянного волокна алюмоборосиликатного состава. Эта тенденция сохраняется и для образцов, подвергнутых термостарению. Проведенные испытания двух серийных кремиийорганических пресс-материалов ВПМ-1В и ВГШ-ЗП на атомоборосиликатном волокне и таких же по составу материалов на базальтовом волокне позволяют сделать заключение о перспективности использования базальтовых волокон и кремнийорганических пресс- материалов. Таким образом, благодаря высоким физико-механическим и химическим свойствам базальтопластик может широко применяться как конструкционный материал в маптино- и самолетостроении, строительстве и других отраслях народного хозяйства.
| |||||||||||||||||||||||||||||||