Технологические процессы формования, намотки и склеивания конструкций - Крысин В.Н.
ISBN 5-217-00533-5
Скачать (прямая ссылка):
Основным недостатком этих методов является необходимость специального оборудования.
1.3. ПРЕПРЕГИ
Качество деталей из ПКМ связано с технологическими процессами получения полуфабрикатов — препрегов и формированием из них изделий. В зависимости от технологических процессов изготовления деталей и узлов препреги можно приготовлять на основе фенольных, эпоксифенольных, эпоксидных и кремнийорганических смол. Основы обычно имеют вид жидких суспензий. Для улучшения технологических
2. Крысин
33
и физико-механических свойств препрегов смолы часто применяются в модифицированном виде — с добавкой других полимеров
Повышение теплостойкости ПКМ может осуществляться путем применения новых полимеров: бисмалеимидов и малеимидно-зпоксид-ных смесей, фенолов, полиамидов, полихиноксолинов, полифенил-хиноксолинов, полибензимидазолов.
Препреги на фенольной основе обладают высокой технологичностью, негорючи, а потому нашли широкое применение при изготовлении изделий для интерьера пассажирских самолетов.
Работы с полихиноксолинами, полифенилхиноксолинами как наиболее перспективными в связи с высокими теплостойкостью и окис-ляемостью носят за рубежом чисто экспериментальный характер, поскольку они очень трудоемки при обработке. Детали из упомянутых полимеров изготовляются при очень высоких температуре и давлении. Время их термообработки велико.
Гораздо больший интерес представляют полибензимидазолы, которые при использовании в качестве основы в ПКМ изготовляются из олигомерных компонентов и обладают высокой теплостойкостью. Изделия, изготовленные из ПКМ с основой из полибензимидазола, способны выдерживать температуру 650 °С в течение 1 мин. Их используют в конструкциях, подвергающихся кратковременному воздействию высоких температур.
Бисмалеимиды и полиамиды имеют, по сравнению с эпоксидными полимерами, высокую теплостойкость и большую вязкость. Их применяют в силовых конструкциях. В табл. 1.7 приведены сравнительные механические характеристики препрегов на эпоксидных, модифицированных бисмалеимидных и полиэфиркетоиных основах.
Зарубежные фирмы проявляют интерес к таким термопластическим полимерам, как полиамидеимиды , полифениленсульфиды, полисуль-
Таблица 1.7
Основа Температура и ус- Предел прочности при Модуль упругости
ловия испытаний сжатии, МПа при изгибе, МПа
Эпоксидная 22 0 С, сухо 1,14 38,4
93 °С, сухо 0,88 33,4
9 3 ° С, влажно 0,68 29,5
Модифицирован- 22 0 С, сухо 1.48 35,0
ная бисмалеимид- 930C, сухо 1,17 32,6
ная 9 3 ° С, влажно 1.17 31,1
Полиэфиркетон- 22 0 С, сухо 10,5...14,0 122,2
ная 93 °С, сухо — -
93 ° С, влажно - 122,2
34
фоны, полиэфирсульфоны, полиэфирамиды и жидкокристаллические полимеры. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с эпоксидными ПКМ: более технологичны, могут быть использованы для повторной обработки, имеют большую вязкость, более стойки к воздействию влаги и имеют практически неограниченный срок хранения в препре-гах. Основные недостатки термопластических полиметров, за исключением жидкокристаллических, — низкие стойкость к растворителям и теплостойкость.
Силовые конструкции из ПКМ с основой из эпоксидных смол не изготовляются из-за их малой ударной вязкости.
В связи с увеличением ударной вязкости углепластиков фирма "Боинг" на самолетах Боинг 757 и Боинг 767 планирует повышение объема применения ПКМ в силовых конструкциях планера.
Ударная вязкость ПКМ зависит от характеристик основы, свойств армирующего материала, связи на границе раздела основы и армирующего материала, микромеханизма разрушения и др., поэтому проблема улучшения качества является весьма сложной. Применительно к углепластикам задача решается, в первую очередь, путем использования в качестве связующего модифицированных эпоксидных смол и неэпоксидных полимеров термопластичных и термореактивных. Наиболее перспективными с той точки зрения являются неэпоксидные модифицированные бисмалеимиды и ряд новых термопластических полимеров.
Углепластики с модифицированными бисмалеимидными основами или углеродными волокнами с увеличенными упругими деформациями имеют не только повышенную ударную вязкость, но и повышенную прочность при температуре 130...150 °С, продолжительную жизнеспособность в препрегах, выделяют мало летучих веществ при полимеризации и стойки к воздействию влаги, растворителей и ударных нагрузок. Эксплуатационные свойства изделий, получаемых из ПКМ, зависят от качества пропитки основой, т.е. толщины и равномерности слоя основы, нанесенной на стеклозаготовки, углеродные волокна или ленту; глубины проникновения ее между волокнами; содержания летучих веществ; степени полимеризации смолы в подсушенных заготовках; содержания смолы в заготовках и других характеристик, регулируемых концентрацией растворов, скоростью и температурой пропитки. Поэтому технология изготовления основы определяет качество ПКМ.
Технологический процесс пропитки ленты с однонаправленой укладкой волокон состоит из следующих операций:
проверки исправности узлов пропиточной машины с бесступенчатым регулированием (рис. 1.14);
установки необходимого числа шпулей;
