Стеклопластики

СТЕКЛОПЛАСТИКИ, полимерные материалы, армированные стеклянными волокнами. Связующее (матрица) в стеклопластиках-гл. обр. термореактивные синтетич. смолы (фенольные, эпоксидные, полиэфирные, полиимидные, фурановые и др.) и термопласты (полиамиды, поликарбонаты, полипропилен, полистирол, полиэтилен, полиацетали и т.п.), а также эластомеры, неорг. полимеры. Наполнители-стеклянные мононити, комплексные нити, жгуты (ровинги), ткани, ленты, короткие волокна.

Св-ва стеклопластиков зависят гл. обр. от состава, диаметра и длины стекловолокна, его ориентации и содержания в связующем, от взаимодействия на границе стекловолокно-связующее, технологии изготовления. Отличаются высокой прочностью (см. табл.), низкой теплопроводностью и плотностью, радиопрозрачностью, хим. стойкостью и атмосферостой-костью, обладают высокими электроизоляц. и диэлектрич. св-вами.

Сстеклопластики с ориентированным расположением непрерывных волокон подразделяют на однонаправленные (волокна взаимно параллельны), перекрестные волокна (расположены под заданным углом друг к другу) и пространственно-армированные (более двух плоскостей армирования).

Для изготовления стеклопластиков конструкц. назначения обычно применяют наполнители из алюмоборосиликатных и магнези-альноалюмосиликатных волокон-первичные и комплексные нити из волокон диаметром 6-19 мкм, жгуты (ровинги) из волокон диаметром 10-19 мкм, стеклоткани, "стекло-шпон"-листы и ленты, получаемые по спец. технологии (технологии СВАМ) из волокон диаметром 10-200 мкм. Стеклопластики с наполнителями из стеклоткани разл. плетения наз. стекло-текстолитами (см. Текстолиты).

При изготовлении деталей электроизоляц. назначения обычно применяют нити, ленты и ткани из алюмоборо-силикатного стекловолокна диаметром 3-10 мкм, деталей теплозащитного назначения-нити и ткани из кремнеземного и кварцевого волокна диаметром 7-11 мкм. Плотность, прочность, модуль упругости и коэф. теплопроводности стеклопластиков линейно возрастают с увеличением содержания в них волокна до 70-82% по массе; коэф. теплопроводности составляет 0,35-0,45 Вт/(м·К), уд. теплоемкость 0,84-1,46 кДж/(кг·К), коэф. линейного расширения вдоль волокна в однонаправленных стеклопластиках (3-6)·10^-6 К^-1 (что в 3-5 раз меньше, чем поперек волокон); e 4,5-8, tgd 0,002-0,05. Наиб. прочностью и модулем упругости обладают стеклопластики на основе эпоксидного связующего с однонаправленным расположением волокон при приложении нагрузки вдоль волокна. Изменяя ориентацию волокон, в широких пределах можно регулировать св-ва стеклопластиков в соответствии с условиями нагружения изделий.

К стеклопластикам с неориентированным расположением волокон относят материалы на основе рубленых волокон, нанесенных на форму одновременно со связующим, и холстов (матов). Характеризуются меньшим содержанием волокна, большей однородностью мех. и физ. св-в, чем стеклопластики, описанные выше. Наибольшее применение находят стеклопластики на основе напыленных рубленых волокон-стекловолокниты (см. Волокниты).

Стеклопластики на основе термореактивных полиэфирных и эпоксидных связующих, отверждающихся при 17-25 и 130-220 °С, работоспособны при 60-80 и 120-170 °С соотв., на основе фе-нольных и фурановых связующих-до 200-250 °С, поли-имидных-до 250-400 °С, кремнийорг.-до 300-500 °С, не-орг. алюмохромфосфатных-до 800-1100 °C. Изделия изготовляют методами намотки, послойной выкладки или напыления с послед. контактным, вакуумным, вакуумно-автоклавным и прессовым формованием (см. Полимерных материалов переработка). Температурные пределы эксплуатации стеклопластиков на основе термопластов определяются т-рами размягчения и стеклования полимеров. Армирование термопластов стекловолокнами [обычно короткими (0,2-1,0 или 3-12 мм) алюмоборосиликатными волокнами диаметром 9-19 мкм] в неск. раз увеличивает их прочность, модуль упругости и ударную вязкость, повышает (на 50-80 °С) теплостойкость, снижает ползучесть, предельную деформацию и коэф. температурного расширения, а также улучшает стабильность размеров изготовляемых деталей. Выпускаются преим. в виде гранул, перерабатываемых в изделия гл. обр. литьем под давлением, экструзией, ротац. формованием.

Стеклопластики - конструкц. материалы в машиностроении, авиационной и космич. технике, стр-ве, хим. машиностроении, с. х-ве, электроизоляц. материалы в радиоэлектронике, приборостроении, электротехнике.

Лит.: Тюкаев В. Н., в кн.: Пластики конструкционного назначения, под ред. Е. Б. Тростянской, М., 1974, с. 120-203; Наполнители для полимерных композиционных материалов, под ред. Г. С. Каца, Д. В. Милевски, пер. с англ., М., 1981; Справочник по композиционным материалам, под ред. Дж. Любина, пер. с англ., кн. 1, М., 1988. В.Н. Тюкаев.