Композиты. Полимерные композиционные материалы

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Композиты. Полимерные композиционные материалы

Содержание

2. Полимерные композиционные материалы Композиты, в которых матрицей служит полимерный материал, являются одним из самых многочисленных и
3. Армированные композиты выделяют волокнистые и дисперсионно-наполненные композиционные материалы. Волокнистые композиты с полимерной матрицей также называют армированными
4. Основные компоненты ПКМ Матрица – основной непрерывный компонент. Наполнитель - распределяемое вещество, или армирующая (волокнистая) фаза.
5. Монтмориллонит Слоистый алюмосиликат монтмориллонит является наиболее известным примером природных наноглин. Он имеет непостоянный химический состав, который
6. Определение знака заряда наноглин электрофорезом
7. Уменьшение газопроницаемости композита
8. Углеродные волокна Кристаллическая структура идеального (а) и турбостратного (b) графита
9. Углеродные волокна Для получения углеродных волокон пригодна термостратная слоистая структура углерода.Некоторое количество слоев при взаимодействии образуют
10. Углеродные волокна На 95 – 99% состоят из углерода, имеют структуру турбостратного графита и представляют собой
11. Углеродные волокна Полезные свойства: Высокий модуль упругости Высокая прочность Низкий удельный вес. Высокая термостабильность (в отсутствии
12. Углеродные волокна Недостатки : Относительно высокая цена. Малое удлинение до разрушения, в результате чего возникают проблемы
13. Химическая структура ПАН-волокон химическая структура оптимальна для образования наноупорядоченной структуры УВ. В растущих при полимеризации макромолекулах
14. Формование волокон из раствора Создание ориентированной упорядоченной наноструктуры молекул полимера обеспечивается при формовании волокон из вязких
15. Мокрое формование
16. Сухое формование
17. Получение углеводородного волокна из ПАН 1. Окисление (стабилизация). В присутствии окислителя макромолекулы ПАН при температурах 150-300
18. Получение углеводородного волокна из ПАН 2. Карбонизация 3. Графитизация - рост пакетов графитовых плоскостей при повышении
19. Внешний вид углеродных волокон и тканей на их основе Углеродное волокно Ткань
20. Углеродные волокна Высокотемпературной активацией в среде водяного пара или CO2 при 600-1000 0C получают углеродные волокнистые
21. Состав препрегов
22. Классификация конструкционных тканей
24. Скачать презентацию

Слайд 2

Полимерные композиционные материалы
Композиты, в которых матрицей служит полимерный материал, являются одним

из самых многочисленных и разнообразных видов материалов. Их применение в различных областях дает значительный экономический эффект. Например, использование ПКМ при производстве космической и авиационной техники позволяет сэкономить от 5 до 30% веса летательного аппарата.

Слайд 3

Армированные композиты
выделяют волокнистые и дисперсионно-наполненные композиционные материалы. Волокнистые композиты с полимерной

матрицей также называют армированными пластиками.
а, b, c – волокна, d – дисперсный материал
a b c d

Слайд 4

Основные компоненты ПКМ
Матрица – основной непрерывный компонент.
Наполнитель - распределяемое вещество, или

армирующая (волокнистая) фаза.
В большинстве случаев наполнитель прочнее и жестче матрицы. В одном из измерений по размеру наполнитель обычно не превышает 500 мкм, а в нанокомпозитах – менее микрона.
На наполнитель наносят аппрет для обеспечения связи (адгезии) с матрицей.

Слайд 5

Монтмориллонит
Слоистый алюмосиликат монтмориллонит является наиболее известным примером природных наноглин. Он имеет

непостоянный химический состав, который сильно зависит от содержания воды, %: SiO2 - 48-56, Аl2O3 - 11-22, Fe2O3 - 5 и более, МgO - 4-9, СаO - 0,8-3,5 и болeе, Н2O - 12-24. Структура монтмориллонита отличается симметричным сложением пачек слоев, между которыми размещаются молекулы межслоевой воды и ионы Са, Na и др. Характерно большое расстояние между пачками слоёв.

Слайд 6

Определение знака заряда наноглин электрофорезом

Слайд 7

Уменьшение газопроницаемости композита

Слайд 8

Углеродные волокна
Кристаллическая структура идеального (а) и турбостратного (b) графита

Слайд 9

Углеродные волокна
Для получения углеродных волокон пригодна термостратная слоистая структура углерода.Некоторое количество

слоев при взаимодействии образуют пакеты. Пакеты связаны между собой различными формами аморфного углерода и образуют пространственный полимер.
Углеродное волокно впервые получено в 1880 г. Эдисоном и использовано в качестве нити накаливания.
Принцип получения углеродного волокна сводится к нагреванию органических волокон в определенных условиях, не разрушая их.

Слайд 10

Углеродные волокна
На 95 – 99% состоят из углерода, имеют структуру турбостратного

графита и представляют собой длинные (десятки метров) и тонкие (5-15 мкм) нити, имеющие в своей основе упорядоченную графитоподобную структуру.
Получают из полиакрилонитрильных волокон (ПАН) и углеродных пеков.

Слайд 11

Углеродные волокна
Полезные свойства:
Высокий модуль упругости
Высокая прочность
Низкий удельный вес.
Высокая термостабильность

(в отсутствии кислорода).
Высокая химическая стойкость.
Высокая теплопроводность в сочетании с высоким сопротивлением усталости.
Высокая электропроводность.
Низкий коэффициент теплового расширения.
Отличное сопротивление ползучести.
Биосовместимость.

Слайд 12

Углеродные волокна
Недостатки :
Относительно высокая цена.
Малое удлинение до разрушения, в результате чего

возникают проблемы при переработке УВ.
Предел прочности при сжатии ниже, чем предел прочности при растяжении, и увеличение диаметра волокон не приводит к улучшению этого показателя.
Низкая ударная вязкость композитов на основе УВ.
Окисляется на воздухе при температуре свыше 450 ºС.

Слайд 13

Химическая структура ПАН-волокон
химическая структура оптимальна для образования наноупорядоченной структуры УВ.
В растущих

при полимеризации макромолекулах чередуются кристаллиты длиной 5-10 нм и аморфные прослойки длиной 4-8 нм

Слайд 14

Формование волокон из раствора
Создание ориентированной упорядоченной наноструктуры молекул полимера обеспечивается при

формовании волокон из вязких растворов .
Основные способы:
мокрое формование,
сухое формование,
сухо-мокрое формование.

Слайд 15

Мокрое формование

Слайд 16

Сухое формование

Слайд 17

Получение углеводородного волокна из ПАН
1. Окисление (стабилизация). В присутствии окислителя макромолекулы

ПАН при температурах 150-300 ºC образуют лестничную структуру.

Слайд 18

Получение углеводородного волокна из ПАН
2. Карбонизация
3. Графитизация - рост пакетов графитовых

плоскостей при повышении температуры свыше 1800 ºC

Слайд 19

Внешний вид углеродных волокон и тканей на их основе

Углеродное волокно

Ткань

Слайд 20

Углеродные волокна
Высокотемпературной активацией в среде водяного пара или CO2 при 600-1000

0C получают углеродные волокнистые адсорбенты (УВА)
Обработкой УВА окислителями (нитраты), концентрированными растворами кислот (HNO3, H2SO4, H3PO4) и др. реагентами получают катионообменники.
Введением в исходные волокна или УВА различных металлов (Pt, Ir, Pd, Cr, V, Ag, Mn, Cu, Со, Ni, Fe и др.) получают УВ катализаторы,которые используют для окисления содержащихся в газах примесей (СО до CO2, SO2 до SO3 и др.).
На основе углеродных волокон получают жесткие и гибкие электронагреватели, обогреваемую одежду и обувь.

Слайд 21

Состав препрегов

Слайд 22

Композиты. Полимерные композиционные материалы

Содержание

Полимерные композиционные материалыКомпозиты, в которых матрицей служит полимерный материал, являются одним

Армированные композитывыделяют волокнистые и дисперсионно-наполненные композиционные материалы. Волокнистые композиты с полимерной

Основные компоненты ПКММатрица – основной непрерывный компонент.Наполнитель - распределяемое вещество, или

МонтмориллонитСлоистый алюмосиликат монтмориллонит является наиболее известным примером природных наноглин. Он имеет

Определение знака заряда наноглин электрофорезом

Уменьшение газопроницаемости композита

Углеродные волокнаКристаллическая структура идеального (а) и турбостратного (b) графита

Углеродные волокнаДля получения углеродных волокон пригодна термостратная слоистая структура углерода.Некоторое количество

Углеродные волокнаНа 95 – 99% состоят из углерода, имеют структуру турбостратного

Углеродные волокнаПолезные свойства:Высокий модуль упругости Высокая прочность Низкий удельный вес.Высокая термостабильность

Углеродные волокнаНедостатки :Относительно высокая цена.Малое удлинение до разрушения, в результате чего

Химическая структура ПАН-волоконхимическая структура оптимальна для образования наноупорядоченной структуры УВ.В растущих

Формование волокон из раствораСоздание ориентированной упорядоченной наноструктуры молекул полимера обеспечивается при