Влияние длительной выдержки в воде на статические свойства композиционных материалов
Хотя в настоящее время стеклопластики, изготовленные с использованием армирующих элементов, обработанных улучшенной шлихтой или путем соответствующего аппретирования, менее чувствительны к воде, чем ранее разрабатывавшиеся материалы такого типа, чувствительность таких материалов к воздействию воды до некоторой степени еще сохраняется.
Исходя из анализа значительного объема литературы по данному вопросу [12, 36] и докладов на семинарах по межфазным проблемам, в данной книге не будет излагаться подробная дискуссия по этой проблеме.
Вода может быть абсорбирована смолой и действовать как пластификатор, уменьшая как прочность, так и жесткость СВКМ. Вода может также мигрировать на границу раздела фаз стекло— полимер путем диффузии через полимер и проникая через трещины, пустоты и другие дефекты в массе композита или мигрируя вдоль поверхности волокна. С этой точки зрения связь стекло—полимер может быть ослаблена действием воды в результате реализации различных механизмов проникновения ее в материал.
В основном отрицательное влияние длительной выдержки в воде выражается в некотором снижении статических механических свойств. Обычно наблюдаем первоначальное уменьшение механических показателей до определенного уровня (за первые месяц или два выдержки образца в воде), без дальнейшего их ухудшения при последующей выдержке. В случае полиэфирных СВКМ уменьшение прочности составляет 10 ... 15 %. Меньшие потери можно ожидать при использовании эпоксидных СП, в то время как вредное воздействие воды может отчетливо проявляться в композитах, в которых использован неравномерно аппретированный армирующий агент, матрица неполностью отверждена или содержит слишком много пустот. На предел прочности при растяжении композитов вода влияет не столь существенно, как на свойства, определяемые вероятными границами раздела фаз (например, на пределы прочности при сжатии, изгибе и сдвиге).
Важность водостойкости СВКМ, используемых в судостроении, привела к тому, что в технических требованиях к таким материалам установлен допустимый предел снижения показателей после выдержки в воде. Эти данные приведены в табл. 27.1, в которую включены требования по прочности и жесткости после кипячения в воде в течение 2 ч. Такой подход используется в качестве ускоренного метода определения влияния длительной выдержки в воде, практически эквивалентной месячной, для композитов на основе полиэфирных смол. В то время как эти испытания могут дать определенную полезную информацию, полученные таким образом данные должны быть рассмотрены очень тщательно, особенно в тех случаях, когда эти методы используются для СВКМ, отверждаемых при комнатной температуре, так как при температуре кипящей воды может произойти дальнейшее отверждение связующего, ускоряющее разрушение композита в воде. В таких случаях рекомендуется сравнивать показатели во влажных условиях (двухчасовое кипячение) со свойствами материала в полностью отвержденном состоянии или выдержанного в сушильном шкафу в течение 2 ч при 100 °С.