Гибридные композиты
Композиционные материалы на основе волокна кевлар имеют довольно низкие сдвиговые характеристики. Обычно эта проблема решается включением в состав армирующей компоненты КВМ других волокон, например углеродных, т. е. путем создания гибридного композита. Арамидные и углеродные волокна обычно хорошо совмещаются в материале благодаря близким значениям коэффициентов линейного расширения. В кевлар-углеродных КВМ отсутствуют основные недостатки углепластиков — высокая цена и полное разрушение как следствие большой хрупкости. В кев- лар-стеклопластиковых гибридах отсутствуют основные недостатки стеклопластиков, в частности малая гибкость. Возможности создания различных комбинаций КВМ описаны в работах [34— 37]. Мы ограничимся основными свойствами однонаправленных текстолитных гибридных материалов.
По данным фирмы «Файберайт» в табл. 12.31 представлены свойства однонаправленного гибридного КВМ на основе углеродного (торнел-300) и органического (кевлар-49) волокон с использованием связующего файберайт-934 при общей объемной доле волокна VB. 0 = 60 % [34]. В табл. 12.32 приведены данные по гибридным текстолитным композитам при Ув. 0 = 60 % [35].
12.31. Свойства однонаправленных гибридных КВМ на основе волокон торнел-3000, кевлар-49 и эпоксидного связующего
Соотношение Ув. О торнел - 3000/кев - лар-49 |
Р. Кг/м1 |
Растяжение |
Сжатие |
Изгиб |
Тсд (метод «короткой балки»), МПа |
|||
Е. ГПа |
<тв, МПа |
А при 8 = 0,02 %, МПа |
АСЖ' МПа |
Ог при е = 0.02 %. МПа |
<ти, МПа |
|||
100 : 0 |
1600 |
145 |
1565 |
678 |
1007 |
1605 |
1606 |
91 |
75 : 25 |
1560 |
120 |
1282 |
469 |
938 |
1248 |
1358 |
76 |
50 : 50 |
1510 |
108 |
1215 |
413 |
688 |
827 |
1103 |
56 |
0: 100 |
1350 |
77 |
1262 |
182 |
286 |
339 |
634 |
49 |
12.32. Свойства гибридных КВМ на основе сбалансированных тканей из волокон торнел-3000, кевлар-49 и эпоксидного связующего 1
|
0: |
100 |
Файберайт-934 |
1400 |
35,9 |
545 |
76 |
152 |
26 |
50: |
50 |
» |
1490 |
48,3 |
400 |
159 |
228 |
29 |
75: |
25 |
» |
1570 |
57,2 |
434 |
221 |
317 |
32 |
100 : |
0 |
» |
1600 |
60,0 |
434 |
324 |
558 |
40 |
50: |
50 |
BP-907 ? |
1440 |
4fj,0 |
414 |
165 |
290 |
48 |
Сбалансированные ткани содержат равное число волокон по основе и утку.
Поставщик — фирма «Американ цианамид».
12.33. Свойства связующих
|
Иоиомер |
950 |
12,5 |
0,162 |
17 |
1,58 |
Полиэтилен |
950 |
22,4 |
1,07 |
13 |
2,08 |
Нейлон 12 |
1010 |
42,7 |
1,25 |
12 |
4,10 |
Поликарбонат |
1200 |
61,5 |
1,93 |
6,2 |
2,34 |
Полиметилметакрилат |
1190 |
73,1 |
2,63 |
4,6 |
2,08 |
Примечания. 1. Предел текучести определяетси по первому пику кривой зависимости напряжение — деформация.
2. Работоспособность — площадь под кривой зависимости напряжение — деформация. — Прим. ред. пер.
Использование кевлар-49 в гибридных композитах с углеродными волокнами улучшает свойства ударной вязкости КВМ по сравнению с углепластиками, но при некотором снижении прочности и жесткости [37]. Вместе с тем КВМ на основе гибридных текстолитов более энергоемки при производстве и дороже, нежели КВМ из углеродных препрегов. Следовательно, гибридные тек- столиты не так хороши, как пластики на основе препрегов из однородных материалов [35].