Эпоксидные смолы и композиты на их основе

177 Как известно, удельная прочность и удельная жесткость многих эпок- сидных композитов в несколько раз превосходят соответствующие пока- затели лучших сортов стали и титана, что позволяет эффективно исполь- зовать их в тех областях техники, в которых важное значение имеет масса конструкции: в авиационной, ракетно-космической и т.д. В качестве свя- зующих для высокомодульных и высокопрочных пластиков применяются практически только эпоксидные полимеры. Поэтому армированные эпок- сидные пластики являются сейчас одними из наиболее изученных поли- мерных пластиков. Армированные пластики являются гетерогенными структурно-неодно- родными системами со стохастической, но в большинстве случаев доста- точно близкой к регулярной структурой. Свойства подобных систем тесно связаны с пространственным расположением наполнителя и связующего, строением границы раздела между ними, а также количеством и характе- ром структурных дефектов. Волокнистые высокопрочные композиционные материалы представ- ляют собой высоконаполненные ориентированные системы, в которых объемное содержание полимера сравнительно невелико. При отвержде- нии эпоксидного олигомера в ходе изготовления пластика, которое обыч- но происходит при повышенных температурах, объем полимера умень- шается вследствие его усадки, а вязкость быстро нарастает. До гелеоб- разования, пока полимер способен к течению, его объем может уменьшаться за счет уменьшения объема всей системы или образования пор. После гелеобразования течение полимера невозможно и происхо- дит деформация всей системы. Однако при этом деформация полимера ограничена волокнами, что приводит к появлению в полимере внутрен- них напряжений. Поскольку армированные пластики содержат, как правило, большое количество наполнителя, то можно считать, что он образует жесткий ске- лет, препятствующий деформации полимера. При этом объемная деформа- ция может составлять несколько процентов. Таким образом, уже в ненагру- женном состоянии матрица должна выдерживать значительные механичес- кие деформации без разрушения и нарушения адгезии на границе с волокном. Сопоставление с другими связующими показывает, что эпоксидные смолы лучше выдерживают подобные условия. Кроме того, практически только эпоксидные связующие обеспечивают монолитность при больших степе- нях наполнения, необходимых для получения высокопрочных ориентиро- ванных пластиков. Рассмотрим некоторые физико-механические свойства пластиков на основе эпоксидных смол и различных волокон (табл. 8.25 – 8.27).