Drukuj

Znaczenie i zastosowanie kompozytów o osnowie polimerowej

Od kilku dekad lotnictwo, transport, budownictwo, okrętownictwo i branża samochodowa pełnymi garściami czerpie z możliwości dostarczanych przez kompozyty o osnowie polimerowej. Dlatego też warto poświecić im więcej uwagi i przyjrzeć wnikliwie ich budowie, możliwościom użytkowym oraz sposobom przetwarzania.

Kompozyt to materiał utworzony z co najmniej dwóch komponentów o różnych własnościach. Dysponuje lepszymi własnościami od tych, które możliwe byłyby do uzyskania w każdym z komponentów osobno. Jego cechy sa też lepsze od tych, które wynikałyby z prostego sumowania pojedynczych własności.

Największą grupą materiałów kompozytowych są kompozyty o osnowie polimerowej inaczej zwane też kompozytami z tworzyw sztucznych. Tego typu kompozyty polimerowe ze wzmocnieniem z włókna szklanego używane są już w przemyśle od wielu dekad i mają szerokie zastosowane w lotnictwie, transporcie, budownictwie, okrętownictwie i branży samochodowej.

Na osnowę kompozytów polimerowych stosuje się zwykle takie materiały jak żywice termoutwardzalne (fenoplasty i aminoplaty), żywice chemoutwardzalne (żywice poliestrowe, epoksydowe i silikonowe) oraz liczną grupę tworzyw termoplastycznych, a wśród nich przede wszystkim poliamidy, polipropylen, poliestry termoplastyczne i poliwęglan.

W wymienionych materiałach osnową są chemo i termoutwardzalne żywice epoksydowe i poliestrowe, żywice formaldehydowe, mocznikowe oraz termoplasty: poliamid i polipropylen. Jako wzmocnienie wykorzystuje się głównie włókna szklane jak również w mniejszym stopniu włókna węglowe lub organiczne. Stosuje się głównie w postaci siatki lub tkanin utkanych z włókien prostych lub skręconych o rozłożeniu uporządkowanym lub krzyżującym.

Podstawą produkcji nowoczesnych kompozytów na osnowie polimerowej są włókna ceramiczne. Włókna te wytwarza się w postaci włókien ciągłych metodą wyciągania z fazy ciekłej, a następnie przerabia sposobami tkackimi lub innymi w wygodną postać przeznaczoną już bezpośrednio do stosowania w technologiach produkcji kompozytów.

Jeśli chodzi o charakterystykę i rodzaje kompozytów to właściwości kompozytów polimerowych na osnowie termoplastów zależą od ilości, kształtu i rodzaju użytego napełniacza oraz wzajemnych oddziaływań pomiędzy nim a polimerem. Cząstki z niskim współczynnikiem kształtu (np. kulki czy bryłki) wpływają na wzrost modułu sprężystości, ale generalnie nie zwiększają wytrzymałości, natomiast cząstki takie jak włókna czy płytki o rozwiniętej powierzchni powodują równoczesny wzrost sztywności i wytrzymałości kompozytu.

Porównując wytrzymałości różnych materiałów widzimy, że tzw. współczynnik wytrzymałości właściwej dla typowych materiałów konstrukcyjnych - zdefiniowany jako stosunek wytrzymałości na rozciąganie do ciężaru właściwego - najwyższą swoją wartość przyjmuje dla kompozytów polimerowych, co jest jedną z podstawowych przyczyn szybkiego wzrostu ich produkcji i zastosowań. Dopiero na dalszych miejscach w tym zestawieniu są różne stopy tytanu, stal, stopy aluminium.