Plastics_12_1_2017

w w w . p l a s t i c s . r u 21 СЫРЬЕ И МАТЕРИАЛЫ П Л А С Т И К С № 1 2 / I ( 1 7 4 ) 2 0 1 7 военном и гражданском судостроении, не- фтегазовом секторе — везде, где существуют требования по пожарной безопасности ма- териалов и конструкций и возможности их эксплуатации в течение требуемого времени в условиях возникновения пожара. Данная проблема напрямую связана с низкой тер- мо- и огнестойкостью самих полимеров: разрушение композитного материала как единой структуры происходит практически одновременно с деструкцией хотя бы одного входящего в него компонента, следовательно, температурная стойкость композита опреде- ляется температурной стойкостью связую- щего. Именно по этой причине большинство ПКМ относится к горючим материалам по ГОСТ12.1.044-89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов». Поиск рецептур Говоря о полимерных связующих, следует разделить их на два основных класса и рас- смотреть особенности их применения. Ктермореактивнымсвязующимотносятся: —ненасыщенные олигоэфирные связую- щие; — фенолоальдегидные смолы; — уретановые смолы (полиуретаны); — эпоксидные смолы; — кремнийорганические связующие; — полиимидные и бисмалеимидные свя- зующие. Ктермопластичнымсвязующимотносятся: — полиолефины и другие термопласты с низкой термостойкостью; —ПЭТ; — алифатические полиамиды; — полиформальдегид; —ПК и полиарилаты; — фторопласты; — полиимиды и полиэфиримиды; — ароматические полиамиды и полиами- доимиды; — полисульфоны; — полиэфиркетоны; — полифениленсульфиды. Среди термопластов существуют компо- зиции, способные работать в условиях повы- шения температуры до +400°С (в частности ароматические полиамиды, полисульфоны, полиэфиркетоны), од- нако их применение во многих случаях невоз- можно по целому ряду причин, начиная с доро- говизны сырья и техно- логии переработки и за- канчивая недостаточной прочностью и безопасно- стью конструкций. Кроме того, существует большая сложность в обеспечении надежной адгезии термо- пластов с различными ти- пами волокон, требующая проведения прикладных научных и эксперимен- тальных исследований. С точки зрения соз- дания конструкционных полимерных ком- позитов наибольший интерес представляет класс термореактивных полимеров как более прочных и технологичных материалов. Од- нако в большинстве случаев температурная стойкость связующих, способных обеспе- чить требуемые прочностные параметры, не превышает +250°С (эпоксидные смолы). Значительно более высокие температуры выдерживают кремнийорганические и алю- мофосфатные связующие (до +900°С крат- ковременно), но это хрупкие дорогостоящие материалы с ограничениями как в приме- няемых технологиях, так и в геометрической форме конечного композитного изделия. На сегодняшний день как на территории РФ, так и в зарубежных странах проводятся научные изыскания в области создания опти- мальной рецептуры связующего, способного выдерживать высокие температуры. Созда- ние, изучение применения и оптимизация добавок, замедляющих процесс горения (антипиренов), синтез и модификация поли- меров с целью повышения огнестойкости — задачи, требующего комплексного подхода в их решении, так как применение аддитивов не только увеличивает стоимость изделия и усложняет техпроцесс, но и зачастую снижает физико-механические свойства полимера. Помимо модификаций реактопластов существует альтернативный способ защиты 120 100 80 60 40 20 0 Композитный Сталь Нержавеющая материал сталь Этап обработки поверхности от коррозии Окраска поверхности Монтаж (заземление, крановые работы) Подготовка к эксплуатации (сварка, сборка на объекте) Закупка материалов Проектирование Рисунок 1. Затраты на изготовление конструкции (на примере создания павильона) из различных материалов, евро Стеклопластик Углепластик Базальтопластик Арамидопластик Плотность, кг/м 3 1800-2000 1450-1600 1900-2400 1250-1360 Модуль упругости, ГПа 70-50 350 50 127-160 Предел прочности, МПа при растяжении 1400 2000-3000 1650 1500-2500 при сжатии 410-1180 940-1290 5000 250-400 при изгибе 690-1240 1670-2000 1500 500-800 Стоимость, евро/кг 4-9 >40 5-10 30-50 Таблица 2. Сравнение свойств композитов различных типов