Армирующие волокна в КМ

      В теории, армирующим элементом может быть все, от соломы до железной арматуры. Цель статьи – простое перечисление и попытка классифицировать типы армирующих волокон (АВ), применяемые в современном композитостроении.

         Существует большое разнообразие АВ, но
применение большинства из них широко не распространено по причине сложной и
дорогой технологии получения.

Классификация
АВ

Самая первая подгруппа, самый высокий класс или признак, по которому принято разделять волокна: происхождение. По этому признаку они делятся на: натуральные и химические. Натуральные — это природные волокна, образовавшиеся в природе без участия человека. Они могут быть растительного (лен), животного (шерсть) или неорганического происхождения (асбест). Химические волокна в свою очередь делятся на три больших класса: искусственные, неорганические  и синтетические.

Искусственные нити созданы путем химических превращений из натуральных веществ, то есть в основе химических искусственных нитей лежат натуральные полимеры животного и растительного происхождения.

Неорганические химические волокна – созданы человеком из имеющихся в природе неорганических материалов, таких как: различные  металлы, кварц, базальт и т.д.

Синтетические нити сформованы из  высокомолекулярных полимеров, которые не встречаются в природе. То есть высокомолекулярные соединения, из которых формуются синтетические нити, получены синтезом  природных низкомолекулярных соединений.

Классификация
синтетических АВ

Синтетические волокна принято разделять на две группы: карбоцепные и гетероцепные.

Карбоцепные — это волокна, макромолекулы которых состоят только из атомов углерода. Карбоцепные синтетические волокна:

                Полиакрилонитрильные

           Поливинилхлоридные

           Поливинилспиртовые

  Полиолефиновые

В макромолекулах гетероцепных нитей помимо атомов углерода есть еще атомы других элементов. Гетероцепные синтетические волокна:

Полиамидные

Полиэфирные

Полиуретановые

Разделение на карбо- и гетероцепные считается общепринятым, но есть волокна не подходящие к  данной классификации. Например, среди множества полиамидных нитей есть нити как с карбо — так и гетероциклами в цепи.

Краткое
описание синтетических нитей

Полиакрилонитрильные нити – по механическим свойствам похожи на шерстяные. Растяжимость порядка 20-30%. Недостатком можно указать низкое противостояние истиранию. ПАН  является сырьем для производства углеродных волокон, однако УВ  можно получить так же путем переработки и других исходных материалов, таких как вискозных волокон и нефтяных или каменноугольных пеков.

Поливинилхлоридные – известны высокой химической стойкостью, морозостойкостью и низкой электропроводностью.

Поливинилспиртовые – наиболее гигроскопичны из всех видов синтетических волокон, устойчивы к истиранию и имеют высокую теплостойкость.

Полиэтилен — в беспорядочном состоянии молекул, каким мы привыкли вдеть обычно полиэтилен. Материал имеет очень низкие механические свойства.  Выравнивание молекул, которое проходит формовании филаментов придает волокну очень высокую прочность на растяжение. Имеет низкую прочность на сжатие в ламинате.

Полипропилен — имеет очень низкую плотность и нулевую гигроскопичность, стоек к действию кислот и щелочей.

Полиэфир – полиэфирные нити обладают хорошей ударной прочностью но низким модулем. Так же выделяется низкой стоимостью и абразивной стойкостью.

Арамид –  имеет хорошую ударостойкость, широко применяется в баллистике. Некоторые виды имеют низкую устойчивость к ультрафиолету.

Полиуретан – эластомерная нить, имеет высокую упругость и эластичность.

В заключение

Вообще имеется огромное количество армирующих нитей. Постоянно появляются принципиально новые виды. Так же, активно применяются методы модифицирования нитей с целью придания тех или иных потребительских свойств, таких как: профилирование, изменение надмолекулярной структуры, введение красителей и добавок и т.д. Так что перечислить и затронуть все виды АВ не представляется возможным. Статья позволит иметь общее понимание об используемых волокнах. Даже если останется понимание того что АВ неприлично много, цель статьи будет достигнута.