Определение объемного содержания волокон

27.03.2022

В общем случае, для каждого вида композиционного материала определено нормальное соотношение волокно/связующее, в каких-то материалах это соотношение: 50%/50%; в каких-то видах углепластиков считается оптимальным соотношение 70% волокна / 30% связующего и т.д. Все зависит от требований к прочности изделия, испытываемым нагрузкам, условиям эксплуатации и т.д.

Для чего может потребоваться контроль соотношения: волокно/связующее в композите.

                - контроль качества изделий;

                - контроль течения процесса, контроль производства;

                - исследование образцов аналогов.

Существует 2 направления для определения содержания волокон:

- Прямое взвешивание волокон после удаления матрицы;

- Визуальная оценка количества волокон по срезу образца.

Прямое удаление мартицы

Матрицу выжигают в печи или вымывают растворителем.

Не все полимерные матрицы можно растворить и не все композитные материалы можно выжигать в печи, так как некоторые виды волокон могут сгореть вместе с матрицей.

Метод выжигания

Подходит для КМ с волокнами из стекла, базальта или других термостабильных волокон. Образец взвешивают, помещают в муфельную печь при температуре 300-500 С, на несколько часов. Затем, взвешивают массу волокон, которые остались после сгорания матрицы.

Вымывание матрицы растворителем

Образец вырезают из изделия, взвешивают. Затем, вымывают (растворяют) матрицу в разогретой кислоте. Обычно используют азотную или серную кислоту. После волокна отфильтровывают, промывают и сушат.

Оценка среза образца

Для выполнения анализа изображения срез образца композита специально подготавливают, затем рассматривают в микроскопе. На срезе вычисляют площадь, занятую волокнами, после вычисляют ее отношение ко всей площади изображения (то есть среза).