Композитный материал- стеклопластик

Содержание

 

Введение                                                                                                                           3                                                                                                          

1..История возникновения                                                                                                  4

2.  Композитный материал- стеклопластик                                                                  5

2.1. Примеры изделий из стеклопластика                                                                6

2.2 Свойства стекловолокна                                                                                      6

2.3  Производство стеклопластика                                                                            8

3.  Применение стеклопластика                                                                                    12

3.1 Применение в химической, нефтяной и горнодобывающей

 отраслях                                                                                                                          12

3.2 Применение в машиностроении, кораблестроении, авиастроении                13

3.3 Применение в жилищном строительстве                                                           14

3.4. Изделия из рулонного стеклопластика марки РСТ                                           14

4.Заключение                                                                                                                  16

Литература                                                                                                                      17

Приложение                                                                                                                     18

 

Введение

   Стеклопластики как конструкционныекомпозиты с уникальными свойствами находят все более широкое применение.Получение изделий методом намотки явилось в 60-х годах подлинным прогрессом в технологии производства конструкций из полимерных композитов. Поскольку он позволил получать высокопрочные легкие материалы и изделия с длительным сроком эксплуатации.

 Стеклопластик представляет собой неоднородный сплошной материал, имеющий уникальные характеристики, которые обеспечивают его применение в самых различных отраслях: от бытовой техники и сельского хозяйства до авиационного и космического производства.

Цель работы: выяснить области применения стеклопластика в современно

Задачи:

- изучить историю возникновения композитного материала- стеклопластик

-изучить состав стеклопластика

-методы изготовления композитного материала, включая преимущества и недостатки стеклопластика

-выяснить современные области применения данного матерала

 

История возникновения

   Первыми цивилизациями, которые изготовили стекло, были древние финикийцы и египтяне. И те и другие могли расщеплять стекло в волокна. Однако они использовали очень малое количество этих волокон, и их качество было весьма грубым. Они использовали их для декораций и не подозревали о скрытом потенциале волокон стекла. В средневековой Венеции ремесленники сталииспользовать тонкие нити из стекла для украшения своих изделий. Было замечено, что стеклянные нити,в отличие от хрупкого кусково-го стекла, обладают парадоксальным свойствомчем они тоньше, тем более гибкими они стано-вятся. По мере того, как нити становились все тоньше и тоньше, возрастала их гибкость, но все же они оставались все еще достаточно толстыми и ломались при сильном изгибе.

  С приходом индустриальной революции стеклянные нити стали использовать не только при изготовлении украшений. В 1836 г. француз Дабю-Боннель получилпервый в мире патент на способ получения нитей.В 1870 году человек по имени Джон Плэерразработал метод массового производства стеклянного волокна сиспользованием сильной подачи струи пара и изобрёл то, что называется минеральной ватой. Этот материал использовался в качестве эффективной изоляции. В 1872 году институт Франклина в Филадельфии сообщил, что инженер К. Селлерс изготовил «минеральный хлопок», продувая струю пара через жидкое стекло. В результате была получена белая мягкая масса, пригодная для изоляции паровых котлов и трубопроводов.В 1880 году Герман Хаммесфах получил патент на стекловолокнистую ткань с шелковыми вплетениями. Такая ткань была прочной и огнестойкой.

     Помимо изготовления материала, стеклянные волокна могли бы с успехом использоваться для многих других целей, но этому препятствовали две проблемы было достаточно трудно изготавливать их настолько тонкими, чтобы они обладали хорошей гибкостью Вторая проблема заключалась в отсутствии промышленного способа производства Первое стекловолокно, используемоев настоящее время, было получено молодым исследователем Дэйлом Клейстом из компании Corning Glass, который пытался соединить два стеклянных блока, чтобы сделать воздухонепроницаемый затвор. Внезапно струя сжатого воздуха ударила в поток расплавленного стекла и создала фонтан стеклянных волокон, показав Дэйлу простой метод изготовления стекловолокна. Молодой ученный решил применить пистолет для распыления металла, который используется для расплавления бронзы для ее напыления на детскую обувь. Он заполнил пистолет вместо бронзы расплавленным стеклом и обнаружил, что пистолет выпускает сноп тончайших нитевидных стеклянных волокон.

    Специалисты сразу же поняли, что данный эффект может быть использован в производстве стеклянной шерсти для теплоизоляции и в других технологических процессах.В 1935 году Corning-Glass совместно с Owens-Illinois, другой экспериментирующей со стекловолокном компанией, продолжали работать над развитием технологии. В 1936годуони запатентовали продукт Fiberglas, только с одной буквой «s», а в 1938 году обе компании слились в одну под названием Owens-Corning, которая существует и по сей день. В конце 30-х и начале 40-х годов прошлого века они разработали идею свёртывания волокон в ткань в качестве материала. В 1941 году проводились успешные эксперименты с горячей очисткой и обработкой стекловолоконной ткани. Термообработка сделала ткань более гибкой и стала ключевым звеном в укреплении слоистых пластиков

Первые теоретическое разработки советских ученых по структуре стекла были начаты в начале 1930-х годов, а по стеклянной вате в 1938-1939 гг.До Великой Отечественной войны стеклянное волокно применялосьдля теплоизоля-ционных целей и производилось по «старонемецкому способу», путём вытягивания нитей из размягчённых стеклянных штабиков. В конце 30-х на заводе в Биллимбаево начали произ-водство минеральной ваты, которую изготавливали под давлением 10-12 атм при нагреве 250-280о (по Цельсию). На Зестафонском заводе в Тбилиси вату производили путём распыления струи сжатого воздуха в 6-8 атм.

         В это время в СССР рассматривали применение стеклоткани в качестве оболочек для дирижаблей. В 1937 году в Государственном институте стекла была лаборатория по работе со стекловолокном,и молодые учёные (Аслоанова, Иоффе, Черняк) занялись исследованиями этого материала. В 1941 году был разработан новый состав стекла, а также и новое производственное оборудование для его получения. За счёт этого в скором времени в Гусь-Хрустальном открыли первый завод по производству стекловолокна.

 

Примеры изделий из стеклопластика

Стеклопластик применяют как конструкционный и теплозащитный материал при производстве корпусов лодок, катеров, судов и ракетных двигателей, кузовов автомобилей, цистерн, рефрижераторов, радиопрозрачных обтекателей, лопастей вертолётов, выхлопных труб, деталей машин и приборов, коррозионностойкого оборудования и трубопроводов, небольших зданий, бассейнов для плавания и др., а также как электроизоляционный материал в электро- и радиотехнике.

Свойства стеклопластика

Стеклопластик обладает многими очень ценными свойствами, дающими ему право называться одним из материалов будущего. Ниже перечислены некоторые из них.

Малый вес. Удельный вес стеклопластиков колеблется от 0,4 до 1,8 и в среднем составляет 1,1 г/см3. Напомним, что удельный вес металлов значительно выше, например, стали – 7,8, а меди - 8,9 г/см3. Даже удельный вес одного из наиболее легкого сплава, применяемого в технике, - дуралюмина составляет 2,8 г/см3. Таким образом, удельный вес стеклопластика в среднем в пять-шесть раз меньше, чем у черных и цветных металлов, и в два раза меньше, чем у дуралюмина. Это делает стеклопластик особенно удобным для применения на транспорте. Экономия в весе на транспорте переходит в экономию энергии; кроме того, за счет уменьшения веса транспортных

конструкций (самолетов, автомобилей, судов и т.п.) можно повысить их полезную нагрузку и за счет экономии топлива увеличить радиус действия.

Диэлектрические свойства. Стеклопластики являются прекрасными электроизоляционными материалам при использовании как переменного, так  и постоянного тока.

Высокая коррозионная стойкость. Стеклопластики как диэлектрики совершенн не подвергаются электрохимической коррозии. Существует целый ряд смол (некоторые полиэфирные смолы, смолы Norpol DION), позволяющие получить стеклопластики стойкие к различным агрессивным средам, в том числе и к воздействию концентрированных кислот и щелочей.

Хороший внешний вид. Стеклопластики при изготовлении хорошо окрашиваются в любой цвет и при использовании стойких красителей могут сохранять его неограниченно долго. Прозрачность. На основе некоторых марок светопрозрачных смол можно изготовить стеклопластики, по оптическим свойствам немногим уступающим стеклу.

Высокие механические свойства. При своем небольшом удельном весе стеклопластик обладает высокими физико-механическими характеристиками. Используя некоторые смолы, например Norpol Dion, и определенные виды армирующих материалов, можно получить стеклопластик, по своим прочностным свойствам превосходящий некоторые сплавы цветных металлов и стали.

Теплоизоляционные свойства. Стеклопластик относится к материалам с низкой теплопроводностью. Кроме того, можно значительно повысить теплоизоляционные

свойства путем изготовления стеклопластиковой конструкции типа “сэндвич”, используя между слоями стеклопластика пористые материалы, например пенопласт. Благодаря своей низкой теплопроводности, стеклопластиковые сэндвичевые конструкции с успехом применяются в качестве теплоизоляционных материалов в промышленном строительстве, в судостроении, в вагоностроении и др.

Простота в изготовлении. Существует много способов изготовления стеклопластиковых изделий, большинство из которых требует минимальных вложений в оборудование. Например, для ручного формования потребуются только матрица и небольшой набор ручных инструментов (прикаточные валики, кисти, мерные сосуды и т.д.). Матрица может быть изготовлена практически из любого материала, начиная с дерева и заканчивая металлом. В настоящие время широкое распространение получили стеклопластиковые матрицы, которые имеют сравнительно небольшую стоимость и длительный срок службы.

 

Производство стеклопластика

Стеклопластик получают путем горячего прессования стекловолокна,

перемешанного с синтетическими смолами. В стеклопластиках стекловолокно

играет роль армирующего материала, придающего изделиям высокую механическую

прочность при малой плотности.

В настоящее время существует целый ряд различных смол, используемых в

производстве стеклопластиковых изделий. Наибольшее распространение получили

полиэфирные, винилэфирные и эпоксидные смолы. В зависимости от метода

формования, химсостава и области применения все смолы можно разделить на

следующие группы:

 

а) по методу формования:

V для ручного формования

V для вакуумной инжекции

V для горячего прессования

 V для процессов намотки

V для пультрузии

б) по области применения:

V обычные конструкционные

V химстойкие

V огнестойкие

V теплостойкие

V светопрозрачные

Метод RTM

Стеклоармирующий материал укладывается на матрицу в виде заранее заготовленных выкроек. Затем укладывается пуансон, который прижимается к матрице при помощи прижимов. Смола подается в полость формы под рассчитанным давлением. Иногда, для облегчения прохода смолы через материал используется вакуум, который создается внутри  формы. Как только смола пропитала весь стекломатериал, инжекцию останавливают и ламинат оставляют в форме до полного отверждения. Отверждение может проходить при обычной или повышенной температурах.

Основные преимущества:

Могут быть получены ламинаты с высоким содержанием стекла и с минимальным содержанием пустот. Хорошие условия труда и окружающей среды. Нет большого выброса вредных веществ. Возможно сокращение трудовых затрат и времени на изготовление изделия. Один рабочий может обслуживать одновременно несколько аппаратов, производяших инжекцию.Вся форма изделия имеет глянцевую поверхность.Минимизированы отходы материалов.

Основные недостатки:

Дорогие и сложные формы. Сложность процесса. Необходимость иметь инжекционное оборудование.

Метод пультрузии

   Волокна подаются от катушечной рамы до ванны со смолой и затем проходят через нагретую фильеру. В фильере убираются излишки смолы, происходит профилирование ламината и отверждение материала. После этого отвержденный профиль автоматически обрезается на необходимые длины.

Основные преимущества:

Это может быть очень быстрый процесс пропитки и отверждения материала. Автоматизированное управление содержанием смолы в ламинате. Недорогие материалы.

Хорошие структурные свойства ламинатов, так как профили имеют направленные волокна и высокое содержание стекломатериала. Закрытый процесс пропитки волокна.

Основные недостатки:

Ограниченная номенклатура изделий. Дорогое оборудование.

 

Метод намотки

Этот процесс прежде всего используется для изготовления пустотелых круглых или овальных секционных компонентов, типа труб или резервуаров. Волокна пропускаются через ванну со смолой, затем через натяжные валики, служащие для натяжения волокна и удаления излишков смолы. Волокна наматываются на сердечник с необходимым сечением, угол намотки контролируется отношением скорости движения тележки к скорости вращения.

Основные преимущества:

Это может быть очень быстрый и поэтому экономически выгодный метод укладки материала. Регулируемое соотношение смола/стекло.Высокая прочность при малом собственном весе.Неподверженность коррозии и гниению. Недорогие материалы. Хорошие структурные свойства ламинатов, так как профили имеют направленные волокна и высокое содержание стекломатериала.

Основные недостатки:

Ограниченная номенклатура изделий. Дорогое оборудование.Волокно трудно точно положить по длине сердечника. Высокие затраты на сердечник для больших изделий.Рельефная лицевая поверхность.

 

Метод препрегов

Препрег - предварительно пропитанная смолами стеклоткань. Ткани и волокна предварительно пропитаны пред-катализированной смолой подвысокой температурой и давлением. В таком виде препреги могут хранится донескольких недель, однако для увеличения срока хранения, их хранят припониженных температурах. Смола в препрегах находится в полутвердомсостоянии. При формовании препреги укладываются на поверхность формы изакрываются вакуумным мешком. Затем происходит их нагревание до температурыпримерно 120 - 180 град.C при этой температуре смола переходит в текучиесостояние и препрег принимает размеры формы. Далее при дальнейшем повышениитемпературы происходит отверждение смолы. Дополнительное давление (до 5атмосфер) для формования обычно обеспечивается автоклавом.

Основные преимущества:

Могут быть получены ламинаты с высоким содержанием стекла и с минимальным содержанием пустот.Хорошие условия труда и окружающая среда. Нет большого выброса вредных веществ.Возможность автоматизировать процесс и снизить трудовые затраты.

Основные недостатки:

Высокая стоимост материалов Для отверждения необходимы автоклавы, которые ограничивают размеры выпускаемых изделий.

 

Применение стеклопластика

В настоящее время невозможно найти в зарубежной класс технических, транспортных, строительных конструкций, в котором не было бы примера использования

композиционных материалов. Веское подтверждение этому ежегодно увеличивающееся потребление стекловолокна в гражданском производстве.Стеклопластики применяются во многих областях народного хозяйства и технических отраслей. Механическая прочность, хороший коэффициент светопропускания и способность окрашиваться в любой цвет требуемой интенсивности позволяют использовать стеклопластики в строительстве в виде плоских и гофрированных листов, рулонных материалов, многослойных панелей и фонарей. Для хранения химических продуктов применяют стеклопластики, стойкие к коррозии, которые оказались намного экономичнее нержавеющей стали. В электротехнике стеклопластики используют в качестве электроизоляционных и  конструкционных материалов, а также для изделий при изготовлении высоковольтных вы-

ключателей, траверс, панелей, деталей, электрических машин, и корпусов приборов и т.д.

Коррозионная стойкость, антимагнитные свойства и технологичность определили использование стеклопластиков в судостроении в производстве лодок и катеров, а также речных и морских судов со значительным водоизмещением, глубоководных аппаратов и

т.п.

3.1.   Применение в химической, нефтяной и горнодобывающей отраслях.

  Из стеклопластиков в частности изготавливают трубы, выдерживающие большое гидравлическое давление и не подвергающиеся коррозии, корпуса ракетных двигателей твёрдого топлива (РДТТ), радиопрозрачные купола и обтекатели различных антенн, лодки, корпуса маломерных судов и многое другое. Трубы и трубчатые конструкции получают намоткой пропитанного связующим (смола + отвердитель + модифицирующие добавки) стекловолокна, на вращающуюся оправку (чаще всего стальную) с последующим отверждением и распрессовкой (снятием намотанной трубы со стальной оправки). Если диаметр трубы большой, то технически и экономически целесообразно использовать стеклопластиковую оправку.

   Стойкость к действию химикатов и эксплуатационные показатели стеклопластика продемонстрированы за прошедшие 60 лет успешным использованием разнообразных изделий из композитов в сотнях различных химических сред. Практический опыт был дополнен систематической оценкой соединений, подвергнутых воздействию большого количества химических сред в лабораторных условиях.

  Изделия из химически стойкого стеклопластика напорные и безнапорные трубопроводы для транспортировки агрессивных жидкостей и сред;ёмкости — как горизонтальные, так и вертикальные — для хранения и транспортировки агрессивных жидкостей;желоба для подачи электролита секции охлаждающих градирен, напорные коллекторы; газоотводящие стволы дымовых труб; скрубберы, абсорберы, циклоны, аппараты Вентури;колонные аппараты, регенерационные колонны, корпуса электрофильтров; травильные, гальванические и электролизные ванны; вентиляционные системы для удаления паров вредных веществ от технологического оборудования; корпуса различного оборудования

Заключение

Стеклопластик — материал с малым удельным весоми заданными свойствами, имеющий широкий спектр применения. Стеклопластики обладают очень низкой теплопроводностью (примерно, как у дерева), прочностью как у стали, биологической стойкостью, и атмосферостойкостью. Подвержен влагонасыщению и водонасыщению, истираемости.

Стеклопластики уступают стали по абсолютным значениям предела прочности, но в 3,5 раза легче её и превосходят сталь по удельной прочности. При изготовлении равнопрочных конструкций из стали и стеклопластика стеклопластиковая конструкция будет в несколько раз легче. Коэффициент линейного расширения стеклокомпозита близок к стеклу (составляет 11-13‧10⁻⁶ 1/°С), что делает его наиболее подходящим материалом для светопроницаемых конструкций. Плотность стеклопластика, полученного путём прессования или намотки, составляет 1,8-2,0 г/см³.

Стеклопластики являются одним из самых доступных и недорогих композиционных материалов. Основные затраты при производстве изделий из стеклопластика приходятся на технологическое оборудование и рабочую силу, затраты на которую велики за счет трудоёмкости и больших временных затрат на производство. Соответственно, на данный момент изделия из стеклопластика проигрывают по цене изделиям из металла из-за трудоёмкого и длительного процесса выклейки стеклопластиковых деталей, что вызывает большие затруднения при массовом производстве. Наиболее выгодно использование стеклопластика при мелкосерийном производстве. Крупносерийное производство становится более выгодным при использовании вакуумного формования. Также выгодным может быть и контактное формование, в случае если цена рабочей силы невелика.

  Стеклопластик красится, декорируется, покрывается плёнками ПВХ и натурального шпона, прекрасно поддаётся всем видам механической обработки (сверлится, пилится и т. п. — однако при этом образуется крайне канцерогенная пыль, легко въедающаяся в кожу, что требует тщательной защиты задействованного персонала). Стеклопластик имеет удовлетворительную атмосферостойкость при условии наличия защитного покрытия, однако плохо переносит абразивный износ (например, от летящего с дороги песка), достаточно хрупок и с годами может деформироваться.

 

 

Литература

1. Преображенский, А.И.Стеклопластики –свойства, применения, технологии // Главный ме-ханик. 2010. No5. С. 27–36

2. Основы производства изделий из стеклопластика: Учебное пособие/ Н.Е Тимофеев, И.А. Абдулин, О.И. Белобородова, Г.Г. Богатеев; Казан. Гос.технол. ун-т, Казань, 2006, 160с.

3. Справочник строителя «Тепловая изоляция». Под редакцией Кузнецова Г.Ф. 4 - е издание дополнительное и переработанное. Москва «Стройиздат» 1985г. С. 163 - 165.

4. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B5%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA

 

 

Приложение.

Приложение.

 Макетная плата на стеклотекстолите

 

 Дом из стекловолокна, Калифорния

В 1964 первый полностью стеклопластиковый планер под названием H-301 Libelle ("Dragonfly") получил немецкий и американский типовую сертификацию. Подобное использование стеклопластика показыват насколько он лёгок. Этот планер мог оставаться в воздухе длительное время без использования двигательной силы, лишь за счёт планирования по воздуху.

 

 стеклопластиковые трубы

 Септик

Детские игрушки

Детали для легковых машин

Содержание

 

Введение                                                                                                                           3                                                                                                          

1..История возникновения                                                                                                  4

2.  Композитный материал- стеклопластик                                                                  5

2.1. Примеры изделий из стеклопластика                                                                6

2.2 Свойства стекловолокна                                                                                      6

2.3  Производство стеклопластика                                                                            8

3.  Применение стеклопластика                                                                                    12

3.1 Применение в химической, нефтяной и горнодобывающей

 отраслях                                                                                                                          12

3.2 Применение в машиностроении, кораблестроении, авиастроении                13

3.3 Применение в жилищном строительстве                                                           14

3.4. Изделия из рулонного стеклопластика марки РСТ                                           14

4.Заключение                                                                                                                  16

Литература                                                                                                                      17

Приложение                                                                                                                     18

 

Введение

   Стеклопластики как конструкционныекомпозиты с уникальными свойствами находят все более широкое применение.Получение изделий методом намотки явилось в 60-х годах подлинным прогрессом в технологии производства конструкций из полимерных композитов. Поскольку он позволил получать высокопрочные легкие материалы и изделия с длительным сроком эксплуатации.

 Стеклопластик представляет собой неоднородный сплошной материал, имеющий уникальные характеристики, которые обеспечивают его применение в самых различных отраслях: от бытовой техники и сельского хозяйства до авиационного и космического производства.

Цель работы: выяснить области применения стеклопластика в современно

Задачи:

- изучить историю возникновения композитного материала- стеклопластик

-изучить состав стеклопластика

-методы изготовления композитного материала, включая преимущества и недостатки стеклопластика

-выяснить современные области применения данного матерала

 

История возникновения

   Первыми цивилизациями, которые изготовили стекло, были древние финикийцы и египтяне. И те и другие могли расщеплять стекло в волокна. Однако они использовали очень малое количество этих волокон, и их качество было весьма грубым. Они использовали их для декораций и не подозревали о скрытом потенциале волокон стекла. В средневековой Венеции ремесленники сталииспользовать тонкие нити из стекла для украшения своих изделий. Было замечено, что стеклянные нити,в отличие от хрупкого кусково-го стекла, обладают парадоксальным свойствомчем они тоньше, тем более гибкими они стано-вятся. По мере того, как нити становились все тоньше и тоньше, возрастала их гибкость, но все же они оставались все еще достаточно толстыми и ломались при сильном изгибе.

  С приходом индустриальной революции стеклянные нити стали использовать не только при изготовлении украшений. В 1836 г. француз Дабю-Боннель получилпервый в мире патент на способ получения нитей.В 1870 году человек по имени Джон Плэерразработал метод массового производства стеклянного волокна сиспользованием сильной подачи струи пара и изобрёл то, что называется минеральной ватой. Этот материал использовался в качестве эффективной изоляции. В 1872 году институт Франклина в Филадельфии сообщил, что инженер К. Селлерс изготовил «минеральный хлопок», продувая струю пара через жидкое стекло. В результате была получена белая мягкая масса, пригодная для изоляции паровых котлов и трубопроводов.В 1880 году Герман Хаммесфах получил патент на стекловолокнистую ткань с шелковыми вплетениями. Такая ткань была прочной и огнестойкой.

     Помимо изготовления материала, стеклянные волокна могли бы с успехом использоваться для многих других целей, но этому препятствовали две проблемы было достаточно трудно изготавливать их настолько тонкими, чтобы они обладали хорошей гибкостью Вторая проблема заключалась в отсутствии промышленного способа производства Первое стекловолокно, используемоев настоящее время, было получено молодым исследователем Дэйлом Клейстом из компании Corning Glass, который пытался соединить два стеклянных блока, чтобы сделать воздухонепроницаемый затвор. Внезапно струя сжатого воздуха ударила в поток расплавленного стекла и создала фонтан стеклянных волокон, показав Дэйлу простой метод изготовления стекловолокна. Молодой ученный решил применить пистолет для распыления металла, который используется для расплавления бронзы для ее напыления на детскую обувь. Он заполнил пистолет вместо бронзы расплавленным стеклом и обнаружил, что пистолет выпускает сноп тончайших нитевидных стеклянных волокон.

    Специалисты сразу же поняли, что данный эффект может быть использован в производстве стеклянной шерсти для теплоизоляции и в других технологических процессах.В 1935 году Corning-Glass совместно с Owens-Illinois, другой экспериментирующей со стекловолокном компанией, продолжали работать над развитием технологии. В 1936годуони запатентовали продукт Fiberglas, только с одной буквой «s», а в 1938 году обе компании слились в одну под названием Owens-Corning, которая существует и по сей день. В конце 30-х и начале 40-х годов прошлого века они разработали идею свёртывания волокон в ткань в качестве материала. В 1941 году проводились успешные эксперименты с горячей очисткой и обработкой стекловолоконной ткани. Термообработка сделала ткань более гибкой и стала ключевым звеном в укреплении слоистых пластиков

Первые теоретическое разработки советских ученых по структуре стекла были начаты в начале 1930-х годов, а по стеклянной вате в 1938-1939 гг.До Великой Отечественной войны стеклянное волокно применялосьдля теплоизоля-ционных целей и производилось по «старонемецкому способу», путём вытягивания нитей из размягчённых стеклянных штабиков. В конце 30-х на заводе в Биллимбаево начали произ-водство минеральной ваты, которую изготавливали под давлением 10-12 атм при нагреве 250-280о (по Цельсию). На Зестафонском заводе в Тбилиси вату производили путём распыления струи сжатого воздуха в 6-8 атм.

         В это время в СССР рассматривали применение стеклоткани в качестве оболочек для дирижаблей. В 1937 году в Государственном институте стекла была лаборатория по работе со стекловолокном,и молодые учёные (Аслоанова, Иоффе, Черняк) занялись исследованиями этого материала. В 1941 году был разработан новый состав стекла, а также и новое производственное оборудование для его получения. За счёт этого в скором времени в Гусь-Хрустальном открыли первый завод по производству стекловолокна.

 

Композитный материал- стеклопластик

Стеклопластик - композиционный материал, состоящий из стеклянного наполнителя и синтетического полимерного связующего. Наполнителем служат в основном стеклянные волокна в виде нитей, жгутов (роввингов), тканей, матов, рубленых волокон; связующим - полиэфирные, феноло-формальдегидные, эпоксидные, кремнийорганические смолы, полиимиды, алифатические полиамиды, поликарбонаты и др. Для стеклопластика характерно сочетание высоких прочностных, диэлектрических свойств, сравнительно низкой плотности и теплопроводности, высокой атмосферо-, водо- и химстойкости. Механические свойства стеклопластика определяются преимущественно характеристиками наполнителя и прочностью связи его со связующим, а температуры переработки и эксплуатации - связующим. Наибольшей прочностью и жёсткостью обладают стеклопластики, содержащие ориентированно расположенные непрерывныеволокна. Такие стеклопластики подразделяются на однонаправленные и перекрёстные; у первых волокна расположены взаимно параллельно, у вторых -под заданным углом друг к другу, постоянным или переменным по изделию.Изменяя ориентацию волокон, можно в широких пределах регулировать механические свойства стеклопластиков.

       Большей изотропией механических свойств обладают стеклопластики с неориентированным расположением волокон: материалы на основе рубленых волокон, нанесённых на форму методом напыления одновременно со связующим, и на основе холстов (матов). Диэлектрическая проницаемость стеклопластиков 4- 14, тангенс угла диэлектрических потерь 0,01-0,05.

Изделия из стеклопластика с ориентированным расположением волокон изготавливают методами намотки, послойной выкладки или протяжки с последующим автоклавным, вакуумным или контактным формованием либо прессованием, из пресс-материалов - прессованием и литьём.

Примеры изделий из стеклопластика

Стеклопластик применяют как конструкционный и теплозащитный материал при производстве корпусов лодок, катеров, судов и ракетных двигателей, кузовов автомобилей, цистерн, рефрижераторов, радиопрозрачных обтекателей, лопастей вертолётов, выхлопных труб, деталей машин и приборов, коррозионностойкого оборудования и трубопроводов, небольших зданий, бассейнов для плавания и др., а также как электроизоляционный материал в электро- и радиотехнике.

Свойства стеклопластика

Стеклопластик обладает многими очень ценными свойствами, дающими ему право называться одним из материалов будущего. Ниже перечислены некоторые из них.

Малый вес. Удельный вес стеклопластиков колеблется от 0,4 до 1,8 и в среднем составляет 1,1 г/см3. Напомним, что удельный вес металлов значительно выше, например, стали – 7,8, а меди - 8,9 г/см3. Даже удельный вес одного из наиболее легкого сплава, применяемого в технике, - дуралюмина составляет 2,8 г/см3. Таким образом, удельный вес стеклопластика в среднем в пять-шесть раз меньше, чем у черных и цветных металлов, и в два раза меньше, чем у дуралюмина. Это делает стеклопластик особенно удобным для применения на транспорте. Экономия в весе на транспорте переходит в экономию энергии; кроме того, за счет уменьшения веса транспортных

конструкций (самолетов, автомобилей, судов и т.п.) можно повысить их полезную нагрузку и за счет экономии топлива увеличить радиус действия.

Диэлектрические свойства. Стеклопластики являются прекрасными электроизоляционными материалам при использовании как переменного, так  и постоянного тока.

Высокая коррозионная стойкость. Стеклопластики как диэлектрики совершенн не подвергаются электрохимической коррозии. Существует целый ряд смол (некоторые полиэфирные смолы, смолы Norpol DION), позволяющие получить стеклопластики стойкие к различным агрессивным средам, в том числе и к воздействию концентрированных кислот и щелочей.

Хороший внешний вид. Стеклопластики при изготовлении хорошо окрашиваются в любой цвет и при использовании стойких красителей могут сохранять его неограниченно долго. Прозрачность. На основе некоторых марок светопрозрачных смол можно изготовить стеклопластики, по оптическим свойствам немногим уступающим стеклу.

Высокие механические свойства. При своем небольшом удельном весе стеклопластик обладает высокими физико-механическими характеристиками. Используя некоторые смолы, например Norpol Dion, и определенные виды армирующих материалов, можно получить стеклопластик, по своим прочностным свойствам превосходящий некоторые сплавы цветных металлов и стали.

Теплоизоляционные свойства. Стеклопластик относится к материалам с низкой теплопроводностью. Кроме того, можно значительно повысить теплоизол