Органопласты

Органопластики - это композиционные материалы, представляющие собой полимер, наполненный полимером. Поскольку плотность органических волокон в два-три раза ниже плотности минеральных, удельные значения их прочности и жесткости сравнительно высоки. Они имеют плотность – 1-4 г / см 3;

Свойства Область рабочих температур до 300 С. При получении органопластиков происходит диффузия компонентов связующего в волокно и их химическое взаимодействие. Они более легкие по сравнению со стеклопластиками, по удельной жесткости не уступают алюминиевым сплавам, а по удельной прочности в раза их превосходят. Органопластики обладают высокой прочностью при растяжении вдоль волокон, хорошо выдерживают ударные нагрузки, стойки к действию длительных статических нагрузок, однако имеют низкие показатели при работе на сжатие.

Применение Органопластики ( армированные пластики на основе органических полимерных волокон) применяют в авиационной технике и ракетостроении для изготовления деталей, работающих под растягивающей нагрузкой, например, сосудов внутреннего давления, высокоскоростных маховиков. Их также применяют для внутренней и внешней отделки самолетов в аэрокосмической технике, судостроении, химическом машиностроении вместо стеклопластиков. Органопластик, содержащий бумагу на основе синтетического волокна; применяется в электро - и радиотехнике, машиностроении. Органопластик, содержащий ткань из синтетического волокна; применяется как конструкционный и электротехнический материал в авиа - и мащино-строении. Обработка органопластика отличается от обработки других ВКПМ, таких, как стекло - и углепластики, в первую очередь из-за своеобразия его состава.

Чаще в качестве упрочнителя применяют высокопрочное синтетическое волокно модифицированное (СВМ), а матрица эпоксидная, эпоксицианатная (органист 5Т), эпоксифенольная (органист 7Т и 7ТО), эпоксиноволачная (органист ЮТ). Органиты имеют высокую прочность при динамическом и статическом нагружении. Прочность и жесткость органистов самым существенным образом зависят от структуры наполнителя (табл ). Большинство органистов может длительное время работать при °С. Дополнительное армирование органоволокнитов, например, углеродными или борными волокнами, затрудняющими искривление органических волокон, повышает их прочность при сжатии. Структура ткани, армирующей органист, в основном зависит от конструкции детали (конфигурации, толщины монослоя), технологии формирования. Органиты обнаруживают высокое сопротивление знакопеременным нагрузкам и высокие теплозащитные свойства.

Разновидности органопластов Антифрикционные органопластики. Проблема, которую решают антифрикционные органопластики в авиационной технике – это создание тихоходных подшипников скольжения, работающих без смазки, т.е. в условиях сухого трения. Антифрикционные органопластики – это тонкослойные покрытия, армированные тканью. Ткань помимо высокопрочных волокон содержит политетрафторэтэленовые волокна, которые выходят на поверхность и обеспечивают низкий коэффициент трения.

Звукопоглощающие органопластики для снижения шума самолетов на местности. Современные звукопоглощающие конструкции, чтобы гасить шум в широком диапазоне частот должны иметь сложную многоуровневую структуру. Для таких конструкций разработаны воздухопроницаемые тонкослойные высокопрочные органопластики типа Органит 15ТМ.

Ударо- и баллистический стойкие органопластики. Для авиационных двигателей органопластики решают одну, но важную проблему. Это – обеспечение непробиваемости корпуса вентилятора при разрушении лопатки в случае попадания в двигатель птиц или каких-то посторонних предметов. С 80-х годов прошлого века с этой целью применяется органопластик Органит 6НТ. Он использован в двигателях Д-18, ПС-90, АИ- 222 и др.

Конструкционные органопластики – органотекстолиты на основе тканей из арамидных волокон СВМ и Русар и различных полимерных связующих. Отличительными особенностями органотекстолитов, как конструкционных материалов являются: низкая плотность (это самые легкие конструкционные материалы), высокая выносливость при динамическом нагружении, высокие демпфирующие характеристики, устойчивость к ударным и эрозионным воздействиям.

Кевлар Кевлар (англ. Kevlar) ткань пара- арамидного (полипарафен элен-терефталамид) волокна, выпускаемого фирмой DuPont. Кевлар обладает высокой прочностью (предел прочности σ 0 = 3620 МПа). Впервые кевлар был получен группой Стефани Кволек в 1964, технология производства разработана в 1965 году, с начала 1970-х годов начато коммерческое производство.

Температурные свойства Кевлар сохраняет прочность и эластичность при низких температурах, вплоть до криогенных (196 °C), более того, при низких температурах он даже становится чуть прочнее. При нагреве кевлар не плавится, а разлагается при сравнительно высоких температурах ( °C). Температура разложения зависит от скорости нагрева и продолжительности воздействия температуры. При повышенных температурах (более 150 °C) прочность кевлара уменьшается с течением времени. Например, при температуре 160 °C прочность на разрыв уменьшается на 1020 % после 500 часов. При 250 °C кевлар теряет 50 % своей прочности за 70 часов

Применение кевлара Изначально материал разрабатывался для армирования автомобильных шин, для чего он используется и теперь. Кроме того, кевлар используют как армирующее волокно в композитных материалах, которые получаются прочными и лёгкими. Кевлар используется для армирования медных и волоконно-оптических кабелей (нитка по всей длине кабеля, предотвращающая растяжение и разрыв кабеля), в диффузорах акустических динамиков и в протезно-ортопедической промышленности для увеличения износостойкости частей углепластиковых стоп. Кевларовое волокно также используется в качестве армирующего компонента в смешанных тканях, придающего изделиям из них стойкость по отношению к абразивным и режущим воздействиям, из таких тканей изготовляются, в частности, защитные перчатки и защитные вставки в спортивную одежду (для мотоспорта, сноубординга и т. п.). Также он используется в обувной промышленности для изготовления антипрокольных стелек.

Средства индивидуальной бронезащиты Механические свойства материала делают его пригодным для изготовления средств индивидуальной бронезащиты (СИБ) бронежилетов и бронешлемов. Исследования второй половины 1970-х годов показали, что волокно марки кевлар-29 и его последующие модификации при использовании в виде многослойных тканевых и пластиковых (тканевополимерных) преград показывает наилучшее сочетание скорости поглощения энергии и длительности взаимодействия с ударником, обеспечивая тем самым относительно высокие, при данной массе преграды, показатели противопульной и противоосколочной стойкости [1]. Это одно из самых известных применений кевлара. [1]

Военный шлем PASGT, перчатки и бронежилет на основе кевлара