Файл: УП Наполнители.doc

Таблица 18.2 - Свойства высокомодульных волокон на основе ароматических по­лиамидов [2].

Примечания: 1) повышенная адгезия к резине и устойчивость к знакопеременным нагрузкам (10% поликапроамида); 2) сохраняют 60% σ⁺ при 300°С, 50% σ⁺ после 100 ч. при 250°С; 3) после специальной обработки (например, хлорирования) – 60%; 4) Кевлар 49: рН 6,5; С_Cl – 0,08; 5) угол разориентации 6,5° (Терлон, Кевлар 49), 11° (Армос), 12 – 17° (СВМ, в зави­симости от т.о.: 12° – т.о. в шахте при 350 – 450°С, 14° – т.о. на бобинах при 250 – 300°С, 18° – без т.о.).

Предварительное нагружение влияет на деформационные и прочностные свой­ства волокон СВМ, Армос, Терлон. Пластические деформации возникают из-за "замо­роженной" водородными связями эластической деформации и ориентации молекуляр­ных цепей. При этом прочность волокон Армос и СВМ повышается, у волокон Терлон остается без изменений [13].

Волокна Кевлар имеют самую высокую удельную прочность среди приме­няемых для получения ПКМ волокон. По удельной жесткости волокна Кевлар–49 в 3 раза превосходят сталь и алюминий, по удельной прочности в – 5 и 10 раз соответственно. Волокна криогенностойки до 77 К, карбонизуются при 700 К, имеют отрицательный КЛТР (-2)·10 ^–6 К^–1 в осевом направлении, отличаются высокими демпфирующими свойствами и стойкостью к циклическим нагрузкам (таблица 18.3).

Таблица 18.3 - Свойства волокон "Кевлар"[1,3].

Примечания: Диаметр филамента 0,17 текс 11,9 – 12,0 мкм; 1) в воде сохраняет 85 – 95% σ⁺. Для Кевлар – 49 в петле - 35% от σ⁺; ползучесть при нагружении 90% от σ⁺ - 0,0011; ко­эффициент трения: 0,46 (нить по нити), 0,41 (нить по металлу).

Механические свойства волокон при увлажнении снижаются (таблица 18.4), но после сушки практически полностью восстанавливаются. 100-часовая выдержка волокон Кевлар – 49 (К-49) в кипящей воде приводит к необратимому снижению их прочности на 2%, выдержка в морской воде в течение 6 месяцев — к необратимому снижению σ⁺ на 2,4%.

Таблица 18.4 - Свойства при растяжении прядей из волокон Кевлар-49 (166 текс) [1,3].

Благодаря высокой жесткости цепей АПА и высокой плотности упаковки макромолекул полиамида в волокнах Кевлар, они работоспособны как при повышенных, так и при пониженных температурах. Усадка волокон при нагреве не превышает 4-10" %/°С. Диаграммы деформирования волокон в диапазоне от - 55 до + 90°С практически идентичны. Механические свойства их не меняются при нагреве до 100°С. Нагрев до 200°С в течение 0,5 ч приводит к снижению прочности на воздухе на 15% - с 3,17 до 2,72 ГПа, модуль упругости в этих условиях снижается до 1 ГПа. С увеличением длительности выдерж­ки при этой температуре до 100 ч прочность падает на 25%, модуль упругости на 7%. Повышение температу­ры выдержки на воздухе до 240°С и времени её воздействия до 450 ч вызывает до­полнительное снижение прочности ещё на 5%. Арамидные волокна устойчивы к воздейст­вию низких температур вплоть до - 196°С и циклическому тепловому воздействию. После 150 циклов резкого перепада температур (30 мин. выдержка при +150°С - охла­ждение до - 180°С) механические свойства волокон К-49 практически не изменяются. Волокна не плавятся, не воспламеняются и не способствуют распространению пламе­ни. При 420 - 500°С в них активно развиваются процессы термодеструкции с об­разованием до 40% кокса. Теплота сгорания волокон К-49 составляет 34,8 кДж/ч.

Арамидные волокна отличаются высокой химической стойкостью. Они сохра­няют свои свойства при действии многих растворителей, спиртов, жиров, масел, доста­точно стойки к воздействию щелочей и кислот. Свойства К-49 сохраняются при воз­действии 99,7% - ной СН₃СООН и 37% - ной НС1. Прочность снижается на 10% под воз­действием 48% - ной HF, на 60% — 70% - ной HNO₃, на 100% — 96% - ной H₂SO₄. К-49 устойчиво к действию NH₄OH, ацетона, бензола, МЭК, толуола, прочность снижается на 10% после воздействия КОН, на 0,5% - соленой воды.

Для арамидных волокон характерно взаимодействие с УФ - излучением и сол­нечным светом, сопровождающееся фотодеструкцией волокнообразующего полимера (таблица 4.5). При выдержке пряди волокон К-49 (157,7 текс) в течение 500 ч при облуче­нии дуговой лампой и периодической сменой влажного и сухого воздуха прочность снижается на 37%. В этих же условиях толстые нити К-49 (42,2 текс) сохраняют 67% прочности (21,6 текс - 50%).

Промышленные волокна Кевлар фирмы Du Pont широко используются в раз­личных областях техники (таблица 18.6). Сравнительные свойства волокон различных типов приведены на рисунках 18.6 - 18.8.

Таблица 18.5 - Устойчивость пряжи Кевлар-49 к УФ [1].

Примечания: УКК - климатрон с дуговой лампой, КК - климатрон, Ф - широта Флориды, С - сухая атмосфера, В - влажная атмосфера. 1) - изменения могут быть сведены к минимуму и полностью исключены при ис­пользовании не одиночных пучков волокон, а скрученных или плетеных нитей или нанесением светостойких покрытий. Многослойные текстолиты и волокиты обла­дают относительно высокой стойкостью к УФ.

Таблица 18.6 - Свойства промышленных волокон Kevlar фирмы Du Pont [14].