Сформулированы основные принципы выбора волокнистых наполнителей и
схем армирования. <...> Основные понятия и определения
Волокнистые композиционные материалы (ВКМ) состоят,
как правило, из волокнистого наполнителя и матричного
материала. <...> Волокнистый
наполнитель
воспринимает
основные
напряжения, возникающие при действии внешних нагрузок, и
обеспечивает жесткость и прочность композиции в направлении
ориентации волокон. <...> Волокнистые композиты отличаются от других типов
композиционных материалов структурой и механизмом
образования прочности. <...> Особенность структуры ВКМ
заключается в равномерном распределении высокопрочных
волокон в пластичной матрице с высокой объемной степенью
наполнения (до 75%), что придает волокнистому композиту ярко
выраженную
анизотропию
свойств
в
направлении
преимущественного расположения волокон. <...> Структура ВКМ
определяет механические свойства композиции и механизм ее
разрушения. <...> Смешанные или гибридные волокнистые наполнители
представляют собой материалы, приготовленные из волокон
различной природы, например: карбоволокно сочетают с
борными волокнами или металлические проволочные волокна с
текстильными, полимерными. <...> Очень часто непрерывные волокна, листовые, пленочные
материалы, а также коротковолокнистую арматуру объединяют
в одну группу - нетканые материалы. <...> Текстильные формы волокон
Непрерывные
волокна
применяются
в
виде
однонаправленных моноволокон или пучков волокон,
называемых текстильными формами. <...> Нить - текстильная форма волокон, полученная компоновкой
(без скрутки) или скручиванием двух или более непрерывных
волокон (филаментов) в один пучок. <...> Жгут - текстильная форма волокон, состоящая из большого
числа филаментов (линейная плотность свыше 300 текс). <...> Отличие состоит в
пространственном
расположении
элементарного
звена
целлюлозы, что оказывает существенное влияние на свойства
волокон. <...> Полиуретановые волокна состоят из макромолекул,
элементарные <...>
Основные_характеристики_волокнистых,_нитевидных_и_тканных_наполнителей_композиционных_материалов._Учебное_пособие.pdf
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский государственный технологический университет»
Г.Г. Богатеев, К.В. Микрюков,
Д.Г. Богатеев, В.Х. Абдуллина
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ВОЛОКНИСТЫХ, НИТЕВИДНЫХ И
ТКАНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ
КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Учебное пособие
Казань
КГТУ
2010
Стр.1
УДК 658.512
ББК
Богатеев Г.Г.
Основные характеристики волокнистых, нитевидных и тканых
наполнителей композиционных материалов: учебное пособие / Г.Г. Богатеев
[и др.]; Федер. агентство по образованию, Казан. гос. технол. ун-т. – Казань:
КГТУ, 2009. – 131 с.
ISBN 978-5-7882-0881-7
Пособие
соответствует
авторскому
курсу
по
дисциплинам
«Проектирование технологических процессов и производство изделий из
композиционных материалов» и «Конструкционные и функциональные
волокнистые композиты» для подготовки специалистов по специальности
150502 «Конструирование и производство изделий из композиционных
материалов», а также бакалавров по направлению 150600 «Материаловедение
и технология новых материалов».
Приведены классификация и основные сведения по основным свойствам
волокнистых и тканых армирующих наполнителей композиционных
материалов, а также способам определения ряда характеристик.
Сформулированы основные принципы выбора волокнистых наполнителей и
схем армирования.
Предназначено для студентов, аспирантов и научно-технических
работников, занимающихся изучением, разработкой и конструированием
композиционных материалов.
Подготовлено на кафедре химии и технологии гетерогенных систем.
Под редакцией проф. И.А. Абдуллина
Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского
государственного технологического университета
Рецензенты: д-р техн.наук. проф. Э.Р. Галимов
канд.техн.наук А.С.Арутюнян
ISBN 978-5-7882-0881-7
© Богатеев Г.Г., Микрюков К.В.,
Богатеев Д.Г., Абдуллина В.Х., 2010
© Казанский государственный
технологический университет, 2010
2
Стр.2
Содержание
ВВЕДЕНИЕ.......................................................................................5
1.
2.
КОМПОЗИТОВ.................................................................................6
1.1. Основные понятия и определения.......................................6
КЛАССИФИКАЦИЯ
НЕТКАНЫЕ ВОЛОКНИСТЫЕ НАПОЛНИТЕЛИ..........9
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЛОКНИСТЫХ
ВОЛОКНИСТЫХ
НАПОЛНИТЕЛЕЙ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К
НИМ 7
3.
3.1. Непрерывные волокна и нити.............................................10
3.1.1. Текстильные формы волокон ...........................................10
3.1.1 Строение волокон......................................................11
3.1.2 Структура нитей ........................................................14
3.1.3 Скрученность и укрутка нитей.................................19
3.1.3.1 Характеристики скрученности и извитости нитей,
ворсистость......................................................................................19
3.2 Свойства непрерывных волокнистых наполнителей. .....23
3.2.1 Структурные характеристики...................................24
3.2.2 Геометрические свойства волокон и нитей ............25
3.2.3 Механические свойства волокон и нитей...............30
3.2.4 Тепловые свойства ....................................................43
3.2.5 Электрические свойства ...........................................46
3.2.6 Сорбционные свойства .............................................48
3.2.7 Оптические свойства.................................................53
3.2.8 Стойкость к атмосферным воздействиям и
действию химических реагентов...................................................54
3.3 Влияние различных факторов на механические свойства
волокон и нитей ..............................................................................57
3.3.1 Влияние природы волокна, их геометрических
характеристик и структурных свойств на механические
показатели 57
3.3.2 Влияние условий испытаний и нагружения ...........60
3
Стр.3
4.
4.1
4.2
ТКАНЫЕ АРМИРУЮЩИЕ НАПОЛНИТЕЛИ.............63
Классификация наполнителей .................................63
Свойства тканых наполнителей...............................64
4.2.1 Структурные свойства ........................................................64
4.2.1.1 Виды переплетения ...................................................65
4.2.1.2 Плотность ткани........................................................69
4.2.1.3 Заполнение, пористость и наполнение ткани.........70
4.2.2 Механические свойства......................................................74
4.2.3 Другие виды механических характеристик......................79
4.3
4.3.1 Форма проб и их заправка..................................................86
4.4
Методы испытаний на растяжение до разрушения83
Физические свойства текстильных полотен...........89
4.4.1 Гигроскопические свойства ...............................................89
4.4.2 Проницаемость....................................................................91
4.4.3 Тепловые свойства ..............................................................95
4.4.4 Оптические свойства ........................................................102
4.4.5 Электрические свойства...................................................104
4.4.6 Акустические свойства.....................................................106
4.5
Отбор проб и выборок полотен и изделий............107
5.
4.5.1 Характеристики промышленных тканей........................109
4.5.2 Трикотаж............................................................................109
ПРИНЦИПЫ
ВЫБОРА
ВОЛОКНИСТЫХ
НАПОЛНИТЕЛЕЙ И СХЕМ АРМИРОВАНИЯ ПРИ
ПРОЕКТИРОВАНИИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВКМ................................120
5.1 Выбор ингредиентов ВКМ...............................................123
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................130
4
Стр.4