Список тематических статей

Боропластики

Понятие и структура

Боропластиками называются полимерные композитные материалы, содержащие в своем составе борные волокна в качестве армирующего наполнителя. Такой наполнитель призван повысить прочностные характеристики полимера. Его обычно используют в виде нити диаметром от 90 до 200 микрометров или жгута, состоящего из группы таких нитей, оплетенного другой нитью из стекла или полимера. Кроме того, возможно применение борно-волокнистой ткани и ленты, где борные и нити из прочих материалов переплетены между собой. 

Связующими полимерами для таких пластиков обычно бывают термореактивные смолы, например эпоксидные, фенолформальдегидные, полиимиды и т.д. В этом и многих других отношениях боропластики подобны стеклопластикам, отличием служит лишь природа наполнителя – в случае стеклопластиков им служит стекловолокно или ткани и прочие материалы из него.

Получение

Такие композиты производят по технологии аналогичной стеклопластикам, однако свой отпечаток оставляет тот факт, что борные волокна имеют сечение больше стеклянных. Оно составляет от 80 до 100 микрометров. Кроме того, борные мононити более хрупки и не допускают перегибы. 

Чтобы изделия из пластиков обладали высокими физико-механическими характеристиками, свойственными для борных волокон, не допускается существенных (с радиусом перегиба до 300 мм) перегибов у готового продукта. 

Современные боропластиковые полуфабрикаты производятся в форме непрерывных лент или матов, состоящих из борных мононитей и эпоксидной смолы.

Свойства

Термические и химические показатели боропластиков главным образом зависят от соответствующих характеристик используемых полимерных связующих. 

Композиты на базе борных нитей обладают высоким модулем упругости, усталостной прочностью и другими прочностными и прочими «физмех» свойствами. Также для них характерна низкая ползучесть по направлению вдоль ориентации волокон наполнителя.

Также характеристики борных пластиков связаны с толщиной и длиной исходных борных волокон. Например, при росте диаметра волокна снижается плотность и прочность пластика на растяжение, но при этом растет прочность на сжатие.

В случае многолетнего действия на боропластики воды, масел и смазок, природных явлений некоторые их физико-механические характеристики падают, но лишь на величину от 10 до 15 процентов.

Возможно улучшить некоторые свойства таких композитов. Так, адгезию волокна и связующего повышают травлением нитей в азотной кислоте. Ударные характеристики улучшают при помощи введения в боропластик стекловолокна или иных волокон, что кроме прочего приводит к удешевлению материала.

Переработка и применение

Обычно боропластиковые изделия получают способом послойной выкладки или намоткой препрегов с дальнейшим отформовыванием в автоклавах при повышенном давлении и температуры.

После формования проводится мехобработка изделий, которая из-за значительной хрупкости материала выполняется при помощи алмазных инструментов.

Рис.1. Применения композита в авиастроении

Борные нити имеют достаточно высокую себестоимость, что обуславливает и дороговизну композитов с их применением. Основная область их использования – применение в изделиях, находящихся под долговременными нагрузками и работающими при этом в агрессивных средах. В частности, продукты из боропластиков применяют в качестве конструкционных изделий в авиа- и космической индустрии, в том числе для облегчения конструкций летательных аппаратов.