Состав, характеристики и перспективы применения полимер-неорганических композитов на основе стеклянного волокна в строительной отрасли
Автор: М.Ю. Пентешин, А.В. Васильев
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Экология - технические науки
Статья в выпуске: 2 т.28, 2026 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрены состав и характеристики полимер-неорганических композитов на основе стеклянного волокна, а также перспективы применения в строительной отрасли. Проведён обзор российского рынка производителей стекловолокна, стеклонаполненного полиамида и полипропилена, стеклопластиков на основе полиэфирных, эпоксидных, винилэфирных и фенолформальдегидных связующих смол. Использование результатов проведенного анализа и обзора позволит модифицировать и создавать полимер-неорганические композитные материалы на основе стеклянного волокна с улучшенными характеристиками.
Полимер-неорганические композиты, стекловолокно, характеристики, применение, строительство
Короткий адрес: https://sciup.org/148333505
IDR: 148333505 | УДК: 691.17:504.06 | DOI: 10.37313/1990-5378-2026-28-2-233-246
Composition, Characteristics and Perspectives of Application of Polymer-Inorganic Composites on the Basis of Fiberglass in Construction Industry
In this paper the analysis and review of composition and characteristics of polymer-inorganic composites on the basis of fiberglass as well as perspectives of application in construction industry have been considered. Review of Russian market of manufacturers of fiberglass, glass-filled polyamide, polypropylene, fiber-plastics on the basis of polyester, epoxy, vinyl ester and phenol-formaldehyde binders have been carried out. Application of results of analysis and review will allow us to modify and create polymer-inorganic composite materials on the basis of fiberglass with improved characteristics.
Текст научной статьи Состав, характеристики и перспективы применения полимер-неорганических композитов на основе стеклянного волокна в строительной отрасли
EDN: RQXXLK
Исследование выполнено за счет междисциплинарного гранта Российского научного фонда № 25-69-00012
Стеклопластики, представляющие собой полимер-неорганические композитные материалы, содержащие в качестве армирующего наполнителя стеклянное волокно, широко применяются в различных отраслях промышленности: строительстве, машиностроении, электронике, судостроении. Обоснование их актуальности и востребованности в различных отраслях промышленности приводится во многих отечественных научных трудах [1, 2, 12-14, 16, 17]. Научный интерес к стеклопластикам и их широкое применение обусловлены уникальным сочетанием физических, механических, термических, электроизоляционных и технологических свойств [3-8, 14].
Согласно ГОСТ 32794-2014 «Композиты полимерные. Термины и определения», стекловолокно – волокно для армирования полимерных композитов, образуемое из расплава неорганического стекла. Стекло – это твердый аморфный материал, не имеющий кристаллического строения, основу которого составляет кремнезем (диоксид кремния)SiO 2 . В зависимости от потребности в необходимых свойствах стекловолокна, в состав стекла вводятся различные добавки и модификаторы. На свойства стеклопластика влияет и структура стеклянных волокон, они могут представлять собой непрерывные нити в виде войлока или ровницы и резаное (штапельное) волокно [2, 10].
Для описания свойств стекловолокна следует рассматривать используемое в процессе его производства стекло. В ГОСТ 32650-2014 «Стекловолокно. Нити. Типы и марки» приводится общая характеристика стекладля стеклонитей. В зависимости от типа стекла в технической документации указывают соответствующее обозначение его маркировки. Алюмоборосиликатное стекло с массовой долей щелочей не более 1% характеризуется высокими диэлектрическими свойствами и обозначается Е, а боросиликатное стекло, напротив, – низкими диэлектрическими свойствами и обозначается Д. Магниевоалюмосиликатное стекло, обладающее высокой прочностью и упругостью, обозначается как ВМП, ВМ-1. Стойкость к химическому воздействию является отличительной особенностью щелочекальциевосиликатного стекла (7А, С) с добавлением диоксида цирконияZrO 2 или триоксида бораB 2 O 3 , а высокое содержание ZrO 2 наделяет щелочекальциевосиликатное стекло (ЩС) стойкостью к воздействию щелочей. Алюмокальциевосиликатное стекло (ЕК, 273А, А-2) с массовой долей щелочей не более 1% с добавлением оксида цинка ZnO и диоксида титана TiO 2 характеризуется химической стойкостью и электроизоляционными свойствами. Звуко-, тепло- и гидроизоляционны-
ми характеристиками обладает кальциевосиликатное стекло (А) с высоким содержанием щелочей.
По состоянию на 2026 год, в России действует порядка 100 компаний, основным видом деятельности которых является производство стекловолокна. К числу наиболее известных и значимых среди них относятся: ООО «КНАУФ Инсулейшн»; АО «Росатом Стекловолокно»; ООО «Альстром Тверь»; ООО «Никогласс»; ООО «Татнефть-Стекловолокно»; ООО «Лидер-Тюнинг»; ООО «ЛаушаФайбер Су-догда»; ПАО «Астраханское Стекловолокно»; ООО «Арсет-тверские стеклянные сетки»; ООО «Делфи»; ООО «РОСТКАРПЛАСТИК»; ООО «КОМПОЗИТ ГРУПП ЧЕЛЯБИНСК»; ООО «УРАЛАРМОПРОМ»; АО «Новгородский завод стекловолокна»; ООО «Композит 21»; ООО «Стекловолокно»; ООО «Каспийский завод стекловолокна»; ООО «Челябинский завод теплоизоляционных изделий»;АО «Стеклопласт»; ООО «Стеклоизолит»; ООО «Пермский завод композитных изделий»; ООО «Композит-Трейдинг» и другие. Изобилие компаний на рынке производителей стекловолокна в России в целом свидетельствует о стабильном росте отечественной промышленности в композитной отрасли, обусловленном высоким спросом и растущими потребностями в композитных материалах на основе стеклянного волокна.
Стеклянное волокно в стеклопластиках выступает в роли наполнителя, а матрицей (связующим) могут быть различные виды термопластов и реактопластов.В термопласты вводят от 15% до 50%, а в реактопласты – до 80% стекловолокна. Матрицастеклопластика может представлять собой многокомпонентную систему, состоящую из неорганического полимера и добавок. Для придания необходимых свойств стеклопластикамв матрицудобавляютсяотвердители, пластификаторы, стабилизаторы, пигментирующие компоненты [2, (с.17].
Свойства готового изделия из стеклопластика существенно зависят, в том числе и от процентного содержания стекловолокна в материале. Для определения состава полимерного композита проводится комплекс экспериментальных лабораторных исследований. СтандартГОСТ 32652-2014 «Композиты полимерные препреги, премиксы и слоистые материалы. Определение содержания стекловолокна и минеральных наполнителей» устанавливает требования к методам определения содержания стекловолокна в композитных материалах. Стандарт ГОСТ 32652-2014 распространяется на препреги (согласно ГОСТ 32794-2014, препреги - готовые для переработки армирующий наполнитель в форме тканей или нитей, предварительно пропитанный материалом, образующим матрицу полимерного композита), премиксы (согласно ГОСТ 32794-2014, премиксы – смесь материалов, образующего матрицу полимерного композита, дискретных армирующих и других наполнителей, обычно приготовляемая незадолго до использования) и термопластичные или термореактивные материалы (стеклокомпозиты). Стандарт устанавливает два метода определения (А и В) содержания стекловолокна и минерального наполнителя в стеклокомпозитах. Метод А применяется только для материалов, которые не содержат минеральный наполнитель, а метод В применяется для определения стекловолокна и минерального наполнителя. Минеральным наполнителем, модифицирующим свойства материала, могут быть мел, каолин, тальк, кварц и другие добавки [2, 9, 11].
Показатель качества готовых изделий из стеклопластиков зависит, в том числе и от их внешнего вида. Внешний вид готовых изделий из многослойных стеклопластиков строго контролируется требованиями стандарта ГОСТ 56975-2016 «Композиты полимерные. Показатели внешнего вида изделий из многослойных стеклокомпозитов». В данном стандарте указывается описание недопустимых уровней дефектов с соответствующими иллюстрациями.
Рассмотрим основные виды материалов на основе стеклянного волокна. Из стекловолоконных нитей производят: маты и ткани. Стекломаты можно охарактеризовать как нетканный материал из хаотично расположенных стеклянных волокон, скрепленных связующим веществом. На технические требования к стекломатам установлен стандарт ГОСТ 34337-2017 «Стекловолокно. Маты». Стеклоткани – это тканое полотно из переплетенных ровинговых стеклянных нитей, связанных связующим материалом. В зависимости от назначения ткани могут быть конструкционного, электроизоляционного и теплоизоляционного назначения. На ткани конструкционного назначения установлен стандарт ГОСТ 19170-2001 «Стекловолокно. Ткань конструкционного назначения», на ткани электроизоляционного назначения – ГОСТ 19907-2015 «Ткани электроизоляционные из стеклянных крученых комплексных нитей», на ткани теплоизоляционного назначения – ГОСТ 236192024 «Материалы и изделия огнеупорные теплоизоляционные стекловолокнистые муллитокремнеземистого химического состава».
Среди стеклопластиков в настоящее время в Россиив промышленном масштабепроизводятся термопласты, армированные стекловолокном - стеклонаполненные полиамиды и полипропилены.
Среди стеклопластиков на основе реактопластов, широкое распространение получили стеклопластики на основе полиэфирных, эпоксидных, винилэфирных и фенольных смол.
На стеклонаполненные полиамиды установлены технические требования ГОСТ 17648-83 «Полиамиды стеклонаполненные. Технические условия».
Полиамид – это полимер на основе линейных синтетических высокомолекулярных соединений, содержащих в основной цепи амидные группы –СОNH– [13, с. 20]. Соединение наполнителя в виде стеклянного волокна и матрицы – полиамида позволяет получить стеклопластик с высокими показателями механических и электрических свойств. Стеклонаполненные полиамиды различаются по маркам исходного полиамида – 610, 6-210, 6-211, 66. Цифровое обозначение в маркировке по- лиамидаотражает химическое строение полимера.
На рисунке 1 представлен общий вид стеклонаполненного полиамида.
Как видно из рисунка 1, материал представляет собой гранулы цилиндрической формы. Готовые изделия изготавливают литьём под давлением [15].
Стеклонаполненные полиамиды хорошо подходят для использования деталей взамен металлических, позволяя снизить вес изделия. Материал устойчив к действию углеводородов (керосина, бензина, дизельного топлива, бензола), минеральных масел, концентрированных и слабых щелочей, слабых кислот. К сферам их применения относятся:строительная промышленность – строительные материалы; автомобильная промышленность – запчасти и детали; электроника – корпуса бытовой техники; машиностроение – подшипниковые узлы.
Рассмотрим применение стеклонаполненных полиамидов в строительной отрасли. Для изготовления оконных и дверных профилей, витрин и витражей из алюминиевых профилей в качестве конструкционного соединительного и термоизолирующего элемента (термомоста) применяют полиамидные стеклонаполненныетермовставки. Термосты используют для снижения теплопроводности алюминиевых систем. На такие изделия распространяются требования ГОСТ 31014-2002 «Профили полиамидные стеклонаполненные».
Термомосты производят: ООО «ЕТС Групп»; ООО «Алсит», ООО «Аврорапласт», ООО «ДиЕв» и другие компании.
На рис. 2 представлено расположение стеклонаполненного полиамидного термомоста в оконной алюминиевой системе.
В оконной алюминиевой системе термовставка предназначена для разрыва теплового потока. Она создаёт эффективный барьер, который предотвращает охлаждение внутренней поверхности профиля и исключает образование конденсата. Её применение позволяет существенно повысить энергоэффективность жилых помещений, снижая расходы на отопление и сохраняя комфортную температуру и условия для жизнедеятельности людей.
Компании производители изготавливают широкий ассортимент многообразных форм стеклонаполненных полиамидных термомостов. Некоторые из них отображены на рисунке 3.
Далее проведём обзор производителей и ассортимента выпускаемого сырья – стеклонаполнен- ного полиамида.
Среди российских производителей стеклонаполненного полиамида отметить: ПАО «КуйбышевАзот»; НПП«ПОЛИПЛАСТИК»; ООО «РусАвтоПласт»; ООО «Симплекс»; ООО «Полимер Корпорэй-тед»; НП ООО «Анид»; АО «СТЕКЛОНиТ»; Группа компаний «ИНТЕХПЛАСТ»; ООО «КАРАОН».
Рассмотрим продукцию наиболее крупных игроков на рынке стеклонаполненного полиамида.
Рисунок 2 - Расположение стеклонаполненного
Ассортимент стеклонаполненного полиамида производства ПАО «КуйбышевАзот» не слишком широк. На основе стеклонаполненного полимида-6 выпускаются 4 марки: Волгамид B1G3. PA6-GF15; Волгамид B1G6.PA6-GF30; Волгамид B1G8.PA6-GF40; Волгамид B1G0.PA6-GF50.На основе стеклонапол-
Рисунок 1 - Общий вид стеклонаполненного полиамида
полиамидного термомоста в оконной алюминиевой системе
Рисунок 3 – Некоторые конфигурации стеклонаполненных полиамидных термомостов ненного и термостабилизированного полимида-6 выпускаются 2 марки: Волгамид B1HG6. PA6-GF30; Волгамид B1HG8.PA6-GF40.Среди ассортимента выпускаемой продукции особо выделяются 2 марки стеклонаполненного полиамида-6 на основе переработанного стеклянного волокна: Волгамид ECO-G6A. PA6-GF30; Волгамид ECO-G6B.PA6-GF30. Последняя цифра в маркировке условного обозначения продукции указывает процентное содержание армирующего стекловолокна в материале.
Технические характеристики стеклонаполненного полиамида производства ПАО «КуйбышевАзот» представлены в таблице 1.
Более широкий ассортимент стеклонаполненных полиамидов производит НПП «ПОЛИПЛАСТИК». В его ассортименте под торговой маркой «Армамид» выпускается порядка 20 различных стеклонаполненных композитов на основе полиамида-6 с содержанием стеклянного волокна от 15% до 50%. Среди них есть трудногорючие (АП), эластифицированные (Э), термостабилизированные (Т), антистатические (АС), антифрикционные (АФ), ударопрочные (МУП) и светостабилизированные (С) материалы.
Технические характеристики различных видов стеклонаполненного полиамида производства НПП «ПОЛИПЛАСТИК» представлены в таблице 2.
Одну из ведущих позиций на рынке стеклонаполненных полиамидов занимает ООО «РусАвто-Пласт». Компания выпускает 4 вида материалов на основе полиамида 6 с содержанием стекловолокна 30% и 1 - с содержанием стекловолокна 35% под торговой маркой «Мегаамид».
Технические характеристики продукции ООО «РусАвтоПласт» представлены в таблице 3.
Полипропилен – это линейный углеводородный полимер, принадлежащий к классу полиолефинов. Добавление стекловолокна позволяет получить высокопрочный конструкционный композит.
На рисунке 4 представлен общий вид компаунда - стеклонаполненного полипропилена.
В строительной отрасли в наиболее широком распространении этот материал используется для производства стеклонаполненных полипропиленовых труб. Также известно, что при строительстве зданий и сооружений в качестве несъёмной опалубки для фундаментов используют опалубку из стеклонаполненного полипропилена. Кроме того, полипропиленовые и полиамидные элементы креплений постепенно приходят на смену обыкновенным метизам, заменяя привычные резьбовые варианты соединений, быстросъёмным вариантом фиксации.
Таблица 1 – Технические характеристики стеклонаполненного полиамида производства ПАО «КуйбышевАзот»
|
ы Ч ГП 2 ® cd 1 о ^ М |
О tn Дч 9 чО < а |
to |
ч |
1 |
tn 1—1 rq |
о о tn со |
о tn |
о 1—I |
1 |
1 |
о rq rq |
О о rq |
1 |
О 1—1 |
о un |
°\ |
। |
о СП o' |
1 |
1 |
|||||||
|
ш CU 1 * £ о и м |
о to 1—1 |
о tn |
1 |
о rq rq |
о о о OS |
tn sO |
rq i—( |
1 |
1 |
О rq rq |
О О rq |
1 |
о 1—1 |
о un |
°\ 1—1 |
। |
°\ о СП о" |
1 |
1 |
||||||||
|
m ч я 00 ч ^ m |
О ^ Дч 9 Р < а |
to о rq |
о tn |
о о о tn 1—1 |
tn rq |
о о со о ’—1 |
tn OS |
co 1—I |
tn co |
tn 1—I |
О rq rq |
О i—i rq |
о rq rq |
О О tn |
м о 1—1 |
о 1—। |
о un |
1—< |
Р |
00 о СП о" |
m д |
о о |
|||||
|
m ч s чо S 0 S к ч ^ m |
О tn Цч 9 Р < а |
О со 1—1 |
tn tn |
о о tn os |
tn tn rq |
о о so со |
о Os |
rq i—( |
tn |
1—< 1—< |
О rq rq |
О i—i rq |
О rq rq |
о о tn |
м о 1—1 |
о 1—1 |
о |
°\ |
°\ о СП о" |
m д |
о о |
||||||
|
ч св и ч m |
о 1-0 Цч 9 Р < а |
to rq rq |
о tn |
1 |
О rq tn |
о о о tn 1—1 |
О О 1—1 |
О rq |
1 |
1 |
О rq rq |
О i—i rq |
। |
о 1—1 |
1 |
о чо un 1—1 |
^ 1—1 |
। |
о" о" |
1 |
|||||||
|
m ч S s оо 2 8 ч m |
о ^ Цч 9 Р < а |
О О rq |
о tn |
о о о tn 1—1 |
tn rq |
о о со о ’—1 |
tn OS |
co 1—I |
tn co |
tn 1—I |
О rq rq |
О i—i rq |
О rq rq |
о о tn |
м о 1—1 |
о 1—1 |
о un 1—< |
1—1 |
Р |
00 о СП о" |
m д |
о о |
|||||
|
m ч S g vO g 8 ч m |
О tn Цч 9 Р < а |
О со 1—1 |
tn tn |
о о tn OS |
tn tn rq |
о о SO со |
о Os |
rq i—( |
tn |
1—< 1—< |
О rq rq |
О i—i rq |
О rq rq |
о о sO |
о 1—1 |
м о 1—1 |
о un 1—1 |
°\ |
40 |
°\ о СП о" |
m д |
о о |
|||||
|
m ч ч m |
1-0 1—1 а 9 чО < а |
to rq i—। |
tn tn |
о о о so |
О i—i |
о о rq tn |
tn 4 |
? |
sO |
О rq rq |
tn os i—। |
tn i—। rq |
О о sO |
о 1—1 |
м о 1—1 |
о <м |
of |
^ |
40 о СП о" |
m д |
о о |
||||||
|
S ч я S Я а я § |
ф Ф 05 К СП к© о ф 2 Ч и ^ |
св и h и 5g 0 и ф и и 2 И X Ф S |
05 С S ф" 2 ф 05 2 Ф ф 05 а СП 05 а |
^ са а СП 05 а 2 а 2 ф 2 2 Ф 2 2 Ч н 2 О 2 н о |
05 с ф" ко 2 СП 2 2 а 2 2 н и о а 2 л ч ч о |
05 c to 2 to 2 05 2 2 H и о 2 2 О a с |
05 с S of to 2 СП 2 Л Ч О S |
^ I O' 0 tn rq 2 2 a 05 3 о 2 2 H и о 2 СП 2 са s к a 05 |
O' 0 tn rq + О co Ф a 3 2 и c "g О c 2 H и о co 2 ca s к a 05 |
O' 0 О 9 2 2 a 05 3 . О co 2 ca 2 05 2 a 05 |
S о co Ф a к и S a C < & * ag к н ° и О о tn X six co 2 ca s к a 05 |
св и h и 52 0 И и ф 2 X и ф 2 2 S а ф н |
и 0 s и 0 О i( 2 2 2 Ф 2 2 2 2 2 05 a H 2 a ф 2 s cu H |
s s a Я U S ° a x о Я e c си 4 ч о “ Я ^н О ^ Ч :S С О си « н я а & Со а ч си о с с S си Н |
s s a Я U S ° a x о Я e c си 4 ч О t 2 О О ^ 2 32 2 О Ф 2 H со 2 o' & & Со а ч си о с с S си Н |
св 2 h и 52 0 2 и Ф 2 X и ф 2 2 а h X Ф 2 Л |
Р S ^ 2 Н и о 2 =2 О н и о 2 2 2 Ф а н 2 Ф Ч 2 2 э§ 2 Л Ч О а н 2 О W |
S О ф" 2 2 Ф Ч 2 2 н о а 2 О и Ф О 2 л Ч ф ф О 2 н и о 2 X а ф 2 О С |
S * о ф" 2 2 Ф Ч 2 2 н о а 2 О и ^ Ф О 2 2 :Ф Ю О |
я Й н о « е Й о о S а о о S' S м S е |
й 2 н о о 2 н о ч с |
^ о4 s' св ч 2 О S К о В о ч о в о о к о о 2 о К 2 2 а |
О4 o' S К о В о ч и о в о ч о а |
f о В Р U Г' 2 В Ч ч ч а О О в с ° 2 2 В S й я ^ И к ^ а с S £ С о |
й н и е S и S я и S я ч я и е М |
2 я я о И in Я -н" 8 » и в ’S В ° н S я & о с Й X |
2 ^ ►тЧ г. * g G а о с И IS О 2 । в а н 2 . В о о Й s S а я |
Таблица 2 – Технические характеристики различных видов стеклонаполненного полиамида производства НПП «ПОЛИПЛАСТИК»
|
ч s g s 2 a < |
О 4* CQ U \O |
О 1—1 |
ОО 1—1 |
ио |
\О rq |
о о о 1—1 |
о |
1 |
1 |
ОО rq |
о rq \ |
1 |
о> |
?5 °Ч, ° ? Л 40 о о |
о ОО о 40 СО |
СП со |
ъ № |
1 |
о мп 40 |
|||||
|
о tn 1—< CQ > c |
о tn ^ 1—1 |
о о rq |
ио |
о rq |
о о о 1—1 |
к |
о |
ОО 1—1 |
о> rq |
О rq \ сч |
т—1 т—1 |
со 1—< 40 |
со ^ гН "И о о |
о 00 ■\ мп 40 СО |
О мп 40 |
|||||||||
|
о e 8 < \o H < N c |
о о ^ 1—1 |
о 1—1 |
о ^ rq |
о о о> ОО |
о |
40 |
^ 1—1 |
ОО rq |
О сч \ сч |
т—1 т—1 |
со 1—< |
о СП °^ 9 ° о |
о 00 о 40 со |
мп со |
ъ № |
О мп 40 |
||||||||
|
r m 5* и c < < м C |
о о 1—1 |
ОО О 1—1 |
о о о \О |
о tn |
40 rq |
\ 00 1—1 |
со 1—< ск |
^ *0, o' о |
о 00 о 40 со |
СП со |
№ |
о с |
О 40 04 |
|||||||||||
|
о м \O C |
о ОО tn 1—1 |
о rq |
о о |
о |
о 40 |
о сч |
ОО rq |
о о сч \ о сч |
т—1 т—1 |
in |
о ^1 °" o' o' |
о 00 о 40 со |
мп со |
ъ № |
О мп 40 |
|||||||||
|
\O C |
о СП СИ 1—। |
о си |
о т—1 |
о о О' ^ |
о |
о tn |
40 |
ОО rq |
о ОО \ о сч |
"Чч т—1 |
о ^ со 1—< |
"А o' On °о 9 ° o' |
о 00 о 40 со |
мп со |
ъ № |
О мп 40 |
||||||||
|
о rq KI C U < \O ^ C |
О о |
о tn 1—1 |
tn |
т—1 |
о о 40 |
о |
40 rq |
О' \ |
о СП о со |
гп П 2 2 о” о |
о 00 о со |
мп со |
ъ № |
о с |
О 40 04 |
|||||||||
|
T—1 о CQ U 40 U |
о 1— 1 |
о 1—1 |
о О' rq |
о о tn tn 1—1 |
tn |
S |
ОО 40 |
о rq |
о> rq |
о сч \ |
04 |
"А o' Tt 00 9 ^ ^ o' |
о 00 о 40 со |
СП со |
ъ № |
О мп 40 |
||||||||
|
к я 4 ф « m Я « a § |
CD CD F 05 cn О ю о CD О и о |
св И Ei и =3 О и Ф Я ф Я X ф S 6 я м Я е |
м I н о н о с |
05 С 2 S CD н 05 а S с л и о ЕЕ о а ЕЕ |
о\ си со 05 а S с CD S CD К S 8 CD О р CD И S о и о |
=S о ч 05 S 05 &2 CD S 0J К W § а & р 05 К CD CD 2 05 Ю S со S |
05 с 2 си ю S со S S с S и о £. & л S |
05 со CD а ЕС 05 К со CD ю S ^ a j о ~ Л о Н tn у ^ о + « ^ со « га 05 а 05 |
05 со CD а ЕС 05 К со CD ю s г 05 Я о ~ Л о Н о ё V W ^ со « га 05 а 05 |
05 СО CD а ЕС 05 К со CD ю s г 05 Я о ~ Л о Н о у ^ О 1 W ^ со « га 05 а 05 |
S о со CD а ЕС 05 К
S а 2> о ёй со « га « 05 а 05 |
св и Н и « О И и ф ф м Я ■& ч ф h |
и 0 « S CD Р И 05 Р К 05 н 05 CD £ CD н |
=S о со 2 ^ Я С О С °о 05 г-н Ю ^~ s г св ив 0J Н |
CD ЕС О га CD - CD ^ ч и 0 о и о ЕС О со |
св g g & о s > Н к Q ■ >>и и <о 43 5 и Й О со ш £ CS о С |
2 К х= К °^ и 2 св й ЕС ЕЕ О о Й св й * |
и о О св и св св л св 2 н |
я я н ф >s я ф ф ф м Я ’8’ а н ф ч m |
2 2 н о о к ЕЕ О & К й о ЕЕ К & |
2 * 2 О К Я о Ч К К F & О о о о Ес 45 Ч О Е^ О О к :О И= ю О |
2 я ф а к Я н ф 5Я е н О |
2 2 ri 3 ч о к & к О о 5S о Н о ЕЧ К О н св ^ |
к и & ° с. к ч W о ч о о И CQ и « 2 о & О н н о . эВ о о W Ч св со S S |
Рисунок 5 – Стеклонаполненная полипропиленовая труба
Рисунок 4 – Общий вид компаунда – стеклонаполненного полипропилена
На рисунке 5 представлено изделие - стеклонаполненная полипропиленовая труба.
Среди преимуществ, которые даёт наполнение стекловолокном полипропилена, можно выделить повышенную прочность и жесткость, что позволяет использовать трубы из стеклонаполненного полипропилена в системах с высоким рабочим давлением, обеспечивающие снижение теплового расширения и повышенную термостойкость.
Стеклонаполненные полипропиленовые трубы производят: ООО «ПОЛИТЭК ПАЙП», ООО «Вальфекс-Трейд», ООО «Лунда» и другие компании.
Среди российских производителей компаунда - стеклонаполненного полипропилена отметить: ООО «РусАвтоПласт»; НПП «ПОЛИПЛАСТИК»; ООО «Альянс-Композит», «КОМПЛАСТ».
Технические характеристики стеклонаполненного полипропилена производства ООО «Альянс-Композит» представлены в таблице 4.
Более широкий ассортимент стеклонаполненного полипропилена производит НПП «ПОЛИПЛАСТИК». В его ассортименте под торговой маркой «Армлен» выпускается порядка 15 различных стеклонаполненных композитов на основе полипропилена с содержанием стеклянного волокна от 10% до 30%. Среди них выделяются гидролизостойкие, ударопрочные и термостабилизированные материалы.
Технические характеристики некоторых видов стеклонаполненного полипропилена производства НПП «ПОЛИПЛАСТИК» представлены в таблице 5.
Таблица 4 – Технические характеристики стеклонаполненного полипропилена производства ООО «Альянс-Композит»
|
Марка изделия |
Альфален |
|||||
|
Условное обозначение |
ПП СВ 30-1Т |
ПП СВ 10-1 |
ПП СВ 10-2Т |
ПП СВ 15-1 |
ПП СВ 20-1 |
ПП СВ 30-1 |
|
Механические свойства |
||||||
|
Плотность, г/см 3 |
1,12 1,16 |
0,96- |
0,971,02 |
1,001,04 |
0,991,06 |
1,10 1,14 |
|
Прочность при растяжении, МПа |
75 |
50 |
55 |
60 |
57 |
70 |
|
Относительное удлинение при разрыве, % |
4 |
5 |
4,5 |
5 |
4,5 |
4 |
|
Модуль упругости при изгибе, МПа |
5200 |
2500 |
2500 |
3100 |
3200 |
4900 |
|
Изгибающее напряжение при максимальной нагрузке, МПа |
80 |
60 |
65 |
65 |
70 |
75 |
|
Ударная вязкость по Шарпи без надреза, кДж/м 2 |
35 |
30 |
30 |
27 |
30 |
30 |
|
Теплофизические свойства |
||||||
|
Температура плавления, °C |
160 |
160 |
160 |
160 |
160 |
160 |
|
Температура изгиба под нагрузкой при напряжении 1,8 МПа, °C |
140 |
115 |
115 |
110 |
135 |
140 |
|
Электроизоляционные свойства |
||||||
|
Удельное объёмное электрическое сопротивление, Ом*м |
1015 |
10 15 |
10 15 |
1015 |
10 15 |
10 15 |
|
Технологические свойства |
||||||
|
Усадка при литье, % |
0,3-0,6 |
0,8-1,2 |
0,6-1,0 |
1,0-1,2 |
0,5-0,8 |
0,4-0,7 |
|
Температура расплава, °C |
240 |
240 |
240 |
240 |
240 |
240 |
|
Температура формы, °C |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
|
Показатель текучести расплава, г/10мин |
2-6 |
5-9 |
5-9 |
5-11 |
6-16 |
4-10 |
Таблица 5 – Технические характеристики различных видов стеклонаполненного полипропилена производства НПП «ПОЛИПЛАСТИК»
|
к CD ео s |
^ m и C C |
О №< о №< |
со |
но №< |
о о Оч НО |
1 |
1 |
1 |
О чО т—< |
№< |
С4| С4| СО №< |
о о |
о чо о 04] |
|||||
|
to о to m и C C |
о но т—< |
сю |
ьо но |
Hf №( |
о о но |
о ^ |
1 |
1 |
1 |
Г4| чО т—< |
№< |
04 |
чО 40 9 ? tA ^0 o' <=> |
о чО О 04] |
||||
|
K no c c |
о т—< |
№( чО |
1 |
о 04 |
о о 04 но |
о |
1 |
1 |
1 |
Г4| чО т—< |
00 №< |
Ч* |
о ^ со ^ о |
О о 04] |
||||
|
и 5 и c c |
о о т—< |
со чО |
ио |
О 00 |
о но |
С4| ^ |
1 |
1 |
№< |
со но №< |
3 9 Н. tn <=> o' |
О чО О' ^ 04] |
||||||
|
N о N m и C C |
о о №< |
т—< |
о |
о №( но |
04 |
40 №< |
№< |
04 №< |
№< ч о |
o' ( 9 ° Hs o' |
О но 041 |
|||||||
|
и N О N m и C C |
о о т—< |
чО |
■t |
№( со |
о но но |
1 |
1 |
40 НО |
Г4| чО т—< |
чо но №< |
со |
Ч o' ( чО чО’ ? °" ^ o' |
О чО О' ^ 04] |
|||||
|
О c c |
о о т—< |
So |
>■ |
о о но |
to |
Hf |
40 №< |
№< |
о см №< |
о но о Г4| |
Н: ? ^ ^ & |
О со О' ^ 04] |
||||||
|
m н и a C 6 C ^ |
о со О' |
№( чО |
ио |
04 |
о о (041 |
So |
о С4| |
со |
чо |
Г4| чО т—< |
о 04] №< |
04 |
^ |> ^ О' |
О чО О' ^ 04] |
||||
|
« s 4 Щ tt M S Св * a ев § |
CD CD У CO co Ю О CD О о ч г** |
св И Ен и в О И и В и X В 6 S е |
^ д о к о С |
га С S S CD га л S к га о С |
аГ со га а S к CD CD S ^ CD О га Ч CD S О к о |
S « ^ ф СО § а га CD га 2 2 га О S га W со га S S |
га С S оГ о S со S S к S га О S |
га СО CD & Ч га К со CD о га к о - га о и но 2 ^ W ^ со « И t* га а га |
га СО CD & Ч га К со CD о S ^ с S га л а о „ га о ь о ё 7 W ^ со « И га а га |
S со CD & Ч га К и S <М с S 3 3 О „ О + со и ^ га га |
S со CD & Ч га К и S от га « 3 И ^ £ 9 о 0 fee; со « и ^ га га |
ев Ен и в И и В В S S е о ч с В Ен |
и о « CD га га к га & га CD S CD н |
S к 5S О со л га ч^ о „ К га га С о 5 S га со со _о S w га & га CD CD н |
ев Ен и в О В и В В и В Ч О S В Ен |
и о О НО CL- ra га га 5 ® С S га & о s < CD <ч ^ CD ^ ^- е: CD га со га О С |
of ЕС CD CD и га \ и td сс К К га о ЕС О с |
и о X га га га ЕО га Л га га CD S CD н |
Анализируя характеристики компаундов – стеклонаполненных полиамидов и полипропиленов, можно выявить чётко прослеживаемую закономерность - при увеличении процентного содержания стекловолокна увеличивается: плотность, прочность при растяжении, модуль упругости при изгибе, ударная вязкость.
Рассмотрим стеклопластики на основе ненасыщенных полиэфирных смол.
Ненасыщенный полиэфир является продуктом поликонденсации ненасыщенных дикарбоновых кислот с многоатомными спиртами. Для синтеза полиэфирных смол используются различные комбинации компонентов, которые определяют итоговые характеристики композита. Наиболее распространенными кислотами являются фталевая, малеиновая и изофталевая кислоты, а качестве спиртов используют этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль. Для отверждения полиэфиров применяют мономеры: стирол, метилметакрилат, винилтолуаол и др.
На полиэфирные ненасыщенные смолы установлен стандарт ГОСТ 27952-2017 «Смолы полиэфирные ненасыщенные. Технические условия». ГОСТ 27952-2017 стандартизирует технические характеристики для смол марок ПН-1 и ПН-609. Полиэфиры ПН-1 и ПН-609 используются для изготовления стеклопластиковых конструкций.
Рисунок 6 – Фасадная панель производства ГК «Элит Фасад»
В строительной отрасли стеклопластики на основе полиэфиров применяют широко для производства: декоративных фасадных облицовочных материалов, кровельных материалов, заборов и ограждений территорий, теплиц, оранжерей, зимних садов, рекламных конструкций, домов на колёсах, прицепов, рабочих поверхностей на предприятиях пищевой промышленности.
Примером производителя декоративных фасадных облицовочных материалов может служить ГК «Элит Фасад». На рисунке 6 представлена фасадная панель производства ГК «Элит Фасад».
В структуре стеклокомпозита ГК «Элит Фасад» доля стеклянной фибры составляет 50-55%, около 25% приходится на связующее вещество (полиэфирная смола), а оставшуюся часть занимают особые присадки.
Стеклопластиковые фасадные панелипроизводят также компании «ФасадСтоун» и «Декорус».
Полиэфирные стеклопластиковые композитные изделия производит «СевЗапКомпозит» под торговой маркой ERSTE. В ассортименте продукции эти изделия есть плоские листы и профилированные листы. Они состоят из полиэфирной смолы, армирующего стекловолокна и специальной плёнки. Основными компонентами для производства композитного листа являются стекловолокно тип Е (в виде прямого ровинга или стекломата) и полиэфирная смола.
Основные физико-механические характеристики стеклопластикового листа марки ERSTE представлены в таблице 6.
Стеклопластиковые листы марки ERSTE представлены на рисунке 7.
Еще одним производителем композитных листов является компания «COMPOGLASS». Основными компонентами композитного листа производства «COMPOGLASS» служат: стекловолокно (до 50%), полиэфирная смола (до 45%), различные присадки, гелькоут с внешней стороны (декоративно-защитное покрытие), защитная пленка. Материал характеризуется повышенной прочностью на узгиб, удар, сжатие и растяжение, стойкостью к агрессивным средам, долговечностью, благодаря стойкости к УФ-излучению. Материал не подвержен коррозии, устойчив к влажности и перепадам температур.
Технические характеристики композитного листа марки «COMPOGLASS» представлены в таблице 7.
В ассортименте компании есть прозрачные светопропускающие листы и непрозрачные листы плоского и профилированного типов разной конфигурации и разнообразия цветовой гаммы.
Стеклопластиковые листы марки «COMPOGLASS» представлены на рисунке 8.
Рассмотрим стеклопластики на основе эпоксидных, винилэфирных и фенолформальдегидных смол.
Эпоксидная смола является продуктом реакции поликонденсации эпихлоргидрина с многоатомными фенолами, спиртами, полиамнами, многоосновными кислотами. В качестве отвердителя для эпоксидной смолы в стеклопластиках на её основе применяют: гексаметилендиамин, полиэтиленполиамины, малеиновый ангидрид.
Для изготовления стеклопластиков используют эпоксидно-диановые неотвержденные смолы, на которые установлен стандарт ГОСТ Р 56211-2014. В зависимости необходимых физико-химических свойств стеклопластиковиспользуют следующие марки эпоксидно-диановых смол: ЭД-22, ЭД-20, ЭД-16, ЭД-14, ЭД-10, ЭД-8.
Таблица 6 – Основные физико-механические характеристики стеклопластикового листа марки ERSTE
|
Показатель |
Значение показателя для листа толщиной 1,0 мм |
|
Сопротивление при растяжении, кг/см 2 |
900-1000 |
|
Сопротивление при сжатии, кг/см 2 |
1300 |
|
Сопротивление при скручивании, кг/см 2 |
1200 |
|
Ударная вязкость, кДж/м 2 |
38 |
|
Коэффициент эластичности при скручивании, кгс/см 2 |
5000 |
|
Прочность на изгиб, МПа, не менее |
115 |
|
Модуль изгиба, МПа, не менее |
3900 |
|
Сопротивление проколу, Н*м, не менее |
5,3 |
|
Твёрдость по Барколу, не менее |
45 |
|
Плотность, г/см 3 |
1,39 |
|
Предельное водопоглощение, %, не более |
0,2-0,3 |
|
Пропускание световых лучей, % |
Более 75 |
|
Коэффициент теплопроводности, кКал/м 2 *час°С |
0,18-0,20 |
|
Диапазон рабочих температур, °С |
от-60°С до +110°С |
|
Температура начала тепловой деформации, °С |
+204 |
|
Удельное объёмное сопротивление, Ом*м |
10 15 -10 16 |
Рисунок 7 – Стеклопластиковые листы марки ERSTE
Эпоксидно-диановой смолой в основном пропитывают. Такие стеклопластики широко используют для теплоизоляции трубопроводов. Стеклопластик выпускается в виде рулонов и сокращенно называется РСТ.
Существуют также варианты стеклопластиков на винилэфирных смолах. Этот тип полимерного связующего – гидрид эпоксидных и полиэфирных смол, который объединяет характеристики двух групп смол. Винилэфирная смола – это термореактивный полимер, получаемый путём реакции эпоксидной смолы с ненасыщенной карбоновой кислотой – акриловой или метакриловой.
Менее распространены стеклопластики на основе фенолфомальдегидных смол. Фенолфомаль-дегидная смола – это продукт поликонденсации фенола и формальдегида в присутствии катализаторов. На фенолфомальдегидные смолы установлен стандарт ГОСТ 20907-2016 «Смолы феноло-формальдегидные жидкие». Для производства стеклопластиков используют смолу марки СФЖ-323.
Довольно широкий ассортимент продукции выпускает компания «ERSTE-Composite» стеклопластиков, армированных стекловокном тип Е и С, на полиэфирных, винилэфирных и фенолформальдегидных смол в виде решётчатых настилов разных вариантов с ячейками многообразных размеров. Решётки состоят из смолы различных типов, армирующего стекловолокна и красящего пигмента процентного соотношения смолы и стекловолокна от 70% до 30%. Среди продукции решётки на ортофталевой полиэфирной смоле, на изофталевой полиэфирной смоле, и на винилэфирной и феноловой смоле.
Ассортимент, описание и применение продукции«ERSTE-Composite» представлены в таблице 8.
На рисунке 9 представлены варианты сфер использования решётчатых настилов «ERSTE-Composite».
Таблица 7 – Технические характеристики композитного листа марки «COMPOGLASS»
|
Показатель |
Значение показателя для толщины листа 1,0 мм |
|
Вес 1 м 2 , кг |
1,333 |
|
Распределённая нагрузка на 1 м 2 , кг/м 2 |
50 |
|
Предел прочности при растяжении, МПа |
126 |
|
Модуль упругости, МПа |
6130 |
|
Предел прочности при изгибе, МПа |
187 |
|
Модуль упругости при изгибе, МПа |
6670 |
|
Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м 2 |
40 |
|
Коэффициент линейного теплового расширения в диапазоне от -50°С до +100°С, °C -1 |
2,2*10 -5 |
|
Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К |
0,18-0,20 |
|
Стойкость к воздействию химически агрессивных сред, солевых растворов |
Очень высокая |
|
Диапазон рабочих температур без измения физ.-мех. свойств, °C |
От -60 до +110 |
|
Срок эксплуатации без ремонтов и замены, лет |
50 |
|
Коэффициент теплопроводности, ккал/м 2 *час*°С |
0,19 |
|
Плотность, г/см 3 |
1,4 |
|
Группа горючести |
Г4 (Г1) |
|
Группа воспламеняемости |
В3 |
|
Коэффициент направленного пропускания света, % |
82 |
Рисунок 8 – Стеклопластиковые листы марки «COMPOGLASS»
Рисунок 9 – Варианты сфер использования решётчатых настилов «ERSTE-Composite»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В статье был рассмотрен состав, характеристики и перспективы применения полимер-неорга-нических композитов на основе стеклянного волокна в строительной отрасли. Рассмотрены типы
Таблица 8 – Ассортимент, описание и применение продукции «ERSTE-Composite»
Можно сделать общий вывод, что использование результатов проведенного анализа и обзора позволит модифицировать и создавать полимер-неорганические композитные материалы на основе стеклянного волокна с улучшенными характеристиками.
