Влияние армирования стекловолокном на механические свойства полиэстерных композитов

Введение. Стекловолокна существенно улучшают качество композитных материалов, делают их легче, прочнее, устойчивее к коррозии и термически стабильнее. В научной и прикладной литературе активно обсуждаются сильные и слабые стороны конкретных композитов. При этом недостаточно исследовано влияние соотношения волокон и материала матрицы на механические характеристики композитов. Представленная работа призвана восполнить этот пробел. Цели исследования - изготовление композиционного материала на полимерной основе, армированного стекловолокном, а также изучение влияния весовых соотношений элементов на механические характеристики композита. Впервые публикуется отчет о сопоставлении характеристик композитов (с различным содержанием волокна) друг с другом и со сталью.Материалы и методы. В качестве исходных материалов использовались стекловолокно и полиэстер с добавлением медиатора для ускорения процесса формования. Образцы изготавливались вручную и при помощи стандартного оборудования испытывались на растяжение, твердость и ударную прочность. Результаты обобщали в виде таблиц, визуализировали в виде графиков и обрабатывали методом сравнительного анализа.Результаты исследования. Показаны способ создания образцов и методы их испытаний. Изыскания позволили установить, что твердость, прочность на разрыв и устойчивость к удару возрастают с увеличением процентного содержания случайно распределенного стекловолокна до 50 % при 50 % ненасыщенного полиэстера. В этом случае достигаются максимальные значения прочности на разрыв - 175,4 МПа, твердости - 38 HV и ударопрочности - 1,56 Дж/мм2. Экспериментально доказана нецелесообразность превышения доли стекловолокна более чем на 50 %, т. к. механические свойства ухудшаются. Это объясняется, в частности, хрупкостью стекла, которая при нарушении пропорций передается всему композиту. Кроме того, при чрезмерно высоком объеме армирующих волокон смолы будет недостаточно для качественного скрепления элементов, что существенно снизит прочность материала. Большинство механических характеристик композита из 50 % полиэстера и 50 % стекловолокна лучше, чем у стали.Обсуждение и заключение. Доказано, что свойства композитного материала существенно зависят от содержания стекловолокна. Полученный композит сравнили со сталью. Выяснилось, что он обладает лучшими механическими характеристиками и меньшим весом. Это позволяет рекомендовать использовать данный материал для изготовления корпусов лодок.