Стабильность свойств пластмасс, содержащих волокнистые наполнители, в значительной степени определяется взаимодействием на границе волокна со связующими и строением последнего, а также от природы использованного замасливателя.
На первой стадии теплового старения происходит дополнительное структурирование полимера, которое может затем сопровождаться разрывами связей и образованием новых. Различие в ТКЛР связующего и наполнителя нередко приводит к появлению дефектов в пограничных слоях и отрицательно отражается на механических свойствах стеклопластиков. Наименьшее число дефектов обнаружено при использовании связующего на основе эпоксиполиэфирного компаунда с диановым замасливателем.
Вода вызывает набухание связующего, что сопровождается появлением дефектов в объеме материала. Наличие локальных микротрещин и дефектов облегчает проникновение воды в глубь пластика. Совместное действие воды и теплоты приводят к образованию эрозированных участков, сосредоточенных преимущественно на поверхности и вблизи нее. Такие дефекты резко ухудшают прочностные свойства пластиков.
Указанные факторы, особенно при механической обработке стеклопластиков, требуют дополнительной герметизации с помощью влагостойких покрытий.
Наиболее существенное изменение механических свойств стеклопластиков происходит при циклических температурных или знакопеременных нагрузках. Так, при циклических температурных воздействиях в течение 2400 ч пластик, наполненный стекложгутом, изменяет прочность при изгибе на 21%, при ударной нагрузке — на 14 % .
Временное сопротивление для стеклопластиков в направлении основы ткани при статической нагрузке в течение 103 ч и 20° С уменьшается на 40... 45%, предел прочности при сжатии — на 33 .. 35 % .
В процессе циклического нагружения стеклопластиков при относительно высоких амплитудах наблюдается саморазогрев образцов вследствие перехода части механической энергии в тепловую. При одном и том же нагружении скорости нагрева разных образцов существенно различаются, причем большей скорости соответствует меньшая долговечность.
На рис. 4.10 видно, как для эпоксидных стеклопластиков изменяется температура нагрева при пульсирующем растяжении от уровня нагружения, а из табл. 4.11—изменение долговечности.
Из табл. 4.11 отчетливо видно увеличение долговечности с уменьшением уровня нагружения и количества циклов.
Таблица 4.11
Цикл/мин | Долговечность, мин, при нагружении σмах, МПа, равном | ||||||
0,32 | 0,30 | 0,28 | 0,27 | 0,26 | 0,25 | 0,20 | |
10 |
|
| 23,6 | 92 | 364 | 646 |
|
200 | 19,5 | 34,0 | — | 91 | — | 277 | 3500 |
400 | 5,5 | 8,5 | — | 18 | — | 84 | 1500 |
В работе [25] также показано, что с ростом температуры от 20 до 80° С долговечность, измеряемая количеством циклов в минуту, уменьшается с 1,3 до 1,1-104, т. е. на 15%.
Разрушение стеклопластиков при циклическом нагружении происходит так же, как и при других видах нагрузки, т. е. после разрушения адгезионных связей между армирующими волокнами и связующим.
