Композиционных материалов
Д.т.н., проф. А.В. Труевцев; А.Ю. Баранов; К.А. Молоснов; Н.И. Кашина
ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна»
E-mail: [email protected]
Одним из самых перспективных направлений применения технического трикотажа, несомненно, является армирование композиционных материалов. Мультиаксиальный основовязаный трикотаж достаточно давно используется в качестве наполнителя конструкционных композитов, которые с успехом применяются как заменители металлов в конструкциях самолетов, автомобилей, автобусов, катеров.
При этом сведения о природе армирующего эффекта, создаваемого трикотажем, весьма фрагментарны, и вопрос о том, нужно ли чрезмерно насыщать объем композита волокнистым материалом (как это имеет место при армировании мультиаксиальным основовязаным трикотажем) открыт.
Авторами были разработаны более легкие вязаные армирующие материалы, например, биаксиальный основовязаный трикотаж, который состоит из прямых нитей продольного и поперечного утка, соединенных основовязаными переплетениями «цепочка» и «трико». На его основе были предложены решетчатые структуры, которые при переменном шаге ячейки позволяют варьировать массу и прочность армирующего материала, а, следовательно, и механические характеристики композита в целом. Также были получены наполнители на основе кулирного трикотажа одинарных и двойных переплетений.
Растяжимый кулирный трикотаж до сих пор не применялся в качестве наполнителя композитов, поскольку считается, что материал годится для армирования только в случае, если его разрывное удлинение меньше, чем у матрицы, а прочность – больше. Разрывное удлинение кулирного трикотажа обычно на порядок превышает разрывное удлинение пластмассы. Растяжимость петельной структуры достигается за счет легкого смещения точек контакта между петлями. Однако, будучи помещенным в связующее, трикотаж принципиально меняет свои свойства: точки контакта между петлями уже не могут свободно смещаться, и удлинение возможно лишь за счет деформирования нити, растяжимость которой на 1-2 порядка ниже, чем у вязаной структуры в свободном состоянии. Этот феномен объясняет способность кулирного трикотажа выступать в качестве армирующего компонента композиционного материала.
Из вышесказанного вытекает неизбежный вывод о том, что растяжимость трикотажа, измеренная в свободном состоянии, не должна влиять на прочность композита, ибо в нем находится трикотаж, принципиально изменивший механизм своего деформирования.