Матрицы композитных материалов (понятия, назначения). Требования к матрицам (эксплуатационные требования, технологические).

Матрица в армированных композици­ях является основой, придает изделию форму и делает материал монолитным. Материал матрицы должен позволять композиции воспринимать внешние на­грузки. Матрица принимает участие в соз­дании несущей способности композиции, обеспечивая передачу силы на волокна. При нагружении за счет пластичности матрицы силы от разрушенных или дис­кретных (коротких) волокон передаются соседним волокнам. Передача нагрузки зависит прежде всего от качества соеди­нений, т.е. от хорошей адгезии между компонентами КМ. Без этого невозможны передача нагрузки волокон и, следова­тельно, армирование. Варьируя состав матрицы и наполнителя, их соотношение, ориентацию наполнителя, получают широкий спектр материалов с требуем набором свойств.

Требования, предъявляемые к матрицам, можно подразделить на эксплуатационные и технологические. К первым относятся требования, обусловленные механическими и физико-химическими свойствами материала матрицы, которые обеспечивают работоспособность композиции при действии различных эксплуатационных факторов. Механические свойства матрицы должны обеспечить эффективную совместную работу армирующих волокон при различных видах нагрузок. Прочностные характеристики материала матрицы являются определяющими при сдвиговых нагрузках, нагружении композиции в направлениях, отличных от ориентации волокон, а также при циклическом нагружении. Природа матрицы определяет уровень рабочих температур композита, характер изменения свойств при воздействии атмосферных и других факторов. Матрица также характеризует устойчивость материала к воздействию внешней среды, химическую стойкость, частично теплофизические, электрические и другие свойства. Технологические требования к матрице определяются осуществляемыми обычно одновременно процессами получения композита и изделия из него. Цель проводимых технологических операций – обеспечение равномерного (без касания м/у собой) распределения волокон в матрице при заданном их объемном содержании, максимально возможное сохранение прочностных свойств волокон, создание достаточного прочного взаимодействия на границе раздела «волокно – матрица». В связи с этим предъявляют определенные требования к материалу матрицы: хорошее смачивание волокна жидкой матрицей в процессе пропитки, возможность предварительного изготовления полуфабрикатов (например препрегов) с последующим изготовлением из них изделий, качественное соединение слоев композита в процессе формования, невысокая интенсивность параметров окончательного формообразования (например, температуры и давления), обеспечение высокой прочности сцепления матрицы с волокном, небольшая усадка и т.д. Матрица должна обладать достаточной жесткостью и обеспечивать совместную работу армирующих волокон; ее прочность является определяющей при нагружении, не совпадающем по направлению с ориентацией волокон. Особенно важным является свойство матрицы образовывать монолитный материал, в котором матрица сохраняет свою целостность вплоть до разрушения волокон.