Kompozyty polimerowe to lekkie i wytrzymałe materiały konstrukcyjne o bardzo różnorodnym zastosowaniu, będące od kilkudziesięciu lat przedmiotem wielu badań. Służą one do wytwarzania różnych elementów konstrukcyjnych - części i obudów maszyn, przedmiotów codziennego użytku, elementów i konstrukcji budowlanych, karoserii samochodowych i wagonów kolejowych, samolotów, szybowców, wirników śmigłowców i elektrowni wiatrowych, jachtów, okrętów wojennych, sprzętu sportowego itd. W podręczniku w sposób kompleksowy przedstawiono polimerowe materiały kompozytowe oraz materiały wyjściowe do wytwarzania kompozytów polimerowych. Omówiono również strukturę i właściwości kompozytów polimerowych, technologie ich wytwarzania oraz liczne zastosowania. Zagadnienia poruszane w książce dotyczą przede wszystkim inżynierii materiałowej, jednak materiał w niej zgromadzony z pewnością zainteresuje studentów chemii i fizyki. Skorzystają z niej również konstruktorzy.

Przedmowa 9 Wykaz stosowanych symboli i skrótów 11 Rozdział 1. Wiadomości wstępne o kompozytach 15 1.1. Rodzaje kompozytów ze względu na typ fazy rozproszonej 16 1.2. Powierzchnie rozdziału (graniczne) 16 1.3. Współczynnik kształtu 17 1.4. Rodzaje kompozytów ze względu na typ matrycy 17 1.5. Kompozyty polimerowe 17 1.6. Składniki polimerowych kompozytów konstrukcyjnych 20 Literatura 20 Rozdział 2. Polimery 21 2.1. Właściwości fizyczne polimerów 24 2.2. Ważniejsze polimery stosowane do wytwarzania wyrobów kompozytowych 29 2.2.1. Żywice termoutwardzalne (duroplasty) 30 2.2.1.1. Nienasycone żywice poliestrowe (N¯PE) i winyloestrowe (VE) 30 2.2.1.2. Żywice epoksydowe 34 2.2.1.3. Porównanie żywic poliestrowych, winyloestrowych i epoksydowych 36 2.2.1.4. Żywice fenolowo-formaldehydowe 38 2.2.2. Termoplasty jako matryce kompozytów 41 2.2.2.1. Poliolefiny (polietylen, polipropylen) 41 2.2.2.2. Poliamidy 44 2.2.2.3. Poliestry termoplastyczne – PET, PBT, PC 45 2.2.2.4. Porównanie właściwości kompozytów termoplastycznych 47 Literatura 49 Rozdział 3. Napełniacze i wzmocnienia 50 3.1. Napełniacze ziarniste 50 3.2. Włókna wzmacniaj¹ce 52 3.2.1. Włókna szklane tekstylne 52 3.2.2. Preparacje powierzchniowe włókien szklanych 56 3.2.3. Roving szklany – podstawowy rodzaj wzmocnienia kompozytów 59 3.2.4. Inne formy wmocnień włóknistych 62 3.2.4.1. Włókniny, maty, preformy 64 3.2.4.2. Tkaniny 66 3.2.4.3. Dzianiny i wzmocnienia splatane 71 3.2.5. Włókna węglowe 72 3.2.5.1. Właściwości włókien węglowych 73 3.2.5.2. Struktura włókien węglowych 76 3.2.5.3. Powierzchnia włókien węglowych 77 3.2.5.4. Wytwarzane rodzaje przędz z włókien węglowych 78 3.2.5.5. Rynek i zastosowanie włókien węglowych 78 3.2.6. Włókna aramidowe 83 3.2.7. Włókna polietylenowe o dużej wytrzymałości 88 3.2.8. Inne włókna nieorganiczne 90 3.2.8.1. Włókna borowe 90 3.2.8.2. Włókna z węglika krzemu (SiC) 93 3.2.8.3. Włókna metaliczne 96 3.2.8.4. Włókna monokrystaliczne (ang. whiskers) 97 3.2.8.5. Mikrowłókna 101 3.2.8.6. Krótkie włókna mineralne z materiałów naturalnych 103 3.2.8.7. Różne włókna cięte i mielone 104 3.2.9. Włókna roślinne 105 3.2.9.1. Budowa włókien roślinnych 106 3.2.9.2. Produkty i włókna z drewna 109 3.2.9.3. Mączka drzewna 111 3.2.9.4. Włókna drewna 111 3.2.9.5. Celuloza 112 Literatura 113 Rozdział 4. Materiały lekkie do kompozytowych konstrukcji przekładkowych (sandwicz) 116 4.1. Polimerowe rdzenie porowate 117 4.1.1. Pianki poliuretanowe 117 4.1.2. Polistyren ekspandowany (styropian) 117 4.1.3. Pianki z poli(chlorku winylu) 118 4.1.4. Rdzenie z pianek poliimidowych 119 4.1.5. Pianki fenolowo-formaldehydowe 121 4.1.6. Porowate materiały poliolefinowe z PP i PE 121 4.2. Rdzenie lekkie z drewna 121 4.3. Rdzenie komórkowe typu plaster miodu . 121 4.4. Lekkie rdzenie kompozycyjne 124 Literatura 127 Rozdział 5. Struktura i właściwości kompozytów polimerowych 128 5.1. Wprowadzenie do teorii wzmocnienia 128 5.1.1. Kompozyty wzmocnione włóknami długimi 129 5.1.2. Kompozyty wzmocnione włóknami krótkimi 137 5.1.3. Odporność udarowa kompozytów 145 5.2. Kompozyty o wzmocnieniu różnokierunkowym 151 5.2.1. Kompozyty o wzmocnieniu ortotropowym 156 5.3. Podstawowe typy kompozytów o różnym układzie włókien 158 5.4. Kompozyty o wzmocnieniu hybrydowym 159 5.5. Wpływ naprężeń skurczowych w kompozycie 160 5.6. Krzywe odkształceń kompozytów 162 5.6.1. Przestrzenne odkształcenia kompozytów pod obci¹żeniem 164 5.7. Pełzanie, wytrzymałość trwała i zmęczeniowa kompozytów 168 5.7.1. Pełzanie 168 5.7.2. Wytrzymałość trwała 169 5.7.3. Wytrzymałość zmęczeniowa przy obciążeniach zmiennych 170 5.8. Zespolenie składników kompozytów 172 5.8.1. Adhezja polimerów do włókien wzmacniających i ośodki proadhezyjne 173 5.8.1.1. Związki krzemoorganiczne 174 5.8.1.2. Oddziaływanie wzajemne silanów z polimerami w kompozytach 177 5.8.1.3. Organiczne związki tytanowe 182 5.8.2. Zwilżalnoąść i adhezja 185 5.8.2.1. Zwilżalność powierzchni stałych 185 5.8.3. Rola rozwinięcia powierzchni granicznych 190 5.8.4. Teorie wpływu warstwy granicznej na właściwości kompozytów 192 Literatura 193 Rozdział 6. Metody technologiczne wytwarzania wyrobów kompozytowych 194 A. Kompozyty z użyciem polimerów termoutwardzalnych 194 A6.1. Laminowanie ręczne (kontaktowe) 194 A6.2. Laminowanie natryskowe 197 A6.3. Laminowanie z zastosowaniem elastycznego worka 198 A6.4. Technologie formowania infuzyjnego 200 A6.4.1. Formowanie infuzyjne pod próżni¹ 201 A6.4.2. Metody RTM 202 A6.5. Formowanie z zastosowaniem autoklawu 205 A6.6. Formowanie metod¹ RIM 207 A6.7. Formowanie ciśnieniowe z użyciem pras 208 A6.7.1. Ciśnieniowe formowanie kompozytów warstwowych na podstawie żywic polikondensacyjnych 209 A6.7.2. Kompozyty warstwowe z preimpregnatów z żywic polimeryzacyjnych 211 A6.7.3. Formowanie tłoczne niskociśnieniowe laminatów na zimno 212 A6.7.4. Formowanie wysokociśnieniowe laminatów na gorąco z użyciem żywic ciekłych 213 A6.8. Tłoczywa termoutwardzalne 215 A6.8.1. Tłoczywa termoutwardzalne z żywic polikondensacyjnych 216 A6.8.2. Tłoczywa termoutwardzalne z żywic polimeryzacyjnych 218 A6.8.2.1. Wzmocnione tłoczywa poliestrowe 219 A6.8.2.2. Tłoczywa epoksydowe 232 A6.8.2.3. Tłoczywa silikonowe 234 A6.9. Formowanie metod¹ nawijania 235 A6.10. Formowanie rur i walczaków metod¹ odlewania odśrodkowego 241 A6.11. Formowanie metod¹ programowanego układania rovingu lub taoem – AFP 242 A6.12. Formowanie profili metodą przeciągania – pultruzji 243 A6.13. Produkcja płyt płaskich i falistych 246 A6.14. Wysokonapełnione kompozycje utwardzalne 248 A6.14.1. Betony żywiczne 249 A6.14.2. Zaprawy budowlane 252 A6.14.3. Kity i szpachlówki 253 A6.14.4. Sztuczne kamienie 253 A6.14.5. Zamienniki ceramiki technicznej 253 A6.14.6. Okładziny i tarcze cierne 254 B. Kompozyty z użyciem polimerów termoplastycznych 254 B6.1. Wytwarzanie wyrobów kompozytowych metod¹ wtrysku 255 B6.1.1. Termoplasty wzmocnione włóknami krótkimi 255 B6.1.2. Termoplasty wtryskowe wzmocnione włóknami długimi – LFT 257 B6.2. Termoplasty wzmocnione matami – TWM 263 B6.2.1. Technologia wytłaczania 264 B6.2.2. Technologia impregnacji proszkowej 264 B6.2.3. Technologie papiernicze 265 B6.2.4. Przetwórstwo TWM 265 B6.3. Wytwarzanie płyt kompozytowych z termoplastów innych niż TWM 267 B6.4. Wytwarzanie metod¹ RIM 268 B6.5. Profile kompozytowe z termoplastów 270 B6.6. Formowanie metod¹ nawijania i układania wzmocnienia – AFP 271 B6.7. Technologie z użyciem półproduktów w postaci przędz hybrydowych (Twintex®) 272 Literatura 273 Rozdział 7. Nanokompozyty polimerowe 275 7.1. Interakcja polimer–nanonapełniacz 276 7.2. Nanokompozyty z nanocząstkami sferycznymi – „proszkowymi” 3D 277 7.3. Nanokompozyty z udziałem krzemianów warstwowych – 2D 278 7.3.1. Krzemiany warstwowe 278 7.3.2. Modyfikacja montmorylonitu 280 7.3.3. Struktura nanokompozytów 281 7.3.4. Wytwarzanie nanokompozytów z krzemianami warstwowymi 282 7.3.4.1. Dyspergowanie i adsorpcja 282 7.3.4.2. Polimeryzacja interkalacyjna in situ 283 7.3.4.3. Interkalacja w stopie 284 7.3.4.4. Właściwości i zastosowanie 284 7.4. Nanokompozyty z cząstkami 1D 290 7.4.1. Nanowłókna i nanorurki węglowe – CNT (Carbon Nanotubes) i CNF (Carbon Nanofibers) 290 7.4.1.1. Wytwarzanie nanorurek węglowych 293 7.4.1.2. Modyfikacja powierzchni nanorurek węglowych 294 7.4.1.3. Wytwarzanie nanokompozytów z CNT 296 7.4.1.4. Właściwooeci nanokompozytów z CNT 296 Literatura 298 Rozdział 8. Polimery samowzmocnione 300 8.1. Wytwarzanie fibrylarnej struktury szaszłykowej 300 8.2. Wyroby płytowe 303 8.3. Polimery ciekłokrystaliczne – LCP 304 Literatura 309 Rozdział 9. Podstawy obliczeń i projektowania konstrukcji kompozytowych Witold Biedunkiewicz 310 9.1. Aspekty wytrzymałościowe kompozytowych elementów konstrukcyjnych 312 9.2. Hipotezy wytrzymałościowe 319 9.3. Analiza struktur kompozytowych metod¹ elementów skończonych 324 Literatura 326 Skorowidz 327

Koszyk

Polimerowe kompozyty konstrukcyjne