Файл: Вульф Б.К. Авиационные неметаллические материалы (пластмассы и резина).pdf

новым. Их строение может быть выражено следующей общей формулой:

Изменяя состав и число радикалов R, связанных с кремнием, можно в широких пределах изменять свойства смолы. Еще боль­ шие возможности в этом отношении получают при с о в м е щ е ­ нии полисилоксанов с другими смолами.

Такое совмещение целесообразно в частности потому, что в чистом виде кремнийорганические смолы имеют относительно невысокую механическую прочность, и это обстоятельство в не­ которых случаях препятствует их широкому внедрению; путем совмещения кремнийорганических смол с другими, более проч­ ными, удается.значительно повысить характеристики их механи­ ческих свойств.

Кремнийорганические смолы обладают высокой теплостой­ костью. Вместе с тем они устойчивы к действию низких темпера­ тур, солнечного света, окислителей и других активнйх химиче­ ских реагентов; с другой стороны, они не вызывают коррозии металлов. Эти ценные эксплуатационные особенности и широкий диапазон физико-химических свойств определяют все более ши­ рокое их применение в разнообразных целях.

На основе кремнийорганических смол разработаны многие авиационные теплостойкие пластмассы (стеклотекстолита, пе­ нопласты) , лаки и силиконовые каучуки.

Жидкие силиконовые смолы успешно используются при из­ готовлении смазок для арктических и тропических условий поле­ та, а также демпфирующих жидкостей для устранения вибраций в авиаприборах; такие смазки и жидкости сохраняют жидкое состояние в широком интервале температур (от — 40 до + 200°) и при этом мало меняют свою вязкость.

Интересно, что нанесение очень тонкого слоя силикона, об­ ладающего гидрофобностью (водостойкостью), на стекла ка­ бины самолета, исключает их смачиваемость водой, благодаря чему обеспечивается хорошая видимость при дожде.

14

В результате полимеризации образуется неплавкая, нераствори­ мая полиэфирная смола с высокой поверхностной твердостью.

Для повышения пластичности смолы в реакцию иногда вво­ дят различные мономеры, например, стирол. Кроме того, добав­

Получаемые полимеры отличаются высокой прочностью и упругостью.

Полиэфирные, а также эпоксидные смолы относятся к числу

до 0,3—5 кг/см2; такое давление необходимо лишь для обеспече­ ния тесного контакта между отдельными слоями пропитанного наполнителя (ткани). Кроме того, в ряде случаев отверждение может производиться на холоду. Такие условия создают возмож­ ность формования деталей из стеклотекстолита непосредственно перед сборкой на заводе-потребителе- Примером контактного стеклотекстолита на полиэфирном связующем может служить марка СТ-911-С, рассматриваемая далее (стр. 18).

Общие свойства стеклотекстолита

Удельный вес стеклотекстолита для разных марок колеблет­ ся от 1,5 до 1,9 г/см3. Стеклотекстолит значительно прочнее тек­ столита и гетинакса (фиг. 3) и принадлежит к числу наиболее

15

прочных авиационных пластиков; новейшие марки стеклотексто­ лита имеют предел прочности на растяжение ой= 47 — 49 ка/жж2.

Е =у 1400—2200 кг!мм2.

при 250° — в течение 200 часов,

В условиях одностороннего нагрева эти температуры еще больше возрастают, что объясняется малой теплопроводностью

стеклопластика. Так, по американским данным, некоторые стек­ лопластики на основе фенольно-формальдегидных смол могут

быть использованы в течение 2 минут при 2480°; материал на основе кремнийорганической смолы кратковременно выдержи­

вает температуру 2750°. Конечно, подобные данные являются относительными, так как максимальная допустимая температура

зависит также от толщины сечения изделий; однако,, по сравне-

нитс с теплопроводными металлами и сплавами, стеклопластики имеют в этом отношении несомненное преимущество.

К недостаткам стеклотекстолита следует отнести малый мо­ дуль упругости, низкую ударную сопротивляемость и понижен­ ный предел усталости.

16

Авиационный стеклотекстолит

В настоящее время известно свыше 16 марок отечественного авиационного стеклотекстолита.

Первые марки стеклотекстолита — КАСТ (конструкционный авиационный стеклотекстолит), КАСТ-В и разработанные позже марки СТ-39 и СКМ-1 отличались сравнительно низкими проч­ ностными характеристиками и невысокой теплостойкостью. Для них типичные значения предела прочности на растяжение не превышали 30—33 кг/мм2, а температура длительной эксплуата­ циисоставляла не более 200°.

В период 1957—58 гг. появились новые марки стеклотексто­ лита: ВФТ-С, СТ-911-С и ЭФ-32-301, предел прочности которых достиг значений 40—43 кг/мм2\ однако теплостойкость этих стеклотекстолитов существенно не повысилась.

В последние годы были разработаны еще более прочные и вместе с тем более тедлосхойкиещд^кле-текстолиты марок ФН,

- 'S-XtOiNv >■:

■■-7 *4 1 % C C f ;

СК9-Ф, ВПС-1, ВПС-2, ВПС-3. Для последних трех марок пре­ дел прочности на растяжение, равный аь = 45—49 кг/мм2, достиг уровня наибольших значений для высокопрочного дуралюмина. Эти новейшие стеклотекстолиты могут длительно (свыше 200 ча­ сов) эксплуатироваться при более высоких температурах, по­ рядка 250°.

Особенно высокими показателями термостойкости обладает стеклотекстолит СК9-Ф, для которого теплостойкость по Мар­ тенсу равна Тм= 370°, тогда как для всех остальных марок это значение не превышает 300—340°. Этот стеклотекстолит может дольше других (до 5 часов) работать при температуре 350°.

В сводной таблице 1 приведены типичные характеристики свойств для наиболее качественных марок авиационного стекло­ текстолита.

Т а б л и ц а 1

Физико-механические свойства авиационного стеклотекстолита

фюзеляжа и крыла, нервюр, лонжеронов, стрингеров, а также де­ талей оперения —элеронов, закрылков, триммеров, законцовок киля,— и различных мелких деталей — лючков, коробок и т. д. В этих случаях стеклотекстолит может применяться отдельно или в сочетании с легкими заполнителями-пенопластами или со­ товыми материалами. Возможно изготовление из стеклотексто­ лита деталей противообледенительной системы самолета (экра­ ны и др.).

В топливной системе стеклотекстолит применяется для из­ готовления контейнеров самолетных топливных баков, защитных

18

плит между баками, вертикальных стабилизаторов для сбрасы­ ваемых баков, упругих мембран топливных агрегатов.

Вавиационных двигателях из стеклотекстолита изготов­ ляются лопатки компрессора и диски компрессора (первые сту­ пени) ; в этих случаях применение стеклотекстолита вместо ста­ ли, алюминиевых или титановых сплавов выгодно не только бла­ годаря большей легкости, но также вследствие лучших демпфи­ рующих свойств.

Вэлектрорадиооборудовании — стеклотекстолит широко ис­

пользуется при изготовлении обтекателей радиолокационных антенн, диэлектрических решетчатых зеркал и радиопрозрачных вставок (окон), а также, вместо текстолита и гетинакса,— для ряда электроизоляционных деталей, работающих при повы­ шенных температурах.

Следует указать на применение стеклотекстолита в кон­ струкции каркаса вертолетов.

По американским данным стеклотекстолит используется также в ракетной технике, для камер сгорания, труб, внутрен­ них стенок канала ракеты. В управляемых снарядах из него из­ готовляются фюзеляж, обтекателе радиолокатора и детали стаби­ лизатора (фиг. 5).

ф ю зеляж (стеклотекстолит)

Фиг. 5. Применение слоистых пластмасс в конструкции управ­ ляемого снаряда (по зарубежным данным).

СВАМ (стекловолокнистый анизотропный материал)

Для изготовления стеклопластиков типа СВАМ, разрабо­ танных проф. А. К. Буровым, в качестве наполнителя исполь­ зуют о р и е н т и р о в а н н о е с т е к л о в о л о к н о , не ослаб­ ленное круткой или переплетением. Пучки такого волокна укла­ дывают на поверхности большого барабана, куда одновременно наносится пульверизатором связующее; в качестве последнего, для получения наиболее высоких механических и диэлектриче­ ских характеристик, применяют фенольно-бутварные или эпок­ сидные смолы, иногда совмещенные с другими.