История композиционных материалов
Композит – это многокомпонентный материал, состоящий, как правило, из пластичной основы (матрицы), армированной наполнителями, обладающими высокой прочностью, жесткостью и т.д.
Сочетая разнородные вещества, природа или человек приходят к созданию новых материалов, свойства которых количественно и качественно отличаются от свойств каждого из его составляющих. При этом отдельные компоненты остаются в структуре композитов с четкой макро границей между ними. В этом заключается
их основное отличие от смесей и твёрдых растворов.
Первые рукотворные композитные технологии появились еще в Древнем Египте – примером служат погребальные маски фараонов, изготовленные из папируса, пропитанного древесной смолой.
Кирпичи из глины и соломы – саман – тоже композитный материал. Жилища из самана строили еще в девятом тысячелетии до нашей эры.
Однако современную историю композитных материалов принято исчислять с конца XIX века, когда был придуман первый «осмысленный» композитный материал — железобетон. Многие интересные композиты появились благодаря военным и после военным разработкам – дельта-древесина, пайкерит, силикальцит.
Но не было бы современных композитов, если бы ученые не придумали пластмассы. До этого единственным источником клея и связующих веществ служили природные смолы, которые получали из животных или растений.
А в начале XX века разработали винил, полистирол, фенол и полиэстер.
Сделать еще один шаг вперед композитной отрасли позволило развитие космонавтики. Специально для «Бурана» создали углеродный материал «Гравимол». Для него были разработаны углерод-углеродные материалы
и антиокислительные покрытия для носового обтекателя и передней кромки крыла, которые могли выдерживать температуру до 1600 °C. Еще одно изобретение аэрокосмической области – композитная сетка. Сейчас из нее производятся детали ракетоносителя «Протон-М». В частности, адаптеры переходных отсеков, соединяющих носитель с космическим кораблем – по весу они выигрывают у иностранных аналогов.
Таким образом, изменяя состав матрицы и наполнителя, их соотношение, ученые и инженеры получают широкий спектр материалов с требуемым набором свойств. Многие из них превосходят традиционные материалы и сплавы по своим физико-механическим свойствам.
Древнейший метод, который помогал делать кирпичи и луки прочнее, в сочетании с современными материалами дает неоценимые преимущества в различных сферах. Сегодня композитные материалы используются во всех отраслях промышленности. В машиностроении – углепластик; в текстильной и обувной промышленности – различные мембраны; в стоматологии и протезировании – композитные волокна и порошки; в строительстве – гипсокартон, фиброцемент и др. И хотя это современные материалы, многие из них появились благодаря разработкам еще советских ученых.
Армированные и полимерные композиты
Композитные материалы бывают двух видов:
- Армированные. Именно они появились на заре развития цивилизаций, когда человек впервые начал экспериментировать с сочетаниями природных волокон. Структура таких композитов проста – матрица из одного материала, армированная другим материалом.
Простой пример: фанера и железобетон. К более сложным видам армированных композитов можно отнести металлические – когда более мягкий металл укрепляют более твердым.
- Полимерные или наполненные – самая интересная группа композитов. Они состоят из основной матрицы, пустоты которой заполнены другими материалами в виде дискретных частиц. Это не фанера и не солома в кирпичах, а сложные в производстве материалы, иногда включающие работу даже на наноуровне (10 в -9 степени).
К таким композитам относятся бетон, пломбировочные стоматологические составы, углепластик.
Минерально-полимерный композит
Как мы уже отметили – технологии не стоят на месте. Одно из последних изобретений в области строительных материалов – минерально-полимерный композит (МПК) – состоящий из минеральной муки, соединённой связующим полимерным компонентом.
Он становится достойным соперником традиционным древесно-полимерным композитам (ДПК) в первую очередь в производстве напольных покрытий, декинга и заборных конструкций. Поэтому МПК получил еще одно название – «Доска из камня».Этот материал обозначают также английской аббревиатурой SPC (например, «SPC ламинат»), что расшифровывается как Stone Polymer Composite (в переводе с английского «минерально-полимерный композит»).
Но на этом область применения МПК не ограничивается. Инженеры отмечают его большой потенциал
и перспективы на рынке отделочных, облицовочных и декоративных материалов.
Что же обеспечивает преимущества и где проявляются достоинства данного композита?
Состав минерально-полимерного композита
-
70% минеральная мука (природное волокно мраморного камня)
-
27-30% полимер (безопасный, чистый первичный полиэтилен)
-
0-3% красители и стабилизаторы
Природный мраморный камень гарантирует высокую плотность и прочность. А благодаря полиэтиленовому полимеру у изделий из МПК значительно увеличивается предел прочности на изгибе. В композит в малых дозах добавляется краситель, что обеспечивает материалу яркую и стойкую палитру, которая абсолютно не выгорает
на солнце.
Продукция из минерально-полимерного композита объединяет в себе надежность, прочность и естественную красоту.
МПК не содержит вредных веществ для здоровья. Таким образом можно смело говорить о его 100% экологичности.
Основные характеристики МПК
Чтобы наглядно продемонстрировать преимущества минерально-полимерного композита лучше всего сопоставить их с ближайшим полимерным аналогом.
Ниже приведена таблица, по которой можно сравнить МПК и ДПК по основным техническим характеристикам.
Свойства |
Показатели ДПК |
Показатели МПК |
Плотность, кг/м.куб. |
1200–1400 |
1600–1800 |
Максимально распределенная разовая нагрузка, кг/м.кв. |
500 |
800 |
Однородно распределенная нагрузка, кг/м.кв. |
39 |
54 |
Предел прочности при изгибе, МПа |
Не менее 24,0 |
56 |
Предел прочности при растяжении, МПа |
Не менее 12,0 |
Не менее 12,0 |
Модуль упругости при изгибе, Н/мм.кв. |
Не менее 4800 |
Не менее 4800 |
Модуль упругости при растяжении, Н/мм.кв. |
Не менее 4100 |
Не менее 4100 |
Удельная вязкость по Шарпи, кДж/м.кв. |
Не менее 6,0 |
Не менее 6,0 |
Удельное сопротивление выдергиванию шурупов, Н/м |
160-170 |
160-170 |
Температурный диапазон использования, °С |
от -50 до +70 |
от -50 до +70 |
Влагопоглощение |
<3,0 % |
<0,5 % |
Коэффициент линейного теплового расширения, °С-6 |
27 |
27 |
Устойчивость к УФ излучению |
устойчив |
устойчив |
Устойчивость к действию микроорганизмов |
устойчив |
устойчив |
Устойчивость к воздействию химических веществ |
устойчив |
устойчив |
Преимущества минерально-полимерного композита
Помимо увеличенной плотности и прочности, еще одной важной особенностью МПК является практически нулевое влагопоглощение. Изделия из минерально-полимерного композита не бояться повышенной влажности и прямого длительного контакта с водой. Террасная доска или декинг на основе МПК прослужат дольше 35 лет.
А штакетник не нуждается в ежегодной пропитке или покраске.
Кроме того, МПК обладает малым коэффициентом термического расширения. Это преимущество позволяет создавать протяженные сегменты конструкций без стыков, что делает материал привлекательными при использовании на террасах и верандах больших размеров, длинных заборах и ограждениях, фасадахМатериал легко моется. Весь жир, вино, кофе, кровь и слезы теперь можно отмыть просто водой. И не важно сколько времени они оставались на поверхности.
(в качестве облицовки зданий), при отделке жилых и общественных пространств.
Минерально-полимерный композит не подвержен коррозии, гниению и воздействию микроорганизмов,
не является средой обитания вредителей, не боится воды, солнца, низких температур, не трескается, не рассыхается
и не деформируется, устойчив к воздействию химических веществ и превосходно держит крепеж.
Сфера применения
Формат выпускаемых изделий из МПК и их сфера применения разнообразны:
-
террасная доска, палубная доска, декинг, напольное покрытие для балконов и лоджий;
-
заборная доска, штакетник, садовые ограждения;
-
фасадные панели, облицовка наружных ограждающих конструкций зданий;
-
малые садовые формы – скамьи, столы, лавки, клумбы, песочницы, компостные ямы, грядки;
-
аксессуары для монтажа – направляющие, лаги, декоративные уголки.
Заборы из МПК
Подводя итоги, можно смело сказать, что минерально-полимерный композит – это совершенно новый материал,
не имеющий никаких аналогов в прошлом.
Компания ПСК Модуль предлагает к покупке широкий выбор террасной доски на основе МПК с доставкой по всей России. Мы сотрудничаем только с проверенными и зарекомендовавшими себя на рынке поставщиками.
Наши специалисты ответят на ваши вопросы по материалам и подберут оптимальные решения для ваших задач.
Товары
- Комментарии