Методика проведения испытаний по определению адгезионной прочности соединения «древесина-полимер»

Прочность Древесно-полимерных композиционных материалов (ДПКМ) зависит от целого ряда физико-химических и технологических факторов, часто тесно связанных друг с другом. Ключевую роль в обеспечении прочности таких композитов играет адгезионная прочность соединения «наполнитель-матрица». От нее в значительной степени зависит и то, насколько полно будет реализован вклад прочностных характеристик наполнителя в прочность ДПКМ, и то, по какому механизму будет происходить разрушение материала. Поэтому поверхность раздела «наполнитель-связующее» совершенно оправданно следует рассматривать как третий компонент ДПКМ.

Для определения адгезионной прочности соединения «наполнитель- матрица» необходимо было изготовить образцы из полимер-песчаного композиционного материала (ППКМ). Изготовление образцов проводили по методикам, изложенным ниже, с использованием рекомендаций, предлагаемых в работах.

Для изготовления образцов была спроектирована универсальная кассетная форма на семь образцов базового размера 320x30x30 мм. С помощью закладных деталей-вкладышей и закладных деталей - «гребенок» в этой опалубке изготовлены образцы - «восьмерки» для испытаний на растяжение (рис. 55, а), кубики - 30x30x30 мм, призмы - 100x30x30 мм, а также образцы, предназначенные для испытания на скалывание (рис. 55, б).

Образцы из полимер-песчаного композиционного материала и древесины для испытаний на растяжение (а), на скалывание (б)

Рис. 55. Образцы из полимер-песчаного композиционного материала и древесины для испытаний на растяжение (а), на скалывание (б)

При определении адгезионной прочности по контакту древесина - полимерная матрица методом выдавливания применяли образцы круглого, диаметром 4.. .5 мм (рис. 56, а), и квадратного, со стороной 8 мм, поперечного сечения (рис. 56, б).

Для испытания на поперечный изгиб двумя силами, симметрично приложенными относительно середины пролета, использовали образцы призмы размером 80x80x700 мм, для испытания на выносливость - призмы 70x70x280 мм.

Кроме названных выше, применяли стандартные формы для изготовления образцов размерами 70x70x70 мм, 100x100x100 мм и 200x200x200 мм.

При испытаниях на растяжение применяли машину ЦДМ-10.

Образцы для испытаний по определению адгезионной прочности по контакту древесина - полимерная матрица методом выдавливания

Рис. 56. Образцы для испытаний по определению адгезионной прочности по контакту древесина - полимерная матрица методом выдавливания

При определении предела прочности была принята скорость деформирования 6 мм/мин. Она обеспечивала интервал времени от начала приложения нагрузки до разрушения образца в 1 мин (ГОСТ 11262-80).

Чтобы обеспечить равномерность захвата образцов, на их концы в соответствии с высотой губок машины (80 мм) наклеивали мелкую наждачную бумагу. Перед испытанием замеряли ширину и толщину образца с точностью до 0,05 мм.

При определении модуля упругости (ГОСТ 2550-60) начальную нагрузку Г0 принимали равной 2 %, максимальную Бмакс - 10 % от разрушающей нагрузки при растяжении ППКМ. Нагрузку прикладывали вручную. Средняя скорость нагружения равнялась 4,0...5,0 МПа в мин. Вначале образцы подвергали шестикратному нагружению - разгружению с целью стабилизации отсчетов. Затем производили десять подобных рабочих циклов (этот порядок сохранялся при испытаниях на сжатие и поперечный изгиб) и снимали показания деформации по тензометрам Мартенса или Гуггенбергера, установленным с двух сторон образца. Базы тензометров равнялись 100 мм или 200 мм, масштаб увеличения

  • - 1:600 или 1:10 соответственно. При испытаниях на сжатие использовали испытательные машины: Р-5 - при определении предела прочности и ЦДМ-10
  • - при определении модуля упругости.

Перед началом испытания образцы строго центрировали по отношению к оси приложения нагрузки, для чего использовали самоцентрирующуюся опору. Отсчеты деформаций проводили по тензометрам Мартенса, установленным с двух сторон образца. База тензометра равнялась 50 мм, масштаб увеличения 1:600. Перед испытаниями замеряли ширину и толщину образца с точностью до 0,05 мм.

Научные основы создания ПКМ разрабатываются уже не одно десятилетие. Несмотря на это, проблема направленного регулирования их физикохимических характеристик остается актуальной и в настоящее время. Развитие технологий и методов полимерного дизайна, физической химии смесей полимеров приводит к тому, что изучение влияния адгезии на прочность ПКМ представляет собой постоянно развивающуюся область.

Исследования, направленные на поиск корреляций между величинами адгезионной прочности и термодинамической работы адгезии в различных адгезионных соединениях являются необходимым шагом в разработке научных принципов создания высокопрочных ПКМ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >