Tipuri de matrici utilizate
Matricea compozitelor trebuie să fie constituită dintr-un material capabil să înglobeze componenta dispersă, pe care să nu o distrugă prin dizolvare, topire, reacţie chimică sau acţiune mecanică. Rezistenta compozitului la temperatură şi la coroziune sau oxidare este determinată în primul rând de natura matricei. În cele mai multe cazuri, aceasta reprezintă partea deformabilă a materialului, având o rezistenţă mecanică mai scăzută decât materialul complementar pe care îl include. Alegerea matricei se face în funcţie de scopul urmărit şi de posibilităţile de producere a compozitului. În tehnologiile actuale se folosesc numeroase tipuri de matrici: metalică, ceramică, sau organică.
Matricea reprezintă aşadar, o parte a materialului compozit care asigură atât transferul solicitărilor exterioare la ranforsat, cât şi protecţia elementelor de ranforsare împotriva distrugerilor mecanice şi prin eroziune.
Matrici organice
Matricele organice sunt executate din materiale plastice. Se pot folosi fie materiale termoplastice: polietilenă, polistiren, poliester, cetonă, etc., fie materiale termorigide: răşini de poliester, răşini epoxy, răşini fenolice, răşini poliamidice, răşini melamine. Matricile din răşini asigură compozitului proprietăţi mecanice şi chimice crescute, chiar la temperaturi de până la 450oC, în cazul răşinilor fenolice.
Matricile organice au utilizarea cea mai largă în domeniul materialelor compozite. Dintre acestea, materialele polimerice prezintă o serie de avantaje:
- sunt uşoare
- asigură transparenţă
- sunt izolatoare electric şi termic
- sunt impermeabile
- au rezistenţă mare a coroziune
- asigură autolubrifierea
- se poate obţine un comportament elastic sau plastic.
Proprietăţile acestor materiale sunt dependente aproape în exclusivitate de temperatură, comportarea lor fiind determinată de mărimea forţelor de legătura dintre atomi, numărul de legături chimice pe unitatea de volum şi rezistenţa la degradare a legăturilor sub acţiunea unor agenţi externi. Deşi matricele de natură organică satisfac cele mai multe dintre cerinţele care se impun pentru a putea fi folosite la producerea materialelor compozite, ele prezintă şi numeroase dezavantaje: rezistenţă mecanică redusă la temperaturi înalte, o durată scurtă de menţinere în stare lichidă după preparare, conductivitate termică redusă, un coeficient mare de dilatare termică şi rezistenţă relativ mică la şoc mecanic.
Principalul neajuns al matricelor organice, şi anume slaba rezistenţă la temperatură, a menţinut în atenţie materialele organice gen sticlă şi pentru matrice. Se pot obţine astfel compozite cu temperaturi de lucru între 500°…1200 °C.
În funcţie de structură, matricile organice pot fi:
- matrici amorfe (sunt transparente):
- matrici neamorfe (pe măsură ce scade gradul de amorfizare scade şi transparenţa).
Material compozit cu matrice organică amorfa
În general, există două familii de matrici organice:
- matrici organice termorigide:
- matrici organice termoplastice.
Matrici termorigide
Acestea au proprietatea ca prin încălzire devin suficient de plastice, iar după răcire (solidificare) se întăresc ireversibil (se pot forma o singură dată) datorită transformărilor chimice suferite. Astfel, după polimerizarea răşinii, sub acţiunea căldurii, şi în prezenţa unui catalizator, se obţine o structură tridimensională, care nu poate fi distrusă decât la temperaturi ridicate. Se obţin astfel o serie de proprietăţi mecanice şi termomecanice favorabile. Proprietăţile mecanice ale compozitelor polimerice depind de unităţile moleculare care formează reţeaua şi respectiv de lungimea şi densitatea legăturilor.
