Особенности диффузионных процессов при получении препрегов способом слоевого нанесения компонентов

Бесплатный доступ

Современное производство изделий из композиционных материалов на основе термореактивных связующих в основном базируется на использовании предварительно пропитанных армирующих технических нитей - препрегов. Связующее, применяемое для таких полуфабрикатов должно отвечать двум важным технологическим требованиям: обладать низкой реакционной способностью (высокой жизнеспособностью) при хранении в температурном интервале от -5 до +25 ?С и возможностью регулирования времени отверждения при температурах формования изделия. Для устранения недостатков традиционного способа получения полимерных композиционных материалов, для улучшения их прочностных характеристик и удешевления получаемых армированных композитов в работе предложено использовать метод слоевого нанесения компонентов. Суть метода заключается в послойной пропитке волокнистого наполнителя раствором связующего, а затем разработанной отверждающей системой, состоящей из аминного отвердителя, который препятствует взаимодействию отвердителя со смолой в условиях хранения и эмульсий защитного полимера. Система связующее - наполнитель активизируется лишь при повышенной температуре в условиях отверждения. Установлено, что оптимальными параметрами для переработки методом прямого прессования полученных способом слоевого нанесения компонентов прерпегов является давление 15 МПа и температура 160-170 °C выдержкой под давлением 15 минут. Если получать изделия методом намотки, то для таких изделий оптимальной является термообработка в течение 6 часов при температуре 120 °C. В условиях формования изделий, то есть при повышенной температуре и при повышенном давлении протекает взаимодиффузия компонентов вследствие движения встречных потоков. Олигомерные молекулы из объёма смолы диффундируют из внутреннего слоя во внешний, а компоненты отверждающей системы навстречу им из внешнего слоя во внутренний. Способ слоевого нанесения компонентов дает возможность создания макрогетерогенной системы взаимопроникающих полимерных сеток в области контакта последовательно нанесенных слоев. Результатом исследований является увеличение сроков хранения, жизнеспособности препрегов (до 10 суток) и улучшение комплекса физико-механических свойств композитов: разрушающее напряжение при статическом изгибе увеличивается до 60 %, при динамическом изгибе (ударе) - до 50%. Применение в качестве защитного полимера карбоксиметилцеллюлозы обеспечивает более высокие показатели исследуемых свойств, чем при применении в качестве защитного полимера бутадиенстирольного латекса.

Еще

Диффузия, препрег, макрогетерогенная система, защитный полимер, жизнеспособность препрегов, композиционные материалы

Короткий адрес: https://readera.org/140261147

IDR: 140261147   |   DOI: 10.20914/2310-1202-2021-2-224-229

Список литературы Особенности диффузионных процессов при получении препрегов способом слоевого нанесения компонентов

  • Кузнецова И.О., Гребенева Т.А. Регулирование жизнеспособности эпоксидных SMC-препрегов // Вестник науки. 2020. Т. 2. №. 1. С. 210-217.
  • Румянцев А.Н., Филиппов В.Н. Полимерные композиционные материалы и их применение на практике // Вестник Псковского государственного университета. Серия: Естественные и физико-математические науки. 2019. №. 14. С. 116-121.
  • Долинская Р.М. Технология и оборудование синтеза и переработки полимеров. 2012.
  • Пат. № 2135530, RU, C 08 J 5/06, 5/24, C 08 L 63/02, C 08 G 59/56. Способ получения армированных полимерных материалов / Студенцов В.Н., Карпова И.В. (Черёмухина И.В.); заявитель и патентообладатель Карпова И.В. № 97116080/04; Заявл. 26.09.1997; Опубл. 27.08.1999, Бюл. № 24.
  • Кочуров Д. В. Высокопрочные полимерные композиционные материалы // Международный студенческий научный вестник. 2018. №. 5. С. 167-167.
  • Раскутин А.Е. Стратегия развития полимерных композиционных материалов // Авиационные материалы и технологии. 2017. № 5. С. 344-348.
  • Петров А.В., Дориомедов М.С., Скрипачев С.Ю. Технологии утилизации полимерных композиционных материалов (обзор) // Труды Виам. 2015. №. 8.
  • Водовозов Г.А., Мараховский К.М., Костромина Н.В., Осипчик В.С. и др. Разработка эпокси-каучуковых связующих для создания армированных композиционных материалов // Пластические массы. 2017. №. 5-6. С. 9-13.
  • Шершак П. В. Особенности национальной стандартизации методов испытаний полимерных композиционных материалов // Труды ВИАМ. 2019. №. 2 (74).
  • Роговина С.З., Прут Э.В., Берлин А.А. Композиционные материалы на основе синтетических полимеров, армированных волокнами природного происхождения // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2019. Т. 61. №. 4. С. 291-315.
  • Атясова Е.В., Блазнов А.Н., Самойленко В.В. Эпоксидные связующие с повышенной химической стойкостью. Обзор // Клеи. Герметики. Технологии. 2019. №. 12. С. 34-44.
  • Kolosov A.E., Kolosova E.P. Functional materials for construction application based on classical and nano composites: production and properties // Recent Developments in the Field of Carbon Fibers. 2018. P. 9-31.
  • Kolosov A.E. Preparation of nano-modified reactoplast polymer composites. Part 1. Features of used nanotechnologies and potential application areas of nanocomposites (a review) // Chemical and Petroleum Engineering. 2015. V. 51. №. 7. P. 569-573. https://doi.org/10.1007/s10556-015-0088-y
  • da Silva A.O., de Castro Monsores K.G., Oliveira S.D.S.A., Weber R.P. et al. Ballistic behavior of a hybrid composite reinforced with curaua and aramid fabric subjected to ultraviolet radiation // Journal of materials research and technology. 2018. V. 7. №. 4. P. 584-591. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2018.09.004
  • Al-Samhan M. et al. Investigating the Synergetic Effect of Ultraviolet Radiation and Elevated Temperature on Mechanical and Thermal Properties of Glass Fiber-Reinforced Plastic Pipes // Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice. 2020. V. 11. №. 1. P. 04019049.
  • Pomogailo A.D., Dzhardimalieva G.I. Nanostructured materials preparation via condensation ways. Rotterdam, 2014. P. 13-89.
  • Knap??kov? L. Surface topography of composite reinforced with fibres from used tyres // Acta Tecnolog?a. 2018. V. 4. №. 2. P. 29-32. https://doi.org/10.22306/atec.v4i2.36
  • Ching Y. C. et al. Effects of high temperature and ultraviolet radiation on polymer composites // Durability and Life Prediction in Biocomposites, Fibre-Reinforced Composites and Hybrid Composites. Woodhead Publishing, 2019. P. 407-426. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102290-0.00018-0
  • Shi H., Sinke J., Benedictus R. Surface modification of PEEK by UV irradiation for direct co-curing with carbon fibre reinforced epoxy prepregs // International Journal of Adhesion and Adhesives. 2017. V. 73. P. 51-57. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2016.07.017
  • Nicholas J., Mohamed M., Dhaliwal G.S., Anandan S. et al. Effects of accelerated environmental aging on glass fiber reinforced thermoset polyurethane composites // Composites Part B: Engineering. 2016. V. 94. P. 370-378. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.03.059
Еще
Статья научная