Повышение трещиностойкости углепластиков введением термопластичной фазы в эпоксидную матрицу

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучено влияние модифицирующих добавок полифениленсульфона или полиамидного нетканого материала на термические и механические свойства полимерных композитных материалов состава углеродная ткань/эпоксидная смола, полученных методом вакуумного формования и вакуумной инфузией. Показано, что при добавлении 10 мас% полифениленсульфона наблюдается незначительное улучшение механических свойств композитного материала, в то время как введение нетканого материала приводит к снижению прочности при сжатии на 15% и при межслоевом сдвиге на 6%. Удельная работа расслоения при этом повышается на 15 и 270% для композитов, модифицированных полифениленсульфоном и нетканым полотном соответственно. Введение в состав 4 мас% нетканого материала позволяет повысить трещиностойкость полимерного композиционного материала в 3.7 раза.

Об авторах

И. В. Кутовая

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia

А. А. Алексанова

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia

Э. М. Эрдни-горяев

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia

Я. В. Липатов

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia

Е. С. Афанасьева

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia

О. С. Морозов

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia

А. В. Бабкин

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia

А. В. Кепман

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia

Список литературы

  1. Pasquale G., Motta O., Recca A., Carter J. T., Mcgrail P. T., Acierno D. New high-performance thermoplastic toughened epoxy thermosets // Polymer. 1997. V. 38. N 17. P. 4345-4348. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(96)01031-2
  2. Zhang Y., Zhao M., Zhang J., Shao Q., Li J., Li H., Lin B., Yu M., Chen S., Guo Z. Excellent corrosion protection performance of epoxy composite coatings filled with silane functionalized silicon nitride //j. Polym. Res. 2018. V. 25. ID 130. https://doi.org/10.1007/s10965-018-1518-2
  3. Wong D. W. Y., Lin L., McGrail P. T., Peijs T., Hogg P. J. Improved fracture toughness of carbon fibre/epoxy composite laminates using dissolvable thermoplastic fibres // Compos. Part A: Appl. Sci. Manuf. 2010. V. 41. P. 759-767. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2010.02.008
  4. Zhao C., Xiao J., Huang W., Huang X., Gu S. Layup quality evaluation of fiber trajectory based on prepreg tow deformability for automated fiber placement //j. Reinf. Plast.Compos. 2016. V. 35. N 21. P. 1576-1585. https://doi.org/10.1177/0731684416659933
  5. Zhao C., Xiao J., Li Y., Chu Q., Xu T., Wang B. An experimental study of the influence of in-plane fiber waviness on unidirectional laminates tensile properties // Appl.Compos. Mater. 2017. V. 24. P. 1321-1337. https://doi.org/10.1007/s10443-017-9590-z
  6. Zhao M., Meng L., Ma L., Ma L., Yang X., Huang Y., Ryu J. E., Shankar A., Li T., Yan C., Guo Z. Layer-by-layer grafting CNTs onto carbon fibers surface for enhancing the interfacial properties of epoxy resin composites // Compos. Sci. Technol. 2018. V. 154. P. 28-36. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2017.11.002
  7. Hu Z., Zhang D., Lu F., Yuan W., Xu X., Zhang Q., Liu H., Shao Q., Guo Z., Huang Y. Multistimuli-responsive intrinsic self-healing epoxy resin constructed by host-guest interactions // Macromolecules. 2018. V. 51. P. 5294-5303. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.8b01124
  8. Hodgkin J. H., Simon G. P., Varley R. J. Thermoplastic toughening of epoxy resins: A critical review // Polym. Adv. Technol. 1998. V. 9. P. 3-10. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1581(199801)9:1<3::AID-PAT727>3.0.CO;2-I
  9. Мухаметов Р. Р., Ахмадиева К. Р., Ким М. А., Бабин А. Н. Расплавные связующие для перспективных методов изготовления ПКМ нового поколения // Авиационные материалы и технологии. 2012. T. S. C. 260-265. EDN: PFTNGV
  10. Oyanguren P. A., Galante M. J., Andromaque K., Frontini P. M., Williams R. J. J. Development of bicontinuous morphologies in polysulfone-epoxy blends // Polymer (Guildf). 1999. V. 40. P. 5249-5255. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(98)00742-3
  11. Babkin A. V., Erdni-Goryaev E. M., Solopchenko A. V., Kepman A. V., Avdeev V. V. Mechanical and thermal properties of modified bismaleimide matrices toughened by polyetherimides and polyimide // Polym. Adv. Technol. 2016. V. 27. P. 774-780. https://doi.org/10.1002/pat.3711
  12. Jin F. L., Park S. J. Thermal properties and toughness performance of hyperbranched-polyimide- modified epoxy resins //j. Polym. Sci. B: Polym. Phys. 2006. V. 44. P. 3348-3356. https://doi.org/10.1002/polb.20990
  13. Chen Y., Guo H., Geng C., Wu Y., Dai G., Teng C. Effect of poly(ether ether ketone) and allyl compounds on microstructure and properties of bismaleimide //j. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2019. V. 30. P. 991-1000. https://doi.org/10.1007/s10854-018-0368-3
  14. Трещалин Ю. М. Композиционные материалы на основе нетканых полотен. Изд. БОС. 2015. С. 19-52.
  15. Faruk O., Bledzki A. K., Fink H. P., Sain M. Biocomposites reinforced with natural fibers: 2000-2010 // Prog. Polym. Sci. 2012. V. 37. N 11. P. 1552-1596. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2012.04.003
  16. Zhou S., Chen Z., Tusiime R., Cheng C., Sun Z., Xu L., Liu Y., Jiang M., Zhou J., Zhang H., Yu M. Highly improving the mechanical and thermal properties of epoxy resin via blending with polyetherketone cardo // Compos.Commun. 2019. V. 13. P. 80-84. https://doi.org/10.1016/j.coco.2019.03.003
  17. Колобков А. С. Влияние нетканых термопластичных материалов на прочность слоистых полимерных композитных материалов (обзор) // Тр. ВИАМ. 2020. № 9 (91). С. 44-51. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2020-0-9-44-51
  18. Liu T., Xu M., Bai Z., Ren D., Xu X., Liu X. Toughening effect of self-assembled thermoplastic particles on phthalonitrile containing benzoxazine and improved mechanical properties in the presence of fibers reinforcement // Polymer (Guildf). 2022. V. 260. ID 125355. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2022.125355
  19. Inamdar A., Cherukattu J., Anand A., Kandasubramanian B. Thermoplastic-toughened high-temperature cyanate esters and their application in advanced composites // Ind. Eng. Chem. Res. 2018. V. 57. N 13. P. 4479-4504. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.7b05202
  20. Лобанов М. В., Гуляев А. И., Бабин А. Н. Повышение ударо- и трещиностойкости эпоксидных реактопластов и композитов на их основе с помощью добавок термопластов как модификаторов // Высокомолекуляр. соединения. Сер. Б. 2016. T. 58. C. 3-15. https://doi.org/10.7868/s2308113916010046
  21. Яковлев Н. О., Гуляев А. И., Лашов О. А. Трещиностойкость слоистых полимерных композиционных материалов (обзор) // Тр. ВИАМ. 2016. № 4 (40). С. 106-114. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-4-12-12
  22. Pearson R. A., Yee A. F. Toughening mechanisms in thermoplastic-modified epoxies: 1. Modification using poly(phenylene oxide) // Polymer. 1993. V. 34. N 17. P. 3658-3670. https://doi.org/10.1016/0032-3861(93)90051-B
  23. Kinloch A. J., Lee S. H., Taylor A. C. Improving the fracture toughness and the cyclic-fatigue resistance of epoxy-polymer blends // Polymer (Guildf). 2014. V. 55. P. 6325-6334. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2014.10.018
  24. Drakonakis V. M., Velisaris C. N., Seferis J. C., Doumanidis C. C., Wardle B. L., Papanicolaou G. C. Matrix hybridization in the interlayer for carbon fiber reinforced composites // Polym.Compos. 2010. V. 31. P. 1965-1976. https://doi.org/10.1002/pc.20996

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».