7. Popova, E.N. Carbon-reinforced plastics based on hybrid polyimide–organosilicon binders / E.N. Popova, V.E. Yudin, L.A. Myagkova, V.M. Svetlichnyi, E.A. Tatarinova, A.M. Muzafarov, N.N. Saprykina, V.Yu.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.
ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ТЕХНОЛОГИИ .1 (2015), 1, 38–44 Углепластики основе порошковых полиимидных связующих модифицированных углеродными наноконусами ственный каркас объеме полимерного ционного последнее появилось сведений модифицирующем углеродных нано механические свойства слоистых поли композиционных материалов [8, 10]. пример ходе ранних исследований показано леродных наночастиц эпоксидные композиции приводит вышению межслоевой разрушения углепластиков основе [11]. углеродными нанотрубками для повышения межслоевой разрушения лепластика можно использовать тип углеродного наномодификатора угле родные наноконусы отличающиеся легкостью диспергирования [12]. сегодняшний термостойкие углепла стики получают главным традиционны способами использованием раствора Однако углепластики пористыми вследствие невозможности полного удаления высококипящего растворителя например как метлпирролидон обычно используемого растворения полиамидокисло или олигоимида результате высокой порис углепластик имеет низкий уровень ческих характеристик особенно при сдвиге последнее время наметилась казу традиционного растворного изготовления препрега пользу нанесение связующего порошка углеродную ткань электростатическом поле Интенсивному этого направления способствует технико экономического экологического харак тера Материалы получаемые основе порошков полимеров улучшенным качеством при меньшей себестоимости ю материа получаемые традиционными способами пользованием растворов полимеров [13]. работы получение термостойких лепластиков основе порошковых полиимидных модифицированных углеродными исследование структуры Постановка исследования качестве наполнителя получения углепластика была использована одно направленная углеродная УР -0,08 линейной плотностью углепластиков использовали углеродные наноконусы представляющие собой наноконусов нанодисков продукт Норвегия своем наноконусов 1–2 толщина стенки 20–50 нанодисков 0,8–3,0 толщина стенки 20–50 ), 10% качестве матрицы лепластика использо полиимидное связующее ИмидДиАце разработанный [14]. основе дифенилоксидтетракарбоновой ДФО производное диамина получено при взаимодействии ходных расплаве при 280–290 удалением 10–15% летучих Получение щего переацилирова ацетамидо ариленов диангидридами тетракарбоновых кислот [14]. первых образуется набор олигомеров ациламинную группу используется качестве форполимера пропитки углеткани Реакция протекает распла причем значение вязкости расплава при составляет зволяет добиться чественной пропитки углеткани тер олигоимидов при течение приводит получению полиимида следующую структуру Получение наномодифицированного проводили методом экструдирования порошкообразное олигоимидное связующее вводилось различное количество порошкообраз ного модификатора варьирова лось перемешивалась мельнице течение ной температуре двух порош порционно загружалась икросмеситель (DSMXplore, Голлан Максимальная загрузка микросмеситель составляла Процесс перемешивания углеродными наноконусами при 200 течение затем диспергиро наночастицами выгружалась микросмесителя Полученная масса после охлаж комнатной температуры измельчалась порошкообразного Получение углепластиков связующего Углеродная нарезалась заготовки последующего нанесения них порошкообразного электростатического напыления использо электростатического распылителя пистолета распылителя засыпался порошок углеродной ни Частицы проходя распылителя Ваганов Елоховский Светличный Иванькова 40 лись поверхности углеродной связующего проникал межво локонное ткани ссыпался позволяло производить дальнейшие манипу ляции тканью ней порошком мере течение оконча получения препрега производилась углеродной несенным полимерным порошком путем прокатки полу образцов нагретые 150 термостатируемого каландра Скорость цов одинакова равна Углеродная нанесенным полимером укладывалась между тефлоновой пленки прокатывалась рез процес происходило локон расплавленным полимером растекание проникновение под действием капиллярных межволоконное Рисунок Метод двойной консольной балки при определе нии межслоевой вязкости разрушения где – сила формация при нагружении расстояние деформируемо образца вершины вновь образуемой трещины результате через ландры препреги нарезались заготовки 3,2 Заготовки укладывались кетировались одно закладывалась полиимидная пленка ширину получения трещины необходимой для последующего испытания углепластика межслоевого разрушения проводилось прессование пре прегов при температуре МПа оды исследования углепластиков углепластиков для определения разрушения или критической высвобождения энергии деформирова имели ширина 15 120 = 30 начальная длина вершины приложения усилий углепластиков испытывали -10-1 ( рис . 1) при пературе при температурах 200 двойной консольной рис ASTMD 5528–01 [15]. Скорость нагружения образца берега тавляла мин Суть испытания ключалась регистрации величин стояние деформируемого образца вершины вновь образуемой усилия страгивания трещины значения перемещения деформируемых концов образца усилий эксперименте серию после нагружение разгрузка для трещины предположе нии каждая отщепляемых половин как упругая консольная случае разрушения определя 1cc (3)/(2) GPb критические значения усилия прогиба соответствующие страгива образце ширина образца – трещины перед страгиванием ». Величина усреднялась измерениям про движения трещины каждого образца углепла стика Испытания прочность при изгибе угле пластиков проводились трехточечного изгиба разрывной -10-1 при натной температуре при температурах –50 ° испытания изгиб представляли собой пластины толщиной шириной опо нагружения образца состав Рисунок 1 – Образец углепластика для испытания межслоевой вязкости разрушения сть расплавов лимерных связующих определяли реометрической системе MCR-301 Австрия используя пару плоскость Испытание проводилось режиме при сдвига 100 0,0001 при температуре соответствую температуре каландрирования экструдиро углеродных наноконусов расплаве оли гоимида Кроме помощью данного прибора измеряли модули упругости потерь при углепластиков режиме вынужденных Углепластики основе порошковых полиимидных связующих модифицированных углеродными наноконусами , 1/c Рисунок Зависимость вязкости расплава ИДА напол ненного углеродными наноконусами скорости сдвига ИДА ИДА крутильных колебаний при изменении температуры 20 ° нагрева Морфологию углепластика исследо сканирующей электронной приборе фирмы Carl Результаты исследования обсуждение равномерной пропитки волокон поли связующим смачиваемости имеет лава поли возрастать при наполнении наночастицами [16]. Причина повышения расплава полимера при добавлении него наночастиц заключается образовании структур ной перколяционной сетки наночастиц полимерной этим исследована вязкость наполненного углеродными нано конусами углеродных ноконусов олигоимид наблюдается вязкости расплавов при низкой вязкости при низкой сдвига образо структурной сетки углеродных наноко нусов олигоимиде [17]. связи такой структурной носят физический при увеличении напряжения сдвига происходит приводит снижению композитов Следует низкой сдвига композиций ниже вязкость композиции Такой изменения реологических Рисунок 4 – Поверхность разрушения однонаправленного углепластика полученного основе связующего ИДА модифицированного углеродными наноконусами ИДА + 1% ИДА + 7% Ваганов Елоховский Светличный Иванькова 42 при введении сравнению связан тем при наполнении удается агрегаты углеродных наноконусов единичных наноразмерных часть так олигоимиде гатов [18]. рис микрофотографии поверхности разрушения лепластиков получен основе связующего модифицирован ного углеродными наноконусами Для углепла содержащих можно вполне удовлетворительное диспергирование агрегатов наночастиц углепластике повыше концентрации углеродных наноконусов олигоимиде наблюдается образование агрегатов наночастиц рис Такие результаты сопоста данными исследования реологических мпозиций Термомеханические свойства углепластика Результаты исследований температурных висимостей упругости потерь при полученных углепластиков представлены рис Температура стеклования полиимид ной матрицы модифицированной углеродными наноконусами определенная температура максимума модуля потерь при сдвиге его пературной зависимости практически зависит углеродных наноконусов колеблется около Введение углеродных наноконусов приводит значительному повышению упругости при при табл .). Следует также отметить наличие максимума при температуре исследуемых угле пластиков рис максиму обусловлено существованием перехода релаксации полиимидных матрицах наличие перехода полиимидах обычно колебательной подвижностью циклов [4]. Изучение механических пласти основе связующего показало при снижении температуры –50 ° прочность при изгибе практически изменяются уровне 1600 МПа 1520 МПа температуры 150 ° прочность при изгибе незначительно снижается (1280 МПа поведение вероятно наличием ерехода при температур 150 ° рис логичная картина наблюдается при введении леродных наноконусов комнатной температуре прочность при изгибе практически изменяется колеблется 1620 МПа при повышении температуры про исходит несущественное снижение теристики При углеродных нано актически оказывает влияния упругости при изгибе изменения рушения углепластика основе полиимидного связующего зависимости температуры испы показывает вязкость разрушения незначительно при температуры ной составляет при при соответственно рис температуры испытания повышение показа Последующее повышение пературы приводит дальнейшему вязкости разрушения достигает температуре испытания Данное повышение вязкости разру связано наличием области низкоэнергетического релаксационного перехода углепластика основе рис перехода главным обуславливает локальную пластическую трещины при испы , / Рисунок Зависимость трещиностойкости углепласти наполненных углеродными наноконусами температу ИДА ИДА + 1% ИДА + 5% + 7% 1 2 3 2 3 4 , исунок Температурные зависимости модулей упругости потерь при сдвиге углепластиков нове ИДА + 1% ИДА + 7% Углепластики основе порошковых полиимидных связующих модифицированных углеродными наноконусами [19]. локальной пластической деформации приводить ограничению трещины волокна или другим дефектом [20]. углеродных наноконусов блюдается повышением вязкости рушения как при комнатной при повышен температурах испытаний при исследуе концентрациях Введение приводит овышению параметра при температуре при температуре ненаполненным олигоими Увеличение трещиностойкости при углеродных наноконусов вероятно пре пятствованием трещины наночастицами затратами энергии при распростране нии углеродными наноко нусами дальнейшем увеличении концентра ции углеродных наноконусов ется незна чительное снижение вязкости связанно частичной агрегацией Выводы получены тепло термостойкие углепластики электростатического пыления порошкообразного олигоимида модифицированного углеродными наноконусами Исследование трещиностойкости углепла пытаний показало температуры испытания приводит значительному параметра Результаты проведенных исследования пока перспективность модифицирования углеродных наноконусов олигоимида как спо приготовления новых нанокомпозиционных материалов повышенными эксплуатационными свойствами Установлено личеств углеродных наноконусов приводит значительному повышению параметра как при комнатной температуре максимально при 200 ° максимально другие механические характеристики прочность при изгибе температура стеклования практически изменя механические свойства углепластиков основе полиимидного связующего А Образец МПа ГПа ГПа 5,5 5,7 2,2 ИДА 5,1 11,1 6,01 10,2 ИДА + 1% 2,2 11,1 5,7 10,2 ИДА + 5% 6,0 8,2 6,3 2,8 ИДА + 7% 4,5 прочность изгибе модуль упругости при изгибе модуль упругости при сдвиге температура стеклования определенная максимуму модуля потерь при сдвиге финансовой Министерства образования науки грант 14.Z50.31.0002 ( руководитель проф Кенни Обозначения полимерные композиционные алы ДиАцетильный нано конусы Литература Берлин Полимерные композиционные материалы Прочность технология Берлин Баженов Кульков Ошмян . – Долгопрудный дом Интеллект », 2009. – 352 Díez-Pascual, A.M. Multiscale fiber-reinforced thermoplastic composites incorporating carbon nanotubes: A review / A.M. Díez-Pascual, M. Naffakh, C. Marco, M. Gómez-Fatou and G.J. Ellis // Cur. Opin. Solid St. Mat. Sci. – 2014. – V. 18. – P. 62–80. Zhou, Y.X. Improvement in electrical, thermal and mechani- cal properties of epoxy by f illing carbon nanotube / Y.X. Zhou, P.X. Wu, Z-Y. Cheng, J. Ingram, S. Jeelani // Exp. Po- Ваганов Елоховский Светличный Иванькова 44 Суханова Сазанов Федорова Куд рявцев Высокомолек соед . – 2000. – . 42, 2. – . 291–298. Частично кристаллические полиимиды честве связующих для углепластиков Юдин Светличный Губанова Григорьев Суха нова Гофман денко Попова Кудрявцев Высокомолек соед . – 2002. 2.– . 257–267. Popova, E.N. Carbon-reinforced plastics based on hybrid polyimide–organosilicon binders / E.N. Popova, V.E. Yudin, Vaganov G. V., Yudin V. E., Elokhovsky V. Yu., My ite materials,such as flexuralstrength, shear storage moduli and interlaminar frac ture toughness at wide temper ature range from –50 º to 200 º were investigated. Keywords: carbon reinforced plastics, polyimide re sin, electrostatic spraying, carbon na nocones, and mechan ical properties. редакцию 10.09.2015. Ваганов Юдин Елоховский Мягкова Светличный Иванькова , 2015.

Приложенные файлы

  • pdf 7552209
    Размер файла: 768 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий