Регистрация / Вход
Прислать материал

Изготовление самоармированных композиционных материалов на основе волокон сверхвысокмолекулярного полиэтилена.

Фамилия
Жеребцов
Имя
дмитрий
Отчество
Дмитриевич
Номинация
Материаловедение
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Физической химии
Академическая группа
ФХ-14-1
Научный руководитель
к. т. н., Чуков Д.И.
Название тезиса
Изготовление самоармированных композиционных материалов на основе волокон сверхвысокмолекулярного полиэтилена.
Тезис

На сегодняшний день, самоармированные композиционные материалы (СКМ), которые отличаются от традиционных композитов тем, что в них применяются материалы одинаковой природы, что решает проблему взаимодействия армирующего и связующего компонентов, представляют особый научный и практический интерес.

В данной работе был предложен метод создания СКМ на основе волокон сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Выбор этих волокон обусловлен присущими им высокими механическими и трибологическими свойствами, при этом они обладают самой высокой удельной прочностью среди всех известных материалов.

Для изготовления СКМ использовался метод термопрессования при различных температурах (145 и 155 °C) и давлениях (0.1 - 75 МПа). Так как потеря ориентированного состояния будет приводить к падению прочностных свойств волокон, во избежание усадки волокон нагрев производился под давлением. При достижении требуемой температуры производилась выдержка (10 и 20 минут) и снижение давления на 2 минуты, в результате чего происходило плавление части волокон, переплавленная часть волокон при охлаждении формирует матрицу СКМ. Для предотвращения дальнейшего плавления волокон, охлаждение образца так же проводилось под высоким давлением.

Было показано, что термопрессование при температуре 155°C и давлениях 0.1, 25, 50 и 75 МПа приводит к увеличению модуля упругости (2.1, 9.2, 13 и 15 ГПа, соответственно) и предела прочности (80, 181, 200 и 450 МПа, соответственно). Исследования методом дифференциальной сканирующей калориметрии показали, что более высокие давления позволяют сохранить большую часть волокон, что обуславливает увеличение механических свойств. Установлено, что у образцов, полученных при температуре 145 °C, модуль упругости с увеличением давления так же возрастает (3, 7, 9, 19 ГПа), однако рост предела прочности сменятся падением (95, 332, 224, 150 МПа).  Обнаружено, что увеличение времени выдержки с 10 до 20 минут сопровождается увеличением модуля упругости, однако при этом предел прочности уменьшается.

Обнаруженные зависимости обусловлены тем, что изменение параметров термопрессования приводит к различному соотношению доли переплавленных и сохранивших ориентированную структуру волокон, что сопровождается заметными изменениями упруго-прочностных свойств получаемых СКМ.