Прислать материал
Исследование особенностей получения углепластиков на основе термопластичных полимеров
Композиционные материалы (КМ), армированные углеродными волокнами (УВ), выгодно отличаются высокими значениями прочности и жёсткости, а также низкой плотностью среди конструкционных материалов. Однако, многокомпонентность термореактивных полимеров, используемых в качестве связующих, ограниченная жизнеспособность препрегов на их основе, длительность процесса отверждения, сложности утилизации брака и отходов послужили причиной поисков использования в качестве связующих термопластичных полимеров.
Целью данной работы является разработка методов получения углепластиков на основе термопластичного полимера - полиэфирэфиркетона (ПЭЭК), армированного УВ марки УКН-5000. Для проведения исследований были получены образцы КМ, армированные однонаправленными углеродными волокнами. Известно, что адгезионное взаимодействие между полимерной матрицей и армирующими волокнами обуславливает физико-механические характеристики получаемых КМ. Так как УВ обладают химически инертной природой, то для улучшения адгезионного взаимодействия была проведена окислительная (термическая и химическая) модификация их поверхности.
Результаты физико-механических испытаний на растяжение полученных КМ, в зависимости от режима модификации поверхности УВ приведены в табл. 1.
Таблица 1 – Физико-механические характеристики полученных композиционных материалов
|
ПЭЭК+ УКН-5000 |
σв, Мпа |
E, ГПа |
ε, % |
|
Исходные волокна |
754±48 |
51,4±4,1 |
1,7±0,4 |
|
ТО 300 °С 10 мин. |
829±32 |
50,2±2,0 |
1,2±0,3 |
|
ТО 400 °С 10 мин. |
423±25 |
36,1±2,1 |
1,2±0,4 |
|
(ТО 500 °С 10 мин. |
343±21,1 |
28,5±2,3 |
0,9±0,1 |
|
HNO3 3 часа |
1026±91,3 |
49,2±3,7 |
2,1±0,4 |
|
HNO3 24 часа |
416±74 |
41,5±3,1 |
1,5±0,2 |
|
HNO3 96 часов |
213±53 |
35,7±2,6 |
0,6±0,2 |
Обнаружено, что в КМ, армированных волокнами УКН – 5000 в исходном состоянии не наблюдается образование прочного адгезионного взаимодействия. Было показано, что модификация поверхности позволяет улучшать адгезионное взаимодействие полимер-волокно в полученных КМ. Наилучшие значения предела прочности характерны для КМ, армированных УВ после химического окисления в течение 3 часов. Было показано, что при данном режиме модификации поверхности УВ практически не теряют свою прочность и при этом реализуется оптимальное адгезионное взаимодействие полимер – волокно.