Определение упруго-прочностных характеристик высокопрочных арамидных волокон-наполнителей для современных композиционных материалов

В настоящий момент композиционные материалы на основе высокопрочных, высокомодульных волокон являются одним из наиболее динамично развивающихся классов материалов. В качестве высокопрочных полимерных волокон широко используют полиакрилонитрильные, полиэтиленовые, арамидные и другие. Важной задачей является определение упруго–прочностные характеристик, используемых при расчете конструкций из композитов. Испытания волокон являются сложной технической задачей, в силу существенного влияния условий и параметров испытаний на полученные результаты.

В качестве объекта исследований выбраны арамидные волокна марки Twaron (Нидерланды), применяемые при производстве композиционных материалов. Экспериментально определенные значения плотности волокна 1,44 г/см3, а текстильной плотности 111 Текс.

Определение упруго-прочностных характеристик арамидных волокон проводили на сухих нитях и выделенных из них элементарных волокнах – филаментах. Образцы для испытаний заклеивались в бумажные (для филаментов) и в картонные (для нитей) рамки.

Определение упруго-прочностных характеристик проводили на универсальной испытательной машине Zwick/Roell Z020. Определение диаметров филаментов проводили с помощью сканирующего микроскопа Hitachi TM 1000 и оптического микроскопа AxioScop 40. Средний диаметр филаментов составил 10,5 мкм. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

На определяемые значения прочности s скорость испытания на филаментах и нитях не влияет. Наблюдаемая тенденция к снижению относительного удлинения и росту модуля упругости с ростом скорости испытания, связана с уменьшением влияния процесса вытягивания нитей из заклейки в захватной части образцов.