Регистрация / Вход
Прислать материал

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

ФИО: Геворкова А.В.

Направление: Материаловедение

Научный руководитель: к.т.н. Степашкин А.А.

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Физической химии

Академическая группа: МФХ-14-1

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.

E, ГПа s, ГПа e, %
Элементарные арамидные волокна (филаменты)
База 10 мм, Vтр= 10 мм/мин 63,3 ±8,0 3,44 ±0,47 5,6 ±1,2
База 10 мм, Vтр= 50 мм/мин 60,7 ± 7,9 3,38 ±0,47 5,2 ±1,0
База 10 мм, Vтр= 200 мм/мин 71,2 ± 8,1 3,33 ±0,30 4,9 ±0,9
Арамидные нити
База 100 мм, Vтр= 10 мм/мин 81,7 ± 2,6 2,47 ± 0,10 3,6 ± 0,3
База 100 мм, Vтр= 250 мм/мин 85,3 ± 1,2 2,45 ± 0,15 3,4 ± 0,3
База 100 мм, Vтр= 1000 мм/мин 88,3 ± 2,2 2,23 ± 0,09 2,8 ± 0,2