Исследование механических свойств и структуры облученных базальтовых композитов с использованием ИК-спектрометрии
- Авторы: Онискив В.Д.1, Столбов В.Ю.1, Макаревич Ю.Л.2
-
Учреждения:
- Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ)
- Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов (УНИИКМ)
- Выпуск: Том 57, № 5 (2023)
- Страницы: 369-377
- Раздел: РАДИАЦИОННАЯ ХИМИЯ
- URL: https://journals.rcsi.science/0023-1193/article/view/139990
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0023119323050091
- EDN: https://elibrary.ru/MYFDHR
- ID: 139990
Цитировать
Аннотация
Работа связана с изучением относительно нового перспективного композитного материала на основе базальтовых волокон. В работе была предпринята попытка более глубокого исследования структурных изменений, которые происходят при облучении образцов базальтового композита потоками гамма-квантов, которые, в свою очередь, влияют на механические свойства. Изменения, произошедшие при радиационной модификации, были оценены с помощью механических испытаний и исследований с помощью инфракрасной спектрометрии. Обоснованно предполагается влияние структуры материала на упругие свойства облученного базальтового композита. Обнаружено, что модификация материала гамма-облучением приводит к повышению упругих свойств базальтового композита. В то же время величина деформации разрушения уменьшается. Анализ ИК-спектра в высокочастотной области показал, что радиационное воздействие приводит к продолжающимся реакциям полимеризации и межмолекулярному сшиванию. Однако когда доза излучения достигает 15 Мрад, происходит уменьшение числа связей в низкочастотной области спектра, что, по мнению авторов, соответствует разрушению алюминиево-кремниево-кислородного и органосиликатного каркасов.
Об авторах
В. Д. Онискив
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ)
Email: valeriy.stolbov@gmail.com
Россия, 614990, Пермь, Комсомольский пр., 29
В. Ю. Столбов
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ)
Email: valeriy.stolbov@gmail.com
Россия, 614990, Пермь, Комсомольский пр., 29
Ю. Л. Макаревич
Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов (УНИИКМ)
Автор, ответственный за переписку.
Email: valeriy.stolbov@gmail.com
Россия, 614014, Пермь, Новозвягинская, 57
Список литературы
- Оснос М.С., Оснос С.П. Базальтовые непрерывные волокна – основа для создания нового промышленного производства и широкого применения армирующих и композиционных материалов // Составной мир. 2019. № 1. С. 58–65.
- Оснос С.П., Рожков А.И., Федотов А.А. Базальтовые непрерывные волокна: характеристики и преимущества. Сырье, технологии и оборудование. Создание фабрик и материалы // Составной мир. 2022. № 2. С.18–27.
- Dhand V., Mittal G., Rhee K.Y., Park S.J., Hui D. A short review on basalt fiber reinforced polymer composites // Compos Part B Eng. 2015. № 73. P. 166–180.
- Szabo P.J., Reti T., Czigany T. Investigation of Bazalt Fiber Reinforced Polyamide Composites // Materials science Forum. 2008. V. 589. P. 7–12.
- Dorigato A., Pegoretti A. Fatigue resistance of basalt fibers-reinforced laminates // J. Compos Mater. 2012. V. 46. № 15. P. 1773–1785.
- Liu H., Yu Y., Liu Y., Zhang M., Li L., Ma L., Sun Y., Wang W. A review on basalt fiber composites and their applications in clean energy sector and power grids // Polymers. 2022. V. 14. P. 2376.
- Liu Y., Zhang M., Liu H., Tian L., Liu J., Fu C., Fu X. Properties of basalt fiber core rods and their application in composite cross arms of a power distribution network // Polymers. 2022. V. 14. P. 2443.
- Yan L., Chu F., Tuo W., Zhao X., Wang Y., Zhang P., Gao Y. Review of research on basalt fibers and basalt fiber-reinforced composites in China (I): Physicochemical and mechanical properties // Polymers and Polymer Composites. 2021. V. 29. № 9. P. 1612–1624.
- Fitzgerald A., Pround W., Kandemir A., Murphy R.J., Jesson D.A., Trask R.S., Hamerton I., Longana M.L. A life cycle engineering perspective on biocomposites as a solution for a sustainable recovery // Sustainability. 2021. V. 13. № 3. P. 1160.
- Чувашов Ю., Ященко О., Дидука И., Гулик В. Исследование состояния поверхности волокон из базальтоподобных пород для расширенного промышленного применения // Журнал о натуральных волокнах. 2020. Т. 19. № 8.
- Baptista R., Marat-Mendes R., Fortes C., Gil R., Queiroga B. Comparation of mechanical behavior of basalt and carbon fiber reinforced composites applied to a prosthesis device // 6th Congresso Nacional De Biomecanica. Monte Real, Leiria, Portugal, 6–7 de fevereiro. 2015. P. 1–6.
- Karavaeva E.M., Rogozhnikov G.I., Nyashin Y.I., Nikitin V.N. Biomechanical modelling of application of splinting fiber on the basis of basalt in the treatment of patients with parodontal diseases // Russian Journal of Biomechanics. 2015. V. 19. № 1. P. 106–115.
- Охлопкова А.А., Васильев С.В., Гоголева О.В. Исследование влияния базальтового волокна на физико-механические и триботехнические характеристики композитов на основе политетрафторэтилена // Арктика. 21 век. Технические науки. 2014. Т. 1. № 2. С. 11–19.
- Старовойтова И.А., Зыкова Е.С., Сулейманов А.М. и др. Исследование физико-механических характеристик наномодифицированного базальтового ровинга и композитного материала на его основе // Известия КГУАЭ. 2016. № 3. С. 217–222.
- Ефанова В.В. ИК-спектроскопическое исследование взаимодействия полимерной матрицы с поверхностью активированной базальтовой окалины // Украинский химический журнал. 2000. Т. 66. № 3. С. 59–62.
- Арзамасцев С.В., Артеменко С.Е., Павлов В.В. Структура и свойства базальтопластика на основе полиамида-6 // Пластмассы. 2011. № 5. С. 60–64.
- Shcherbakov A., Mostovoy A., Bekeslev A., Burmistrov I., Arzamastsev S., Lopukhova M. Effect of microwave irradiation at different stages of manufacturing usaturated polyester nanocomposite // Polymers. 2022. V. 14. № 21. P. 4594.
- Bekeslev A., Mostovoy A., Tastanova L., Kadykova Y., Kalganova S., Lopukhova M. Reinforcement of Epoxy Composites with Application of Finely-ground Ochre and Electrophysical Method of the Composition Modification // Polymers. 2020. V. 12. № 7. P. 1437.
- El-Hadi Z.A. Gamma Ray Interaction with Some High-Lead Glasses Containing Chromium Ions // J. of Solid State Chemistry. 2002. V. 163. № 2. P. 351–363.
- Артеменко С.Е., Кадыков Ю.А. Модификация базальтопластиков гибридизацией базальтовых нитей с неорганическим наполнителем // Пластмассы. 2009. № 1. С. 11–13.
- Кудинов В.В., Корнеева Н.В., Крылов И.К. и др. Гибридные полимерные композиционные материалы // Физика и химия обработки материалов. 2008. № 2. С. 32–37.
- Makarevich Yu.L., Oniskiv V.D., Stolbov V.Yu. Effect of modification on strength properties functional composites // Lecture Notes in Networks and Systems. 2022. V. 315. P. 464–470.
- Makarevich Yu.L., Oniskiv V.D., Stolbov V.Yu. and Gitman I. Effect of Gamma Irradiation on Strength Properties of Basalt Composites // Mechanics of Composite Materials. 2022. V. 58. № 1. P. 43–55.
- Скрозников С.В., Зеленцова Н.С., Лямкина Д.Э. и др. Особенности структурных и механических свойств радиационно-сшитого полиэтилена для изоляции кабелей // Достижения в области химии и химической технологии. 2010. Т. 24. № 3. С. 77–81.
- Al-Harthi M.A. Influence of applying microwave radiation on the LDPE/MWCNTs nanocomposite // Polymer Composites. 2014. V. 35. № 10. P. 2036–2042.
- Mussaeva M.A., Ibragimova E.M. Electron microscopy and elemental composition of the near-surface layer of electron-irradiated LiF crystals // Tech. Phys. Lett. 2019. V. 45. № 2. P. 155–158.
- Ibragimova E.M., Salakhitdinov A.N., Salakhitdinova M.K., Yusupov A.A. Effect of Gamma Radiation on Absorption of Light in Potassium-Aluminoborate Glasses with Additions of Iron Oxide // Journal of Applied Spectroscopy. 2018. V. 85. № 2. P. 255–260.
- Singha K. A short review on basalt fiber // Int J Text Sci. 2012. V. 1. № 4. P. 19–28.
- Mayo D.W., Miller F.A., Hannah R.W. Course notes on the interpretation of infrared and raman spectra. New Jersey: John Wiley & Sons. 2003.
- Накамото К. ИК- и рамановские спектры неорганических и координационных соединений. М: Мир, 1991.
- Аскадский А.А., Матвеев Ю.И. Химическая структура и физические свойства полимеров. М.: Химия. 1983.
- Нуруллаев Э.М., Онискив В.Д. Механические характеристики композиционного материала на основе гамма-облученных низкомолекулярных каучуков // Химия высоких энергий. 2021. Т. 55. № 2. С. 150–154.
- Нуруллаев Э.М., Онискив В.Д., Астафьева С.А., Лебедева Е.А. Влияние гамма-излучения на механические и структурные характеристики АБС-пластика на основе высокомолекулярного технического полимера акрилонитрилбутадиенстирола // Химия высоких энергий. 2022. Т. 56. № 6. С. 439–444.
Дополнительные файлы
