Повышение трещиностойкости углепластиков введением термопластичной фазы в эпоксидную матрицу
- Авторы: Кутовая И.В.1, Алексанова А.А.1, Эрдни-горяев Э.М.1, Липатов Я.В.1, Афанасьева Е.С.1, Морозов О.С.1, Бабкин А.В.1, Кепман А.В.1
-
Учреждения:
- Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
- Выпуск: № 4 (2023)
- Страницы: 403-410
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0044-4618/article/view/247301
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044461823040114
- EDN: https://elibrary.ru/OGKXFX
- ID: 247301
Цитировать
Аннотация
Изучено влияние модифицирующих добавок полифениленсульфона или полиамидного нетканого материала на термические и механические свойства полимерных композитных материалов состава углеродная ткань/эпоксидная смола, полученных методом вакуумного формования и вакуумной инфузией. Показано, что при добавлении 10 мас% полифениленсульфона наблюдается незначительное улучшение механических свойств композитного материала, в то время как введение нетканого материала приводит к снижению прочности при сжатии на 15% и при межслоевом сдвиге на 6%. Удельная работа расслоения при этом повышается на 15 и 270% для композитов, модифицированных полифениленсульфоном и нетканым полотном соответственно. Введение в состав 4 мас% нетканого материала позволяет повысить трещиностойкость полимерного композиционного материала в 3.7 раза.
Об авторах
И. В. Кутовая
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia
А. А. Алексанова
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia
Э. М. Эрдни-горяев
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia
Я. В. Липатов
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia
Е. С. Афанасьева
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia
О. С. Морозов
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia
А. В. Бабкин
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia
А. В. Кепман
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Автор, ответственный за переписку.
Email: acjournal.nauka.nw@yandex.ru
119991, Moscow, Russia
Список литературы
- Pasquale G., Motta O., Recca A., Carter J. T., Mcgrail P. T., Acierno D. New high-performance thermoplastic toughened epoxy thermosets // Polymer. 1997. V. 38. N 17. P. 4345-4348. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(96)01031-2
- Zhang Y., Zhao M., Zhang J., Shao Q., Li J., Li H., Lin B., Yu M., Chen S., Guo Z. Excellent corrosion protection performance of epoxy composite coatings filled with silane functionalized silicon nitride //j. Polym. Res. 2018. V. 25. ID 130. https://doi.org/10.1007/s10965-018-1518-2
- Wong D. W. Y., Lin L., McGrail P. T., Peijs T., Hogg P. J. Improved fracture toughness of carbon fibre/epoxy composite laminates using dissolvable thermoplastic fibres // Compos. Part A: Appl. Sci. Manuf. 2010. V. 41. P. 759-767. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2010.02.008
- Zhao C., Xiao J., Huang W., Huang X., Gu S. Layup quality evaluation of fiber trajectory based on prepreg tow deformability for automated fiber placement //j. Reinf. Plast.Compos. 2016. V. 35. N 21. P. 1576-1585. https://doi.org/10.1177/0731684416659933
- Zhao C., Xiao J., Li Y., Chu Q., Xu T., Wang B. An experimental study of the influence of in-plane fiber waviness on unidirectional laminates tensile properties // Appl.Compos. Mater. 2017. V. 24. P. 1321-1337. https://doi.org/10.1007/s10443-017-9590-z
- Zhao M., Meng L., Ma L., Ma L., Yang X., Huang Y., Ryu J. E., Shankar A., Li T., Yan C., Guo Z. Layer-by-layer grafting CNTs onto carbon fibers surface for enhancing the interfacial properties of epoxy resin composites // Compos. Sci. Technol. 2018. V. 154. P. 28-36. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2017.11.002
- Hu Z., Zhang D., Lu F., Yuan W., Xu X., Zhang Q., Liu H., Shao Q., Guo Z., Huang Y. Multistimuli-responsive intrinsic self-healing epoxy resin constructed by host-guest interactions // Macromolecules. 2018. V. 51. P. 5294-5303. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.8b01124
- Hodgkin J. H., Simon G. P., Varley R. J. Thermoplastic toughening of epoxy resins: A critical review // Polym. Adv. Technol. 1998. V. 9. P. 3-10. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1581(199801)9:1<3::AID-PAT727>3.0.CO;2-I
- Мухаметов Р. Р., Ахмадиева К. Р., Ким М. А., Бабин А. Н. Расплавные связующие для перспективных методов изготовления ПКМ нового поколения // Авиационные материалы и технологии. 2012. T. S. C. 260-265. EDN: PFTNGV
- Oyanguren P. A., Galante M. J., Andromaque K., Frontini P. M., Williams R. J. J. Development of bicontinuous morphologies in polysulfone-epoxy blends // Polymer (Guildf). 1999. V. 40. P. 5249-5255. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(98)00742-3
- Babkin A. V., Erdni-Goryaev E. M., Solopchenko A. V., Kepman A. V., Avdeev V. V. Mechanical and thermal properties of modified bismaleimide matrices toughened by polyetherimides and polyimide // Polym. Adv. Technol. 2016. V. 27. P. 774-780. https://doi.org/10.1002/pat.3711
- Jin F. L., Park S. J. Thermal properties and toughness performance of hyperbranched-polyimide- modified epoxy resins //j. Polym. Sci. B: Polym. Phys. 2006. V. 44. P. 3348-3356. https://doi.org/10.1002/polb.20990
- Chen Y., Guo H., Geng C., Wu Y., Dai G., Teng C. Effect of poly(ether ether ketone) and allyl compounds on microstructure and properties of bismaleimide //j. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2019. V. 30. P. 991-1000. https://doi.org/10.1007/s10854-018-0368-3
- Трещалин Ю. М. Композиционные материалы на основе нетканых полотен. Изд. БОС. 2015. С. 19-52.
- Faruk O., Bledzki A. K., Fink H. P., Sain M. Biocomposites reinforced with natural fibers: 2000-2010 // Prog. Polym. Sci. 2012. V. 37. N 11. P. 1552-1596. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2012.04.003
- Zhou S., Chen Z., Tusiime R., Cheng C., Sun Z., Xu L., Liu Y., Jiang M., Zhou J., Zhang H., Yu M. Highly improving the mechanical and thermal properties of epoxy resin via blending with polyetherketone cardo // Compos.Commun. 2019. V. 13. P. 80-84. https://doi.org/10.1016/j.coco.2019.03.003
- Колобков А. С. Влияние нетканых термопластичных материалов на прочность слоистых полимерных композитных материалов (обзор) // Тр. ВИАМ. 2020. № 9 (91). С. 44-51. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2020-0-9-44-51
- Liu T., Xu M., Bai Z., Ren D., Xu X., Liu X. Toughening effect of self-assembled thermoplastic particles on phthalonitrile containing benzoxazine and improved mechanical properties in the presence of fibers reinforcement // Polymer (Guildf). 2022. V. 260. ID 125355. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2022.125355
- Inamdar A., Cherukattu J., Anand A., Kandasubramanian B. Thermoplastic-toughened high-temperature cyanate esters and their application in advanced composites // Ind. Eng. Chem. Res. 2018. V. 57. N 13. P. 4479-4504. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.7b05202
- Лобанов М. В., Гуляев А. И., Бабин А. Н. Повышение ударо- и трещиностойкости эпоксидных реактопластов и композитов на их основе с помощью добавок термопластов как модификаторов // Высокомолекуляр. соединения. Сер. Б. 2016. T. 58. C. 3-15. https://doi.org/10.7868/s2308113916010046
- Яковлев Н. О., Гуляев А. И., Лашов О. А. Трещиностойкость слоистых полимерных композиционных материалов (обзор) // Тр. ВИАМ. 2016. № 4 (40). С. 106-114. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-4-12-12
- Pearson R. A., Yee A. F. Toughening mechanisms in thermoplastic-modified epoxies: 1. Modification using poly(phenylene oxide) // Polymer. 1993. V. 34. N 17. P. 3658-3670. https://doi.org/10.1016/0032-3861(93)90051-B
- Kinloch A. J., Lee S. H., Taylor A. C. Improving the fracture toughness and the cyclic-fatigue resistance of epoxy-polymer blends // Polymer (Guildf). 2014. V. 55. P. 6325-6334. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2014.10.018
- Drakonakis V. M., Velisaris C. N., Seferis J. C., Doumanidis C. C., Wardle B. L., Papanicolaou G. C. Matrix hybridization in the interlayer for carbon fiber reinforced composites // Polym.Compos. 2010. V. 31. P. 1965-1976. https://doi.org/10.1002/pc.20996
![](/img/style/loading.gif)