Enhancement of Crack Resistance of Phthalonitrile-Based Carbon Fiber Reinforced Plastics by Introducing Polyamide Nonwoven Materials

I. V. Kutovaya; Кутовая И. В.; D. I. Poliakova; Полякова Д. И.; E. M. Erdni-Goryaev; Эрдни-Горяев Э. М.; Ya. V. Lipatov; Липатов Я. В.; E. S. Afanaseva; Афанасьева Е. С.; O. S. Morozov; Морозов О. С.; A. V. Babkin; Бабкин А. В.; A. V. Kepman; Кепман А. В.

doi:10.31857/S2308113923600065

Enhancement of Crack Resistance of Phthalonitrile-Based Carbon Fiber Reinforced Plastics by Introducing Polyamide Nonwoven Materials

Authors: Kutovaya I.V.¹, Poliakova D.I.¹, Erdni-Goryaev E.M.¹, Lipatov Y.V.¹, Afanaseva E.S.¹, Morozov O.S.¹, Babkin A.V.¹, Kepman A.V.¹
Affiliations:
1. Faculty of Chemistry, Moscow State University
Issue: Vol 65, No 5 (2023)
Pages: 363-371
Section: КОМПОЗИТЫ
URL: https://journals.rcsi.science/2308-1139/article/view/233624
DOI: https://doi.org/10.31857/S2308113923600065
EDN: https://elibrary.ru/CWGZZZ
ID: 233624

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The effect of introduction of polyamide nonwoven materials on the thermal and mechanical properties of polymer composite materials based on phthalonitriles and a carbon fabric is studied. It is shown that the addition of 3 wt % of polyamide nonwoven material causes a 44% increase in the specific work of delamination. At room temperature elastic mechanical characteristics, such as compressive strength and compressive modulus, for the composite modified with the nonwoven material increase by 12 and 100%, respectively. According to dynamic mechanical analysis, upon reaching 169°C the melting of polyamide occurs; however, there remains the possibility to use the composites above this temperature, as confirmed by mechanical tests performed at 200°C.

References

Keller T.M., Dominguez D.D. // Polymer (Guildf). 2005. V. 46. № 13. P. 4614.
Мухаметов Р.Р., Ахмадиева К.Р., Чурсова Л.В. // Рос. хим. журнал. 2010. V. 54. № 1. P. 4.
Sastri S.B., Keller T.M. // J. Polym. Sci., Polym Chem. 1999. V. 37. № 13. P. 2105.
Sastri S.B., Keller T.M. // J. Polym. Sci., Polym Chem. 1998. V. 36. № 11. P. 1885.
Sun J., Han Y., Zhao Z., Wang G., Zhan S., Ding J., Liu X., Guo Y., Zhou H., Zhao T. // Compos. Commun. 2021. V. 26. № 100779.
Dominguez D.D., Jones H.N., Keller T.M. // Polym. Compos. 2004. V. 25. № 5. P. 554.
Bulgakov B.A., Belsky K.S., Nechausov S.S., Afanaseva E.S., Babkin A.V., Kepman A.V., Avdeev V.V. // Mendeleev Commun. 2018. V. 28. № 1. P. 44.
Bulgakov B.A., Sulimov A.V., Babkin A.V., Afanasiev D.V., Solopchenko A.V., Afanaseva E.S., Kepman A.V., Avdeev V.V. // Mendeleev Commun. 2017. V. 27. № 3. P. 257.
Laskoski M., Shepherd A.R., Mahzabeen W., Clarke J.S., Keller T.M., Sorathia U. // J. Polym. Sci., Polym. Chem. 2018. V. 56. № 11. P. 1128.
Liu C., Qiao Y., Jia H., Li N., Chen Y., Jian X. // Polymer (Guildf). 2021. V. 228. № 123947.
Ren D., Li K., Chen L., Chen S., Han M., Xu M., Liu X. // Composites B 2019. V. 177. № 107419.
Medjahed A., Derradji M., Zegaoui A., Wu R., Li B. // Mater. Sci. Technol. 2019. V. 35. № 6. P. 661.
Zu Y., Zhang F., Chen D., Zong L., Wang J., Jian X. // Polymer (Guildf). 2020. V. 198. № 122490.
Sun B.G., Lei Q., Guo Y., Shi H.Q., Sun J.B., Yang K.X., Fu S.Y. // Composites B. 2019. V. 166. P. 681.
Sastri S.B., Armistead J.P., Keller T.M. // Polym. Compos. 1996. V. 17. № 6. P. 816.
Han Y., Tang D., Wang G., Guo Y., Zhou H., Qiu W., Zhao T. // Eur. Polym. J. 2019. V. 111. P. 104.
Wu M., Xu J., Bai S., Chen X., Yu X., Naito K., Zhang Q. // Soft Matter. 2020. V. 16. № 7. P. 1888.
Laskoski M., Schear M.B., Neal A., Dominguez D.D., Ricks-Laskoski H.L., Hervey J., Keller T.M. // Polymer (Guildf). 2015. V. 67. P. 185.
Dominguez D.D., Keller T.M. // High Perform Polym. 2006. V. 18. № 3. P. 283.
Zhang Z., Xue X., Zhang Z., Liu Y., Li G. // J. Appl. Polym. Sci. 2014. V. 131. № 18. P. 40746.
Timoshkin I.A., Aleshkevich V.V., Afanas’eva E.S., Bulgakov B.A., Babkin A.V., Kepman A.V., Avdeev V.V. // Polymer Science C. 2020. V. 62. № 2. P. 172.
Bulgakov B.A., Sulimov A.V., Babkin A.V., Timoshkin I.A., Solopchenko A.V., Kepman A.V., Avdeev V.V. // J. Compos. Mater. 2017. V. 51. № 30. P. 4157.
Yakovlev M.V., Morozov O.S., Afanaseva E.S., Bulgakov B.A., Babkin A.V., Kepman A.V. // React. Funct. Polym. 2020. V. 146. № 104409.
Yakovlev M.V., Kuchevskaia M.E., Terekhov V.E., Morozov O.S., Babkin A.V., Kepman A.V., Bulgakov B.A. // Mater. Today Commun. 2022. Vol. 33. № 104738.
Nechausov S.S., Aleksanova A.A., Morozov O.S., Bulgakov B.A., Babkin A.V., Kepman A.V. // React. Funct. Polym. 2021. V. 164. № 104932.
Aleshkevich V.V., Bulgakov B.A., Lipatov Y.V., Babkin A.V., Kepman A.V. // Mendeleev Commun. 2022. V. 32. № 3. P. 327.
Guseva D.V., Rudyak V.Y., Komarov P.V., Sulimov A.V., Bulgakov B.A., Chertovich A.V. // J. Polym. Sci., Polym. Phys. 2018. V. 56. № 5. P. 362.
Bulgakov B.A., Sulimov A.V., Babkin A.V., Kepman A.V., Malakho A.P., Avdeev V.V. // J. Appl. Polym. Sci. 2017. V. 134. № 44786.
Bulgakov B.A., Morozov O.S., Timoshkin I.A., Babkin A.V., Kepman A.V. // Polymer Science C. 2021. V. 63. № 1. P. 64.
Poliakova D., Morozov O., Lipatov Y., Babkin A., Kepman A., Avdeev V., Bulgakov B. // Polymers. 2022. V. 14 (22). № 24975.
Jia Y., Bu X., Dong J., Zhou Q., Liu M., Wang F., Wang M. // Polymers. 2022. V. 14. № 1. P. 219.
Augustine D., Mathew D., Nair C.P.R. // Polym. Int. 2015. V. 64. № 1. P. 146.
Augustine D., Mathew D., Nair C.P.R. // Polym. Int. 2013. V. 62. № 7. P. 1068.
Ji S., Yuan P., Hu J., Sun R., Zeng K., Yang G. // Polymer (Guildf). 2016. V. 84. P. 365.
Sheng L., Xiang K., Qiu R., Wang Y., Su S., Yina D., Chen Y. // RSC Adv. 2020. V. 10. № 64. P. 39187.
Poliakova D.I., Morozov O.S., Nechausov S.S., Afanaseva E.A., Bulgakov B.A., Babkin, A.V., Avdeev V.V. // React. Funct. Polym. 2022. V. 181. № 105450.
Hodgkin J.H., Simon G.P., Varley R.J. // Polym. Adv. Technol. 1998. V. 9. № 1. P. 3.
Мухаметов Р.Р., Ахмадиева К.Р., Ким М.А., Бабин А.Н. // Авиационные материалы и технологии. 2012. С. 260.
Oyanguren P.A., Galante M.J., Andromaque K., Frontini P.M., Williams R.J.J. // Polymer (Guildf). 1999. V. 40. P. 5249.
Babkin A.V., Erdni-Goryaev E.M., Solopchenko A.V., Kepman A.V., Avdeev V.V. // Polym. Adv. Technol. 2016. V. 27. № 6. P. 774.
Chen Y., Guo H., Geng C., Wu Y., Dai G., Teng C. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2019. V. 30. № 2. P. 991.
Liu T., Xu M., Bai Z., Ren D., Xu X., Liu X. // Polymer (Guildf). 2022. V. 260. № 125355.
Kolobkov A.S. // Proc. VIAM. 2020. № 9. P. 44.
Трещалин Ю.М. Композиционные материалы на основе нетканых полотен. М.: Изд. БОС, 2015. С. 221.
Рейфснайдер К. Прикладная механика композитов. Серия: Механика. Прикладная механика композитов. Серия Механика / Пер. с англ. под ред. Ю.М. Тарнопольского. М.: Мир, 1989.
Ni N., Wen Y., He D., Yi X., Wang C., Xu Y. // Composites A. 2015. V. 79. P. 176.
Prasanaa Iyer N., Arunkumar N. // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2020. V. 923. № 1.
polymery.ru Новые технологии переработки пластмасс. Вторичная переработка полиамидов [Электронный ресурс]. URL: https://clck.ru/34pyeb (дата обращения: 27.06.2023).
Николаева О.А., Рыбакова Т.А., Юсупов Р.Р. Возможные перспективы развития направлений переработки и последующей утилизации вторичных полимеров. Всероссийская научно-практическая конференция, Нижнекамск, 2017.
Грушевская Е.Н., Мусафирова Г.Я., Максимович С.В. Междунар. науч.-методич. конф. “Композиционные материалы на основе минеральных вяжущих, модифицированных добавками вторичных полимеров”. Брест, 2014.
Клинков А.С., Беляев П.С., Соколов М.В. Дис. канд. хим. наук. Тамбов: Тамбовский гос. техн. ун-т, 2012. С. 81.
Sheng H., Peng X., Guo H., Yu X., Naito K., Qu X., Zhang Q. // Thermochim. Acta. 2014. V. 577. P. 17.
Lobanov M.V., Gulyaev A.I., Babin A.N. // Polymer Science B. 2016. V. 58. № 1. P. 1.
Ma N., Liu W., Ma L., He S., Liu H., Zhang Z., Sun A., Huang M., Zhu C. // e-Polymers. 2020. V. 20. № 1. P. 346.
Stamhuis J.E., Pennings A.J. // Polymer. 1977. V. 18. P. 667.