к.т.н., доцент, кафедра технологии и оборудования химических, нефтегазовых и пищевых производств, пл. Свободы 17, Энгельс, Саратовская область, 413100, Россия
Cand. Sci. (Engin.), associate professor, technology and equipment of chemical, oil and gas and food production department, 17 Svobody Square, Engels, Saratov Region, 413100, Russia
Применение различных физических воздействий является экономичным и высокоэффективным направлением регулирования и улучшения характеристик, разрабатываемых в данной работе модифицированных армированных полимерных композиционных материалов. Исследуемые в работе методы энергетических воздействий применяли на стадии пропитки технических нитей различной химической природы олигомерным связующим и отвердителем (при получении препрегов традиционным способом) или раствором связующего и отверждающей системой (при получении препрегов способом слоевого нанесения компонентов) На основании проведённых исследований предложена классификация применяемых методов физической модификации по принципу воздействия энергетических полей. Исследованные способы энергетических воздействий разделены на ориентирующие и энергетически подпитывающие воздействия. К первой группе отнесены обработки, при постоянных магнитном (ПМП) или электрическом полях (ПЭП), и постоянных механических нагрузках. Ко второй группе отнесены энергетические воздействия имеющие волновую природу (энергетически подпитывающие), и к ним отнесены вибрационные, ультразвуковое воздействия, ультрафиолетовое излучение. Методы модификации первой группы способствуют снижению подвижности молекул связующего при отверждении, при этом происходит образование ветвлений полимерных цепей в процессе отверждения, что приводит к преимущественному увеличению разрушающего напряжения при статическом изгибе. Энергетически подпитывающие воздействия, содействуют относительному ускорению процесса линейного роста полимерных цепей при отверждении, который сопровождается образованием более редкосшитой сетчатой структуры, что приводит к преимущественному увеличению ударной вязкости. Из двух конкурирующих процессов при отверждении эпоксидных олигомеров именно этот требует более высокой энергии активации, что подтверждается результатами исследований. Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод о том, что применяемые в работе способы модификации позволяют не только получать полимерные композиционные материалы с высокими прочностными характеристиками, но и направленно регулировать свойства композитов в зависимости от требований, предъявляемых к изделиям. Ориентирующие способы модификации приводят к упрочнению получаемого полимерного композиционного материала с преимущественным увеличением разрушающего напряжения при статическом изгибе от 20 до 47%. При использовании в технологии получения армированных реактопластов энергетически подпитывающих воздействий преимущественно увеличивается ударная вязкость от 19 до 40%.
The use of various physical influences is an economical and highly effective direction for regulating and improving the characteristics of the modified reinforced polymer composite materials developed in this work. The methods of energy effects studied in this work were used at the stage of impregnation of technical threads of various chemical nature with an oligomeric binder and a hardener (when preparing prepregs by the traditional method) or with a binder solution and a curing system (when preparing prepregs by the method of layered application of components) Based on the conducted research, a classification of the applied methods of physical modification according to the principle of the influence of energy fields is proposed. The studied methods of energy effects are divided into orienting and energetically energizing effects. The first group includes treatments with constant magnetic (PMP) or electric fields (PEP), and constant mechanical loads. The second group includes energy effects that have a wave nature (energetically energizing), and vibration, ultrasonic effects, and ultraviolet radiation are attributed to them. Modification methods of the first group contribute to a decrease in the mobility of binder molecules during curing, while the formation of branches of polymer chains occurs during the curing process, which leads to a predominant increase in the destructive stress during static bending. Energetically energizing effects contribute to the relative acceleration of the process of linear growth of polymer chains during curing, which is accompanied by the formation of a more sparsely cross-linked mesh structure, which leads to a predominant increase in impact strength. Of the two competing processes in the curing of epoxy oligomers, this one requires a higher activation energy, which is confirmed by the results of studies. Analyzing the results obtained, it can be concluded that the modification methods used in the work allow not only to obtain polymer composite materials with high strength characteristics, but also to directly adjust the properties of composites depending on the requirements for the products. Orienting modification methods lead to hardening of the resulting polymer composite material with a predominant increase in the destructive stress during static bending from 20 to 47%. When using energetically energizing influences in the technology of producing reinforced reactoplasts, the impact strength increases mainly from 19 to 40%.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.