к.т.н., доцент, кафедра технология и оборудование 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,
Современное производство изделий из композиционных материалов на основе термореактивных связующих в основном базируется на использовании предварительно пропитанных армирующих технических нитей – препрегов. Связующее, применяемое для таких полуфабрикатов должно отвечать двум важным технологическим требованиям: обладать низкой реакционной способностью (высокой жизнеспособностью) при хранении в температурном интервале от –5 до +25 ?С и возможностью регулирования времени отверждения при температурах формования изделия. Для устранения недостатков традиционного способа получения полимерных композиционных материалов, для улучшения их прочностных характеристик и удешевления получаемых армированных композитов в работе предложено использовать метод слоевого нанесения компонентов. Суть метода заключается в послойной пропитке волокнистого наполнителя раствором связующего, а затем разработанной отверждающей системой, состоящей из аминного отвердителя, который препятствует взаимодействию отвердителя со смолой в условиях хранения и эмульсий защитного полимера. Система связующее - наполнитель активизируется лишь при повышенной температуре в условиях отверждения. Установлено, что оптимальными параметрами для переработки методом прямого прессования полученных способом слоевого нанесения компонентов прерпегов является давление 15 МПа и температура 160–170 °C выдержкой под давлением 15 минут. Если получать изделия методом намотки, то для таких изделий оптимальной является термообработка в течение 6 часов при температуре 120 °C. В условиях формования изделий, то есть при повышенной температуре и при повышенном давлении протекает взаимодиффузия компонентов вследствие движения встречных потоков. Олигомерные молекулы из объёма смолы диффундируют из внутреннего слоя во внешний, а компоненты отверждающей системы навстречу им из внешнего слоя во внутренний. Способ слоевого нанесения компонентов дает возможность создания макрогетерогенной системы взаимопроникающих полимерных сеток в области контакта последовательно нанесенных слоев. Результатом исследований является увеличение сроков хранения, жизнеспособности препрегов (до 10 суток) и улучшение комплекса физико-механических свойств композитов: разрушающее напряжение при статическом изгибе увеличивается до 60 %, при динамическом изгибе (ударе) - до 50%. Применение в качестве защитного полимера карбоксиметилцеллюлозы обеспечивает более высокие показатели исследуемых свойств, чем при применении в качестве защитного полимера бутадиенстирольного латекса.
The modern production of products made of composite materials based on thermosetting binders is mainly based on the use of pre – impregnated reinforcing technical threads-prepregs. The binder used for such semi-finished products must meet two important technological requirements: have a low reactivity (high viability) when stored in the temperature range from -5 to +25 ° C and the ability to adjust the curing time at the molding temperatures of the product. To eliminate the disadvantages of the traditional method of obtaining polymer composite materials, to improve their strength characteristics and reduce the cost of the resulting reinforced composites, it is proposed to use the method of layered application of components. The essence of the method consists in layer-by-layer impregnation of the fibrous filler with a binder solution, and then a developed curing system consisting of an amine hardener that prevents the interaction of the hardener with the resin under storage conditions and protective polymer emulsions. The binder-filler system is activated only at an elevated temperature under curing conditions. It is established that the optimal parameters for processing by direct pressing of the pre-pegs components obtained by the method of layer deposition are a pressure of 15 MPa and a temperature of160-170 ?С with a pressure exposure of 15 minutes. If you get products by winding, then for such products, heat treatment for 6 hours at a temperature of 120 ?С is optimal. In the conditions of forming products, that is, at an elevated temperature and at an increased pressure, the mutual diffusion of components occurs due to the movement of oncoming flows. Oligomeric molecules from the resin volume diffuse from the inner layer to the outer one, and the components of the curing system meet them from the outer layer to the inner one. The method of layered application of components makes it possible to create a macroheterogenic system of interpenetrating polymer meshes in the contact area of sequentially applied layers. The result of the research is an increase in the shelf life, the viability of prepregs (up to 10 days) and an improvement in the complex of physical and mechanical properties of composites: the destructive stress during static bending increases to 60 %, during dynamic bending (impact) - up to 50 %. The use of carboxymethylcellulose as a protective polymer provides higher indicators of the studied properties than when using butadiene styrene latex as a protective polymer..
The authors declare that there are no conflicts of interest present.