ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯСТЕКЛОНАПОЛНИТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ

ПОСТАВЩИКОВНА СТОЙКОСТЬ ИНФУЗИОННЫХ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ

Научно-практическая конференция«Принципы и механизмы формирования национально инновационной

системы Российской Федерации»Заседание секции

«Композиционные материалы – компоненты, технологии, конструкции»(7 октября 2011 г.)

Докладчики: Сорина Т.Г., Пенская Т.В., Кленин Ю.Г., Соколова А.В.

1

ХарактеристикиСтеклонаполнители

Производитель 1 Производитель 2

Тип стекла Е-стекло

Тип замасливателяСилановый, совместимый с

п/э, в/э и эпоксидными смолами

Поверхностная плотность ткани (суммарная), г/м2

1213±3 % 1256±5 %

Поверхностная плотность по слоям (0, +45/90/-45), г/м2

295/303/303/303 315/300/307/300

Тип прошивной нити полиэфирная полиэфирная

Тип прошивки трико трико

Содержание замасливателя, % 0,55-0,65 не нормируется

2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ ПРОВЕДЕНО

НА ТРЕХ ТИПАХ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ НА ОСНОВЕ

ВИНИЛЭФИРНОЙСМОЛЫ

ПОЛИЭФИРНОЙСМОЛЫ

ПОЛИЭФИРУРЕТАНОВОЙСМОЛЫ

АРМИРУЮЩИЕ НАПОЛНИТЕЛИ- КВАЗИИЗОТРОПНАЯ СТРУКТУРА С ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТЬЮ 1200 Г/М2

(НА УНИВЕРСАЛЬНЫХ ЗАМАСЛИВАТЕЛЯХ, СОВМЕСТИМЫХС ПОЛИЭФИРНЫМИ, ВИНИЛЭФИРНЫМИ И ЭПОКСИДНЫМИ СМОЛАМИ)

ПРОИЗВОДИТЕЛЬ 2ПРОИЗВОДИТЕЛЬ 1

СТЕКЛОПЛАСТИКИ ИЗГОТОВЛЕНЫ МЕТОДОМ ВАКУУМНОЙ ИНФУЗИИ

3

СХЕМА ПРОЦЕССА ВАКУУМНОЙ ИНФУЗИИ

4

ТРЕБОВАНИЯ К ОСНОВНЫМ КОНМПОНЕНТАМ ИНФУЗИОННОГО ПРОЦЕССА

5

Общие СпециальныеСвязующее

хорошее смачивание низкая усадка уровень прочности и эксплуатационных

характеристик

низкая вязкость ограничения по содержанию

порошковых наполнителей жизнеспособность (регулируемая) отсутствие летучих не

полимеризующихся компонентовАрмирующий наполнитель

определенный уровень прочности и эксплуатационных характеристик

совместимость с полимерной матрицей (за счет использования химически активных аппретирующих составов)

устойчивость к агрессивному действию составляющих связующего

высокая проницаемость наличие связки между волокнами,

исключающей их перемещение при прохождении фронта связующего

Способы достижения высокой проницаемости наполнителя:

1. Минимизация круткина исходном волокне

2. Разреженность структуры

3.Внедрение в структуру проводящего слоя или создание специальных каналов–проводников связующего

ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗГОТОВЛЕННЫХ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ

6

Характеристики

Винилэфирный ст/пл

Полиэфирныйст/пл

Полиэфируретановый ст/пл

Ст/напол.1

Ст/напол.2

Ст/напол.1

Ст/напол.2

Стеклонаполнитель 2

Объемное содержание армирующего наполнителя, %

52,2 53,4 51,1 52,6 51,8

Плотность, г/см3 1,92 1,93 1,90 1,92 1,90

Пористость, % 1,62 0,98 1,96 1,49 1,6

ОБРАЗЦЫ В ИСХОДНОМ СОСТОЯНИИ

ОБРАЗЦЫ ПОСЛЕ ТЕРМО-ВЛАЖНОСТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

СРАВНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПО ИССЛЕДОВАНИЮИХ ИЗМЕНЯЕМОСТИ:

1. ПРИ СЖАТИИ (ГОСТ 4651-82)2. ПРИ РАСТЯЖЕНИИ ОДНОБОЛТОВОГО ДВУХСРЕЗНОГО

СОЕДИНЕНИЯ (Методика «АпАТэК»)

ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПРОЧНОСТЬ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ НА ОСНОВЕ РАЗЛИЧНЫХ

СМОЛ И СТЕКЛОНАПОЛНИТЕЛЕЙ

ТЕМПЕРАТУРА ПРОВЕДЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ: +20 ºС и +60 ºС

ВЫДЕРЖКА ОБРАЗЦОВ В ДИСТИЛЛИРОВАНОЙ ВОДЕ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ +40 ºС В ТЕЧЕНИЕ 45 СУТОК

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОНАСЫЩЕНИЯ ОБРАЗОВ

ТЕМПЕРАТУРА ПРОВЕДЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ: +20 ºС и +60 ºС

7

Прочностные характеристики образцов стеклопластиков в исходном состоянии, испытанных при нормальной

температуре (+20 ºС)

Рис. 2 Предел прочности при смятии, МПа

Рис. 3 Предел прочности при скалывании, МПа

Рис. 1 Предел прочности при сжатии, МПа

8

Прочностные характеристики образцов стеклопластиков в исходном состоянии, испытанных при нормальной (+20 ºС) и

повышенной температуре (+60 ºС)

Рис. 4 Предел прочности при сжатии стеклопластиков на основе стеклонаполнителя 1, МПа

Рис. 5 Предел прочности при сжатии стеклопластиков на основе стеклонаполнителя 2, МПа

9

Прочностные характеристики образцов стеклопластиков в исходном состоянии и после влагонасыщения, испытанных при

нормальной температуре (+20 ºС)

Рис. 6 Предел прочности при сжатии стеклопластиков на основе стеклонаполнителя 1, МПа

Рис. 7 Предел прочности при сжатии стеклопластиков на основе стеклонаполнителя 2, МПа

W=1,41 % W= 0,64 % W= 0,6 %

10

Прочностные характеристики образцов стеклопластиков в исходном состоянии и после влагонасыщения, испытанных при

нормальной температуре (+20 ºС)

Рис. 8 Предел прочности при смятии стеклопластиков на основе стеклонаполнителя 1, МПа

Рис. 9 Предел прочности при смятии стеклопластиков на основе стеклонаполнителя 2, МПа

11

Прочностные характеристики образцов стеклопластиков в исходном состоянии и после влагонасыщения, испытанных при

нормальной температуре (+20 ºС)

Рис. 10 Предел прочности при скалывании стеклопластиков на основе стеклонаполнителя 1, МПа

Рис. 11 Предел прочности при скалывании стеклопластиков на основе стеклонаполнителя 2, МПа

12

Прочностные характеристики образцов стеклопластиков в исходном состоянии и после влагонасыщения, испытанных при

повышенной температуре (+60 ºС)

Рис. 12 Предел прочности при сжатии стеклопластиков на основе стеклонаполнителя 1, МПа

Рис. 13 Предел прочности при сжатии стеклопластиков на основе стеклонаполнителя 2, МПа

W=

0,6

5 %

W=

0,4

5 %

W= 1,41 % W= 0,64 % W= 0,6 %

13

Исследование микроструктурыстеклопластиков на основе стеклонаполнителей 1 и 2 и винилэфирного

связующего(электронный микроскоп марки Qunta 3D FEG)

Рис. 14 Структура образца стеклопластика на основе стеклонаполнителя 1 и винилэфирной

смолы после выдержки в воде при +40 ºС

Поверхность волокон покрыта связующим,следы вымывания его отсутствуют

Отсутствие смолына поверхности волокон

Рис. 15 Структура образца стеклопластика на основе стеклонаполнителя 2 и винилэфирной

смолы после выдержки в воде при +40 ºС

14

ВЫВОДЫ:

ХарактеристикиРезультат

Стеклопластики на основе стеклонаполнителя:производитель 1 производитель 2

Механические характеристики в исходном состоянии при +20 ºС

в/эф

На ст/наполнителе производителя 1 значения характеристик > на 27-41 % (в зависимости от вида деформирования),

чем на ст/наполнителе производителя 2

п/эфНа ст/наполнителе производителя 1 значения характеристик >

на 19-21 %, чем на ст/наполнителе производителя 2

Механические характеристики при повышенной температуре испытаний (+60 ºС)

Ст/наполнитель не влияет на изменяемость характеристик

Механические характеристики после термо-влажностного воздействия при температуре испытаний

+20 ºС Снижение до 17 % Снижение до 63 %

+60 ºС Снижение до 26 % Снижение более 65 %

15