ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТЕКЛОНАПОЛНИТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ПОСТАВЩИКОВ НА 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

Характеристики Стеклонаполнители Производитель 1 Производитель 2 Тип стекла Е-стекло Тип замасливателя Силановый, совместимый с п/э, в/э и эпоксидными смолами Поверхностная плотность ткани (суммарная), г/м ±3 % 1256±5 % Поверхностная плотность по слоям (0, +45/90/-45), г/м 2 295/303/303/ /300/307/300 Тип прошивной нити полиэфирная Тип прошивки трико Содержание замасливателя, % 0,55-0,65 не нормируется 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ ПРОВЕДЕНО НА ТРЕХ ТИПАХ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ НА ОСНОВЕ ВИНИЛЭФИРНОЙ СМОЛЫ ПОЛИЭФИРНОЙ СМОЛЫ ПОЛИЭФИРУРЕТАНОВОЙ СМОЛЫ АРМИРУЮЩИЕ НАПОЛНИТЕЛИ- КВАЗИИЗОТРОПНАЯ СТРУКТУРА С ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТЬЮ 1200 Г/М 2 (НА УНИВЕРСАЛЬНЫХ ЗАМАСЛИВАТЕЛЯХ, СОВМЕСТИМЫХ С ПОЛИЭФИРНЫМИ, ВИНИЛЭФИРНЫМИ И ЭПОКСИДНЫМИ СМОЛАМИ) ПРОИЗВОДИТЕЛЬ 2 ПРОИЗВОДИТЕЛЬ 1 СТЕКЛОПЛАСТИКИ ИЗГОТОВЛЕНЫ МЕТОДОМ ВАКУУМНОЙ ИНФУЗИИ 3

СХЕМА ПРОЦЕССА ВАКУУМНОЙ ИНФУЗИИ 4

ТРЕБОВАНИЯ К ОСНОВНЫМ КОНМПОНЕНТАМ ИНФУЗИОННОГО ПРОЦЕССА 5 ОбщиеСпециальные Связующее хорошее смачивание низкая усадка уровень прочности и эксплуатационных характеристик низкая вязкость ограничения по содержанию порошковых наполнителей жизнеспособность (регулируемая) отсутствие летучих не полимеризующихся компонентов Армирующий 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 крутки на 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 Полиэфирный ст/пл Полиэфируретановый ст/пл Ст/напол. 1 Ст/напол. 2 Ст/напол. 1 Ст/напол. 2 Стеклонаполнитель 2 Объемное содержание армирующего наполнителя, % 52,253,451,152,651,8 Плотность, г/см 3 1,921,931,901,921,90 Пористость, % 1,620,981,961,49 1,6

ОБРАЗЦЫ В ИСХОДНОМ СОСТОЯНИИ ОБРАЗЦЫ ПОСЛЕ ТЕРМО-ВЛАЖНОСТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ СРАВНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ИХ ИЗМЕНЯЕМОСТИ: 1.ПРИ СЖАТИИ (ГОСТ ) 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= 0,65 % W= 0,45 % W= 1,41 %W= 0,64 %W= 0,6 % 13

Исследование микроструктуры стеклопластиков 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 смолы на поверхности волокон Рис. 15 Структура образца стеклопластика на основе стеклонаполнителя 2 и винилэфирной смолы после выдержки в воде при +40 ºС 14

ВЫВОДЫ: Характеристики Результат 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 % (в зависимости от вида деформирования), чем на ст/наполнителе производителя 2 п/эф На ст/наполнителе производителя 1 значения характеристик > на %, 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