ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПОЛУЧЕННЫХ НАМОТКОЙ ПО ВОЛОКОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Павловский Д.В., Куперман А.М., Зеленский Э.С.

Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН

Термопластичные композиционные материалы (ТКМ) получали методами волоконной технологии, сочетая в наматываемом комплексном жгуте армирующие и матричные нити. В качестве армирующих использовали первичные стеклянные нити, в качестве матричных - капроновую леску диаметром 200 мкм. В ходе экспериментов изменяли соотношение нитей и однородность их распределения в жгуте, что достигалось с помощью так называемой 'гребенки'.

Пропитку армирующего волокна расплавом матричного осуществляли двумя способами. Один из них (двухстадийный) заключается в том, что заготовку, намотанную из комплексного жгута, подвергали нагреву. При этом за счет термического расширения оправки и сжатия наружного термоусадочного слоя внутри заготовки создавалось давление формования, которое обеспечивало монолитизацию материала (правда, только для образцов небольшой толщины - 1-2 мм).

Другой способ - одностадийный. Он совмещает намотку заготовки с ее пропиткой и монолитизацией благодаря нагреву материала горячим воздухом и системе нагреваемых прикаточных роликов. Преимуществом этого способа является обеспечение непрерывного процесса, сохранение строгой ориентации стеклянных волокон и отсутствие ограничений по толщине наматываемой оболочки. Недостаток - несколько циклов нагрева - охлаждения материала, неоднородность распределения температуры.

В ходе экспериментов было исследовано влияние технологических параметров, аппретирующих составов на структуру и физико-механические свойства композитов.

Анализируя полученные данные, следует отметить более высокие характеристики стеклопластиков, полученных одностадийным способом, что, по-видимому, связано с сохранением строгой ориентации волокон. Гомогенное распределение волокон является более благоприятным по сравнению с 'локальным' распределением как с точки зрения пористости системы, так и по механическим свойствам, особенно прочности стеклопластиков при сдвиге. Это определяется сокращением пути течения расплава матричных нитей при пропитке. Реализация прочности волокон в стеклопластике на основе капроамида ниже, чем в эпоксипластиках примерно на 30% даже по сравнению с материалами с одноразовым распределением волокон.