Композиционные материалы НТИЦ

Композиционные материалы
НТИЦ «АпАТэК-Дубна»
Сорина Т.Г.
Главный специалист
Пенская Т.В.
Зам. ген. директора по перспективным
материалам и технологиям
Кравченко К.Г. Инженер-технолог
*Цветков Д.С.
И.о. зам. ген. директора
Полимерные композиты.
Стеклопластики и углепластики
Пултрузия
Прессматериалы
на основе
препрегов
Контактное
формование,
RTM
Инфузия
СПП-ЭИ
СТЭФ
СТПЭ
СТИНК
СПП-ЭВ
СТЭФ-БН
СТПЭ-ТГ
УСТИНК
СППС
СПЛМ
СТПЭ-ВЛ
УСППС
УППС
2
Полимерные системы, используемые в тех. процессах
предприятий «АпАТэК»
Инфузия,
RTM
Пултрузия
ЭВ-ТГП
EP-1
Полиэфирные
Контактное
формование
Винилэфирные
ПНТГ-1Б-М3
ВЭН-ТГП(Н)
EP-1(H)
ВЭН-ТГП
Клеевые
конструкционные
препреги
Конструкционные препреги
ЭПТ-20
ЭФ-1
ЭБФ-1
ЭБФ-1(с)
КПР-1
КПР-1М
3
Армирующие наполнители
НПП «АпАТэК» + ОАО «Полоцк-Стекловолокно»
Комбинированные
стекломатериалы
Ровистан, КСМ
Полотно ленточное
нитепрошивное
Ткани ровинговые
на прямых
замасливателях
НПЛ-900
ТР-0,3; ТР-0,4;ТР-0,37
ТРШП-1Д, ТРШП-1,2Д
4
Структура мультиаксиального полотна
Структура биаксиального полотна
5
МПа
300
200
100
0
400
Прочность при
растяжении
Древесина, 12
Нержавеющая сталь, 380
Низкоуглеродная сталь, 380
Стеклопластик (винил-эфир), 508
Стеклопластик (полиэфир), 468
Древесина, 80
Нержавеющая сталь, 340
Низкоуглеродная сталь, 340
Стеклопластик (винил-эфир), 401
Стеклопластик (полиэфир), 382
Сравнение основных прочностных характеристик ПКМ*
и традиционных строительных материалов
600
500
Прочность при
изгибе
* Пултрузионная
технология
6
Пултрузия
Реакционная способность
1  ВЭН-ТГП
2  EP-1
3  ЭВ-ТГП
7
V  d / dt  K 0 exp(  E A / RT )( 1   ) n
или
ln V  ln( d / dt )  ln K0  E A / RT  n ln( 1   )
V  скорость процесса,
  степень превращения,
EA  эффективная энергия активации процесса,
n  суммарный порядок реакции по реагирующим компонентам,
K0  предэкспоненциальный множитель (константа скорости процесса при Т  ),
T  абсолютная температура,
R  универсальная газовая постоянная
Кинетические параметры отверждения трех составов
Параметр
H, Дж/г
ТП, °С
n
EA, кДж/моль
lnK0
ЕP-1
364.2
155.0
1.25
106.6
25.50
ЭВ-ТГП
302.2
135.0
1.68
249.3
69.29
ВЭН-ТГП
330.8
141.0
3.60
222.9
60.60
8
Температура стеклования
отвержденных полимеров
1  EP-1, 2  ЭВ-ТГП,
3  ВЭН-ТГП
Параметры стеклования
связующих
ЭВ- ВЭНПараметр
EP-1
ТГП ТГП
Тс, °С
126.3 129.1 127.9
Тс, °С
11.8 20.0 24.2
Ср,
0.28 0.25 0.31
Дж/(гград)
Механические свойства
пултрузионных профилей
Прочность,
МПа:
- при изгибе;
800
510
640
- при сжатии;
560
240
432
- при сдвиге;
65
35
48
- при
1200 680
620
растяжении
Модуль
упругости при
48
26
28
изгибе, ГПа
9
Влияние содержание наномеди на кислородный индекс
полимера и сопротивление горению стеклопластика СППС
10
Результаты определения горючести и воспламеняемости
Наименование показателей
СППС
Норма для группы
Г1
СППС + наномедь
Горючесть по ГОСТ 30244-94
Температура дымовых газов, °С
184
105
Время самостоятельного горения, с
29
26
Повреждения образца по длине, %
15
12
Степень повреждения образцов по
2
1
массе, %
<135
<30
<65
<20
Воспламеняемость по ГОСТ 30402-96
Наименование показателей
СППС
СППС + наномедь
Время до воспламенения при
плотности теплового потока, с:
20 кВт/м2
25 кВт/м2
30 кВт/м2
600
154
отсутствует
911
391
Критическая поверхностная
плотность теплового потока, кВт/м2
20
25
11
Микроструктура образцов стеклопластика, содержащего
ультрадисперсную медь
Кластеры наномеди
Единичные включения наномеди
12
Влияние углеродных нанотрубок (УНТ) на микрофазовую
структуру отверждённой композиции EP-1
Введение 1,5 %
функционализованных УНТ (1-3
слоя) повышает прочность при сдвиге
на 20%, а при изгибе - на 10%.
EP-1 (х10000)
EP-1 +УНТ (х10000)
EP-1 +УНТ (х20000)
Поверхность когезионного разрушения клеевого
соединения, модифицированного УНТ *
* Влияние углеродных нанотрубок и солей металлов в наноформе на структуру эпоксидной
матрицы и свойства композитов на её основе.
Ушаков А.Е., Кленин Ю.Г., Сорина Т.Г., Пенская Т.В., Кравченко К.Г.
Спасибо за внимание!