Измерение прочностных и микроструктурных характеристик эпоксиполимеров при отверждении термическим и сверхвысокочастотным методами

Исследованы эпоксиполимерные образцы, изготовленные термическим и сверхвысокочастотным методами отверждения при различных температурно-временных режимах. Изучены физикомеханические параметры эпоксиполимерных образцов, а также ихмикроструктуры и фрактографические картины изломов. Методом испытаний на растяжение определены прочностные параметры эпоксиполимерных образцов в зависимости от режимов их отверждения. Для обоих методов отверждения выявлены оптимальные режимы, позволяющие изготовить образцы с максимальными прочностными характеристиками. Методом электронной микроскопии проведён сравнительный фрактографический анализ поверхностей излома образцов с близкими прочностными характеристиками при термическом и сверхвысокочастотном методах отверждения. Установлено, что использование сверхвысокочастотного метода отверждения приводит к увеличению размера глобул и количества нанопор, более заметному проявлению локальной пластической деформации при разрушении образцов, а также к большему разбросу в соотношении скоростей распространения магистральной и вторичных трещин. В диапазоне длин волн 360–2500 нм выявлена зависимость оптической плотности исследуемых образцов от режимов термического и сверхвысокочастотного методов отверждения.

1. Ли Х., Невилл К. Справочное руководство по эпоксидным смолам. М.: Энергия, 1973. 416 с.

2. Кербер М. Л., Виноградов В. М., Головкин Г. С. и др. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учеб. пособие / Под ред. А. А. Берлина. СПб.: ЦОП Профессия, 2008. С. 42–47.

3. Баженов С. Л. Механика и технология композиционных материалов: Научное издание. Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2014. С. 84.

4. Johnston K., Pavuluri S. K., Leonard M. T., Desmulliez M. P. Y., Arrighi V., Thermochimica Acta, September 2015, vol. 616, pp. 100–109. https://doi.org/10.1016/j.tca.2015.08.010

5. Tanrattanakul V., Sae Tiaw K., Journal of Applied Polymer Science, 2005, vol. 97, no. 4, pp. 1442–1461. https://doi.org/10.1002/app.215786

6. Калганова С. Г. Электротехнология нетепловой модификации полимерных материалов в СВЧ электромагнитном поле: автореф. дис. докт. техн. наук. Саратов, 2009.

7. Boyl e M., Martin C., & Neuner J., Epoxy resins. ASM handbook, 2001, vol. 21, pp 78–89.

8. Малышева Г. В., Гузева Т. А., Гращенков Д. В., Раскутин А. Е. Влияние технологии нагрева на продолжительность процесса отверждения полимерных композиционных материалов // Полимерные материалы. Труды ВИАМ. 2018. № 8(68). С. 23–27.

9. Нефедов В. Н., Сайгин И. А., Хохлов М. Е., Рябикина И. Г. Перспективы применения наукоемких микроволновых технологий // T-Comm: Телекоммуникация и транспорт. 2017. Т. 11. № 6. C. 33–37.

10. Пат. № 2189997 РФ / А. Е. Ушаков, Д. К. Поляков, Т. Г. Сорина и др. // Изобретения. Полезные модели. 2002. № 27.

11. Деев И. С., Каблов Е. Н., Кобец Л. П., Чурсова Л. В. Исследование методом сканирующей электронной микроскопии деформации микрофазовой структуры полимерных матриц при механическом нагружении // Труды ВИАМ: электронный научный журнал. 2014. № 7. URL: http://viamworks.ru(датаобращения:11.11.2020). https://dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2014-0-7-6-6

12. Lin Y. C., Chen X., Materials Letters, 2005, vol. 59, no. 29–30, pp. 3831–3836. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2005.06.061

13. Деев И. С., Кобец Л. П. Фрактография эпоксидных полимеров // Высокомолекулярные соединения. 1996. Сер. А. Т. 38. № 4. С. 627–633.

14. Лаврентьев В. А., Калганова С. Г. Применение энергии СВЧ электромагнитных колебаний для воздействия на процесс отверждения эпоксидных смол // Электро- и теплотехнологические процессы и установки: сб. науч. тр. Саратов: СГТУ, 2005. Т. 2. С. 67–70.

15. Калганова С. Г. Влияние СВЧ воздействия электромагнитного поля на кинетику отверждения эпоксидной смолы // Вестник СГТУ. 2006. Т. 1. № 1(10). С. 90–95.

16. Дмитриев Ю. К., Даминев Р. Р., Абакачева Е. М., Исламутдинова А. А. Исследование процесса нетеплового модифицирующего СВЧ-воздействия на полимерные материалы // Башкирский химический журнал: 2012. Т. 19. № 1. С. 203–206.

17. Гуляев А. И., Яковлев Н. О., Крылов В. Д., Лашов О. А. Применение фрактографического анализа при исследовании межслоевого разрушения ПКМ // Авиационные материалы и технологии. 2017. № 3 (48). С. 65–73.

18. Gamstedt E. K., Sjogren B. A., Composites Science and Technology, 1999, vol. 59, рp. 167–178. https://doi.org/10.1016/S0266-3538(98)00061-X

19. Nygard P., Gustafson C. G., Composites: Part A, 2003, vol. 34, no. 10, pp. 995–1006. https://doi.org/10.1016/S1359-835X(03)00124-6

20. Purslow D., Composites, 1986, vol. 17, no. 4, pp. 289–303. https://doi.org/10.1016/0010-4361(86)90746-9

21. González M. G., Cabanelas J. C., Baselga J., Infrared Spectroscopy-Materials Science, Engineering and Technology, 2012, vol. 2, pp. 261–284. https://doi.org/10.5772/36323