Свойства и структурные особенности эпоксикомпозитов, армированных модифицированным пан-жгутиком

Свойства и структурные особенности эпоксикомпозитов, армированных модифицированным пан-жгутиком

Автор: Зубова Н.Г., Герасимова В.М., Левкина Н.Л., Устинова Т.П., Костин К.Б.

Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet

Рубрика: Химическая технология

Статья в выпуске: 4 (94), 2022 года.

Бесплатный доступ

Эксплуатационные характеристики композиционных материалов, армированных полиакрилонитрильным техническим жгутиком (ПАН-ТЖ), обладающим реакционной активностью функциональных групп, могут быть улучшены путем его модификации. Целью работы являлось исследование влияния полиакрилонитрильных волокнистых материалов, аппретированных модификаторами АГМ-9, А-187, А-174 и Duron OS 3151, на кинетику процесса отверждения эпоксидной смолы ЭД-20, структурные особенности разработанных композитов и их эксплуатационные свойства. В работе применяли методы кинетического исследования, дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), сканирующей электронной микроскопии и механических испытаний композиционных материалов. Показано влияние модифицированных ПАН-ТЖ на изменение кинетики процесса отверждения эпоксидного связующего, характеризуемое увеличением времени отверждения, уменьшением максимальной температуры отверждения и снижением энергии активация отверждения ЭД-20. Результаты кинетических исследований подтверждаются данными ДСК эпоксидных композиций на основе модифицированных ПАН-ТЖ, которые показывают снижение максимальной температуры и увеличение тепловых эффектов процесса отверждения ЭД-20 в присутствии исследуемых армирующих систем по сравнению с эпоксикомпозитом, армированным немодифицированным жгутиком. Структурообразование эпоксидных композиций в более мягких условиях обеспечивает образование контактной зоны между элементарными волокнами и связующим, способствующей повышению монолитности пластиков по сравнению с композитом на основе исходного ПАН-ТЖ. Сравнительный анализ прочностных свойств исследуемых композитов показал, что при введении в ЭД-20 аппретированных ПАН-ТЖ наблюдается улучшение прочностных показателей. Проведенная оценка кинетических параметров, структурных особенностей и прочностных свойств разработанных композитов, армированных модифицированными ПАН-ТЖ, свидетельствует о повышении поверхностной активности волокнистых материалов в результате их модификации.

Еще

Полиакрилонитрильный технический жгутик, модификаторы, эпоксидное связующее, кинетика отверждения, композиционные материалы, морфология поверхности, деформационно-прочностные свойства

Короткий адрес: https://sciup.org/140301783

IDR: 140301783   |   DOI: 10.20914/2310-1202-2022-4-200-205

Список литературы Свойства и структурные особенности эпоксикомпозитов, армированных модифицированным пан-жгутиком

  • Yang Z., Yao Y., Huang Y., Chen W., Dong X. Surface Modification Method of Polyacrylonitrile (PAN) Fibers by L-cysteine Coupling Protein // Fibers Polymers. 2019. V. 20. Р. 2581-2586. https://doi.org/10.1007/s12221-019-9343-8
  • Перепелкин К.Е. Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты. СПб: Научные основы и технологии, 2009. 380 с.
  • Хасанов О.Х., Исмаилов Р.И. Модификация полиакрилонитрильных волокон мономерными солями на основе аминоалкилакрилатов с галоидсодержащими веществами // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2021. № 1 (319). С. 66-72. https://doi.org/10.47367/0021-3497_2021_1_66
  • Sunil S., Abhilas J.K., Kumar A., Shukla H.K. Oxidative Stabilization Studies on Pretreated Polyacrylonitrile Precursor Fiber Suitable For Carbon Fiber. Production // AIP Conference Proceedings, Published Online, 25 October, 2019. V. 2166. URL: https://doi.org/10.1063/1.5131605 (дата обращения 25.01.2023).
  • Цвайфель Х. и др. Добавки к полимерам. Справочник. СПб: ЦОП «Профессия», 2016. 1088 с.
  • Rogovina S.Z., Prut E.V., Berlin A.A. Composite Materials Based on Synthetic Polymers Reinforced with Natural Fibers // Polymer Science, Series A. 2019. V. 61. P. 417-438. https://doi.org/10.1134/S0965545X19040084
  • Khandelwal S., Rhee K.Y. Recent advances in basalt-fiber-reinforced composites: Tailoring the fiber-matrix interface // Composites Part B: Engineering. 2020. V. 192. P. 1-13. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.108011
  • Shapagin A.V. et al. Epoxyorganosilane Finishing Compositions for Fibrous Fillers of Thermosetting and Thermoplastic Binders // Polymers. 2022. V. 14. № 1. Р. 59-73. https://doi.org/10.3390/polym14010059
  • Rajan R., Rainosalo E., Thomas S.P., Ramamoorthy S.K., Zavašnik J., Vuorinen J., Skrifvars M. Modification of epoxy resin by silane-coupling agent to improve tensile properties of viscose fabric composites // Polymer Bulletin. 2018. V. 75. P. 167-195. https://doi.org/10.1007/s00289-017-2022-2
  • Musayeva A. Yu.,et al. Properties of modified epoxy resins (Review) // Sciences of Europe. 2018. № 33. Р. 22-29.
  • Rajan R. et al. Mechanical, Thermal and Burning Properties of Viscose Fabric Composites - Influence of Epoxy Resin Modification // Journal of Applied Polymer Science. 2018. V. 135. №. 36. Р. 1134-1148.
  • Shcherbakov A.S. et al. Effect of Carbon Nanotube Functionalization on the Physicochemical and Mechanical Properties of Modified Fiber-Reinforced Composites Based on an Epoxy Resin. Russian Journal of Applied Chemistry. 2021. V. 94, P. 1080-1087. https://doi.org/10.1134/S1070427221080097
  • Liu F., Shi Z., Dong Yu. Improved wettability and interfacial adhesion in carbon fibre/epoxy composites via an aqueous epoxy sizing agent // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2018. V. 112. P. 337-345. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2018.06.026
  • Belgacemi R., Derradji M., Mehelli O., Trache D., Liu W., Wang J. Highly advanced phthalonitrile composites from epoxy-ended hyperbranched poly(trimellitic anhydride ethylene glycol) ester grafted basalt fibers // Polymer Composites. 2021. V. 42. № 8. P. 3882-3891. https://doi.org/10.1002/pc.26100
  • Korchina L.V., Zubova N.G., Popova N.E., Ustinova T.P. Effect of polyacrylonitrile fibers modified by various chemical finishes on the hardening kinetics proprieties of an epoxide composite based on them // Fibre Chemistry. 2015. № 6. Р. 360-362. https://doi.org/10.1007/s10692-015-9621-1
  • Зубова Н.Г., Устинова Т.П. Оценка эффективности процесса получения модифицированного ПАН-ТЖ, используемого в технологии эпоксидных композитов // Материалы международного научно-технического симпозиума «EESTE2021», Москва, 20-21 октября, 2021. - С. 297-300. https://doi.org/10.37816/eeste2021-1-297-300
  • Грелльманн В., Зайдлер С. Испытания пластмасс. СПб: ЦОП «Профессия», 2010. 720 с.
  • Блазнов А.Н., Журковский М.Е., Фирсов В.В., Самойленко В.В., Бычин Н.В., Атясова Е.В. Исследование физико-механических свойств связующего на основе отвердителя Этал45М // Южно-Сибирский научный вестник. 2019. № 3 (27). С. 100-107. https://doi.org/10.25699/SSSB.2019.27.37228
  • Нган Н.В. и др. Влияние кремнийорганического модификатора на процесс отверждения эпоксидного олигомера // Успехи в химии и химической технологии. 2018. Т. XXXII. № 6. С. 106-108.
  • Rydz J., Shishkova A., Eckstein A.A. Scanning Electron Microscopy and Atomic Force Microscopy: Topographic and Dynamical Surface Studies of Blends, Composites, and Hybrid Functional Materials for Sustainable Future // Advances in Materials Science and Engineering. 2019. V. 2019. P 1-16. https://doi.org/10.1155/2019/6871785
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp