ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ УГЛЕРОДНЫХ ТКАНЕЙ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1

УДК 678.046.76

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ УГЛЕРОДНЫХ ТКАНЕЙ

Е. Е. Змановская, Д. С. Андриянова, А. Н. Овчинников, В. Д. Ворончихин

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: elenkazmanovskava@gmail.com

Проведено исследование углеродных тканей, определено количественное содержание аппрета на поверхности тканей и установлена его природа. Углеродные ткани находят широкое применение в качестве конструкционных материалов в авиастроении и ракетно-космической техники.

Ключевые слова: углепластики, углеродные ткани, аппрет, полимерная матрица, связующие.

STUDYING THE PROPERTIES OF CARBON FABRICS

E. E. Zmanovskaya, D. S. Andriyanova, A. N. Ovchinnikov, V. D. Voronchikhin

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: elenkazmanovskaya@gmail.com

A study of carbon fabrics was carried out, the content of the sizing on the surface of the fabrics was determined and its nature was established. Carbon fabrics are widely used as structural materials in aviation and rocket and space technology.

Keywords: carbon plastics, carbon fabrics, sizing, polymer matrix, binders.

Углепластики (УП) являются важнейшими конструкционными материалами, позволяющими создать изделия, наиболее полно отвечающие современным требованиям. По комплексу конструкционных свойств УП существенно превосходят традиционные стали, алюминиевые и титановые сплавы, обладая повышенными удельной прочностью, возможностью регулирования анизотропии свойств, широким комплексом тепло- и электрофизических характеристик, многофункциональностью применения.

Постоянное совершенствование составов и структуры УП предполагает все более широкое применение УП в различных отраслях техники, прежде всего в авиакосмических конструкциях.

Отличительной чертой УП является повышенная теплопроводность. Теплофизические характеристики УП зависят от типа волокон, типа и объёмного содержания матрицы, содержания пор, температуры испытаний и др.

В данной статье представлены результаты исследований взаимодействия полимерной матрицы с углеродными тканями.

В качестве объектов исследований использовали углеродные ткани различных марок: гибридная ткань, арамидная ткань, углеродная ткань А-80, Т-1000 и полотно-1250.

Полимерная матрица во многом определяет технологические свойства углепластиков и отвечает за сохранение требуемого комплекса эксплуатационных свойств. В качестве полимерных матриц в работе принимали двухкомпонентные системы отверждения: две

Секция «Технологические и мехатронные системы в производстве ракетно-космической техники»

марки на основе эпоксидных связующих и одна - силиконовый каучук аддитивной системы отверждения [1].

Целью исследований являлось количественное определение аппрета на поверхности тканей, отверждение его химической структуры, структуры полимерных связующих и характера взаимодействия аппрета со связующим.

Для определения доли аппрета на поверхности тканей применялся метод последовательного прокаливания образца ткани в интервале 200^800°С с фиксацией потери массы [2]. Определение механических свойств осуществляли при проведении испытаний на разрыв элементов исследуемых тканей в виде ленты. Установление природы аппрета проводили после экстракции его толуолом, снятием ИК-спектров полученных растворов на ИК-Фурье спектрометре №со1е1 ¡б10.

Результаты обрабатывались на персональном компьютере с использованием программного обеспечения Ошшс. Получены данные в виде численного значения волнового числа и величин оптической плотности каждого пика. О смачивающей способности связующего судили по краевым углам смачивания путем измерения геометрических размеров капель [3].

Проведены сравнительные испытания углеродных и органических тканей, используемых при изготовлении космических аппаратов различного назначения, а также наземных конструкционных элементов.

Результатами исследований установлено, что основным типом аппрета, наносимого на поверхность углеродных волокон при формировании нити, является эпоксидный тип связующего.

Максимальное количество аппрета содержится в ткани А-80 - 3,01%, минимальное количество в ткани Т-1000 - 0,74%.Максимальная проницаемость нитей наблюдается в углеродной ткани марки А-80 в паре с эпоксидной смолой Т-67.

Библиографические ссылки

1. Мелешко, А.И., Половников С.П. Углерод, углеродные волокна, углеродные композиты / САЙНС-ПРЕСС. 2007. 192 с.

2. Углерод-углеродные композиционные материалы: / Бушуев Ю.Г. [и др.]. М.: Металлургия, 1994. 128с.

3. Гузева Т. А. Методы оценки свойств связующих, применяемых при производстве изделий из полимерных композиционных материалов //Все материалы. Энциклопедический справочник. 2014. Ко 5. С. 22-24.

© Змановская Е. Е., Андриянова Д. С., Овчинников А. Н., Ворончихин В. Д., 2022