CC BY
62
Механика и машиностроение
УДК 629.7.017
МИКРОСФЕРОТЕКСТОЛИТЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ
© 2012 И.И. Плетинь, В.И. Постнов, С.В. Стрельников, Е.А. Вешкин Ульяновский научно-технологический центр ВИАМ Поступила в редакцию 05.10.2012
В статье рассматриваются свойства и перспективы применения микросферотекстолитов Ключевые слова: микросферотекстолиты, пожаростойкость, радиопрозрачность
Микросферотекстолиты - это, по существу, облегченные стеклопластики, снижение плотности которых осуществляется за счет введения полых стеклянных и иных микросфер в связующее.
Данный класс материалов и полуфабрикатов является очередным шагом в реализации преимуществ полимерных конструкционных материалов (ПКМ), таких как высокая удельная жесткость и удельная прочность, высокая коррозионная стойкость, возможность получать материал с высокой радиопрозрачностью (низкий уровень tga), большой вариабельностью таких параметров как плотность, горючесть, радиопрозрачность, ударная вязкость и др. в сочетании с высоким сроком эксплуатации и низкими эксплуатационными расходами.
В этой работе ставилась задача получения в серийных масштабах крупногабаритных листов и каркасных элементов сочетающих высокие механические свойства с пожаростойкостью, ат-мосферостойкостью, высокой и стабильной радиопрозрачностью, низкой плотностью и ресурсом работы более 20 лет.
В рамках представляемой работы было проведено:
- Разработка нескольких вариантов рецептур полимерных смесей для пропитки на основе фе-нольных и эпоксидных смол.
- Отработана промышленная технология создания препрегов для выкладки изделий и конструкций сложной формы;
- Отработана технология формования изделий с заданными заранее физико-механическими характеристиками толщиной деталей.
В качестве полимерной основы для пропиточных смесей были использованы связующие ФПР-520, РСН, ВСФ-16М и ЭДТ-69н с различ-
Плетинь Иван Иванович, заместитель начальника. E-mail: [email protected]
Постнов Вячеслав Иванович, доктор технических наук, заместитель начальника. E-mail: [email protected] Стрельников Сергей Васильевич, начальник лаборатории. E-mail: [email protected].
Вешкин Евгений Алексеевич, начальник сектора. E-mail: [email protected]
ными добавками: микросферы, реологические и дэарирующие добавки и др.
Изготовление препрега осуществлялось на пропиточной машине горизонтального типа УПР-4.
В процессе работы варьировалось соотношение наполнителей, связующих, режимы пропитки и сушки препрегов.
Оптимизированы и отработаны в серийном производстве режимы форполимеризации (предварительной сушки) препрега и выложенного пакета в результате которой при прессовании крупногабаритных листов обеспечены:
- Равномерная структура и стабильные физико-механические характеристики по всей площади листа (2440x1220 мм);
- Равномерная толщина листа (допуск на толщину при листах 3-4 мм должен быть не более ±0,15 мм);
- Низкая и стабильная пористость и низкое водопоглощение;
- Стабильный уровень плотности листов, при этом в определенных целях плотность можно задавать заранее и техпроцесс обеспечит эту плотность.
- Заданный уровень плотности и физикоме-ханических свойств ПКМ в листах.
В зависимости от назначения облегченного стеклопластика проводились меры по обеспечению иных параметров.
Для изготовления крупногабаритных листов и конструктивных элементов (балки типа двутавр с высотой Ь=350 мм), обладающих высокой радиопрозрачностью ^ а <0.1 при 600МГц и негорючестью (горючесть Г-1 по ГОСТ 30244-94), использовались связующие ФПР-520, РСН, ВСФ-16М с наполнителями микросферы и аэросил. В результате проведенных исследований были разработаны:
- рецептуры полимерных смесей (синтактики);
- технологии их нанесения на стеклоткань Т-10-14 с обеспечением стабильной толщины, низкого и стабильного уровня летучих, необходимых реологических свойств, обеспечивающих прессование листов с минимальными содержанием связующего.
Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 14, №4(2), 2012
Таблица 1. Свойства микросферотекстолитов
Растяжение Сжатие Изгиб о
№ п/п Наименование материала Плотность, г/см3 Водопоглоще ние (72 часа), % с, МПа Е, ГПа с, МПа с, МПа Е, ГПа Класс горючести п ГОСТ 30244-94
Микросферотекстолит
1. на основе связующего ВСФ-16 М и стеклоткани Т10 1,0 2,1 200 11 105 240 15,5 Г1
2. МСТ 9П c повышенной плотностью 1,19 0,7 270 13 240 415 17,5 Г1
3. Микросферотекстолит на основе связующего РСН и стеклоткани Т10 1,01 1,8 200 9,5 170 260 13 Г1
СТ-520(п) на основе
4. связующего ФПР-520 и стеклоткани Т15(п)-76) 1,35 1,7 240 13 300 360 15 Г1
5. МСТ 6П с повышенной плотностью 1,58 0,4 475 19 310 660 22
Для конструктивных элементов, где требовался высокий уровень прочностных свойств в качестве полимерной основы использовалось связующее с наполнителем (микросферы) ЭДТ-69н и стеклоткань Т-10-14.
В результате исследований и технологической отработки получены листы облегченных стеклопластиков (микросферотекстолитов) габаритами 1220х1440мм толщиной 3-3,2 мм свойства которых представлены в табл.1.
Перспективы применения этих материалов: - Обшивка радиопрозрачных укрытий РЛС (свойства материала позволяют обеспечить высокий уровень РТХ, низкую массу конструкции и высокий срок службы, а также высокие противопожарные свойства листов, что позволяет отказаться от системы пожаротушения и таким образом значит снизить стоимость сооружения, упростить и удешивить его техническое обслуживание).
- Обтекатели самолетов в т.ч. радиопрозрачные конструкции обтекателей . (из-за низкого водопоглощения обладают высокой стабильностью радиотехнических характеристик в течение всего срока службы).
- Элементы интерьера самолета (микро-сферотекстолиты соответствуют требованиям АП-25 и обладают низкой плотностью).
- Обшивки багажных отсеков, где требования по негорючести весьма высоки а наши материалы соответствуют этим требованиям.
- Малонагруженные конструкции (панели, диафрагмы в нишах шасси, нишах обтекателя, залонжеронные панели крыла и оперения транспортных самолетов.
Таким образом, разработанные и опробованные в мелкосерийном производстве микросферо-текстолиты могут широко использоваться в авиационной и строительной отрасли с большим технико-экономическим и социальным эффектом.
MIKROSFEROTEKSTOLITY, THE PROSPECTS APPLICATIONS
© 2012 I.I. Pletin, V.I. Postnov, S.V. Strelnikov, E.A. Veshkin
Ulyanovsk Science and Technology Center VIAM
The article deals with the properties and prospects of mikrosferotekstolitov Keywords: mikrosferotekstolity, fire resistance, radioparency
Pletin Ivan, Deputy Chief. E-mail: [email protected]. Postnov Vyacheslav, Doctor of Technical Sciences, Deputy Chief. E-mail: [email protected]
Strelnikov Sergey, Candidate of Technical Science, Chief of
Laboratory. E-mail: [email protected]
Veshkin Evgenii, Chief of Sector. E-mail: [email protected]
