ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭПОКСИДНЫХ СМОЛ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ АНТЕННЫХ РЕФЛЕКТОРОВ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2020. Том 1

УДК 67.017

ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ эпоксидных СМОЛ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ АНТЕННЫХ РЕФЛЕКТОРОВ*

О. В. Семенуха, С. Ю. Воронина

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

E-mail: semenukha.cool@mail.ru

Рассмотрены особенности использования эпоксидных смол при изготовлении антенных рефлекторов. В частности, технологические параметры, влияющие на размеростабилъ-ностъ готового изделия.

Ключевые слова: эпоксидная смола, композиционный материал, антенный рефлектор.

FEATURES OF THE USE OF USING EPOXY RESINS IN THE MANUFACTURE OF COMPOSITE MATERIAL FOR ANTENNA REFLECTORS

O. V. Semenukha, S. Yu. Voronina

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: semenukha.cool@mail.ru

Various aspects of using epoxy resins are considered in the manufacture of antenna reflectors. In particular, the technological parameters affecting the dimensional stability of the finished product.

Keywords: epoxy resin, polymer materials, reflector.

Мембранные рефлекторы, предназначенные для эксплуатации в космосе, располагаются на космическом аппарате снаружи, поэтому на них всегда оказывает влияние внешняя космическая среда, которая может вызвать повреждение материалов, образующих рефлектор. Применение полимерных материалов в космической технике позволяет решить задачи, связанные с физико-механическими характеристиками конструкций.

Эпоксидные связующие были наиболее широко используемыми из термореактивных смол в качестве матричного материала и клея в аэрокосмических конструкциях на протяжении десятилетий. Отличная адгезия и прочность в широком диапазоне температур - причина их широкого использования. Большой выбор коммерческих эпоксидных смол и клеев доступен на данный момент. В качестве материала матрицы они применяются для пропитки жгутов, лент, тканей из углеродных филаментов и могут применяться во всех технологических способах изготовления композиционных материалов.

Основными технологическими параметрами материала, которые следует учитывать в процессе производства являются температурно-временные зависимости вязкости, времени жизни или времени гелеобразования [1].

* Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России на выполнение коллективом научной лаборатории «Интеллектуальные материалы и структуры» проекта «Разработка многофункциональных интеллектуальных материалов и структур на основе модифицированных полимерных композиционных материалов способных функционировать в экстремальных условиях» (Номер темы РБРБ-2020-0015).

Секция «Перспективные материалы и технологии»

Значение температуры стеклования (Т§) позволяет судить о завершенности процесса отверждения и плотности сшивки макромолекул. Антенные рефлектора обладают специфическим требованием размеростабильности, в этой связи должна быть достигнута максимальная степень сшивки, химически заложенная в компоненты эпоксидного материала. Это связано с худшей стойкостью недоотвержденного материала к условиям космического пространства и снижением срока службы, а также с необходимостью минимизации потерь массы и образования загрязняющих паров и газовыделений. Однако, более плотная сшивка увеличивает хрупкость материала и вероятность образования трещин, особенно, в сочетании с высокомодульными волокнами, в связи с этим проектировщиками технологического процесса должен быть достигнут компромисс между описанными свойствами материала [2].

Эпоксидные смолы имеют тенденцию абсорбировать воду, которая также влияет на температуру стеклования, снижая ее. В конструкции антенного рефлектора, эксплуатируемого в условиях глубокого вакуума, это приводит к десорбции влаги материалом и ухудшению размеростабильности всей конструкции. Сравнительная характеристика полимерных материалов на основе эпоксидных и цианат-эфирных связующих приведена в работе [3]. Авторы отмечают, что значения влагопоглощения цианат-эфирных связующих в 10 раз ниже, чем у эпоксидных.

К факторам, влияющим на размеростабильность антенного рефлектора, относятся:

- коэффициент линейного температурного расширения [4];

- удельная жесткость;

- удельная прочность;

- коэффициент теплопроводности;

- силовая схема несущей конструкции и её влияние на температурную формостабиль-ность;

- вид соединений между элементами конструкции;

- особенности технологических процессов, применяемых при изготовлении конструкции, потенциально возможные точности изготовления.

Особое внимание необходимо уделить проектированию оснастки для изготовления композиционных материалов с применением эпоксидных смол. Авторы отмечают необходимость поиска компромисса между жесткостью оснастки, минимальными тепловыми деформациями и обеспечением доступа тепловых потоков [5].

При выборе композиционного материала для изготовления антенного рефлектора следует учитывать целесообразность использования эпоксидных смол.

Библиографические ссылки

1. Власов А. Ю., Пасечник К. А., Мартынов В. А. Разработка технологии частичного отверждения тонкостенных оболочек при создании конструкций из полимерных композиционных материалов //Сибирский журнал науки и технологий. 2015. Т. 16. №. 4.

2. Технология полимерных материалов / А.Ф. Николаев, Крыжановский В.К., Бурлов. В В. - СПб.: Профессия, 2008. 544 с.

3. Цианат-эфирные связующие в аэрокосмической отрасли. Каталитические свойства органометаллических комплексов и солей диазония с комплексными анионами в отверждении цианат-эфирных связующих / В. Ф. Аристов, Халиманович В. П., Миронович

B. В., Ислентьева Т. А., Гуров Д. А. // Сибирский журнал науки и технологий. 2013. №. 2 (48). С. 154-164.

4. Определение комплексного показателя для оценки уровня качества рефлектора / О. А. Куприянова, Власов А. Ю., Пасечник К. А., Арзамаскина А. М. // Сибирский журнал науки и технологий. 2015. Т. 16. №. 4.

5. Тепломеханическое поведение формообразующей оснастки из композиционных материалов для рефлектора антенны космического аппарата / Н. А. Бердникова, Белов О. А., Бабкин А. В., Белов Д. А. // Сибирский журнал науки и технологий. 2016. Т. 17. №. 4.

C.923-929.

© Семенуха О. В., Воронина С. Ю., 2020