CC BY
33Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
УДК 678; 677.4; 532.64
ОЦЕНКА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СВОЙСТВ КОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЫ С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ В РАЗВЕРТЫВАЕМЫХ КОНСТРУКЦИЯХ*
С. Ю. Воронина, А. Ю. Власов, К. А. Пасечник, И. В. Обверткин
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: simkina_svetlana@mail.ru
Получен композит, обладающий эффектом памяти формы. Определены коэффициенты фиксации формы и восстановления формы (около 100 %). Установлено, что температура, активирующая начало восстановления композита в первоначальную форму, составляет около 46 °С.
Ключевые слова: полимер с памятью формы, углеткань, температура стеклования, композиционный материал, коэффициент фиксации формы.
EVALUATION OF INTELLIGENT PROPERTIES OF A COMPOSITE ON THE BASIS OF A POLYMER MATRIX WITH THE SHAPE MEMORY EFFECT OF A FORM IN REFLECTOR DESIGNS
S. Y. Voronina, А. Y. Vlasov, K. A. Pasechnic, I. V. Obvertkin
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: simkina_svetlana@mail.ru
Composite material with the effect of memory of forms. The coefficients of shape retention ratio and shape recovery ratio (100 %) are determined. It was found that the temperature that activates the reduction of the composite in its original form is about 46 °C.
Keywords: shape memory polymer, carbon fabrics, glass transition temperature, composite material, shape fixation ratio.
Термопластичные полиуретаны являются популярным семейством полимеров с памятью формы (SMP) из-за их превосходной стойкости к истиранию и погодным условиям, а также механической прочности. Полимеры с памятью формы (SMP) - это тип полимерного интеллектуального материала, который может поддерживать деформированное состояние (временную форму) и возвращаться в исходное состояние (постоянная форма) при различных внешних воздействиях [1]. Полимеры с памятью формы были установлены как ценные функциональные материалы в течение десятилетий, потому что SMP позволяет материалу «запомнить» свою первоначальную форму и восстановить это в ответ на внешний раздражитель, например, тепло, свет, электричество, влажность или рН. В частности, термически чувствительные SMP были предметом многих отличных отзывов, потому что их можно сначала деформировать на высокой температуре, обычно выше перехода стеклования (Tg) и затем заморозить до временной формы при низкой температуре [2].
Армированные волокном композиты на основе полимерной матрицы с памятью формы могут быть использованы в активно-деформируемых конструк-
циях. В этих конструкциях изгибная деформация является основным режимом для деформирования тонких оболочек [3]. Следовательно, процесс восстановления формы композиционной конструкции из SMP затрагивает вопросы динамики развертывания конструкции. В связи с этим, существует необходимость изучения температуры срабатывания «интеллектуального композита» для моделирования процесса раскрытия конструкции за счет эффекта «памяти формы» у композита.
Целью работы являлось определение температуры активации эффекта «памяти формы», в композите с полиуретановой матрицей, а также определение степени фиксации.
Объектом исследования являлся образец с поли-уретановой матрицей Diaplex MP5510 (Япония), обладающей памятью формы. В качестве армирующего была использована углеткань Ст 12073 (Россия). Исходный образец был деформирован при высокой температуре с помощью прибора для определения эластичности при цилиндрическом изгибе «КОНСТАН-ТА-ИЦ», затем охлажден до комнатной температуры (см. рисунок). После оценки фиксации формы, образец был заново нагрет.
Работа выполнена при финансовой поддержке Правительства Российской Федерации (Министерства образования и науки Российской Федерации) по договору 02.G25.31.0147.
Решетневскуе чтения. 2018
Л
Испытания композита на изгиб с помощью прибора «КОНСТАНТА-ИЦ»
В качестве показателей, определяющих свойства «памяти формы» были рассчитаны степень фиксации формы (Rf) и степень восстановление формы (Rjr) Таким образом, было определено, что для изменения формы образца без критичных повреждений необходимо температурное воздействие Tg+20 °C. Интеллектуальные свойства матрицы (реактопласта) в композите проявляются без изменений на протяжении 10 циклических испытаний. Показатели интеллектуальных свойств композита составили: степень восстановления и фиксации формы - около 100 %, время восстановления - около 2 мин. Температура, активирующая начало восстановления композита в первоначальную форму составляет около 46 °C.
Библиографические ссылки
1 Yunxin Li, Jianying Hu, Zishun Liu A constitutive model of shape memory polymers based on glass transition and the concept of frozen strain release rate // International Journal of Solids and Structures. 2017. Doi: 10.1016/j.ijsolstr.2017.06.039.
2 Ban J., Mu L., Yang J., Chen S., Zhuo H. New stimulus-responsive shape-memory polyurethanes capable of UV light-triggered deformation, hydrogen bond-
mediated fixation, and thermal-induced recovery, J. Mater. Chem. A, 2017, Doi: 10.1039/C7TA04463A.
3. Liu Y., Han C., Tan H., Du X. Thermal, mechanical and shape memory properties of shape memory epoxy resin // Materials Science and Engineering A 527, 2010, 2510-251.
References
1 Yunxin Li, Jianying Hu, Zishun Liu A constitutive model of shape memory polymers based on glass transition and the concept of frozen strain release rate // International Journal of Solids and Structures, 2017. Doi: 10.1016/j.ijsolstr.2017.06.039.
2 Ban J., Mu L., Yang J., Chen S., Zhuo H. New stimulus-responsive shape-memory polyurethanes capable of UV light-triggered deformation, hydrogen bondmediated fixation, and thermal-induced recovery, J. Mater. Chem. A, 2017, Doi: 10.1039/C7TA04463A.
3. Liu Y., Han C., Tan H., Du X. Thermal, mechanical and shape memory properties of shape memory epoxy resin // Materials Science and Engineering A 527, 2010, 2510-251.
© Воронина С. Ю., Пасечник К. А., Власов А. Ю., Обвёрткин И. В., 2018
