ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЛАГИ НА ЭКСПОНИРОВАННЫЕ ЭПОКСИДНЫЕ СТЕКЛО-УГЛЕПЛАСТИКИ В ЗОНЕ ХОЛОДНОГО КЛИМАТА
CKXJUS
DOI:
https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2025.04.041Ключевые слова:
стеклоткань, углеткань, коэффициент диффузии, пластификация, структурная релаксация, старение, исходная неравновесная структура, предел прочности на трехточечный изгиб, предел прочности на растяжениеАннотация
В районах с экстремальными природно-климатическими условиями срок эксплуатации изделий из полимерных композиционных материалов в большей степени зависит от процессов старения и коррозии, чем от механического воздействия. Поскольку влага является одним из главных факторов старения, то исследование воздействия влаги на экспонированные конструкционные полимерные материалы наиболее важны для понимания процессов их старения, в том числе и на экспонированные стекло-углепластики. Методом инфракрасной спектроскопии установлено отсутствие химического взаимодействия связующего на основе Эд-20 стекло-углепластика и влаги. Введение в эпоксидное связующее стеклоткани приводит к взаимодействию поверхностных гидроксилов стекловолокна с эпоксидными группами смолы, увеличивая количество полярных групп (R-OH) и исходное неравновесное состояние в стекло-углепластиках. По этой причине после цикла сорбции и десорбции влаги, установлены необратимые изменения предела прочности на трехточечный изгиб и предела прочности на растяжение, а именно уменьшение их значений, тогда как значения предела прочности на растяжение и изгиб у углепластика остались на том же уровне. Результатом сопоставления коэффициентов диффузии при сорбции и десорбции влаги стекло-углепластиков до и после экспонирования является обоснование релаксации исходной неравновесной структуры, возникшей при формировании, стекло-углепластиков на начальном этапе экспонировании в зоне холодного климата. После экспонирования в течение 12 месяцев в зоне холодного климата выявлен обратимый эффект пластифицирующего воздействия влаги на предел прочности на трехточечный изгиб и на растяжение исследуемых стекло-углепластиков. Таким образом, в летний период суточные циклы сорбции и десорбции влаги не влияют на механические свойства исследуемых стекло-углепластиков.
Библиографические ссылки
Pandya K. S., Veerraju C., Naik N. K. Hybrid composites made of carbon and glass woven fabrics under quasistatic loading // Materials & Design. 2011. Vol. 32, №1. P. 4094–4099. DOI: 10.1016/j.matdes.2011.03.003.
Three-dimensional porosity characterization in carbon/glass fiber epoxy hybrid composites / F.M. Mon-ticeli [et al.] // Composites: Part A. 2019. Vol. 125, №. 1. P. 105555. DOI: 10.1016/j.compositesa.2019.105555.
Swolfs Y., Gorbatikh L., Verpoest I. Fibre hybrid-isation in polymer composites: A review // Composites: Part A. 2014. Vol. 67, №1. P. 181–200. DOI: 2004.10.1016/j.compositesa.2014.08.027.
Zhang J., Chaisombat K., He S., Wang C. H. Hybrid composite laminates reinforced with glass/carbon woven fabrics for lightweight load bearing structures // Materials & Design. 2012. Vol. 36, №1. P. 75-80. DOI: 10.1016/j.matdes.2011.11.006.
Layer-wise damage prediction in car-bon/Kevlar/S-glass/E-glass fibre reinforced epoxy hy-brid composites under low-velocity impact loading using advanced 3D computed tomography / A. Vasudevan [et al.]. // Int. J. Crashworthiness. 2019. Vol. 1, №1. P. 1–15. DOI: 10.1080/13588265.2018.1511234.
Environmental stability of GFRP laminated composites: an emphasis on mechanical behaviour / G. Mishra [et al.]. // Aircraft Engineering and Aerospace Technology. 2010. Vol. 82, №4, P. 258–266. doi:10.1108/00022661011082731.
Sugita Y., Winkelmann Ch., La S.V. Environ-mental and chemical degradation of carbon/epoxy lap joints for aerospace applications, and effects on their mechanical performance // Compos. Sci. and Technol. 2010. Vol. 70, №5. P. 829–839. doi: 10.1016/j.compscitech.2010.01.021
Evaluation of structural changes in epoxy sys-tems by moisture sorption-desorption and dynamic mechanical studies / W.J. Mikols [et al.]. // Polymer Composites. 1982. Vol. 3, №3. P. 118–124. doi:10.1002/pc.750030304.
Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. I. Механизмы старения / Е.Н. Каблов [и др.]. // Деформация и разрушение материалов. 2010. №11. С. 19-27.
Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. II. Релаксация исходной структурной неравновесности и градиент свойств но толщине / Е.Н. Каблов [и др.]. // Деформация и разрушение материалов. 2010. №12. С. 40-46.
Роуленд С. Вода в полимерах. М.: Мир, 1984. 555 с.
Каблов Е.Н., Старцев В.О., Лаптев А.Б. Старение полимерных композиционных материалов : учебное пособие. Москва : НИЦ «Курчатовский институт», 2023. 520 с.
Структура и свойства воды, облученной СВЧ излучением / В.Ф. Мышкин [и др.] // Научный журнал КубГАУ. 2012. №81(07). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/struktura-i-svoystva-vody-obluchennoy-svch-izlucheniem (дата обращения: 02.04.2025).
Комплексное исследование воздействия климатических и эксплуатационных факторов на новое поколение эпоксидного связующего и полимерных композиционных материалов на его основе часть 1. Исследование влияния сорбированной влаги на эпоксидную матрицу и углепластик на ее основе / Е. В. Николаев [и др.] // Труды ВИАМ. 2015. №12. С. 86–99. doi:10.18577/2307-6046-2015-0-12-11-11.
Startsev O.V., Krotov A.S., Mashinskaya G.P. Climatic ageing of organic fiber reinforced plastics: water effect // International Journal of Polymeric Materials. 1997. Vol. 37, №. 3–4. P. 161–171. doi: 10.1080/00914039708031483.
Старцев В.О. Климатическая стойкость полимерных композиционных материалов и защитных покрытий в умеренно-теплом климате: дис. д-р. техн. наук. Москва, 2018. 308 с.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 Анна Андреевна Гаврильева, Анатолий Константинович Кычкин, Елена Дмитриевна Васильева, Айсен Анатольевич Кычкин, Михаил Михайлович Копырин, Айтал Еремеевич Марков
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
.
Контент доступен под лицензией 
