МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСНАСТКИ НА ОСНОВЕ ПОЛИ-МЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ ИЗ ПОЛИУРЕТАНОВ С ДИСПЕРСНЫМ НАПОЛНЕНИЕМ: RSNOMD

Максим Петрович Данилаев; Сергей Алексеевич Карандашов; Владимир Александрович  Куклин; Арсений Валерьевич  Поляев; Юлия Алексеевна   Тунакова; Константин Владимирович  Файзуллин

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2025.03.036

Авторы

Максим Петрович Данилаев Казанский национальный исследовательский технический университет им.А.Н.туполева - КАИ https://orcid.org/0000-0002-7733-9200
Сергей Алексеевич Карандашов Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ https://orcid.org/0000-0001-7608-6531
Владимир Александрович Куклин Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ https://orcid.org/0000-0003-4254-5837
Арсений Валерьевич Поляев Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ
Юлия Алексеевна Тунакова Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ https://orcid.org/0000-0002-8826-8639
Константин Владимирович Файзуллин Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2025.03.036

Ключевые слова:

полимерные композиционные материалы, дисперсные частицы наполнителя

Аннотация

Выбор материала модельного пластика, используемого в технологиях формирования изделий из полимерных композиционных материалов, обусловлен, в первую очередь, требованиями к его механическим и теплофизическим характеристикам. Обеспечить выполнение этих требований возможно, как за счет подбора компонентов полиуретана, так и за счет подбора типа дисперсных частиц наполнителя. В работе обоснована целесообразность использования дисперсных частиц, не обладающих влагопоглощением. Показано, что основной причиной снижения предела прочности композиции полиуретана с дисперсным наполнителем обладающим влагопоглощением является изменение структуры макромолекул полиуретана. Отмечено незначительное повышение твердости и коэффициента линейного температурного расширения композита при использовании таких частиц.

Библиографические ссылки

Komarov V. A., Kurkin E. I., Kuznetsov A. S. (2013). Research and modification of tooling and forming surface in order to improve accuracy of parts manufacturing by vacuum infusion method. Izvestiya Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 15, (6–3), 710–717. [In Russian].

Faizullin K. V., Danilaev M. P., Polyaev A. V., Semin S. A., Rakipov T. I. (2023). Rigging material selection methodology for aircraft elements design. Siberian Aerospace Journal, 24(3), 605–612. [In Russian]. doi: 10.31772/2712-8970-2023-24-3-605-612

Yanovich A. (2016). Modern composite materials for tooling production. Composite World, (6), 36–40. [In Russian].

Salman A. J., Al-Obaidi A. A., Al-Mamoori D. H., Shaker L. M., Al-Amiery A. A. (2021). Thermal, mechanical and morphological properties of polyurethane–zirconia loading. International Journal of Low-Carbon Technologies, 16 (2), 454–462. https://doi.org/10.1093/ijlct/ctaa078

Gama N. V., Ferreira A., Barros-Timmons A. (2018). Polyurethane foams: Past, present, and future. Materials, 11(10), 1841. https://doi.org/10.3390/ma11101841

Chiou B.-S. & Schoen P. E. (2002). Effects of crosslinking on thermal and mechanical properties of polyurethanes. Journal of Applied Polymer Science, 83(1), 212–223. https://doi.org/10.1002/app.10056

Possart W. & Zimmer B. (2024). Water in polyurethane networks: physical and chemical ageing effects and mechanical parameters. Continuum Mech. Thermodyn, 36(2), 261–287. https://doi.org/10.1007/s00161-022-01082-y

Wang J., Zhang C., Deng Y., Zhang P. (2022). A Review of Research on the Effect of Temperature on the Properties of Polyurethane Foams. Polymers, 14(21), 4586. https://doi.org/10.3390/polym14214586

Ates M., Karadag S., Eker A. A., Eker B. (2022). Polyurethane foam materials and their industrial applications. Polymer International, 71(10), 1157–1163. https://doi.org/10.1002/pi.6441

Ashrafizadeh H., Mertiny P., McDonald A. ( 2016). Evaluation of the effect of temperature on mechanical properties and wear resistance of polyurethane elastomers. Wear, 368, 26–38. https://doi.org/10.1016/j.wear.2016.08.008

Izarra I., Borreguero A.M., Garrido I., Rodríguez J.F., Carmona M. (2021). Comparison of flexible polyurethane foams properties from different polymer polyether polyols. Polymer Testing, 100, 107268. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2021.107268

Allami T., Alamiery A., Nassir M. H., Kadhum A. H. (2021). Investigating Physio-Thermo-Mechanical Properties of Polyurethane and Thermoplastics Nanocomposite in Various Applications. Polymers, 13(15), 2467. https://doi.org/10.3390/polym13152467

Tognana S., Salgueiro W., Somoza A., Pomarico J. A., Ranea-Sandoval H. F. (2009). Influence of the filler content on the thermal expansion behavior of an epoxy matrix particulate composite. Materials Science and Engineering: B, 157(1), 26–31. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2008.12.003

Vettegren' V. I., Bashkarev A. Ya., Suslov M. A. (2007). Influence of shape and concentration of filler particles on thermal expansion of polymer composites. Journal of Technical Physics, 77(10), 135–138. [In Russian].

Afanas'ev A. V., Dudchenko A. A., Rabinskiy L. N. (2010). Influence of polymer composite material structure on residual stress-strain state. Engineering Physics, (7), 13–20. [In Russian].

Akindoyo J. O., Beg M. D. H., Ghazali S., Islam M. R., Jeyaratnama N., Yuvarajc A. R. (2016). Polyurethane types, synthesis and applications – a review. RSC Advances, 6(115), 114453–114482. https://doi.org/10.1039/C6RA14525F

Galadari M. (2023). Robust polyurethane-zeolite composites with diverse applications. University of California, Los Angeles.

Ferapontov N. B., Tokmachev M. G., Gagarin A. N., Gerasimchuk V. V., Pushkareva I. V. (2014). Influence of polymer properties on conditions of their swelling in water and in aqueous solutions. Sorption and chromatographic processes, 14(5), 795–812. [In Russian].

Zuev V. V., Uspenskaya M. V. Zuev V. V., Olekhnovich A. O. (2010). Physics and Chemistry of Polymers. Textbook, 45. [In Russian].

Intang A., Susmanto P., Bustan M. D., Haryati S. (2024). Determination of swelling operation parameters to improve the hierarchy of natural zeolite Lampung after synthesis. South African Journal of Chemical Engineering, 50, 125–134. https://doi.org/10.1016/j.sajce.2024.08.004

Oikawa N., Maesono A., Tye R. P. (1999). Thermal expansion measurements of quartz glass by laser interferometry. Thermal conductivity, 24, 405–416.

Hurley M. F. (2001). Advances in polyurethane RRIM for automotive exteriors. API Polyurethanes Expo, 9.

Kuklin V., Karandashov S., Bobina E., Drobyshev S., Smirnova A., Morozov O., Danilaev M. (2023). Analysis of aluminum oxides submicron particle agglomeration in polymethyl methacrylate composites. International journal of molecular sciences, 24(3). 1–9. https://doi.org/10.3390/ijms24032515

Evans N. T., Irvin C. W., Safranski D. L., Gall K. (2016). Impact of surface porosity and topography on the mechanical behavior of high strength biomedical polymers. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, 59, 459–473. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2016.02.033

Zeleniakienė D., Kleveckas T., Liukaitis J., Marazas G. (2003). The influence of porosity on stress and strain state of porous polymer materials. Materials science, 9(4), 358–362.

Bobina E. A., Danilaev M. P., Deberdeev T. R., Drobyshev S. V., Karandashov S. A., Klabukov M. A., Kuklin V. A., Faizullin K. V. (2023). Epoxy resin mechanical properties in composition with copper (I) oxide particles, encapsulated by polylactide with variable thickness. Plasticheskie massy, (11-12), 31-34. [In Russian]. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2023-11-12-31-34

Patel D. K., Biswas A., Maiti P. (2016). Nanoparticle-induced phenomena in polyurethanes. Advances in polyurethane biomaterials, 171–194, https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100614-6.00006-8

de Moura A. P., da Silva E. H., dos Santos V. S., Galera M. F., Sales F. C. P., Elizario S., de Moura M. R., Rigo V. A., da Costa R. R. C. (2021). Structural and mechanical characterization of polyurethane-CaCO3 composites synthesized at high calcium carbonate loading: An experimental and theoretical study. Journal of Composite Materials, 55(21), 2857–2866. https://doi.org/10.1177/00219983219964

Prasad A., Fotou G., Li S. (2013). The effect of polymer hardness, pore size, and porosity on the performance of thermoplastic polyurethane-based chemical mechanical polishing pads. Journal of Materials Research, 28(17), 2380–2393. https://doi.org/10.1557/jmr.2013.173

Akhmadeev A. A., Bogoslov E. A., Danilaev M. P., Klabukov M. A., Kuklin V. A. (2020). Influence of the Thickness of a Polymer Shell Applied to Surfaces of Submicron Filler Particles on the Properties of Polymer Compositions. Mech Compos Mater, 56, 241–248. https://doi.org/10.1007/s11029-020-09876-4