Повышение адгезии полиоксадиазольных волокон к эпоксидному связующему
рубрика: наука
Ученые кафедры наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов им. А. И. Меоса СПбГУПТД улучшили адгезию полиоксадиазольных (ПОД) волокон к эпоксидному связующему с использование микро- и наноразмерных добавок.
Ученые кафедры наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов им. А. И. Меоса СПбГУПТД улучшили адгезию полиоксадиазольных (ПОД) волокон к эпоксидному связующему с использование микро- и наноразмерных добавок.
Полиоксадиазольные волокна, находят широкое применение в различных отраслях благодаря своим уникальным свойствам: высокой термостойкости, прочности, низкому коэффициенту трения и биосовместимости. Их использование позволяет создавать материалы и изделия, способные выдерживать экстремальные условия эксплуатации, что делает их незаменимыми в современной промышленности.
Основные области применения ПОД волокон: термостойкие рукавные фильтры, защитная одежда для пожарных и спасателей, а также композиционные материалы, способные продолжительное время работать при высоких температурах, а также обладающие фрикционными свойствами.
Адгезия полиоксадиазольных волокон к эпоксидному связующему — это ключевой фактор, определяющий механические и эксплуатационные свойства композиционных материалов. Хорошая адгезия обеспечивает эффективную передачу нагрузки между волокнами и матрицей, что повышает прочность, ударную вязкость и долговечность композита.
Однако достижение высокой адгезии между поликсадиазольнми волокнами и эпоксидным связующим является сложной задачей из-за химической инертности и низкой поверхностной энергии ПОД волокон.
Для улучшения адгезии применяются различные методы, включая обработку армирующих волокон потоком плазмы. После такой обработки смачиваемость волокон увеличивается. Это способствует лучшему проникновению полимера в межфиламентное пространство волокна и увеличивает адгезионную прочность соединения волокна с эпоксидной матрицей.
Еще одним способом улучшения адгезии является модификация связующего путем введения растворителей или специальных добавок, а также наноструктурирование связующего, например, с помощью нановолокон, которые создают мостики между волокнами и матрицей, улучшая механические характеристики композита.
Малоизученным способом модификация волокон с целью улучшения адгезии является введение нанодобавок — дисперсий с размером частиц менее 100 нм (или близкими к этой величине) в раствор волокнообразующего полимера до формования волокна.
Исходные ПОД волокна (слева), ПОД волокна, модифицированные техническим углеродом (справа)
Ученые СПбГУПТД получили опытные партии ПОД волокон, модифицированные различными добавками. Исходные ПОД волокна и ПОД волокна, модифицированные техническим углеродом, были исследованы на смачиваемость и адгезионную прочность. Смачиваемость оценивали по высоте поднятия связующего за определенный промежуток времени при нормальных условиях по ГОСТ 29104.11-91. Адгезионную прочность связи волокно матрица оценивали «методом петли», который состоит в вытягивании волокна из адгезионной ячейки в виде петли, затянутой в узел.
Смачиваемость образцов из модифицированных ПОД волокон оказалась значительно лучше, чем у образцов из исходных ПОД волокон. Прочность адгезионной связи у образцов ПОД волокон, модифицированных техническим углеродом, оказалась выше на 25% по сравнению с образцами из исходного ПОД волокна.
