Влияние гибридизации углепластика волокнами сверхвысокомолекулярного
полиэтилена на плотность, прочность при изгибе и ударную вязкость образцов
В. И. Мамонов, Е. А. Белецкий, Г. С. Спрыгин
Рассмотрена возможность повышения ударной вязкости и дополнительного снижения плотности изделий из углепластиков (УП) с помощью введения сверхвысокомолекулярных полиэтиленовых (СВМПЭ) ровингов, обладающих высокой прочностью при растяжении, ударной вязкостью и низкой плотностью. Углепластик, состоящий из ровингов с углеродными волокнами (УВ), дополнительно армировали ровингами D800 и SK75 с волокнами СВМПЭ. УП и ровинги СВМПЭ смешивали в разных пропорциях и делали однонаправленные, гибридные (трёхкомпонентные) образцы с двумя видами эпоксидных матриц HT-2 и L285. Кроме гибридов были изготовлены двухкомпонентные образцы с каждым из ровингов УВ, D800 и SK75 отдельно. Количество ровингов в объёме гибридных образцов изменяли с шагом 25 %, получая соотношения между количеством УВ и СВМПЭ ровингов 0,25/0,75, 0,50/0,50 и 0,75/0,25. Необходимое количество ровингов с такими соотношениями рассчитывали, используя константы УВ и СВМПЭ ровингов. Определяли ударную вязкость, плотность и прочность образцов при изгибе. Плотность образцов определяли методом расчётов, также используя константы ровингов. Результаты испытаний прочности гибридов сравнивали с показателями прочности УП. При увеличении количества СВМПЭ ровингов прочность при изгибе и плотность гибридов по сравнению с УП снижались с разной скоростью, а ударная вязкость резко повышалась, затем резко падала. Плотность гибридов с каждым шагом снижалась примерно на 8 %, а скорость снижения прочности при изгибе приблизительно в два раза превышала скорость уменьшения плотности. Ударная вязкость гибридов, содержавших 25 и 50 % СВМПЭ ровингов, в среднем увеличилась в 3,28 и в 3,4 раза соответственно.
Ключевые слова: сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ); углеродные волокна (УВ); полимерные композиционные материалы (ПКМ); углепластик (УП); константы ровингов; концентрация ровингов.
DOI: 10.30791/1028-978X-2024-6-57-71
Ссылка:
Мамонов В.И., Белецкий Е.А., Спрыгин Г.С. Влияние гибридизации углепластика волокнами сверхвысокомолекулярного полиэтилена на плотность, прочность при изгибе и ударную вязкость образцов. Перспективные материалы, 2024, № 6, c. 57 – 71. DOI: 10.30791/1028-978X-2024-6-57-71