Научные основы создания композитов на базе перспективных термопластичных полимеров, армированных непрерывными волокнами, модифицированных высокоэнергетической обработкой

Объекты исследования – углеродное и базальтовое волокно, полимерные композиты на основе полиэфирэфиркетона (ПЭЭК), армированные данными волокнами. Целью проведения второго этапа работ являлось отработка режимов высокоэнергетической обработки волокна для изготовления полимерных композиционных материалов и установление влияния данной обработки на физико-механические характеристики получаемых образцов композитов. Анализ литературы показал, что среди существующих физических методов высокоэнергетической обработки волокна одним из наиболее оптимальных с позиции эффективности от воздействия и технологичности метода является плазменная обработка. Среди доступного оборудования для работы по данному проекту была выбрана установка для обработки материалов низкотемпературной плазмой атмосферного разряда с убегающими электронами (atmospheric Discharge with Runaway Electrons – DRE). Отработаны методы обработки слоев волокна и изготовления композитов с модифицированными волокнами. Для оценки эффекта модификации волокон проводились измерения краевого угла смачивания. Было установлено, что плазменная обработка приводит к значительному повышению смачиваемости поверхности исследуемых материалов, при этом в значительной мере эффект становится заметен после 5 минут обработки. В ходе изучения изменения структуры модифицированных волокон методом сканирующей электронной микроскопии установлено, что плазменная обработка приводит к созданию более развитой поверхности (шероховатости) а также наблюдается удаление слоя технического аппрета на углеродных волокнах, что согласуется с данными ИК-спектроскопии. Изучение структуры композитов показало повышение уровня межфазной адгезии между обработанными в плазме волокнами и полимерной матрицей. Механические испытания показали, что плазменная модификация углеродных и базальтовых волокон приводит к увеличению сдвиговой прочности и прочности при изгибе слоистых композитов, но снижает прочность при растяжении и прочность при сжатии.