Разработка эпоксиуретановых и уретановых связующих и опытных образцов карбоновых композиционных материалов на их основе испытания полученных образцов.

Цель данного этапа работы заключается в отработке технологии получения и в создании новых видов композитов (угле- и стеклопластиков) на основе эпоксиуретановых и уретановых матриц, обладающих улучшенными прочностными и ударостойкими показателями. Основные задачи, решаемые на данном этапе НИОКР: - изготовление лабораторной термоинфузионной установки; - отработка технологии получения опытных образцов карбоновых и стеклопластиковых композитов методами прямого прессования и вакуумной инфузии; - проведение испытаний физико-механических свойств полученных образцов: отвержденных эпоксиуретановых (ЭУ) и полиуретановых (ПУ) матриц и композитов на их основе; - корректировка составов ЭУ- и ПУ-связующих в ходе отработки процессов прессования и вакуумной инфузии образов композитов на основе угле- и стеклотканей; - проведение исследований, отвечающих требованиям Технического Задания, по определению длительности процесса пост-отверждения; - анализ полученных результатов; - разработка технических условий на связующие и полимерные композиции. Объектами исследования на данном этапе НИОКР являются два вида связующих и три вида армирующих наполнителей: - эпоксиуретановые связующие на основе композиций и отвердителя, отработанных на первом этапе НИОКР, и дополнительный эпоксидный модификатор Лапроксид БД; - полиуретановые связующие на основе олигоэфирных композиций и полиизоцианата, отработанных на первом этапе НИОКР, и дополнительный осущитель 3-глицидоксипропилтриметоксисилан (GLYMO); - ткани на основе углеродных и стеклянных волокон и плетенные рукава из углеродных волокон. Актуальность, новизна и практическая значимость работы обусловлена тем обстоятельством, что для создания композиционных материалов (угле-стеклопластиков), обладающих улучшенными прочностными и ударостойкими характеристиками, в сравнении с эпоксидсодержащими композитами, мы используем ЭУ-и ПУ-связующие, адаптированные для применения к методам прямого прессования и вакуумной инфузии. Необходимо отметить, что если для эпоксиуретановых матриц появился ряд научных исследовании, то работ, посвященных применению полиуретановых связующих для получения композитов в России, до настоящего времени не проводилось. Перспективность нашей работы связана с тем, что исходные составляющие ЭУ-композиций (Лапроксиды и Лапрлаты) и ПУ-композиций (гидроксилсодержащие олигоэфиры) производятся на территории РФ, значит есть возможность производить высокотехнологичные отечественные композиционные материалы. Основные результаты выполненной работы: - изготовлена лабораторная термоинфузионная установка для получения образцов композитов на основе ПУ-связующих методом вакуумной инфузии; - отработаны методики получения опытных образцов как отвержденных ПУ- и ЭУ-связующих , так и угле- и стеклопластиков на основе этих матриц; - впервые в России получены образцы угле- и стеклопластиков на основе полиуретановых связующих; - на основании проведенных калориметрических исследований образцов отвержденных ПУ-и ЭУ-связующих, подвергнутых воздействию температуры в течении различных промежутков времени, подтвержден параметр, установленный Техническим Заданием настоящего НИОКР, а именно « длительность пост-отверждения после выемки образца из формы - не менее 12 часов при 50°С»; - с помощью методики лазерной микроинтерфереметрии проведено исследование особенностей, отмеченных у ПУ-связующих при смешении их компонентов. Выдвинуты предположения о природе наблюдаемых явлений и определены практические рекомендации; - проведено детальное изучение физико-механических свойств образцов: отвержденных полиуретановых и эпоксиуретановых связующих; угле-и стеклопластиков на основе ЭУ-матриц, полученных методом прямого прессования; угле-и стеклопластиков на основе ПУ-матриц полученных методом вакуумной инфузии; - на основании этих исследований показано, что:1) ЭУ-матрицы и ЭУ-стекло- и углепластики показывают лучшие прочностные и ударопрочные характеристики нежели соответствующие образцы на основе не модифицированной эпоксидной смолы и коммерческого компаунда ЭТАЛ-29; введение в состав ЭУ-связующего дифункционального эпоксидного модификатора Лапроксид БД приводит к улучшению прочностных свойств только в случае с углепластиками; 2) оптимальный состав ПУ-связующих должен включать в себя 5 масс. % осушителя GLYMO; стекло- и углепластики на основе ПУ-матриц (за исключением образца №6) превосходят по ударопрочным показателям соответствующие образцы стекло- и углепластиков на основе коммерческого компаунда Этал-Инжект; прочностные свойства ПУ-стеклопластиков (за исключением ПУ-6) при растяжении и изгибе сопоставимы со стеклопластиками на основе коммерческого компаунда Этал-Инжект; - углепластики на основе коммерческого компаунда Этал-Инжект по показателю прочность при изгибе немного превосходят образцы ПУ-углепластиков, а по показателю прочность при растяжении эти значения сопоставимы; углепластики на основе коммерческого компаунда Этал-Инжект по показателю прочность при изгибе немного превосходят образцы ПУ-углепластиков, а по показателю прочность при растяжении эти значения сопоставимы.