Исследование влияния ионно-плазменной обработки на свойства поверхности армирующих наполнителей

Представлены результаты исследования гидрофильных свойств стеклянных нитей марки ВМПС-10 84×4 и углеродных жгутов марки SYT-49S 12K. Установлено, что краевой угол смачивания стеклянных и углеродных волокон, уменьшающийся после ионно-плазменной обработки, возвращается к исходным значениям в течение 8 сут. Значения капиллярности волокон обоих типов необратимо увеличиваются, но для углеродных волокон наблюдается более значительное изменение данного параметра. В ходе исследования микроструктуры поверхности волокон наполнителей до и после обработки установлено, что все образцы равномерно покрыты пленкой активного замасливателя с микродисперсной структурой, однако для стеклянных волокон размер частиц аппрета в ходе обработки увеличивается, а для углеродных волокон – уменьшается. Также были проведены теплофизические исследования исследуемых армирующих наполнителей и было установлено, что в ходе ионно-плазменной модификации протекает эрозия пленки аппрета.

1. Башаров Е. А., Вагин А. Ю. Анализ применения композиционных материалов в конструкции планеров вертолетов // Труды МАИ. – 2017. – № 92. – С. 1–33.

2. Бузник В. М., Каблов Е. Н. Арктическое материаловедение. – Томск: ИД Томского государственного университета. – 2018. – 44 с.

3. Каблов Е. Н. Современные материалы – основа инновационной модернизации России // Металлы Евразии. – 2012. – № 3. – С. 10–15.

4. Каблов Е. Н. Материалы и химические технологии для авиационной техники // Вестник Российской академии наук. – 2012. – № 6. – С. 520–530.

5. Липатов Ю. С. Межфазные явления в полимерах. – Киев: Наук. Думка, 1980. – 259 с.

6. Гуляев А. И. Измерение адгезионной прочности «волокно–матрица» с применением наноиндентирования (обзор) // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2019. – № 3 Ст.75. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 02.06.2021). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-3-68-78.

7. Гуляев А. И., Медведев П. Н., Сбитнева С. В., Петров А. А. Экспериментальное исследование по оценке адгезионной прочности «волокно–матрица» в углепластиках на основе эпоксидного связующего, модифицированного полисульфоном // Авиационные материалы и технологии. 2019. – № 4. С. 80–86. DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-4-80-86.

8. Кудрявцева А. Н., Терехов И. В., Гуревич Я. М., Григорьева К.Н. Модификация эпоксидных связующих для ПКМ резорцином // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. – 2019. № 2. Ст.04 URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 02.06.2021). DOI: 10.18577/2307-6046-20190-2-35-42.

9. Котомин С. В. Оценка адгезионной прочности связи волокно – термопластичная матрица методом петли // Инженерный журнал: наука и инновации. – 2015. – №12 (48) . – С. 1–10. URL: https://cyberleninka.ru (дата обращения: 13.03.2021).

10. Богданова Ю. Г. Адгезия и ее роль в обеспечении прочности полимерных композитов // Учебное пособие для студентов по специальности «Композиционные наноматериалы». – М.: МГУ, 2010. – 68 с.

11. Курносов А. О., Вавилова М. И., Мельников Д. А. Технологии производства стеклянных наполнителей и исследование влияния аппретирующего вещества на физико-механические характеристики стеклопластиков // Авиационные материалы и технологии. – 2018. – № 1. – С. 64–70. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-1-64-70.

12. Тихомиров А. С., Сорокина Н. Е., Авдеев В. В. Модифицирование поверхности углеродного волокна растворами азотной кислоты // Неорганические материалы. – 2011. – № 6 (47). С. 684–688.

13. Li J., Sun F. F. The effect of nitric acid oxidization treatment on the interface of carbon fiberreinforced thermoplastic polystyrene composite // Polym.-Plast. Technol. and Eng. – 2009. – N 7 (48). – P. 711–715.

14. Vinke P., Vander Eijk M., Verbree M., Voskamp A. F., Van Bekkum H. Modification of the surfaces of a gas activated carbon and a chemically activated carbon with nitric acid, hypochlorite and ammonia // Carbon. – 1994. – V. 32, N 4. – P. 675–686.

15. Moreno-Castilla С., Ferro-Garcia М. А., Joly J. P., Bautista-Toledo I., CarrascoMarin F., Rivera-Utrilla J. Activated сarbon surface modifications by nitric acid, hydrogen peroxide and ammonium peroxydisulfate treatments // Langmuir. – 1995. – V. 11, N 11. – P. 4386–4392.

16. Сергеева Е. А. Ибатуллина А. Р. Изменение поверхностных и физико-механических свойств арамидных волокон, модифицированных потоком плазмы высокочастотного емкостного разряда пониженного давления // Вестник Казанского технологического университета. – 2012. – № 4. С. 63–66.

17. Гарифуллин А. Р. Исследование свойств углеродных волокон, модифицированных высокочастотным емкостным разрядом // Вестник Казанского технологического университета. – 2014. № 18. – С. 32–34.

18. Гарифуллин А. Р., Абдуллин И. Ш. Плазменная гидрофилизация углеродной ленты для создания композиционных материалов с повышенными прочностными характеристиками // Вестник Казанского технологического университета. – 2014. – № 17. – С. 101–102.

19. Гарифуллин А. Р., Абдуллин И. Ш., Скидченко Е. А. Исследование плазменного воздействия на прочность соединения углеродного волокна с эпоксидной матрицей при получении композиционных материалов // Вестник Казанского технологического университета. – 2014. – № 21. С. 69–70. URL: https://cyberleninka.ru (дата обращения: 13.03.2021).