Исследование физико-механических и триботехнических свойств антифрикционного углепластика на основе модифицированной термореактивной матрицы

Исследованы физико-механические и триботехнические свойства антифрикционного углепластика УГЭТ на основе низкомодульной углеродной ткани «Урал Т-15Р» с целью повышения величины предельной деформации и снижения модуля упругости за счет применения модифицированной термореактивной матрицы ЭТ-4 вместо традиционно применяемой ЭТ-2.

На основании результатов проведенных экспериментов подобраны режимы полимеризации и термической обработки эпоксидных связующих. Опытные образцы препрегов, полученные методом растворной пропитки на линии УПСТ-1000М, переработаны в ПКМ методом горячего прессования. Проведены физико-механические испытания образцов по определению предела прочности при сжатии, сдвиге и изгибающего напряжения при разрушении, а также ударной вязкости по Шарпи. В качестве роликов контртел для определения триботехнических свойств углепластиков применяли сталь 20Х13 и оксидированный титановый сплав ПТ-3В.

Установлено, что образцы углепластика на основе химически модифицированного связующего ЭТ-4 с двухступенчатым режимом полимеризации и термообработки в диапазоне от 90 до 180°C обладают более высокими физико-механическими и триботехническими свойствами при трении по стали 20Х13 и оксидированному титановому сплаву ПТ-3В по сравнению с образцами, подвергнутыми трехступенчатому режиму полимеризации, и углепластиком УГЭТ.

1. Бахарева В. Е. Современные машиностроительные материалы. Неметаллические материалы. Справочник / Под ред. И. В. Горынина. – СПб.: НПО «Профессионал», 2014. – С. 79–133.

2. Дворянцев Д. Д., Лишевич И. В., Саргсян А. С., Морозов Д. Л., Шарко Е. А. Исследование физико-механических и триботехнических свойств антифрикционного углепластика на основе модифицированной термореактивной матрицы // Материалы 20-й конференции молодых ученых и специалистов «Новые материалы и технологии» (КМУС-2023), НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей», 2023.

3. Николаев Г. И., Бахарева В. Е., Власов В. А., Лобынцева И. В., Анисимов А. В., Петрова Л. В., Симина В. Н. Применение антифрикционных углепластиков в подшипниках скольжения // Вопросы материаловедения. – 2006. – № 2 (46). – С. 7–21.

4. Бахарева В. Е., Николаев Г. И., Анисимов А. В. Улучшение функциональных свойств антифрикционных полимерных композитов для узлов трения скольжения // Российский химический журнал. – 2009. – Т. 53, № 4. – С. 4–18.

5. Мустафа Л. М., Исмаилов М. Б., Ермаханова А. М., Санин А. Ф. Исследование влияния пластификаторов и термопластов на механические свойства эпоксидной смолы и углепластика (Обзор) // Комплексное использование минерального сырья (Complex Use of Mineral Resources). – 2019. – № 4 (311). – С. 48–56. https://DOI.org/10.31643/2019/6445.37

6. Кузнецов А. В., Петров В. В. Метод химической модификации эпоксидных композиций // Электронный журнал «Инженерный вестник Дона». – 2019. – № 6. – С. 1–9.

7. Куперман А. М., Зеленский Э. С., Кербер М. Л. Стеклопластики на основе матриц, совмещающих термо- и реактопласты // Механика композитных материалов. – 1996. – Т. 32, № 1. – С. 111–117.

8. Пат. РФ 2153107 C1. Антифрикционная композиция / Абозин И. Ю., Бахарева В Е., Лобынцева И. В. и др. – Опубл. 20.07.2000.

9. Антифрикционные углеродные материалы / Под ред. С. М. Клейменова. – М., 1973. – 62 с.

10. Чурсова Л. В., Панина Н. Н., Гребенева Т. А., Кутергина И. Ю. Эпоксидные смолы, отвердители, модификаторы и связующие на их основе. – СПб.: Профессия, 2020. – 574 с.

11. Перепелкин К. Е. Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты. – СПб.: Научные основы технологии, 2009. – С. 92.

12. Гинзбург Б. М., Точильников Д. Г., Бахарева В. Е., Анисимов А. В., Киреенко О. Ф. Полимерные материалы для подшипников скольжения, смазываемых водой (Обзор) // Журнал прикладной химии. – 2006. – Т. 79, № 5. – С. 705–716.

13. Точильников Д. Г., Гинзбург Б. М. Технология триботехнических экспресс-испытаний антифрикционных полимеров // Вопросы материаловедения. – 2002. – № 3 (31) . – С. 39–48.

14. Пластификаторы // Химическая энциклопедия [Электронный ресурс]. URL: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3395.html (дата обращения 25.08.2019).

15. Мостовой А. С . Рецептуная модификация эпоксидных смол с применением новых высокоэффективных пластификаторов // Современные наукоемкие технологии (Modern high technologies). – 2015. – № 7. – С. 66–70.

16. Мараховский К. М., Осипчик В. С . Модификация эпоксидного связующего с повышенными характеристиками для получения композиционных материалов // Успехи в химии и химической технологии. – 2016. – Т. ХХX, № 10. – С. 56–58.

17. Загора А. Г., Ткачук А. И., Терехов И. В., Мухаметов Р. Р. Методы химической модифицкации эпоксидных олигомеров (обзор) // Труды ВИАМ. – 2021. – № 7 (110). DOI: 10.18577/2307-6046-2021-0-7-73-85

18. Бартенев Г.М., Лаврентьев В.В. Трение и износ полимеров. – Л.: Химия, 1972.