Углепластик с градиентом состава матрицы на основе бензоксазин-фталонитрильных композиций

Разработана технология получения углепластика на основе бензоксазин-фталонитрильного связующего с градиентом состава матрицы методом порошкового напыления. Связующее в верхних слоях углепластика содержит преимущественно фталонитрил, в центре углепластиковой пластины – преимущественно бензоксазин. От поверхности к центру образца состав связующего плавно меняется, т. е. имеет место градиент состава матрицы. Для повышения ударостойкости в состав связующего введен высокотемпературный термопласт, концентрация которого также изменяется по толщине образца. По сравнению с углепластиком гомогенного состава с таким же содержанием компонентов в связующем градиентный углепластик обладает более высокой теплостойкостью и ударной прочностью без потери жесткости.

1. Bornosuz N. V. , Korotkov R. F., Shutov V. V. , Sirotin I. S., Gorbunova I. Y. Benzoxazine copolymers with mono-and difunctional epoxy active diluents with enhanced tackiness and reduced viscosity // Journal of Composites Science. – 2021. – V. 5, N 9. – С. 250.

2. Gu H., Gao C., Du A., Guo Y. , Zhou H., Zhao T., Guo, Z. An overview of high-performance phthalonitrile resins: fabrication and electronic applications // Journal of Materials Chemistry C. – 2022.– V. 10, N 8. – P. 2925–2937.

3. Yakovlev M. V. , Kuchevskaia M. E., Terekhov V. E., Morozov O. S., Babkin A. V. , Kepman A. V. , Avdeev V. V. , Bulgakov B. Easy processable tris-phthalonitrile based resins and carbon fabric reinforced composites fabricated by vacuum infusion // Materials Today Communications. – 2022. – V. 33. – P. 104738.

4. Bulgakov B. A., Morozov O. S., Timoshkin I. A., Babkin A. V., Kepman A. V. Bisphthalonitrile-based thermosets as heat-resistant matrices for fiber reinforced plastics // Polymer Science, Series C. – 2021. – V. 63. – P. 64–101.

5. Курно сов А. О., Вавилова М. И., Гуляев И. Н., Ахмадиева К. Р. Безрастворная технология изготовления препрега на основе высокотемпературного порошкового фталонитрильного связующего // Вопросы материаловедения. – 2021. – № 4 (108). – С. 165–178. https://doi.org/10.22349/19946716-2021-108-4-165-178.

6. Soudjrari S., Derradji M., Amri B., Djaber K., Mehelli O., Tazibet S., Khadraoui A. Novel vanillin-based benzoxazine containing phthalonitrile thermosetting system: Simple synthesis, autocatalytic polymerization and high thermomechanical properties // High Performance Polymers. – 2022. – V. 34, N 7. – P. 818–827

7. Brunovska Z., Ishida H. Thermal study on the copolymers of phthalonitrile and phenylnitrile‐ functional benzoxazines // Journal of applied polymer science. – 1999. – V. 73, N 14. – P. 2937–2949.

8. Chen L., Ren D., Chen S., Li K., Xu M., Liu X. Improved thermal stability and mechanical properties of benzoxazine-based composites with the enchantment of nitrile // Polymer Testing. – 2019. – V. 74. – P. 127–137.

9. Dayo A. Q., Wang A. R., Derradji M., Kiran S., Zegaoui A., Wang J., Liu W. B. Copolymerization of mono and difunctional benzoxazine monomers with bio-based phthalonitrile monomer: Curing behaviour, thermal, and mechanical properties // Reactive and Functional Polymers. – 2018. – V. 131. – P. 156–163.

10. Lv D., Dayo A. Q., Wang A. R., Kiran S., Xu Y. L., Song S., Gao B.-C. Curing behavior and properties of benzoxazine‐co‐self‐promoted phthalonitrile polymers // Journal of Applied Polymer Science. – 2018. – V. 135, N 31. – P. 46578.

11. Liu Y. , Yin R., Yu X., Zhang K. Modification of Solventless‐Synthesized Benzoxazine Resin by Phthalonitrile Group: An Effective Approach for Enhancing Thermal Stability of Polybenzoxazines // Macromolecular Chemistry and Physics. – 2019. – V. 220, N 1. – С. 1800291.

12. Андрианов а К. А., Ха ликов, А. А., Бе з заметнов, О. Н., Амиров а, Л. М. Функционально-градиентный углепластик на основе эпоксидной матрицы, модифицированной термоэластопластом // Вопросы материаловедения. – 2023. – № 3 (115). – С. 170–177.

13. Hassan E., Zekos I., Jansson P. , Pecur T., Floreani C., Robert C., Stack M. M. Erosion mapping of through-thickness toughened powder epoxy gradient glass-fiber-reinforced polymer (GFRP) plates for tidal turbine blades // Lubricants. – 2021. – V. 9, N 3. – С. 22.

14. Ishida H. Chapter 1 // Handbook of Benzoxazines Resins. / H. Ishida, T. Agag, Eds. – Elsevier: Amsterdam, 2011. – P. 3–69.

15. Антипин И. С., Амирова Л. М., Андрианова К. А., Мадиярова Г. М., Шу милова Т. А., Казымова М. А., Амиров Р. Р. Безрастворный синтез бензоксазиновых мономеров различного строения и полимеры на их основе // Вестник технологического университета. – 2023. – Т. 6, № 9. – С. 17–25.

16. Аринина М. П., Ильин С. О., Макарова В. В., Горбунова И. Ю., Кербер М. Л., Куличихин В. Г. Совместимость и реологические свойства смесей эпоксидианового олигомера с ароматическими полиэфирами // Высокомолекулярные соединения. Серия А. – 2015. – Т. 57, № 2. – С. 152–161.