Оценка прочности адгезионной связи волокно - термопластичная матрица методом петли

УДК 678.01:539.6

Оценка прочности адгезионной связи волокно —

термопластичная матрица методом петли

1,2

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

ФГБУ Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева,

Москва, 119049, Россия

Прочность адгезионной связи волокно — матрица является важной характери-

стикой при разработке высокопрочных армированных пластиков. Оценка адгезии

армирующих волокон, в частности арамидных, к термопластичным матрицам с

помощью существующих методик сопряжена с большой трудоемкостью приго-

товления образцов, и кроме того, требуются дополнительные приспособления для

испытаний. Предлагаемый способ определения прочности адгезионной связи во-

локно — матрица основан на использовании адгезионной ячейки в виде узла из пет-

ли на микропластике, полученном пропиткой комплексной нити или жгута рас-

плавом термопласта. При подготовке образцов реализуется возможность регули-

рования давления в зоне формирования адгезионного контакта поверхности

волокна с расплавом матрицы. Испытания проводятся на стандартных разрыв-

ных машинах без дополнительных приспособлений, что важно для использования в

лабораториях и учебных заведениях. На примере арамидной нити Кевлар и поли-

сульфона показана экстремальная зависимость прочности адгезионной связи во-

локно — термопластичная матрица от времени контакта и температуры рас-

плава.

Ключевые слова:

термопласты, армированные пластики, адгезия, арамидные во-

локна

Введение.

Высокопрочные волокна в армированных пластиках обеспе-

чивают их высокие физико-механические свойства в направлении ориента-

ции волокон, роль полимерной матрицы при этом заключается в распреде-

лении напряжений между отдельными волокнами и сохранении формо-

устойчивости изделия в целом. Прочность адгезионной связи (ПАС)

волокно — полимер отвечает за передачу нагрузки на волокна вплоть до их

разрушения, поэтому изучению адгезии при разработке композитов уделя-

ется большое внимание [1].

Для реактопластов при исследовании ПАС волокно — матрица наи-

большее распространение получил метод вытягивания моноволокна из бло-

ка полимера (в англоязычной литературе метод называется pull-out) [2].

Этот метод трудоемок, особенно для хрупких и тонких волокон, и мало-

пригоден для высоковязких расплавов термопластичных связующих. Весь-

ма трудоемки и существующие методы «трех волокон», а также изучение

микрофрагментации и микротвердости [3–5], они требуют специального

оборудования для проведения испытания и малопригодны для испытания