СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЫ

  • Yuri N. Ivanov Иркутский национальный исследовательский технический университет
  • Nikolay V. Minaev Иркутский национальный исследовательский технический университет
  • Victor V. Bayandin Иркутский национальный исследовательский технический университет
  • Nina S. Shaglaeva Иркутский национальный исследовательский технический университет
Ключевые слова: эпоксидная смола, тетраэтилентетрамин, пластификатор, планирование эксперимента, композит, твердость

Аннотация

В статье приведены результаты разработки рецептур полимерных композиционных материалов на основе эпоксидной смолы, тетраэтилентетрамина и пластификатора с заданными значениями твердости. Синтезированные материалы будут использоваться при реализации технологического процесса посадки ребер деталей в качестве губок посадочной машины. Все используемые химические соединения и стекловолокно являются продуктами отечественного производства. Для нахождения оптимальных соотношений полимерного связующего, отвердителя и пластификатора полимерных композиционных материалов использовался метод математического планирования эксперимента. Составление матрицы плана эксперимента производилось с использованием программного пакета Statistica, составлен 3-х уровневый план с числом опытов равным 9-ти и числом повторных измерений равным 3-м. Порядок проведения опытов был рандомизирован для того, чтобы условия проведения экспериментов не искажали результат за счет систематических смещений. Оценка влияний факторов была произведена с помощью дисперсионного анализа (ANOVA) на уровне статистической значимости 0,95. Значимыми регрессорами являются доля отвердителя «Н», доля пластификатора «Pl», произведение «H∙Pl», квадрат доли отвердителя «H2» и произведение «Pl2∙H». Увеличение количества отвердителя приводит к росту твердости, рост функции обеспечивает как линейная, так и квадратичная составляющая. Увеличение количества пластификатора приводит к снижению твердости материала. Регрессор «H∙Pl» уменьшает значение твердости, а регрессор «Pl2∙H» увеличивает ее значение. Поверхность отклика твердости композиционного материала имеет максимум при 20% отвердителя и при отсутствии пластификатора, минимум твердости соответствует сочетанию 10% отвердителя и 20% пластификатора. Достоверность построенной модели дополнительно подтверждена экспериментально на контрольных образцах.

Литература

Kablov E.N. Innovative developments of FSUE "VIAM" of the State Research Center of the Russian Federation on the implementation of " Strategic directions for the development of materials and technologies for their processing for the pe-riod up to 2030» Aviats. Mater. Tekhnol. 2015. V. 33. N 1. P. 3-33 (in Russian). DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.

Borshchev A.V., Gusev Yu.A. Polymer composite materi-als in the automotive industry. Aviats. Mater. Tekhnol. 2014. N S2. P. 34-38 (in Russian). DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-s2-34-38.

Raskutin A.E. Russian polymer composite materials of a new generation, their development and implementation in promising developed structures. Aviats. Mater. Tekhnol. 2017. N S. P. 349-367 (in Russian). DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-349-367.

Kondrashov S.V., Shashkeev K.A., Petrova G.N., Mekalina I.V. Polymer composite materials for structural purposes with functional properties. Aviats. Mater. Tekhnol. 2017. N S. P. 405-419 (in Russian). DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-405-419.

Teo A. J. T., Mishra A., Park I., Kim Y.-J., Park W.-T., Yoon Y.-J. Polymeric biomaterials for medical implants and devices. ACS Biomat. Sci. & Eng. 2016. V. 2. N 4. P. 454-472. DOI: 10.1021/acsbiomaterials.5b00429.

Rezvova M.A., Glushkova T.V., Makarevich M.I., Niki-shev P.A., Kostyuk S.V., Klyshnikov K.Yu., Ovcha-renko E.A. Nanocomposites based on biocompatible ther-moplastic elastomer and carbon nanoparticles for use in car-diovascular surgery. Zhurn. Prikl. Khim. 2020. V. 93. N 9. P. 1353-1382 (in Russian). DOI: 10.31857/S0044461820090133.

Nele L., Caggiano A., Teti R. Autoclave Cycle Optimization for High Performance Composite Parts Manufacturing. Proc. CIRP. 2016. V. 57. P. 241-246. DOI: 10.1016/j.procir.2016.11.042.

Johnson S., Polcari M., Sherwood J. Techno-economic model and simulation for wind blade manufacturing. 33rd Technical Conference of the American Society for Composites. Seattle, United States. 2018. V. 2. P. 1321-1333. DOI: 10.12783/asc33/26009.

Kolobkov A.S. Polymer composite materials for various aircraft structures. Tr. VIAM. 2020. V. 89. N 6-7. P. 38-44 (in Russian). DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-67-38-44.

Zhelezina G.F., Gulyaev I.N., Solov'eva N.A. New generation Aramid organoplastics for aircraft structures. Aviats. Mater. Tekhnol. 2017. N S. P. 368-378 (in Russian). DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-368-378.

Zhelezina G.F., Solov'eva N.A., Makrushin K.V., Rysin L.S. Polymer composite materials for the manufacture of a dustproof device for a promising helicopter engine. Aviats. Mater. Tekhnol. 2018. V. 50. N 1. P. 58-63 (in Russian). DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-1-58-63.

Zhelezina G.F., Voinov S.I., Kulagina G.S., Solovieva N.A. The application of melt polymer binders for the manufacture of organoplastics prepregs. Russ. J. Appl. Chem. 2020. V. 93. N 3. P. 393-399. DOI: 10.31857/S004446182003010X.

Kablov E.N., Semenova E.N., Petrova G.N., Larionov S.A., Perfilova D.N. Polymer composite materials on a thermoplastic matrix. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2016. V. 59. N 10. P. 61-71 (in Russian). DOI: 10.6060/tcct.20165910.5368.

Pashkov A.E., Makaruk A.A. Mechanization of forming and levelling of frame and casing parts. IOP Conference Se-ries "Materials Science and Engineering". Irkutsk. 2019. V. 632. N 0121052019. DOI: 10.1088/1757-899X/632/1/012105.

Makaruk A.A., Pashkov A.A., Samoylenko O.V. Increasing the shape accuracy of the hardened parts of the frame by technological methods. IOP Conference Series "Materials Science and Engineering". Irkutsk. 2019. V. 632. N 0121002019. DOI: 10.1088/1757-899X/632/1/012100.

Chike K.E., Myrick M.L., Lyon R.E., Angel S.M. Raman and Near-Infrared Studies of an Epoxy Resin. Appl. Spec-trosc. 1993. V. 47. N 10. P. 1631-1635. DOI: 10.1366/0003702934334714.

Jin F. L., Li X., Park S.-J. Synthesis and application of epoxy resins: A review. J. Ind. Eng. Chem. 2015. V. 29. P. 1-11. DOI: 10.1016/j.jiec.2015.03.026.

Mohan P.A. Critical review: The modification, properties, and applications of epoxy resins. Polym.-Plast. Technol. Eng. 2013. V. 52. N 2. P. 107-125. DOI: 10.1080/03602559.2012.727057.

Bratasyuk N.A., Zuev V.V. Kinetics of curing of epoxyu-rethane compositions with amine hardeners of various nature. Zhurn. Prikl. Khim. 2020. V. 93. N 10. P. 1432-1445 (in Russian). DOI: 10.31857/S0044461820100047.

Zhang X., Qiao L., Lu X., Jiang L., Cao T. Preparation and properties of toluene-diisocyanate-trimer-modified epoxy resin. Polymers. 2019. V. 11. N 3. P. 416-428. DOI: 10.3390/polym11030416.

Ivanov Y.N., Pashkov A.E., Chashhin N.S. Optimization of hole generation in Ti/CFRP stacks. IOP Conference Series "Materials Science and Engineering". Tomsk. 2018. V. 327. N 04204311. DOI: 10.1088/1757-899X/327/4/042043.

Darmawan A.S., Purboputro P.I., Febriantoko B.W. The effect of composition on hardness and wear resistance of rice plant fiber reinforced composite as a material of brake lining. IOP Conference Series "Materials Science and Engineering". Yogyakarta: Indonesia. 2020. V. 771. N 0120692. DOI: 10.1088/1757-899X/771/1/012069.

Ozsoy N., Ozsoy M., Mimaroglu A. Mechanical and Tribological Behaviour of Chopped E-Glass Fiber Reinforced Epoxy Composite Materials. Acta Phys. Polonica. 2017. V. 132A. N 3-II. P. 852-856. DOI: 10.12693/APhysPolA.132.852.

Опубликован
2021-06-18
Как цитировать
Ivanov, Y. N., Minaev, N. V., Bayandin, V. V., & Shaglaeva, N. S. (2021). СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЫ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 64(7), 89-95. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20216407.6379
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)