Савельев А.В., Гребенева Т.А., Панина Н.Н.
ПОЛИМЕРНЫЕКЛЕЕВЫЕ СОСТАВЫ ДЛЯ АРМИРУЮЩИХ ВОЛОКНИСТЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ИНФУЗИОННЫХ И ИНЖЕКЦИОННЫХ МЕТОДАХ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПКМ *
Аннотация:
широкое и всестороннее распространение инфузионных и инжекционных технологий получения ПКМ и необходимость упрощение процессов получения преформы способствовали активному использованию конструкционных тканей с предварительно нанесенным полимерным клеевым составом в виде адгезионного слоя. В данной работе приведены составы полимерных клеев, положительные и отрицательные их характеристики, а также способы нанесения клеевых составов на армирующий напоолнитель
Ключевые слова:
полимерные композиционные материалы (ПКМ), адгезионный слой, клеевой состав
Введение В последнее время полимерные композиционные материалы (ПКМ) получили широкое распространение в различных областях промышленности и техники. Для создания изделий из ПКМ конструкционного назначения традиционно используется метод препрегово-автоклавного формования. Данная технология трудозатратная, требует большого количества энергии и времени, что значительно удлиняет технологический цикл и удорожает производственный процесс. В настоящее время главной задачей становится повышение эффективности производства изделий из ПКМ. Поэтому производители уделяют большое внимание поиску альтернативных низкозатратных технологий формования, которые могли бы обеспечить создаваемым ПКМ те же характеристики, что и автоклавирование. Так на смену методу препрегово-автоклавного формования пришли «прямые» процессы пропитки наполнителя – инжекционные и инфузионные технологии. Среди них наиболее известными технологиями являются: метод литьевого прессования RTM (Resin Transfer Molding), метод вакуумной инфузии (метод VaRTM (Vacuum assisted Resin Transfer Molding)) и метод пропитки пленочным связующим – RFI – метод (Resin Film Infusion) [1,2]. Безавтоклавные методы формования ПКМ являются весьма перспективными для создания крупногабаритных изделий, поскольку они не только применимы при изготовлении сложных конструкций, дают возможность регулировать производительность, но и снижают количество отходов [3]. Для создания композитных изделий формируется преформа (preform) – «сухая» предварительная заготовка на основе волокнистого наполнителя. При изготовлении преформы фиксируется требуемая сложная форма деталей, а также достигается максимальное объемное содержание волокна и требуемые размеры изделия. Для получения «сухой» многослойной преформы для формования изделия осуществляют укладку нескольких слоев тканого или прошитого тканевого материала. Процесс раскройки «сухой» ткани вручную и последующая сборка выкроенных заготовок осложняется тем, что ткань рассыпается по краям срезов и образует бахрому. Драпировка «сухой» армирующей ткани, не имеющей липкости, не всегда обеспечивает точное и равномерное расположение вырезанного куска волокнистого материала. Этот технологический этап достаточно непростой, поскольку все чаще встает задача получения деталей сложной геометрии. Выкладываемые слои армирующего наполнителя ничем не прикрепляются и не удерживаются никаким элементом, это может привести к их сползанию относительно друг друга и с оснастки во время процесса формования. Для облегчения технологического процесса формирования преформы, часто используют аэрозольные баллончики монтажных клеев-спреев, содержащих скрепляющее клейкое вещество с растворителем, для придания необходимой технологической липкости при склеивании и закреплении вырезанных кусков волокнистого армирующего наполнителя [4-6]. Иногда для этих целей используют специальный клеевой состав на основе основного полимерного связующего, разбавленного органическим растворителем. Используемые приемы не достаточно практичны, поскольку наносимый клеевой раствор может «срабатывать» или слишком медленно, тем самым увеличивая продолжительность операции выкладки, или очень быстро, исключая возможность перемещения армирующих слоев в случае ошибки в их расположении. Кроме того, наличие легколетучих органических растворителей в аэрозолях и растворных вариантах клеевого связующего, может приводить к увеличению пористости формируемых изделий и к снижению их прочностных характеристик, а также повышать токсические выбросы. Полимерные клеевые составы Широкое и всестороннее распространение инфузионных и инжекционных технологий получения ПКМ и необходимость упрощение процессов получения преформы способствовали активному использованию конструкционных тканей с предварительно нанесенным полимерным клеевым составом в виде адгезионного слоя. Немецкая компания Saertex предлагает на сырьевом рынке запатентованный продукт «SAERfix» [7], который представляет собой мультиаксиальную ткань с нанесенным полулипким клеевым составом в качестве адгезионного слоя. Мультиаксиальные ткани торгового бренда SAERfix выпускается двух видов: марка SAERfix EP – совместимая с эпоксидными связующими и марка SAERfix UP – совместимая с полиэфирными и винилэфирными связующими. Клеевой состав может быть нанесен на одну или обе стороны мультиаксиальной ткани. Такое технологическое решение сокращает время и облегчает процесс размещения тканей в момент формирования преформы. Эти материалы обладают повышенной адгезией и превосходными характеристиками сцепления даже на сильно изогнутых поверхностях, допуская возможность повторного размещения в случае не точно выложенного армирующего слоя (ткань легко удаляется и если необходимо, повторно применяется), что приводит к заметному снижению трудоемкости формования и повышению качества изготовления конструкций из ПКМ и практически не влияют на механические характеристики готового изделия [8]. В качестве адгезионного слоя часто используется термопластичный полимер, нанесенный на поверхности волокнистого наполнителя, в виде тонкого клеевого слоя, который при нагревании расплавляется, а затем снова затвердевает при охлаждении, при этом связывая слои тканых наполнителей вместе, что способствует механическому удержанию «сухих» армирующих тканей. Однако использование такого термопластичного адгезива имеет некоторые недостатки. Ввиду своей химической природы, он недостаточно хорошо смачивает волокна, чтобы надежно удерживать соединяемые слои армирующего наполнителя вместе. Кроме того, существует вероятность, что применяемый термопластичный материал несовместим с основным термореактивным связующим. Также, термопластичные адгезивы могут образовывать внутри формируемой детали нежелательные «карманы», которые предотвращают проникновение полимерного связующего, затрудняя его равномерное распределение. Таким образом, при создании сложных композиционных изделий с использованием термопластичных адгезивов возможно снижение прочностных характеристик изготавливаемых деталей, а также значительное повышение коэффициента вариации их физикомеханических свойств.
Номер журнала Вестник науки №1 (22) том 3
Ссылка для цитирования:
Савельев А.В., Гребенева Т.А., Панина Н.Н. ПОЛИМЕРНЫЕКЛЕЕВЫЕ СОСТАВЫ ДЛЯ АРМИРУЮЩИХ ВОЛОКНИСТЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ИНФУЗИОННЫХ И ИНЖЕКЦИОННЫХ МЕТОДАХ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПКМ // Вестник науки №1 (22) том 3. С. 193 - 202. 2020 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/2717 (дата обращения: 23.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2020. 16+