facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip
Перевод страницы
 

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА НЕТКАНОЙ ОСНОВЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ  КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА НЕТКАНОЙ ОСНОВЕ
Михаил Трещалин, главный научный сотрудник, доктор технических наук, профессор

Трещалин Юрий Михайлович, инженер

Московский государственный технологический университет Станкин, Россия

Участник первенства: Национальное первенство по научной аналитике - "Россия";

УДК 539.3:621.002.3

В статье изложены результаты экспериментальных исследований композиционных материалов, созданных на основе нетканых полотен. Приводятся значения физико-механических характеристик и водопоглощения образцов композитов, изготовленных в виде пластин и труб.

Ключевые слова:композиционный материал, нетканая основа, прочность, влагоемкость,пористость, химические волокна.

The paper presents the results of experimental studies of composite materials that are based on non-woven fabrics. Gives values ??of physical and mechanical properties and water absorption of samples of composites made ??in the form of plates and tubes.

Keywords: composite material, non-woven base, strength, moisture content, porosity, and chemical fiber.

 

Создание материалов, представляющих собой композицию из матрицы, армированной волокнами, позволило совершить качественный скачок в развитии индустрии и, прежде всего, в авиационной, космической, машиностроительной, автомобильной и судостроительной отраслях промышленности. Поэтому расширение и постоянное обновление ассортимента композиционных материалов, совершенствование их прочностных характеристик и увеличение выпуска является актуальной научно-технической задачей.

Получение композитов с заданными свойствами предполагает выбор наиболее оптимальных структур волокнистой основы, который определяется параметрами готового изделия: формой, технологическими способами изготовления, физико-механическими и стоимостными показателями. Нетканые полотна, в силу высокой прочности и низкой себестоимости являются одним из наиболее экономически целесообразных видов армирующих каркасов для большой номенклатуры изделий из композиционных материалов.

Актуальность возрождения отечественной индустрии композиционных материалов, без которой Россия рискует потерять конкурентоспособность своей экономики, отметил на заседании Совета по модернизации экономики и инновационному развитию России Президент РФ В.В. Путин [1].

Весьма перспективным направлением для развития гражданских секторов экономики, является разработка и создание композитов на основе нетканых структур. Учитывая многообразие нетканых материалов, производимых в России, необходимо исследовать широкий спектр полотен различных структур: иглопробивных термоскрепленных из непрерывных полипропиленовых нитей, изготовленных фильерным способом спанбонд (ООО «Сибур-Геотекстиль», ОАО «Ортон»), иглопробивных из штапельных полиэфирных и полипропиленовых волокон (ОАО «Комитекс») и т.д.

В связи с тем, что в процессе эксперимента исследовались нетканые материалы, имеющие разный волокнистый состав, изготовленные различными способами и производителями, представляется целесообразным производить сравнительный анализ, подразделив полотна на группы, указанные в табл. 1.

Таблица 1.

Группировка нетканых полотен по способу изготовления и предприятиям-производителям

Номер группы

Состав сырья и способ формирования холста,

предприятие-производитель

Номера образцов

Диапазон изменения плотностей нетканой основы, кг/м3

1

Полипропилен - 100 %, формирование холста фильерное (спанбонд), аэродинамическое, иглопробивной термостабилизированный каландрированием, «Канвалон», ОАО «Ортон»

1 - 5, 7, 8, 14

170-300

2

Штапельное, полиэфир (20 %) + полипропилен (80 %), иглопробивное, каландрированное с одной стороны, «Геоком Д», «Комитекс»

13, 15, 16, 18

60-130

3

Полипропилен - 100 %, формирование холста фильерное (спанбонд), аэродинамическое, иглопробивной, «Геотекс», «Сибур-геотекстиль»

6, 9, 10, 17,

19 - 25

80-160

 

Результаты проведенных физико-механических испытаний исследуемых нетканых полотен  даны в табл. 2.

Таблица 2.

Результаты испытаний образцов рассматриваемых нетканых полотен

Номер образца

Толщина, при удельном давлении 2,0 Па, мм.

Поверхностная плотность, г/м2

Разрывная нагрузка полоски 50×100 мм, Н

Относительное разрывное удлинение, %

Коэффициент изотропности по:

по длине

по ширине

по длине

по ширине

Прочности

Деформации

1

2,30

437,4

1190

1060

38

30

1,12

1,06

2

2,50

469,7

1150

1080

12

09

1,06

1,03

3

2,46

387,8

965

760

20

4

1,27

1,15

4

2,30

325,4

890

850

18

7

1,05

1,10

5

2,44

540,1

1345

1200

20

11

1,12

1,08

6

3,16

400,2

1184

1057

66

64

1,12

1,01

7

2,55

548,9

1280

1210

21

7

1,06

1,13

8

3,17

550,4

1110

1050

18

7

1,06

1,10

9

5,32

441,4

716

577

64

60

1,24

1,03

10

4,12

467,7

1115

1052

2

3

1,06

0,99

11

1,82

345,9

681

740

23

14

0,92

1,08

12

2,32

481, 5

984

1060

15

2

0,93

1,12

13

6,04

393,1

168

175

21

40

0,96

0,86

14

2,23

641,0

1495

1330

2

13

1,12

0,91

15

6,72

780,1

1420

1315

9

5

1,08

1,04

16

5,17

591,2

1360

1150

20

12

1,18

1,08

17

3,57

410,7

1120

1057

72

70

1,06

1,01

18

6,77

868,2

1538

1470

16

5

1,04

1,10

19

3,74

518,8

1257

1220

92

74

1,03

1,10

20

3,72

559,3

1490

1330

51

81

1,12

0,83

21

3,64

455,8

1180

1002

70

85

1,18

0,92

22

4,09

631,9

1521

1323

64

72

1,15

0,95

23

3,33

372,9

1116

885

64

74

1,26

0,95

24

3,31

369,4

968

849

64

66

1,14

0,98

25

3,89

612,4

1534

1278

51

75

1,20

0,86

 

Результаты экспериментальных исследований образцов композиционных материалов на основе нетканых полотен (рис. 1) и полимерной матрицы, изготовленных в виде пластин, даны в табл. 3 и 4.

Рис. 1. Пластины из композиционных материалов на нетканой основе

Таблица 3.

Результаты испытаний по определению влагоемкости и прочности образцов композиционных материалов, изготовленных в виде пластин

№ образца

Прочность на разрыв

Прочность на изгиб

Водопоглощение в течение 24 ч., %

Разрывная нагрузка полоски 50×100 мм., Н

Относительное удлинение, %

Предел прочности, МПа

Предельная нагрузкаF, Н

Значение прогибаZ, см

Условный модуль упругости при изгибе, Н/см

1

2300

8

20,68

65,4

3,5

18,6

0,40

2

2280

8

19,19

62,4

4,0

15,6

0,42

3

2010

7

17,66

49,4

5,5

9,0

0,67

4

1800

9

16,5

41,9

5,0

8,4

0,85

5

2540

11

22,92

66,5

4,0

16,6

0,92

6

2450

5

21,17

64,2

5,2

12,4

0,80

7

2520

7

21,48

66,8

3,8

17,5

0,19

8

2180

6

19,43

55,3

5,2

10,6

0,55

9

1600

8

8,074

50,1

3,9

12,9

0,39

10

2250

10

13,68

92,0

3,2

28,7

0,11

11

2450

7

21,41

52,2

6,3

8,3

0,28

12

3200

6

20,38

62,3

5,5

11,3

0,80

13

2200

5

6,598

110,8

4,5

24,6

0,31

14

2830

6

25,31

80,1

6,0

13,4

0,21

15

5350

7

17,58

237,4

1,5

158,3

0,50

16

4820

6

24,11

185,5

2,0

92,7

0,21

17

2350

8

14,87

93,9

4,5

20,9

0,20

18

5900

9

19,31

301,4

1,5

200,9

0,40

19

2630

6

16,65

120,1

2,5

48,0

0,20

20

2820

6

17,86

139,3

4,0

34,8

0,26

21

2410

7

15,25

101,9

2,5

40,8

0,26

22

2900

11

14,88

142,1

1,5

94,7

0,21

23

2200

5

14,26

51,5

3,5

14,7

0,26

24

2150

5

13,8

51,8

5,5

9,4

0,23

25

2950

7

18,69

123,1

3,0

41,0

0,14

 

Таблица 4.

Результаты испытаний по определению прочностных характеристик и водопоглощения образцов полимерной матрицы, изготовленных в виде пластин

Номер образца

Разрывная нагрузка полоски 50×100 мм., Н

Относи-тельное удлинение, %

Предел прочности, на разрыв,  Н/см2

Предельная нагрузка на изгиб, Н

Значение прогиба, см

Напряжение при изгибе, кПа

Водо-поглощение в течение 24 ч., %

1135

0,4

1135

35,2

0,2

351,9

0,24

1690

0,4

1126,7

52,4

0,2

349,4

0,29

2005

0,5

1145,7

62,2

0,3

355,3

0,28

 

Образцы в виде трубок (рис. 2) испытывались на сжатие и водопоглощение, что обусловлено предполагаемой сферой применения таких изделий (водопроводные и прокладочные трубы, мачты, опоры и т.п.).

Рис 2. Готовые изделия из композиционных материалов в виде трубок.

Результаты экспериментальных исследований приведены в табл. 5.

Таблица 5.

Результаты испытаний по определению влагоемкости и прочности на сжатие образцов композиционных материалов, изготовленных в виде трубок

№ образца

Длина, мм

Диаметр внешний, мм

Диаметр внутренний, мм

Толщина стенки, мм

Прочность при сжатии, даН

Водопогло-щение в течение 24 ч., %

177

29

25

2

105

0,03

206

36

32,5

1,75

130

0,07

205

31

25

3

200

0,11

 

Анализируя результаты испытаний необходимо отметить, что применение нетканой основы из химических волокон позволяет значительно увеличить  физико-механические характеристики композиционных материалов по отношению к аналогичным показателям полимерной матрицы по значениям прочности на разрыв на 140 – 520 % и прочности на изгиб на 120 – 860 %.

В целом, результаты испытаний изготовленных образцов показывают, что нетканое полотно значительно улучшает вязкоупругие свойства композитов, причем с увеличением плотности основы (уменьшением пористости) возрастают прочностные характеристики композиционных материалов. Кроме того, все образцы композитов практически не поглощают влагу (водопоглощение менее 1 %), что позволяет использовать такие материалы для изготовления дренажных труб, корпусов судов, внешних отделочных панелей при строительстве зданий и сооружений и т.п.

Таким образом, для использования в качестве основы целесообразно рекомендовать нетканые полотна, выработанные способом спанбонд из полипропиленовых или полиэфирных мононитей, имеющие высокие значения плотности при пористости 75 – 80 %.

 

Литература:

 

1. http://президент.рф/ Заседание Совета по модернизации экономики и инновационному развитиюРоссии, 24 октября 2012 года, 17:30  Московская область, Ново-Огарёво.

0
Ваша оценка: Нет Средняя: 6.8 (6 голосов)
Комментарии: 5

Трещалин Михаил Юрьевич

Работа представляет большой интерес в связи с оптимальным соотношением прочностных и стоимостных показателей разработанных материалов. Сферы практического применения изделий из таких композитов - строительство, промышленность, ЖБК, судостроение и т.д. Интересное и перспективное исследование. д.т.н., профессор М.В. Киселев, проректор Костромского ГТУ по науке

Артамонова Елена Николаевна

Статья посвящена решению современных вопросов по созданию полимерных композитов с заданными физико-механическими свойствами. Проведены эксперименты по определению и сравнению характеристик композитов. Рассмотрен большой ассортимент образцов материалов. Получены настолько практические результаты, что интересно все и воникает масса вопросов,например, на каких установках проводились эксперименты, как выбиралмсь размеры образцов, как прикладывалась сжимающая нагрузка и т.п. Так что пожелание авторам продолжать исследования и знакомить нас с их подробностями.

Кайда Светлана Владимировна

Спасибо автору за доклад. Проделана большая и кропотливая исследовательская работа. Материал изложен наглядно, с экспериментальным подтверждением, что делает его уникальным . Мне понравилась работа. Желаю успехов!

Выходец Александр Михайлович

Проблема композитных материалов - это важное научное и практическое направление, работы в этой области стали встречатся не часто. Поэтому появление этой счтатьи следует приветствовать. Получение композитов с заданными свойствами предполагает выбор наиболее оптимальных структур волокнистой основы, который определяется параметрами готового изделия: формой, технологическими способами изготовления, физико-механическими и стоимостными показателями. Хорошая работа, есть экспериментальноепобтверждение в рамках классических методов исследования

Medvedkova Inna

Разработка и создание композитов на основе нетканых структур, является перспективным направлением в развитии технологической промышленности. Проведенные исследования показывают, что нетканое полотно значительно улучшает вязкоупругие свойства композитов. Доклад интересен и представляет собой практическую ценность. Спасибо. С уважением, Медведкова И.И.
Комментарии: 5

Трещалин Михаил Юрьевич

Работа представляет большой интерес в связи с оптимальным соотношением прочностных и стоимостных показателей разработанных материалов. Сферы практического применения изделий из таких композитов - строительство, промышленность, ЖБК, судостроение и т.д. Интересное и перспективное исследование. д.т.н., профессор М.В. Киселев, проректор Костромского ГТУ по науке

Артамонова Елена Николаевна

Статья посвящена решению современных вопросов по созданию полимерных композитов с заданными физико-механическими свойствами. Проведены эксперименты по определению и сравнению характеристик композитов. Рассмотрен большой ассортимент образцов материалов. Получены настолько практические результаты, что интересно все и воникает масса вопросов,например, на каких установках проводились эксперименты, как выбиралмсь размеры образцов, как прикладывалась сжимающая нагрузка и т.п. Так что пожелание авторам продолжать исследования и знакомить нас с их подробностями.

Кайда Светлана Владимировна

Спасибо автору за доклад. Проделана большая и кропотливая исследовательская работа. Материал изложен наглядно, с экспериментальным подтверждением, что делает его уникальным . Мне понравилась работа. Желаю успехов!

Выходец Александр Михайлович

Проблема композитных материалов - это важное научное и практическое направление, работы в этой области стали встречатся не часто. Поэтому появление этой счтатьи следует приветствовать. Получение композитов с заданными свойствами предполагает выбор наиболее оптимальных структур волокнистой основы, который определяется параметрами готового изделия: формой, технологическими способами изготовления, физико-механическими и стоимостными показателями. Хорошая работа, есть экспериментальноепобтверждение в рамках классических методов исследования

Medvedkova Inna

Разработка и создание композитов на основе нетканых структур, является перспективным направлением в развитии технологической промышленности. Проведенные исследования показывают, что нетканое полотно значительно улучшает вязкоупругие свойства композитов. Доклад интересен и представляет собой практическую ценность. Спасибо. С уважением, Медведкова И.И.
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.