Высокопрочные, высокомодульные гибридные волокна на основе волокон свмпэ для создания легких композиционных материалов

Появление на рынке самых легких высокопрочных, высокомодульных волокон из СВМПЭ имеет существенное значение для всех отраслей промышленности. А для ведущих отраслей техники — оборонной, судостроительной, авиационной, космической, для которых снижение веса имеет приоритетное значение, это приобретает еще и стратегическое значение. Однако волокна из СВМПЭ не лишены и недостатков, которые довольно существенно затрудняют процесс создания конкурентоспособных композиционных материалов на основе арамидных, углеродных, стеклянных волокон в температурном диапазоне использования СВМПЭ. Основная причина в отличии от перечисленных выше армирующих волокон — слабая адгезия волокон СВМПЭ практически ко всем термореактивным матрицам из эпоксидных, полиэфирных, полиуретановых, фенолформальдегидных смол. Решение данной проблемы — это разработка способов достижения прочного адгезионного взаимодействия на границе раздела матрица-волокно.

На нашем предприятии эта проблема решается двумя путями. Во-первых, активацией плазмой барьерного разряда волокон или матов из высокопрочных волокон СВМПЭ. Во-вторых, путем применения гибридных волокон и матов из них. Для усиления адгезионного взаимодействия волокон СВМПЭ к матрице, помимо барьерного разряда, предлагается использовать гибридные крученые волокна на основе волокон СВМПЭ — это волокна СВМПЭ+стекловолокно, СВМПЭ+углеродное волокно, СВМПЭ+арамидное волокно. Фото волокон показано на рис. 1, 2, 3. Из пучка таких волокон после прохождения активации с помощью плазмы можно непосредственно получать осесимметричные композиционные изделия намоткой или создавать армирующие гибридные ткани. Мы разработали технологию получения матов по типу однонаправленного ровинга из таких волокон. Фото матов представлено на рисунке 4. После обработки барьерным разрядом таких матов они пропитываются эпоксидной смолой и после сушки укладываются с орторомбической ориентацией для получения препрегов и прессования изделий из композитных материалов. Механические характеристики гибридных волокон в зависимости от объемного или весового соотношения гибридных волокон можно легко сосчитать и применять для решения поставленной задачи. На рисунке 5 приведены все необходимые сведения для такого расчета. Наиболее предпочтительным по стоимости, по снижению веса и диапазону применения выглядят композитные материалы из гибридных волокон СВМПЭ и стекловолокна.

Рисунок 1 – СВМПЭ+УГЛЕВОЛОКНО

Рисунок 2 – СВМПЭ+СТЕКЛОВОЛОКНО   

Рисунок 3 – СВМПЭ+АРАМИДНОЕ ВОЛОКНО

Рисунок 4 – Маты из гибридных волокон