Высокотемпературные углепластики с фталонитрильными матрицами, полученные методом вакуумной инфузии - дипломная работа | ИСТИНА – Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных

Научный руководитель: Булгаков Борис Анатольевич
Автор: Сулимов Артем Витальевич
Тип: Бакалавр
Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
Год защиты: 2017
Аннотация: На сегодняшний день все большее распространение получают полимерные композиционные материалы (ПКМ), ввиду сравнимых с алюминиевыми сплавами механических параметров при меньшем удельном весе. ПКМ на основе фталонитрильных связующих отличаются высокими термическими свойствами отвержденной матрицы (Тразм > 400 °C), таким образом использование подобных материалов максимально перспективно в авиационной промышленности). Основным недостатком фталонитрильных связующих для ПКМ является узкий технологический интервал перерабатываемости, связанный с близостью температур плавления исходного мономера (170-200 °С) и начала полимеризации (220-250 °С). Исходя из того, что фосфаты известны в качестве антипиренов, нами было предложено введение фосфатного мостика для получения легкоплавких фталонитрильных мономеров, пригодных для формования ПКМ инжекционными методами. Вакуумная инфузия является наиболее перспективным методом формования ПКМ ввиду возможности формования крупных монолитных деталей сложной формы и отсутствия необходимости использовать дорогостоящее оборудование, однако для инфузии пригодны связующие только с низкими значениями вязкости (<1000 мПа*c). Таким образом, целью данной работы стала разработка легкоплавкого фталонитрильного связующего и углепластика на его основе методом вакуумной инфузии. Для её достижения была поставлена задача получения фталонитрильного мономера с низким значением вязкости, изучение механических и термических свойств отвержденной матрицы, и дальнейшее формование углепластика на основе полученного связующего методом вакуумной инфузии с исследованием функциональных свойств. Для решения поставленных задач нами были синтезированы 9 новых фосфорсодержащих бис-фталонитрилов. Кроме того, был синтезирован мономер, содержащий две независимые термореактивные группы - 4-(3-пропаргилоксифенокси)фталонитрил с температурой плавления 118 °С и вязкостью расплава =43 мПаc. В результате эксперимента нами были получены с высоким выходом мономеры, устойчивые к гидролизу, что подтверждено тем, что продукт был выделен методом флеш-хроматографии на силикагеле с высоким выходом, а также двумерной ТСХ. Мета-ориентированный мономер c фенокси-группой при фосфоре обладает температурой стеклования Тс=22 °C, кроме того, после отверждения с 4% м-АФБ матрица на его основе демонстрирует характерные для класса фталонитрилов параметры (Тразм >400 °C, Тразл >500 °C). С использованием классического фталонитрильного мономера 4,4-(1,3-фениленбис(окси))дифталонитрила были разработаны составы связующих PN-2 и PN-3, пригодные для вакуумной инфузии по своим вязкостным характеристикам. Исследование механических свойств материалов показало, что прочность находятся на уровне высокотемпературных ПКМ (τ1225 = 66-78.1 МПа, σ1125 = 600-669 МПа) и сохраняются при повышении температуры до 300 °С не менее, чем на 85% (τ12300 = 64-72.6 МПа, σ11300 = 536-691 МПа). ПКМ на основе связующего PN-3 демонстрирует лучшие механические характеристики. В ходе работы был синтезирован новый фталонитрильный мономер, содержащий фосфатный фрагмент с низкой температурой стеклования Тс = 22 °С, в отвержденном состоянии сохраняющий высокие термические параметры, присущие фталонитрильным матрицам. Был предложен совершенно новый подход к формованию высокотемпературных углепластиков методом вакуумной инфузии и продемонстрирована его эффективность. Результаты работы могут найти применение в аэрокосмической отрасли для производства деталей сложной формы из ПКМ для высокотемпературных применений, например, лопаток газотурбинных двигателей.
Добавил в систему: Булгаков Борис Анатольевич

	ИСТИНА	Войти в систему Регистрация
	ФНКЦ РР
	Главная Поиск Статистика О проекте Помощь

ИСТИНА

ФНКЦ РР

Высокотемпературные углепластики с фталонитрильными матрицами, полученные методом вакуумной инфузиидипломная работа (Бакалавр)

Прикрепленные файлы