Технология производства изделий из полимерных композиционных материалов включает в себя следующие операции: – подготовка армирующего наполнителя; – приготовление полимерного связующего; – совмещение матрицы с арматурой; – формообразование детали; – отверждение связующего; – механическая доводка детали (при необходимости); – контроль качества детали. Нанокомпозиционные полимерные материалы
Основные технологические процессы формообразования изделий из полимерных нанокомпозиционных материалов Нанокомпозиционные полимерные материалы Технологический процесс Рекомендуемые компоненты тип армирующего наполнителя тип связующего Контактное формование: ручная выкладка напыление автоматизированная выкладка Короткие волокна, ленты, ткани Маты Ленты Полиэфирные, Эпоксидные, Фенольные, Фурановые, Термопластичные Формование с эластичной диафрагмой: вакуумное вакуумно-автоклавное вакуумно-пресс-камерное Ткани, маты, ленты Эпоксидные, Полиэфирные, Полиамидные, Фенольные, Полисульфон Формообразование давлением: – пропитка под давлением Ткани, маты, ленты, короткие волокна Полиэфирные, Эпоксидные, Фенольные, Фурановые, Полиамидные
Нанокомпозиционные полимерные материалы Технологический процесс Рекомендуемые компоненты тип армирующего наполнителя тип связующего Прессование в формах: прямое литьевое термокомпрессионное Ткани, маты, ленты Короткие волокна Ткани, маты, ленты Полиэфирные, Эпоксидные, Фенольные, Силиконовые, Термопластичные Намотка: – «мокрая» «сухая» Н ити, ленты, жгуты, ткани, пленки Препреги, нити, ленты, жгуты, ткани Эпоксидные, Полиэфирные, Фенольные, Полиимидные, Термопластичные Пултрузия Нити, жгуты, тканые ленты, тканеплетеные заготовки Термореактивные, Термопластичные Предварительное формование заготовок и матов Короткие рубленые волокна, нитевидные кристаллы Водные растворы этилового спирта, четыреххлористый углерод, полимерные связующие
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы Ровинг Смола с катализатором Валик Форма Рубильное устройство Смола с ускорителем Уплотненный слой
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы Роликовая выкладка Прессовая выкладка
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы
начальная стадия процесса, окончание процесса прессования Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы С постоянным объемом С переменным объемом
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы пропитка в клиновой камере Пропитка с помощью отжимного ролика
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Схема установки для получения заготовок с использованием приточной камеры Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы
Нанокомпозиционные полимерные материалы
НЕПРЕРЫВНЫЕ СХЕМЫ КАРБОНИЗАЦИИ С РАЗЛИЧНЫМИ ВАРИАНТАМИ ВЫТЯГИВАНИЯ ВОЛОКНА а – на второй и третьей стадиях термической обработки; б – на второй стадии обработки; в – на третьей стадии обработки Питающее устройство Ванна для нанесения катализатора Первая печь Тянущие ролики Направляющие ролики Вторая печь Тянущие ролики Направляющие ролики Третья печь Грузы Грузы 200 … 300 ˚С 500 … 1000 ˚С 1500 ˚С а б в Нанокомпозиционные углеродные материалы
ФИБРИЛЛЯРНАЯ СТРУКТУРА УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА А – поверхностный слой; В – высокоориентированная зона; С – низкоориентированная зона Микрофибриллы Аморфный углерод Нанокомпозиционные углеродные материалы
СХЕМА СОВМЕЩЕННОГО ОКИСЛЕНИЯ И КАРБОНИЗАЦИИ ПАН-ВОЛОКНА ПАН – волокна Комплект роликов Вентилятор Выпускное устройство Штуцеры для отвода отходящих газов Высокотемпературная зона печи для карбонизации Шпулярник Система питающих роликов Выпускное устройство Печь окисления Система тянущих роликов Приемные вальцы Штуцер для подачи инертного газа Печь карбонизации Вакуумная камера Нанокомпозиционные углеродные материалы
СТРУКТУРА УГЛЕРОДНЫХ ВОЛОКОН, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ПЕКОВ а б в а – радиальная; б – луковичная; в – радиально-изотропная Нанокомпозиционные углеродные материалы
Нанокомпозиционные углеродные материалы
Нанокомпозиционные углеродные материалы
Нанокомпозиционные углеродные материалы
Нанокомпозиционные углеродные материалы
Нанокомпозиционные углеродные материалы
Нанокомпозиционные углеродные материалы
Нанокомпозиционные углеродные материалы
Особенности взаимодействия матрицы и армирующих элементов Полимерный нанокомпозит ГН6Г ГН6Г – гибрид найлона 6 и наноглины (первый полимерный нанокомпозит нашедший практическое применение). Синтезируется методом « интеркаляции мономера». Схематическая диаграмма полимеризации ГН6Г
Особенности взаимодействия матрицы и армирующих элементов Схематическое изображение процесса получения нанокомпозитов методом смешивания с водно-глиняной суспензией
Особенности взаимодействия матрицы и армирующих элементов Структура полимерног нанокомпозита ГН6Г
Особенности взаимодействия матрицы и армирующих элементов Отношение между пропорцией R (матрица/армирующие элемент) и межслойным расстоянием
Особенности взаимодействия матрицы и армирующих элементов Отношение между пропорцией R (матрица/армирующие элемент) и молекулярной массой
Особенности взаимодействия матрицы и армирующих элементов Свойства полимерных нанокомпозитов
Особенности взаимодействия матрицы и армирующих элементов Зависимость термостойкости композицинного материала от содержания глины
Особенности взаимодействия матрицы и армирующих элементов Свойства ГН6Г, синтезированного с использованием 5 % глины
Нанокомпозиты Три основные возможные реакции при отверждении эпоксидной смолы I - добавление первичного амина к эпоксидной группе II – добавление к эпоксидной группе вторичного амина III - этерификация
Нанокомпозиты Структура наноглин в эпоксидной смоле: а – слабые взаимодействия смола/глина, прочный гель без сдвига; б - сильные взаимодействия смола/глина, непрочный гель без сдвига; в - слабые взаимодействия смола/глина, прочный гель, сдвиг; г - сильные взаимодействия смола/глина, непрочный гель, сдвиг;
Структура нанокомпозитов на основе эпоксидной смолы и слоистого селиката Нанокомпозиты
Схематическое изображение различных степеней интеркаляции и расшелушивания а – органически модифицированная глина; б – интеркалированная эпоксидная смола; в – соотношение сил воздействующих на композит, состоящий из двух чешуек слоистого селиката. Нанокомпозиты
Структура слоистого силиката и схематическая иллюстрация двух различных типов нанокомпозитов на основе полимера и слоистого силиката Нанокомпозиты
Нанокомпозиты Изображение агломератов наночастиц до и после поверхностной модификации полимеризацией
Нанокомпозиты Возможные структуры полимерно-графитовых композитов
Нанокомпозиты Схема получения композитной нити на основе фуллерена и углеродных нанотрубок
Нанокомпозиты Сструктура композитной нити на основе фуллерена и углеродных нанотрубок Поперечное сечение композита Поверхность разрушения композита
Нанокомпозиты Зависимость напряжения от нагрузки нанокомпозита
Нанокомпозиты
Нанокомпозиты
Нанокомпозиты
