Оптимізація вмісту добавок у епокси-поліефірному зв'язувачі для підвищення когезійної міцності композитів


  • M. V. Brailo Херсонська державна морська академія, м. Херсон https://orcid.org/0000-0001-8167-9999
  • A. V. Buketov Херсонська державна морська академія, м. Херсон
  • O. S. Kobelnyk Херсонська державна морська академія, м. Херсон
  • S. V. Yakushchenko Херсонська державна морська академія, м. Херсон
  • A. V. Sapronova Херсонська державна морська академія, м. Херсон
  • O. O. Sapronov Херсонська державна морська академія, м. Херсон
  • A. O. Vasilenko Херсонська державна морська академія, м. Херсон
Ключові слова: композит; епокси-поліефірна матриця; метод математичного планування експерименту; рівняння регресії

Анотація

Доведено, що для захисту елементів металевих поверхонь від корозії та зношення ефективним є використання захисних полімерних композитних покриттів. Встановлено, що для створення полімерного композитного матеріалу з поліпшеними когезійними властивостями потрібно вводити в епокси-поліефірний зв'язувач наповнювачі різної природи та дисперсності, модифікатори та пластифікатори. Експериментально встановлено, що введення двокомпонентного наповнювача різної природи та дисперсності впливає на показники руйнівних напружень під час згинання композитного матеріалу. Методом ортогонального центрального композиційного планування експерименту доведено, що для створення композиту з підвищеними показниками руйнівних напружень під час згинання потрібно вводити дискретне вуглецеве волокно з розмірами часток d = 6…8 мкм, l = 0,5…1,5 мм – 0,05 мас. ч. та окиснену нанодисперсну добавку з дисперсністю d = 5…8 нм – 0,05…0,075 мас. ч. на 100 мас. ч. епокси-поліефірного зв'язувача. При цьому показники руйнівних напружень під час згинання підвищуються до σзг = 72,6…75,5 МПа. Додатково встановлено вплив двокомпонентного наповнювача на ударну в'язкість розробленого епокси-поліефірного композиту. Проаналізовано, що введення дискретного вуглецевого волокна за вмісту 0,10…0,15 мас. ч. та окисненої нанодисперсної добавки 0,05…0,075 мас. ч. на 100 мас. ч. епокси-поліефірної матриці дає змогу отримати підвищені показники ударної в'язкості композитного матеріалу (W = 9,1…9,4 кДж/м2). Отримані результати дають змогу створити полімерний матеріал із поліпшеними в комплексі показниками когезійних властивостей.

Біографії авторів

M. V. Brailo, Херсонська державна морська академія, м. Херсон

канд. техн. наук, доцент, кафедра транспортних технологій

A. V. Buketov, Херсонська державна морська академія, м. Херсон

д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри транспортних технологій

O. S. Kobelnyk, Херсонська державна морська академія, м. Херсон

аспірант, кафедра транспортних технологій

S. V. Yakushchenko, Херсонська державна морська академія, м. Херсон

аспірант, кафедра транспортних технологій

A. V. Sapronova, Херсонська державна морська академія, м. Херсон

аспірант, кафедра транспортних технологій

O. O. Sapronov, Херсонська державна морська академія, м. Херсон

канд. техн. наук, доцент, кафедра транспортних технологій

A. O. Vasilenko, Херсонська державна морська академія, м. Херсон

мол. наук. співробітник, кафедра транспортних технологій

Посилання

Bondar, A. G., & Statiukha, G. A. (1976). Planirovanie eksperimenta v khimicheskoi tekhnologii (osnovne polozhenie, primery i zadachi). Kyiv: Vishha shkola, 184 p. [In Russian].
Brailo, M. V., Buketov, A. V., Yakushchenko, S. V., Sapronov, O. O., & Dulebova, L. (2018). Optimization of contents of two-component polydispersed filler by applying the mathematical design of experiment in forming composites for transport repairing. (Ser. Mathematics). Bulletin of the Karaganda University, 1(89), 93–104.
Brailo, M., Buketov, A., Yakushchenko, S., Sapronov, O., Vynar, V., & Kobelnik, O. (2018). The Investigation of Tribological Properties of Epoxy-Polyether Composite Materials for Using in the Friction Units of Means of Sea Transport. Materials Performance and Characterization, 7(1), 275–299. https://doi.org/10.1520/MPC20170161.
Buketov, A. V., Akimov, A. V., Nigalatii, V. D., Brailo, N. V., et al. (2017). Primenenie metodov matematicheskoi statistiki dlia optimizatcii sostava zashhitnykh pokrytii. Vestnik Karagandinskogo gosudarstvennogo universiteta, 1(85), 17–27. [In Russian].
Buketov, A. V., Brailo, M. V., Kobelnyk, O. S., & Akimov, O. V. (2016). Tribological properties of the epoxy composites filled with dispersed particles and thermoplastics. Materials Science, 52(1), 25–32. https://doi.org/10.1007/s11003-016-9922-4.
Buketov, A. V., Sapronov, A. A., Buketova, N. N., Brailo, M. V., et al. (2018). Impact toughness of nanocomposite materials filled with fullerene S60 particles. Composites: Mechanics, Computations, Applications: An International Journal, 9(2), 157–177. https://doi.org/10.1615/CompMechComputApplIntJ.v9.i2.30).
Buketov, A., Maruschak, P., Sapronov, O., Brailo, M., et al. (2016). Investigation of thermophysical properties of epoxy nanocomposites. Molecular Crystals and Liquid Crystals, 628(1), 167–179. (IF 0,493).
Buketov, A., Maruschak, P., Sapronov, O., Zinchenko, D., Yatsyuk, V., & Panin, S. (2016). Enhancing performance characteristics of equipment of sea and river transport by using epoxy composites. Transport, 31(3), 333–342.
Dobrotvor, I. G., Stukhlyak, D. P., Buketov, À. V., Mykytyshyn, A. G., et al. (2018). Automation research of thermal and physical characteristics of particulate-filled epoxy composites. (Ser. Mathematics). Bulletin of the Karaganda University, 2(90), 93–104.
Duleba, B., Greškovič, F., Dulebová, Ľ., & Jachowicz, T. (2015). Possibility of Increasing the Mechanical Strength of CarbonEpoxy Composites by Addition of Carbon Nanotubes. Materials Science Forum: Surface Engineering and Materials in Mechanical Engineering, 818, 299–302.
Krutova, V. I., Popova, V. V. (Eds), Grushko, I. M., Popov, V. V., et al. (1989). Osnovy nauchnykh issledovanii. Moscow: Vysshaia shkola, 400 p. [In Russian].
Li, Xinyu, Gao, Liang, Shao, Xinyu, Zhang, Chaoyong, & Wang, Cuiyu. (2010). Mathematical modeling and evolutionary algorithm-based approach for integrated process planning and scheduling. Computers & Operations Research, 37(4), 656–667.
Manwar, Hussain, Nakahira, Atsushi, & Niihara, Koichi. (1996). Mechanical property improvement of carbon fiber reinforced epoxy composites by Al2O3 filler dispersion. Materials Letters, 26(3), 185–191.
Penenko, V. V. (Ed.). (1981). Matematicheskie metody planirovaniia eksperimenta. Novosibirsk: Nauka, 250 p. [In Russian].
Sandler, J., Shaffer, M. S. P, Prasse, T., Bauhofer, W., et al. (1999). Development of a dispersion process for carbon nanotubes in an epoxy matrix and the resulting electrical properties. Polymer, 40(21), 5967–5971.
Sapronov, O. O. (2013). Optymizatsiia skladu zakhysnoho pokryttia metodom matematychnoho planuvannia eksperymentu. Konstruiuvannia, vyrobnytstvo ta ekspluatatsiia silskohospodarskykh mashyn, 43(2), 260–267. [In Ukrainian].
Опубліковано
2018-12-27
Як цитувати
Brailo, M. V., Buketov, A. V., Kobelnyk, O. S., Yakushchenko, S. V., Sapronova, A. V., Sapronov, O. O., & Vasilenko, A. O. (2018). Оптимізація вмісту добавок у епокси-поліефірному зв’язувачі для підвищення когезійної міцності композитів. Науковий вісник НЛТУ України, 28(11), 71-77. https://doi.org/10.15421/40281114
Розділ
Технологія та устаткування