Нанотехнологии в композиционных материалах.

Наноалмазы в эпоксидных смолах:

Экспериментальное исследование прочностных свойств эпоксидных смол с наноалмазными порошками:

Испытания полимерных материалов проводились согласно ГОСТ 11262-80 для отверждающихся литьевых смол.

Для испытаний образцы были изготовлены в виде цилиндрического стержня с утолщениями на концах для установки в зажимах

Рис.1: Образец для испытаний на растяжение

 Для изготовления связующего была использована эпоксидная смола марки «Эпикур» УП-632, отвердитель «Эпикот» и ускоритель – УП-606/2 для эпоксидных смол в соотношении 100:80:1. Алмазные наночастицы в находились в коллоидном растворе отвердителя с концентрацией 1,5/о. Графитовые нанотрубки были поставлены в виде порошка.

Смешиванием чистого отвердителя и коллоида с наночастицами были получены составы связующего:

- с 0% наночастиц (чистый отвердитель);
- с 0,016% наночастиц (чистый отвердитель и коллоид 1:1);
- с 0,034% наночастиц (коллоид с наноалмазами);
- с 1,4% магнитных нанотрубок (чистый отвердитель и порошок из нанотрубок).

Готовое связующее заливалось в предварительно подготовленную металлическую матрицу. Подготовка матричной формы включала очистку поверхности от загрязнений, обезжиривание спиртом и нанесение разделителя В качестве разделителя использовалась силиконовая смазка КПД.

Отверждение связующего производилось с получасовой выдержкой в вакууме при температуре 60°С для выхода пузырей и 4-часовой выдержкой при температуре 160°С для проведения полимеризации соответствии с графиком показанным на рис.2.

Рис 2. Температурно-временная зависимость процесса формования изделия из полимерных композиционных материалов

После охлаждения образцы извлекались из матрицы, очищались от облоя и тщательно осматривались на наличие дефектов. Затем производилась маркировка и уточнение геометрических размеров полученных образцов.

 По завершению проведения испытаний были получены следующие результаты:

 Табл.6 Значения пределов прочности на растяжение материалов испытанных образцов с коэффициентами вариации опытных данных

Рис.3: Гистограмма пределов прочности на растяжение испытанных материалов партии №1:     1- 0%;      2 – 0,016%;     3 – 0,034%;     4 -1,4% Нанотрубки

Заключения:
1. Отмечено позитивное влияние всех типов наночастиц на механические свойства эпоксидного связующего. Отдельные образцы демонстрируют значительное (в два раза) увеличение прочности на разрыв.
2. Вариация результирующих свойств недопустимо высока.
3. Факторы влияющие на разброс свойств на настоящем этапе неустановленны и требуют более детального исследования.
4. К числу таких факторов могут (предположительно) быть отнесены: деградация свойств наносуспензии по времени, недостаточная точность исследовательского оборудования, неизвестные свойства поведения нанокластеров.
5. Все это требует углубленного исследования на более высоком качественном уровне.