Опубликовано 23.04.2023 в 17:06
УДК: 691.175.5:620.171.33
Изучено влияние влажностного состояния на упруго-прочностные показатели и кинетику накопления повреждений в структуре образцов эпоксидного полимера на основе смолы Этал-247 и отвердителя Этал-45TZ2. На основе авторской методики, позволяющей определять положение критических точек на кривых деформирования полимерных материалов с помощью методов фрактального анализа, количественно описан процесс накопления повреждений. Установлено, что повышение влагосодержания полимерного материала позволяет достичь под действием растягивающих нагрузок формирования ярко выраженного этапа вынужденных высокоэластических деформаций. Выявлено снижение предела прочности при растяжении и повышение относительного удлинения при разрыве для влагонасыщенных образцов по сравнению с полимером в равновесно-влажностном состоянии, соответственно, в 5,3 и 5,4 раз. Установлено, что при предельном влагонасыщении происходит ускорение скорости накопления отказов с повышением уровня прикладываемого напряжения при растяжении по сравнению с образцами в равновесно-влажностном состоянии в 4,3-5,5 раз.
INFLUENCE OF HUMIDITY STATE ON CHANGES IN THE PROPERTIES OF POLYMER MATERIALS
The paper studies the influence of the moisture state on the elastic-strength parameters and kinetics of damage accumulation in the structure of epoxy polymer samples based on Etal-247 resin and Etal-45TZ2 hardener. Damage accumulation process is quantitatively described based on the author's technique determining the position of critical points on deformation curves of polymer materials using fractal analysis methods. has been established that an increase in the moisture content of a polymer material makes it possible to achieve, under tensile loads, formation of a pronounced stage of forced highly elastic deformations. We have revealed a decrease in the ultimate tensile strength and an increase in the relative elongation at break for moisture-saturated specimens compared to the polymer in the equilibrium-moisture state, by 5,3 and 5,4 times, respectively. It was found that at the ultimate moisture saturation, the rate of failure accumulation accelerates with an increase in the level of applied stress at strain compared to the samples in the equilibrium-moisture state, by 4,3-5,5 times.
Библиографический список
Библиографический список
1. Кириллов В. Н., Ефимов В. А. Проблемы исследования климатической стойкости авиационных неметаллических материалов // 75 лет. Авиационные материалы. Избранные труды «ВИАМ» 1932-2007: юбил. науч.-технич. сб. – М.: ВИАМ. 2007. – С. 379–388.
2. Павлов Н. Н. Старение пластмасс в естественных и искусственных условиях. – М.: Химия, 1982. – 224 с.
3. Николаев Е. В., Барботько С. Л., Андреева Н. П., Павлов М. Р., Гращенков Д. В. Комплексное исследование воздействия климатических и эксплуатационных факторов на новое поколение эпоксидного связующего и полимерных композиционных материалов на его основе. Часть 4. Натурные климатические испытания полимерных композиционных материалов на основе эпоксидной матрицы // Труды ВИАМ. – 2016. – № 6 (42). – С. 93–108.
4. Кутьинов В. Ф., Киреев В. А., Старцев О. В., Шевалдин В. Н. Влияние климатического старения на характеристики упругости и прочности полимерных композитных материалов // Ученые записки ЦАГИ. – 2006. – №4. – С. 54–64.
5. Startsev V. O., Lebedev M. P., Khrulev K. A. et al. Effect of outdoor exposure on the moisture diffusion and mechanical properties of epoxy polymers // Polymer testing. – 2018. Vol. 65. – Pp. 281–296.
6. Старцев В. О., Плотников В. И., Антипов Ю. В. Обратимые эффекты влияния влаги при определении механических свойств ПКМ при климатических воздействиях // Труды ВИАМ. – 2018. – №5. – С. 110–118.
7. Кириллов В. Н., Ефимов В. А., Шведкова А. К., Николаев Е. В. Исследование влияния климатических факторов и механического нагружения на структуру и механические свойства ПКМ // Авиационные материалы и технологии. – 2011. – № 4 (21). – С. 41–45.
8. Maxwell A. S., Broughton W. R., Dean G., Sims G. D. Review of accelerated ageing methods and lifetime prediction techniques for polymeric materials / NPL Report DEPC MPR 016. – March 2005. – 85 p.
9. Валевин Е. О. Влияние тепловлажностного воздействия на свойства термостойких полимерных композиционных материалов на основе фталонитрильной матрицы: дисс. канд. техн. наук. – М.: МАИ, 2018. – 130 с.
10. Старцев В. О., Панин С. В., Старцев О. В. Сорбция и диффузия влаги в полимерных композитных материалах с ударными повреждениями // Механика композитных материалов. – 2015. – № 6. – С. 1081–1094.
11. Startsev V. O., Il'ichev A. V. Effect of mechanical impact energy on the sorption and diffusion of moisture in reinforced polymer composite samples on variation of their sizes // Mechanics of Composite Materials. – 2018. – Vol. 54. No. 2. – Pp. 145–154.
12. Каблов Е. Н., Старцев О. В., Кротов А. С., Кириллов В. Н. Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. I. Механизмы старения // Деформация и разрушение материалов. – 2010. – № 11. – С. 19–27.
13. Каблов Е. Н., Старцев О. В., Кротов А. С., Кириллов В. Н. Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. II. Релаксация исходной структурной неравномерности и градиент свойств по толщине // Деформация и разрушение материалов. – 2010. – № 12. – С. 40–46.
14. Каблов Е. Н., Старцев О. В., Кротов А. С., Кириллов В. Н. Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. III. Значимые факторы старения // Деформация и разрушение материалов. – 2011. – № 1. – С. 34–40.
15. Кириллов В. H., Ефимов В. А., Вапиров Ю. М. К вопросу о возможности прогнозирования атмосферной стойкости ПКМ // В сб. докл. VII Международной науч. конф. по гидроавиации «Гидросалон-2008». – Москва, 2008. – Ч.1. – С. 307–313.
16. Nizina T. A., Nizin D. R., Kanaeva N. S. et al. Applying the Fractal Anaysis Methods for the Study of the Mechanisms of Deformation and Destruction of Polymeric Material Samples Affected by Tensile Stresses // Key engineering materials. – 2019. – Vol. 799. –Pp. 217–223.
17. Nizina T. A., Selyaev V. P., Nizin D. R. et al. Fractal analysis of deformation curves of epoxy polymers under tention // Polymers in construction. – 2019. – Vol. 1. – Pp. 48–57.
18. Nizina T. A., Nizin D. R., Kanaeva N. S. Statistical Analysis of the Frequency of Damage Accumulation in the Structure of Epoxy Composites Under Tensile Loads // Lecture Notes in Civil Engineering. – 2021. – Vol. 95. – Pp. 1-8.
19. Низина Т. А., Селяев В. П., Низин Д. Р., Канаева Н. С. Количественный анализ кинетики накопления повреждений в структуре полимерных материалов при растяжении // Строительство и реконструкция. – 2020. – № 2. – С. 77–89.
20. Низина Т. А., Селяев В. П., Низин Д. Р. Климатическая стойкость эпоксидных полимеров в умеренно континентальном климате: монография. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2020. – 188 с.
Выходные данные статьи: Нармания Б. Е., Низин Д. Р., Низина Т. А., Сигачев А. Ф., Спирин И. П. Влияние влажностного состояния на изменение свойств полимерных материалов [Электронный ресурс] // Огарев-online. – 2023. – №7. – Режим доступа: https://journal.mrsu.ru/arts/vliyanie-vlazhnostnogo-sostoyaniya-na-izmenenie-svojstv-polimernyx-materialov