ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ І ТЕПЛОСТІЙКОСТІ ПЛАСТИФІКОВАНИХ ЕПОКСИКОМПОЗИТІВ З МІКРОДОБАВКАМИ

Анотація

У статті досліджено вплив мікронаповнювачів на механічні і теплофізичні властивості епоксидних композитів на основі пластифікованої смоли DER 331. Як мікронаповнювачі використано порошки оксиду хрому Cr₂O₃ (20 мкм) та карбіду кремнію SiC (40 мкм) за вмісту від 5 до 20 мас.%. Досліджено механічні властивості: руйнівні напруження і модуль пружності при згині, ударна в’язкість. Додатково проводили випробування теплостійкості розроблених матеріалів.
Порівняльний аналіз впливу мікронаповнювачів підтверджує перевагу застосування оксиду хрому порівняно з карбідом кремнію для покращення властивостей епоксидних композитів. При концентрації 10 мас.% оксид хрому забезпечує на 6,4 % вищу міцність матеріалів (85,2 МПа проти 80,1 МПа) та на 17,6 % вищий модуль пружності (4 ГПа проти 3,4 ГПа) порівняно з композитами, наповненими карбідом кремнію. Ця перевага зумовлена кращою адгезією до матриці та здатністю до утворення фізичних, ковалентних та іонних зв’язків на межі поділу фаз.
Найкращі результати характерні для матеріалу з оксидом хрому, який за вмісту 15 мас.% забезпечує формування КМ зі значеннями міцності на розрив (88,3 МПа), модуля пружності (4,2 ГПа) та теплостійкості (364 К). Механізм покращення властивостей полягає у тому, що мікродисперсні частки формують структурний каркас, який створює бар’єри при поширенні тріщин (тобто, відбувається когезійне зміцнення матеріалу). Для композитів з Cr₂O₃ ключовим є також утворення додаткових фізико-хімічних зв’язків з матрицею, що забезпечує термостабільність нових матеріалів.