ИСТИНА

При разработке современных углеродных композиционных материалов важное влияние на физико-механические свойства углекомпозита оказывают адгезионные характеристики на границе волокно-связующее. Истинную информацию о взаимодействиях на межфазной границе без учета масштабных и технологических факторов позволяют получить микромеханические методики, где в качестве объекта используется моноволокно в отвержденной матрице. В случае армирования систем углеродными волокнами (УВ) размеры филамента, а, следовательно, и абсолютная величина когезионной прочности предельно малы, что ограничивает использование разработанных ранее микромеханических методик (microbond, pull-out test, fragmentation test, методика трех волокон). Нами были разработаны и запатентованы микромеханическая методика Drop-Sting test и оборудование, позволяющее создавать объекты исследования с погружением моноволокна в связующее на заданную глубину с целью обеспечения адгезионного разрушения модели элементарной ячейки композиционного материала. На модельной системе УВ (Toho Tenax HTS-F13-12K, Япония) эпоксидное связующее (ЭД-20, Россия) и отвердитель (диэтилентриамин, Россия) апробирована методика Drop-Sting test. Адгезионные исследования проводили на разрывной машине Zwick/Roell Z010 (Германия) при вытягивании волокна из матрицы со скоростью 1 мм/мин. Получены деформационно-прочностные зависимости при приложении растягивающей нагрузки к исследуемой системе. Установлено, что механизм разрушения системы УВ – эпоксидное связующее адгезионный. Показано, что мениск на волокне после разрушения адгезионного контакта идентифицируется на деформационно-прочностной кривой. Зафиксировано мгновенное удаление волокна после разрушения адгезионного контакта. Установлено средне взвешенное значение адгезионной прочности в системе УВ – эпоксидное связующее 51 МПа с коэффициентом вариации 12%. Показано, что с ростом площади адгезионного контакта значения адгезионной прочности на межфазной границе волокно-связующее снижаются. Таким образом, исследована адгезионная прочность на межфазной границе в системе УВ – эпоксидное связующее и подтверждена возможность использования разработанной микромеханической методики Drop-Sting test для исследования реактопластичных систем, армированных сверхтонкими волокнами (толщина менее 10 мкм) с низкой когезионной прочностью.