Экспериментальное осуществление нового метода составных изготовление: обнажая голые волокна на поверхности композитного методом мягкого слоя

Общая цель данной процедуры заключается в изготовлении армированного волокнами композита с обнаженными волокнами на поверхности без применения какой-либо предварительной обработки поверхности. Этот метод позволяет обнажить волокна на поверхности композита без использования дорогостоящих и малоэффективных методов обработки поверхности. Основным преимуществом данной методики является улучшение электропроводности и механической прочности композита.

Данный метод также характеризуется высокой производительностью. Для подготовки однонаправленной углеволоконной ткани, пропитанной эпоксидной смолой, уложите слоями квадраты препрега с объемной долей волокна от 50 до 60% в последовательности, включающей ориентацию под 0 и 90 градусов, чтобы предотвратить расслоение ламината. Для подготовки каждого квадрата препрега из углеволоконной ткани полотняного переплетения сначала очистите ткань ацетоном или этанолом.

Поместите ткань на чистую поверхность или на безворсовую лабораторную салфетку и дайте ацетону испариться при комнатной температуре. Отделите одну защитную пленку от листа эпоксидной смолы пленочного типа с температурой отверждения 125 °C. Нанесите один лист пленки эпоксидной смолы на очищенную углеродную ткань.

Поместите ткань эпоксидной стороной вниз на нагревательную платформу при температуре 70 °C. Нагревайте ткань в течение 10 секунд для предварительной пропитки эпоксидной смолой. Дайте предварительно пропитанной ткани остыть при комнатной температуре в течение 10 минут.

Затем удалите оставшуюся защитную пленку с покрытой эпоксидной смолой стороны. Уложите препрег из ткани полотняного переплетения в требуемой последовательности слоев для формирования ламината из углеродного волокна полотняного переплетения. Для приготовления ламината из нетканого углеродного войлока нанесите трехслойный эпоксидный лист на каждую сторону чистого сухого углеродного войлока.

Нагрейте покрытые эпоксидной смолой стороны фетра при температуре 70 °C по 10 секунд для каждой стороны, приложив груз сверху. Дайте пропитанному фетру остыть в течение 10 минут, после чего снимите оставшиеся поддерживающие листы. Затем промойте листы неперфорированной разделительной пленки из фторированного этилен-пропилена толщиной 25 мкм этанолом или ацетоном.

Осторожно просушите листы FEP безворсовыми салфетками, стараясь не допустить появления складок или микроотверстий. Убедитесь, что на листах нет загрязнений и посторонних частиц. Затем поместите каждый чистый сухой лист между безворсовыми салфетками и храните их в чистом пластиковом контейнере, защищенном от пыли.

Для начала изготовления композита нанесите разделительный силикон на компрессионную форму. Протрите форму безворсовыми салфетками, чтобы остался только тонкий слой разделительного состава. Затем обрежьте заготовку из подготовленного углеволоконного ламината так, чтобы она была немного меньше полости формы.

Положите лист чистой пленки из FEP толщиной 25 мкм на нижнюю форму. Поместите ламинат на форму и накройте его пленкой из FEP толщиной 25 или 100 мкм, в зависимости от типа волокна. Осторожно разгладьте пленку так, чтобы между мягким слоем и ламинатом не осталось пузырьков воздуха.

Затем закройте форму для компрессионного формования. Разогрейте горячий пресс до 150 °C и поместите в него форму. Для однонаправленного волокнистого композита поддерживайте постоянное давление 20 МПа в течение 30 минут.

Для тканого композита приложите давление 20 megapascals в течение четырех минут, сбросьте давление и немедленно снова приложите 20 megapascals. Повторяйте продувку материала таким образом до тех пор, пока вязкость смолы не начнет увеличиваться. Затем поддерживайте давление на уровне 20 megapascals до полного отверждения композита в течение 30 минут.

Для получения войлочного композита медленно увеличьте давление до 3 MPa, стараясь не допустить его превышения. Отверждайте материал при давлении 3 MPa в течение 30 минут. После отверждения образца, не снимая давления, охладите форму для прессования до температуры ниже 120 °C.

Затем сбросьте давление, снимите форму и извлеките изготовленный образец. Снимки, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии при наклоне в пять градусов, показали, что волокна видны более детально в композитах, изготовленных методом мягкого слоя, чем при обычном горячем прессовании. Это было обусловлено отсутствием слоя, обогащенного смолой, на поверхности композита.

Несмотря на удаление слоя эпоксидной смолы, в волокнах не было обнаружено видимых дефектов. Электрическая проводимость по толщине была выше в композитах, изготовленных методом мягкого слоя, при этом удельное поверхностное сопротивление снизилось до значений менее 20 мОм/см² при давлении уплотнения 1,38 МПа. Измеренная прочность на растяжение композитов, изготовленных методом мягкого слоя, была сопоставима с прочностью образцов, полученных традиционным методом прессования.

В композитах из тканого полотна и войлока наблюдалось увеличение на 22% и 15% соответственно. Данный рост был обусловлен тем, что мягкий слой создавал равномерное давление по всей поверхности композита. Следуя этой процедуре, вы сможете без труда изготовить композит с открытыми волокнами.

Механизм прост. А при глубоком понимании свойств вашего материала реализация становится еще проще. Выполняя данную процедуру, не забудьте оптимизировать ее под ваши конкретные задачи.

Учитывайте условия отверждения композита и тепловые свойства мягкого слоя, и соответствующим образом корректируйте процедуру для получения желаемых результатов.