Details

Целью работы являлось исследование влияния режимов охлаждения на степень кристалличности полиэфирэфиркетона (ПЭЭК) и механические свойства композитов на его основе. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Провести анализ литературы по вопросам механизма и кинетики кристаллизации ПЭЭК, особенностей кристаллизации в композите и влияния степени кристалличности на механические свойства. 2. Провести серию экспериментов по получению образцов ПЭЭК и композитов с разной степенью кристалличности. 3. Разработать режимы охлаждения для получения ПЭЭК с заданной степенью кристалличности. 4. Установить корреляцию между кристаллической структурой матрицы и механическими свойствами (прочность при изгибе) углепластиков. 5. Разработать рекомендации по оптимизации термообработки для достижения заданных эксплуатационных характеристик композитов. Работа проведена на базе лаборатории «Полимерные композиционные материалы» ПИШ ЦИ СПБПУ, где было произведена опытная серия образцов композиционных материалов с различной степенью кристаллизации ПЭЭК. В результате проведённого исследования установлено, что среди пяти режимов термообработки оптимальным является нагрев до 390 °C с выдержкой 45 мин и прямое охлаждение, обеспечивающий максимальную степень кристалличности ПЭЭК (33.4 %) и высокую прочность на изгиб (799 ± 40 МПа) . Выдержка на пониженной температуре приводит к снижению кристалличности и ухудшению межфазного взаимодействия, что отражается в уменьшении механических характеристик. Полученные результаты позволяют рекомендовать выбранный режим отжига для производства высоконагруженных ПЭЭК–углепластиковых конструкций в аэрокосмической, автомобильной и медицинской отраслях.

The aim of the work was to investigate the influence of cooling regimes on the degree of crystallinity of polyetheretherketone (PEEK) and the mechanical properties of composites based on it. The tasks that were solved during the research: 1. To analyze the literature on the mechanism and kinetics of PEEK crystallization, the peculiarities of crystallization in composites, and the influence of the degree of crystallinity on mechanical properties. 2. To conduct a series of experiments to obtain samples of PEEK and composites with different degrees of crystallinity. 3. Develop cooling regimes for obtaining PEEK with a specified degree of crystallinity. 4. Establish a correlation between the crystalline structure of the matrix and the mechanical properties (flexural strength) of carbon plastics. 5. Develop recommendations for optimizing heat treatment to achieve the specified performance characteristics of composites. The work was carried out at the Polymer Composite Materials Laboratory of the PISH CI SPBPU, where a pilot series of composite material samples with varying degrees of PEEK crystallization was produced. The study found that among the five heat treatment modes, the optimal one is heating to 390 °C with a holding time of 45 minutes and direct cooling, which provides the maximum degree of PEEK crystallinity (33.4%) and high flexural strength (799 ± 40 MPa). Holding at a lower temperature leads to a decrease in crystallinity and deterioration of interphase interaction, which is reflected in a decrease in mechanical characteristics. The results obtained allow us to recommend the selected annealing mode for the production of high-load PEEK-carbon fiber reinforced plastic structures in the aerospace, automotive, and medical industries.

• ABSTRACT
• Обозначения и сокращения
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. Литературный обзор
  • 1.1 Введение в полиэфирэфиркетон (ПЭЭК)
  • 1.2 Общие принципы кристаллизации ПЭЭК
  • 1.3 Методы исследования кристаллизации ПЭЭК
    • 1.3.1 Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК)
    • 1.3.2 Рентгеноструктурный анализ (РСА)
    • 1.3.3 Поляризационная оптическая микроскопия (ПОМ)
    • 1.3.4 Динамический механический анализ (ДМА)
    • 1.3.5 Инфракрасная спектроскопия с Фурье-преобразованием (ИК-ФП)
    • 1.3.6 Анализ термомеханических свойств (ТМА)
    • 1.3.7 Рассеяние света/Рэлеевское рассеяние
  • 1.4 Композиционные материалы на основе ПЭЭК, армированный углеродным волокном
    • 1.4.1 Влияние углеродного волокна на кристаллизацию ПЭЭК
• Глава 2. Материалы и методы исследования
• Глава 3. Экспериментальные результаты и их анализ
  • 3.1 Исследование влияние отжига ПЭЭК на степень кристалличности
  • 3.2 Механические свойства полученных углепластиков
  • 3.3 Взаимосвязь между кристаллизацией ПЭЭК и механическими свойствами в композиционном материале
• Заключение
• Список использованных источников