plasticnewsПластические массыPlasticheskie massy0554-2901PLASTMASSY Publishing House (Moscow)10.35164/0554-2901-2025-01-42-46plasticnews-1088Research ArticleАНАЛИЗ И МЕТОДЫ РАСЧЁТАANALYSIS AND CALCULATION METHODSМоделирование изменения времени гелеобразования полимерных композиционных материалов на основе кинетического анализа параметров реакции отверждения олигомерных системModeling of changes in the gelation time of polymer composite materials based on kinetic analysis of the parameters of the curing reaction of oligomeric systemsМараховскийП. С.MarakhovskyP. S.

Москва.

Moscow.

АнтюфееваН. В.AntyufeevaN. V.

Москва.

Moscow.

ant2361@mail.ruБольшаковВ. А.BolshakovV. A.

Москва.

Moscow.

ФГУП «ВИАМ»РоссияFSUE “VIAM”Russian Federation202513032025014246Copyright © Мараховский П.С., Антюфеева Н.В., Большаков В.А., 20252025Мараховский П.С., Антюфеева Н.В., Большаков В.А.Marakhovsky P.S., Antyufeeva N.V., Bolshakov V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.plastics-news.ru/jour/article/view/1088

На протяжении целого ряда лет происходит непрерывный рост применения полимерных композиционных материалов (ПКМ) в изделиях авиационной и космической техники. Современные многофункциональные термоаналитические комплексы, оснащенные вычислительной техникой, по своей сути являются мобильными лабораториями. Они способны решать самые разнообразные материаловедческие и технологические задачи, как в прикладных научных исследованиях, так и при контроле качества продукции, поставляемой производственным предприятиям. На примере экспериментальных данных, полученных при исследовании процессов отверждения термореактивных полуфабрикатов (препрегов) изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ), показаны методические возможности современных приборов для термического анализа – дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), термогравиметрического анализа (ТГА) и термомеханического анализа (ТМА), позволяющие исследовать и прогнозировать изменение технологических свойств препрегов в широком интервале температур. 

For a number of years, there has been a continuous increase in the use of polymer composite materials (PCM) in products of aviation and space technology. Modern multifunctional thermoanalytical complexes equipped with computer technology are essentially mobile laboratories. They are able to solve a wide variety of materials science and technological problems, both in applied scientific research and in quality control of products supplied to manufacturing enterprises. Using the example of experimental data obtained during the study of the curing processes of thermosetting semi–finished products (prepregs) of polymer composite materials (PCM), the methodological capabilities of modern devices for thermal analysis - differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA) and thermomechanical analysis (TMA) are shown, allowing to investigate and predict changes in the technological properties of prepregs in a wide range temperatures.

моделированиетермический анализполимерные композитыпрепрегиметодикиmodelingthermal analysispolymer compositesprepregsmethodsReferencesКаблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 г. // Авиационные материалы и технологии. 2012. №9. С. 7–17.Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 г. // Авиационные материалы и технологии. 2012. №9. С. 7–17.Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии, 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии, 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33Каблов Е.Н. Тенденции и ориентиры инновационного развития России: Сб. научно-информационных материалов. 3-е изд. М.: ВИАМ, 2015. 720 с.Каблов Е.Н. Тенденции и ориентиры инновационного развития России: Сб. научно-информационных материалов. 3-е изд. М.: ВИАМ, 2015. 720 с.Раскутин А.Е. Стратегия развития полимерных композиционных материалов // Авиационные материалы и технологии, 2017. №S. С. 344–348. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-344-348.Раскутин А.Е. Стратегия развития полимерных композиционных материалов // Авиационные материалы и технологии, 2017. №S. С. 344–348. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-344-348.Бузник В.М., Каблов Е.Н., Кошурина А.А. Материалы для сложных технических устройств арктического применения // Научно-технические проблемы освоения Арктики. М.: Наука. 2015. С. 275–285.Бузник В.М., Каблов Е.Н., Кошурина А.А. Материалы для сложных технических устройств арктического применения // Научно-технические проблемы освоения Арктики. М.: Наука. 2015. С. 275–285.Каблов Е.Н. России нужны материалы нового поколения // Редкие земли, 2014. №3. С. 8–13.Каблов Е.Н. России нужны материалы нового поколения // Редкие земли, 2014. №3. С. 8–13.Антюфеева Н.В, Алексашин В.М., Железина Г.Ф., Столянков Ю.В. Методические подходы термоаналитических исследований для оценки свойств препрегов и углепластиков. // «Все материалы. Энциклопедический справочник». 2012. №4. С. 18–27.Антюфеева Н.В, Алексашин В.М., Железина Г.Ф., Столянков Ю.В. Методические подходы термоаналитических исследований для оценки свойств препрегов и углепластиков. // «Все материалы. Энциклопедический справочник». 2012. №4. С. 18–27.Черфас Л.В., Гуняева А.Г., Комарова О.А., Антюфеева Н.В. Анализ срока годности наномодифицированного препрега при хранении по его реакционной способности // Труды ВИАМ: электронный научно-технический журнал, 2016. №1. Ст. 12. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 16.01.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-1-99-106.Черфас Л.В., Гуняева А.Г., Комарова О.А., Антюфеева Н.В. Анализ срока годности наномодифицированного препрега при хранении по его реакционной способности // Труды ВИАМ: электронный научно-технический журнал, 2016. №1. Ст. 12. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 16.01.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-1-99-106.Standard Test Method for Heat of Reaction of Thermally Reactive Materials by Differential Scanning Calorimetry (DSC) ASTM E2160-04.Standard Test Method for Heat of Reaction of Thermally Reactive Materials by Differential Scanning Calorimetry (DSC) ASTM E2160-04.Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC). Часть 5. Определение характеристических температур и времени по кривым реакции, определение энтальпии реакции и степени превращения. ISO 11357-5:1999.Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC). Часть 5. Определение характеристических температур и времени по кривым реакции, определение энтальпии реакции и степени превращения. ISO 11357-5:1999.Системы полимерные с усилением и без усиления авиационнокосмического назначения. Метод испытания с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии DIN 654671999.Системы полимерные с усилением и без усиления авиационнокосмического назначения. Метод испытания с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии DIN 654671999.Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC). Часть 2. Определение температуры стеклования. ISO 11357-2:1999.Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC). Часть 2. Определение температуры стеклования. ISO 11357-2:1999.Душин М.И., Хрульков А.В., Мухаметов Р.Р., Чурсова Л.В. Особенности изготовления изделий из ПКМ методом пропитки под давлением //Авиационные материалы и технологии. 2012. №1. С. 18–27.Душин М.И., Хрульков А.В., Мухаметов Р.Р., Чурсова Л.В. Особенности изготовления изделий из ПКМ методом пропитки под давлением //Авиационные материалы и технологии. 2012. №1. С. 18–27.Каблов Е.Н., Чурсова Л.В., Бабин А.Н., Мухаметов Р.Р., Панина Н.Н. Разработки ФГУП «ВИАМ» в области расплавных связующих для полимерных композиционных материалов // Полимерные материалы и технологии, 2016. Т. 2. С. 37–42.Каблов Е.Н., Чурсова Л.В., Бабин А.Н., Мухаметов Р.Р., Панина Н.Н. Разработки ФГУП «ВИАМ» в области расплавных связующих для полимерных композиционных материалов // Полимерные материалы и технологии, 2016. Т. 2. С. 37–42.Мельников Д.А., Хасков М.А., Гусева М.А., Антюфеева Н.В. К вопросу о разработке режимов прессования слоистых ПКМ на основе препрегов. // Труды ВИАМ: электронный научно-технический журнал, 2018. №2. Ст. 09. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 15.01.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-20180-2-9-9.Мельников Д.А., Хасков М.А., Гусева М.А., Антюфеева Н.В. К вопросу о разработке режимов прессования слоистых ПКМ на основе препрегов. // Труды ВИАМ: электронный научно-технический журнал, 2018. №2. Ст. 09. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 15.01.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-20180-2-9-9.Углеродные волокна и углекомпозиты: Пер. с англ. / под ред. Э. Фитцера. М.: Мир, 1988. 336 с.Углеродные волокна и углекомпозиты: Пер. с англ. / под ред. Э. Фитцера. М.: Мир, 1988. 336 с.Мараховский П.С., Баринов Д.Я., Павловский К.А., Алексашин В.М. Отверждение многослойных полимерных композиционных материалов. Часть 1. Математическое моделирование теплопереноса при формовании толстостенной плиты углепластика // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2018. №2. С. 16–22.Мараховский П.С., Баринов Д.Я., Павловский К.А., Алексашин В.М. Отверждение многослойных полимерных композиционных материалов. Часть 1. Математическое моделирование теплопереноса при формовании толстостенной плиты углепластика // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2018. №2. С. 16–22.Barinov D.Y., Marakhovsky P.S., Kutsevich K.E., Chutskova E.Y. Mathematical modeling of temperature fields with consideration for curing kinetics of thick-walled fiberglass plate // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. Vol. 8, N. 5. P. 662–667. DOI:10.1134/S2075113317050057.Barinov D.Y., Marakhovsky P.S., Kutsevich K.E., Chutskova E.Y. Mathematical modeling of temperature fields with consideration for curing kinetics of thick-walled fiberglass plate // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. Vol. 8, N. 5. P. 662–667. DOI:10.1134/S2075113317050057.Константинов А.Ю., Сафонов А.А. Математическое моделирование остаточных технологических деформаций при пултрузии профилей сложного сечения из полимерных композиционных материалов // Проблемы прочности и пластичности. 2014. Т. 76, №4. С. 310–319. https://doi.org/10.32326/1814-9146-2014-76-4310-319.Константинов А.Ю., Сафонов А.А. Математическое моделирование остаточных технологических деформаций при пултрузии профилей сложного сечения из полимерных композиционных материалов // Проблемы прочности и пластичности. 2014. Т. 76, №4. С. 310–319. https://doi.org/10.32326/1814-9146-2014-76-4310-319.Standard Test Method for Arrhenius Kinetic Constants for Thermally Unstable Materials ASTM E698-05.Standard Test Method for Arrhenius Kinetic Constants for Thermally Unstable Materials ASTM E698-05.Алексашин В.М., Антюфеева Н.В., Большаков В.А., Войнов С.И. Влияние экспериментальных условий и способов обработки результатов ДТА и ДСК на надежность кинетических расчетов параметров процессов отверждения термореактивных препрегов // Клеи, герметики, технологии. 2018. №11. С. 33–39.Алексашин В.М., Антюфеева Н.В., Большаков В.А., Войнов С.И. Влияние экспериментальных условий и способов обработки результатов ДТА и ДСК на надежность кинетических расчетов параметров процессов отверждения термореактивных препрегов // Клеи, герметики, технологии. 2018. №11. С. 33–39.Информационные журналы для пользователей систем термического анализа METTLER TOLEDO USERCOM. №14. С. 10–12, 17–19, 27.Информационные журналы для пользователей систем термического анализа METTLER TOLEDO USERCOM. №14. С. 10–12, 17–19, 27.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.