plasticnewsПластические массыPlasticheskie massy0554-2901PLASTMASSY Publishing House (Moscow)10.35164/0554-2901-2018-11-12-36-41plasticnews-321Research ArticleСтатьиВлияние климатического воздействия на фрактографию разрушения эпоксидных полимеровFractographic evaluation of epoxy polymers after natural weatheringСтарцевВ. О.StartsevV. O.val.startsev@gmail.comЛебедевМ. П.LebedevM. P.presidium@prez.ysn.ruФроловА. С.FrolovA. S.asfrolov1992@gmail.comФедеральное государственное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», государственный научный центр Российской ФедерацииRussian FederationИнститут физико-технических проблем севера им. В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской Академии наукRussian FederationГеленджикский центр климатических испытаний ВИАМ им. Г.В. АкимоваRussian Federation201805062019011-123641Copyright © Старцев В.О., Лебедев М.П., Фролов А.С., 20192019Старцев В.О., Лебедев М.П., Фролов А.С.Startsev V.O., Lebedev M.P., Frolov A.S.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/321

Рассмотрена методика анализа фрактограмм поверхностей разрушения эпоксидного полимера на основе смолы ЭД-20 после механических испытаний на растяжение, включающая определение светлоты поверхности и сканирования рельефа методом конфокальной лазерной сканирующей микроскопии. Получены новые сведения о механизме климатического старения эпоксидных полимеров. Обнаружено увеличение площади шероховатой зоны на фрактограммах разрушения образцов, связанное с уменьшением предела прочности при растяжении, по мере увеличения продолжительности климатического воздействия.

The methodology of fractorgaphic analysis of fracture surfaces after tensile testing was developed for ED-20 epoxy based polymer. Fractogrpahic analysis was conducted using roughness and brightness of fracture surface, obtained by Confocal Laser Scanning Microscopy. New insight on natural weathering mechanisms was obtained. The increase of the brittle fracture surface area was observed, which corresponds to the decrease of tensile strength, with the increase in length of the natural weathering.

эпоксидный полимерклиматическое старениефрактографиярельефпрофилометриясветлотапрочностьepoxy polymernatural weatheringfractographysurface reliefprofilometrytensile strengthReferencesCantwel W.J., Kausch H.H. Fracture behavior of epoxy resins // Chemistry and Technology of Epoxy Resins / ed. Ellis B. Chapman&Hall, 1993. P. 145-175.Cantwel W.J., Kausch H.H. Fracture behavior of epoxy resins // Chemistry and Technology of Epoxy Resins / ed. Ellis B. Chapman&Hall, 1993. P. 145-175.D’Almeida J.R.M., Menezes D., Monteiro S.N. Ageing of the DGEBA/TETA epoxy system with off-stoichiometric compositions // Materials Research. 2003. Vol. 3, No 3. P. 415-420.D’Almeida J.R.M., Menezes D., Monteiro S.N. Ageing of the DGEBA/TETA epoxy system with off-stoichiometric compositions // Materials Research. 2003. Vol. 3, No 3. P. 415-420.Бартенев Г.М. Прочность и механизам разрушения полимеров. Москва: Химия, 1984. 280 с.Бартенев Г.М. Прочность и механизам разрушения полимеров. Москва: Химия, 1984. 280 с.Ward I.M., Sweeney J. Mechanical properties of solid polymers. John Wiley & Sons, 2013. 476 p.Ward I.M., Sweeney J. Mechanical properties of solid polymers. John Wiley & Sons, 2013. 476 p.Ткачев А.Г., Харитонов А.П., Симбирцева Г.В., Харитонова Л.Н., Блохин А.Н., Дьячкова Т.П., Дружинина В.Н., Максимкин А.В., Чуков Д.И., Чердынцев В.В. Упрочнение эпоксидных материалов фторированными углеродными нанотрубками // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 2. С. 8.Ткачев А.Г., Харитонов А.П., Симбирцева Г.В., Харитонова Л.Н., Блохин А.Н., Дьячкова Т.П., Дружинина В.Н., Максимкин А.В., Чуков Д.И., Чердынцев В.В. Упрочнение эпоксидных материалов фторированными углеродными нанотрубками // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 2. С. 8.Деев И.С., Кобец Л.П. Фрактография эпоксидных полимеров // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 1999. Т. 38, № 4. С. 627-633.Деев И.С., Кобец Л.П. Фрактография эпоксидных полимеров // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 1999. Т. 38, № 4. С. 627-633.Стухляк П.Д., Букетов П.Д., Панин С.В., Марущак П.О., Мороз К.М., Полторанин М.А., Вухерер Т., Корниенко Л.А., Люкшин Б.А. Структурные уровни разрушения эпоксидных композитных материалов при ударном нагружении // Физическая мезомеханика. 2014. Т. 17, № 2. С. 65-83.Стухляк П.Д., Букетов П.Д., Панин С.В., Марущак П.О., Мороз К.М., Полторанин М.А., Вухерер Т., Корниенко Л.А., Люкшин Б.А. Структурные уровни разрушения эпоксидных композитных материалов при ударном нагружении // Физическая мезомеханика. 2014. Т. 17, № 2. С. 65-83.Hull D. Influence of stress intensity and crack speed on fracture surface topography: mirror to mist to macroscopic bifurcation // Journal of Material Science. 1996. Vol. 31. P. 4483-4492.Hull D. Influence of stress intensity and crack speed on fracture surface topography: mirror to mist to macroscopic bifurcation // Journal of Material Science. 1996. Vol. 31. P. 4483-4492.Atif R., Inam F. Influence of macro-topography on damage tolerance and fracture toughness of monolithic epoxy for tribological applications // World Journal of Engineering Technology. 2016. Vol. 4. P. 335-360.Atif R., Inam F. Influence of macro-topography on damage tolerance and fracture toughness of monolithic epoxy for tribological applications // World Journal of Engineering Technology. 2016. Vol. 4. P. 335-360.Munoz E., Garcia-Manrique J.A. Water absorption behaviour and its effect on the mechanical properties of flax fibre reinforced bioepoxy composites // International Journal of Polymer Science. 2015. Article ID 390271. 10.Munoz E., Garcia-Manrique J.A. Water absorption behaviour and its effect on the mechanical properties of flax fibre reinforced bioepoxy composites // International Journal of Polymer Science. 2015. Article ID 390271. 10.Старцев О.В., Перепечко И.И., Старцева Л.Т., Машинская Г.П. Структурные изменения в пластифицированном сетчатом аморфном полимере // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. 1983. Т. 25, № 6. С. 457-461.Старцев О.В., Перепечко И.И., Старцева Л.Т., Машинская Г.П. Структурные изменения в пластифицированном сетчатом аморфном полимере // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. 1983. Т. 25, № 6. С. 457-461.Nogueira P., Ramirez C., Torres A., Abad M.J., Cano J., Lopez J., Lopez-Bueno I., Barral L. Effect of water sorption on the structure and mechanical properties of an epoxy resin system // Journal of Applied Polymer Science 2001. Vol. 80. P. 71-80.Nogueira P., Ramirez C., Torres A., Abad M.J., Cano J., Lopez J., Lopez-Bueno I., Barral L. Effect of water sorption on the structure and mechanical properties of an epoxy resin system // Journal of Applied Polymer Science 2001. Vol. 80. P. 71-80.Startsev O.V. Peculiarities of ageing of aircraft materials in a warm damp climate // Polymer Yearbook / ed. Petrick R.A. Glasgow: Harwood Academic Publishers, 1994. С. 91-110.Startsev O.V. Peculiarities of ageing of aircraft materials in a warm damp climate // Polymer Yearbook / ed. Petrick R.A. Glasgow: Harwood Academic Publishers, 1994. С. 91-110.Каблов Е.Н., Старцев О.В., Медведев И.М. Обзор зарубежного опыта исследований коррозии и средств защиты от коррозии // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 2. С. 76-87. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-2-76-87.Каблов Е.Н., Старцев О.В., Медведев И.М. Обзор зарубежного опыта исследований коррозии и средств защиты от коррозии // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 2. С. 76-87. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-2-76-87.Старцев В.О., Молоков М.В., Старцев О.В., Низина Т.А., Низин Д.Р. Влияние алифатического разбавителя Этал-1 на климатическую стой-кость эпоксидных полимеров на основе смолы ЭД-20 // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2016. № 12. С. 26-36.Старцев В.О., Молоков М.В., Старцев О.В., Низина Т.А., Низин Д.Р. Влияние алифатического разбавителя Этал-1 на климатическую стой-кость эпоксидных полимеров на основе смолы ЭД-20 // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2016. № 12. С. 26-36.Каблов Е.Н., Старцев О.В. Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 4(37). С. 38-52. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-4-38-52.Каблов Е.Н., Старцев О.В. Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 4(37). С. 38-52. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-4-38-52.Мань Б.Д. Разработка композиционных материалов на основе эпоксиуретановых олигомеров с улучшенными эксплуатационными свойствами. Российский химико-технологический университет им. Менделеева, 2014. 140 с.Мань Б.Д. Разработка композиционных материалов на основе эпоксиуретановых олигомеров с улучшенными эксплуатационными свойствами. Российский химико-технологический университет им. Менделеева, 2014. 140 с.Startsev V.O., Nizina T.A., Startsev O.V. A colour criterion of the climatic ageing of an epoxy polymer // International Polymer Science and Technology. 2016. Vol. 43, No 8. P. 45-49.Startsev V.O., Nizina T.A., Startsev O.V. A colour criterion of the climatic ageing of an epoxy polymer // International Polymer Science and Technology. 2016. Vol. 43, No 8. P. 45-49.Каблов Е.Н., Старцев В.О., Иноземцев А.А. Влагонасыщение конструктивно-подобных элементов из полимерных композиционных материалов в открытых климатических условиях с наложением термоциклов // Авиационные материалы и технологии. 2017. № 2. С. 56-68. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-2-56-68.Каблов Е.Н., Старцев В.О., Иноземцев А.А. Влагонасыщение конструктивно-подобных элементов из полимерных композиционных материалов в открытых климатических условиях с наложением термоциклов // Авиационные материалы и технологии. 2017. № 2. С. 56-68. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-2-56-68.Старцев В.О., Низина Т.А. Прогнозирование климатического старения эпоксидных полимеров по изменению цветовых показателей // Труды ВИАМ: электрон.-науч.-технич. журн. 2015. № 12. Ст. 10. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 08.12.2017 г.). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-12-10-10.Старцев В.О., Низина Т.А. Прогнозирование климатического старения эпоксидных полимеров по изменению цветовых показателей // Труды ВИАМ: электрон.-науч.-технич. журн. 2015. № 12. Ст. 10. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 08.12.2017 г.). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-12-10-10.Startsev V.O., Lebedev M.P., Frolov A.S., Nizina T.A. Relationship between the Deformability and Fractographic Characteristics of Fracture Surfaces of Epoxy Polymers // Doklady Physical Chemistry 2017. Vol. 476, No 1. P. 149-152.Startsev V.O., Lebedev M.P., Frolov A.S., Nizina T.A. Relationship between the Deformability and Fractographic Characteristics of Fracture Surfaces of Epoxy Polymers // Doklady Physical Chemistry 2017. Vol. 476, No 1. P. 149-152.

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