Modeling of changes in the gelation time of polymer composite materials based on kinetic analysis of the parameters of the curing reaction of oligomeric systems
https://doi.org/10.35164/0554-2901-2025-01-42-46
Abstract
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.
About the Authors
P. S. Marakhovsky
FSUE “VIAM”
Russian Federation
Russian Federation
Moscow.
N. V. Antyufeeva
FSUE “VIAM”
Russian Federation
Russian Federation
Moscow.
V. A. Bolshakov
FSUE “VIAM”
Russian Federation
Russian Federation
Moscow.
References
1. 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.
2. 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: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33
3. Каблов Е.Н. Тенденции и ориентиры инновационного развития России: Сб. научно-информационных материалов. 3-е изд. М.: ВИАМ, 2015. 720 с.
4. 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.
5. 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.
6. Каблов Е.Н. России нужны материалы нового поколения // Редкие земли, 2014. №3. С. 8–13.
7. 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.
8. 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.
9. Standard Test Method for Heat of Reaction of Thermally Reactive Materials by Differential Scanning Calorimetry (DSC) ASTM E2160-04.
10. 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.
11. Системы полимерные с усилением и без усиления авиационнокосмического назначения. Метод испытания с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии DIN 654671999.
12. Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC). Часть 2. Определение температуры стеклования. ISO 11357-2:1999.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
16. Углеродные волокна и углекомпозиты: Пер. с англ. / под ред. Э. Фитцера. М.: Мир, 1988. 336 с.
17. 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.
18. 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.
19. 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.
20. Standard Test Method for Arrhenius Kinetic Constants for Thermally Unstable Materials ASTM E698-05.
21. 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.
22. Информационные журналы для пользователей систем термического анализа METTLER TOLEDO USERCOM. №14. С. 10–12, 17–19, 27.
Review
For citations:
Marakhovsky P.S., Antyufeeva N.V., Bolshakov V.A. Modeling of changes in the gelation time of polymer composite materials based on kinetic analysis of the parameters of the curing reaction of oligomeric systems. Plasticheskie massy. 2025;(1):42-46. (In Russ.) https://doi.org/10.35164/0554-2901-2025-01-42-46
Views:
180
Email this article 
