On the Physical-Mechanical and Tribotechnical Properties of Antifriction Carbon Fiber Based on a Modified Thermosetting Matrix

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The physical-mechanical and tribological properties of anti-friction carbon fiber plastic UGET based on low-modulus carbon fabric “Ural T-15R” have been studied in order to increase the magnitude of the ultimate deformation and reduce the elastic modulus through the use of a modified thermosetting matrix ET-4 instead of the traditionally used ET-2.

Modes of polymerization and of heat treatment of epoxy binders were selected considering the results of the experiments. Prototypes of prepregs were obtained by solution impregnation on the UPST-1000M line and then processed into PCM by hot pressing. Laboratory samples were made and physical and mechanical tests were carried out to determine the ultimate strength under compression, shear and bending stress under destruction, as well as Charpy impact strength. Steel 20Kh13 and oxidized titanium alloy PT-3V were used as counter body rollers to determine carbon fiber tribosets.

It was shown that carbon fiber samples based on chemically modified binder ET-4 with two-stage polymerization and heat treatment mode in the range of 90°C to 180°C both have better physical-mechanical and tribotechnical properties, in contrast with the analogue with a three-stage mode and carbon fiber carbon heat at friction over 20Kh13 steel and oxidized titanium alloy PT-3V.

About the authors

D. D. Dvoryantsev

NRC “Kurchatov Institute” – CRISM “Prometey”

Author for correspondence.
Email: mail@crism.ru
Cand Sc. (Eng) 49 Shpalernaya St, 191015 St Petersburg, Russian Federation

I. V. Lishevich

NRC “Kurchatov Institute” – CRISM “Prometey”

Email: mail@crism.ru
Cand Sc. (Eng) 49 Shpalernaya St, 191015 St Petersburg, Russian Federation

A. S. Sargsyan

NRC “Kurchatov Institute” – CRISM “Prometey”

Email: mail@crism.ru
Cand Sc. (Eng) 49 Shpalernaya St, 191015 St Petersburg, Russian Federation

A. S. Savelov

NRC “Kurchatov Institute” – CRISM “Prometey”

Email: mail@crism.ru
Cand Sc. (Eng) 49 Shpalernaya St, 191015 St Petersburg, Russian Federation

E. A. Sharko

NRC “Kurchatov Institute” – CRISM “Prometey”

Email: mail@crism.ru
49 Shpalernaya St, 191015 St Petersburg, Russian Federation

References

  1. Бахарева В. Е. Современные машиностроительные материалы. Неметаллические материалы. Справочник / Под ред. И. В. Горынина. – СПб.: НПО «Профессионал», 2014. – С. 79–133.
  2. Дворянцев Д. Д., Лишевич И. В., Саргсян А. С., Морозов Д. Л., Шарко Е. А. Исследование физико-механических и триботехнических свойств антифрикционного углепластика на основе модифицированной термореактивной матрицы // Материалы 20-й конференции молодых ученых и специалистов «Новые материалы и технологии» (КМУС-2023), НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей», 2023.
  3. Николаев Г. И., Бахарева В. Е., Власов В. А., Лобынцева И. В., Анисимов А. В., Петрова Л. В., Симина В. Н. Применение антифрикционных углепластиков в подшипниках скольжения // Вопросы материаловедения. – 2006. – № 2 (46). – С. 7–21.
  4. Бахарева В. Е., Николаев Г. И., Анисимов А. В. Улучшение функциональных свойств антифрикционных полимерных композитов для узлов трения скольжения // Российский химический журнал. – 2009. – Т. 53, № 4. – С. 4–18.
  5. Мустафа Л. М., Исмаилов М. Б., Ермаханова А. М., Санин А. Ф. Исследование влияния пластификаторов и термопластов на механические свойства эпоксидной смолы и углепластика (Обзор) // Комплексное использование минерального сырья (Complex Use of Mineral Resources). – 2019. – № 4 (311). – С. 48–56. https://DOI.org/10.31643/2019/6445.37
  6. Кузнецов А. В., Петров В. В. Метод химической модификации эпоксидных композиций // Электронный журнал «Инженерный вестник Дона». – 2019. – № 6. – С. 1–9.
  7. Куперман А. М., Зеленский Э. С., Кербер М. Л. Стеклопластики на основе матриц, совмещающих термо- и реактопласты // Механика композитных материалов. – 1996. – Т. 32, № 1. – С. 111–117.
  8. Пат. РФ 2153107 C1. Антифрикционная композиция / Абозин И. Ю., Бахарева В. Е., Лобынцева И. В. и др. – Опубл. 20.07.2000.
  9. Антифрикционные углеродные материалы / Под ред. С. М. Клейменова. – М., 1973. – 62 с.
  10. Чурсова Л. В., Панина Н. Н., Гребенева Т. А., Кутергина И. Ю. Эпоксидные смолы, отвердители, модификаторы и связующие на их основе. – СПб.: Профессия, 2020. – 574 с.
  11. Перепелкин К. Е. Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты. – СПб.: Научные основы технологии, 2009. – С. 92.
  12. Гинзбург Б. М., Точильников Д. Г., Бахарева В. Е., Анисимов А. В., Киреенко О. Ф. Полимерные материалы для подшипников скольжения, смазываемых водой (Обзор) // Журнал прикладной химии. – 2006. – Т. 79, № 5. – С. 705–716.
  13. Точильников Д. Г., Гинзбург Б. М. Технология триботехнических экспресс-испытаний антифрикционных полимеров // Вопросы материаловедения. – 2002. – № 3 (31). – С. 39–48.
  14. Пластификаторы // Химическая энциклопедия [Электронный ресурс]. URL: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3395.html (дата обращения 25.08.2019).
  15. Мостовой А. С. Рецептуная модификация эпоксидных смол с применением новых высокоэффективных пластификаторов // Современные наукоемкие технологии (Modern high technologies). – 2015. – № 7. – С. 66–70.
  16. Мараховский К. М., Осипчик В. С. Модификация эпоксидного связующего с повышенными характеристиками для получения композиционных материалов // Успехи в химии и химической технологии. – 2016. – Т. ХХX, № 10. – С. 56–58.
  17. Загора А. Г., Ткачук А. И., Терехов И. В., Мухаметов Р. Р. Методы химической модификации эпоксидных олигомеров (обзор) // Труды ВИАМ. – 2021. – № 7 (110). doi: 10.18577/2307-6046-2021-0-7-73-85.
  18. Бартенев Г. М., Лаврентьев В. В. Трение и износ полимеров. – Л.: Химия, 1972.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).