Оценка механического поведения стекловолоконных композитов с прочной матрицей из полидициклопентадиена (ПДЦПД)

Использование жесткого термореактивный полидициклопентадиен (ПДЦПД) в качестве матричного материала для композитов. Проведено сравнение композита ПДЦПД–стекловолокно и эквивалентного эпоксидного композита. Качество сцепления волокна с матрицей оценивали испытаниями на поперечный изгиб. Материалы были подвергнуты испытаниям на сжатие, ударным испытаниям, статическим испытаниям на растяжение и испытаниям на усталость при растяжении. Результаты показывают, что жесткое поведение матрицы ПДЦПД заметно влияет на устойчивость композита к повреждениям. Размер ударного повреждения в композите ПДЦПД был вдвое меньше, чем в эпоксидном композите. Испытания на растяжение не выявили существенной разницы в предел прочности, но повреждение до разрушения оказалось гораздо более серьезным в образцах эпоксидной смолы. Результаты усталости показали гораздо меньшие различия в усталость жизни для Материал ПДКПД чем для эпоксидного материала, а также явные различия в развитии повреждений для этих двух материалов.

Текущие области применения PDCPD включают крупные и очень крупные детали, часто используемые в суровых условиях, например панели кузова сельскохозяйственной и строительной техники, грузовиков и автобусов. В этих случаях основным преимуществом является высокая прочность, сохраняющаяся при низких температурах. В некоторых других отраслях промышленности ПДЦПД используется из-за его химической стойкости (морское применение и в таких отраслях, как хлор-щелочь). Исследования полидициклопентадиена показали, что хорошие свойства прочности и удлинения сохраняются при криогенных температурах. Это делает ПДЦПД превосходным чистым материалом и полимерной матрицей для композитов, используемых в криогенных условиях.

PDCPD представляет собой интересный материал для использования в композитах: благодаря очень низкой вязкости составы DCPD обеспечивают быстрое и эффективное смачивание волокон в течение короткого периода времени. Благодаря настраиваемому характеру катализаторов метатезиса DCPD подходит для очень быстрой обработки (быстрая RTM) или для увеличения срока службы при комнатной температуре с термическим запуском по требованию. Типичное время цикла для ДЦПД РИМ около 5 мин. Напротив, эпоксидные смолы, демонстрирующие повышенную прочность, обычно гораздо более вязкие и трудны в обработке.

Кроме того, химическая природа ПДЦПД делает его устойчивым к горячим, влажным и агрессивным средам. Литературные данные показывают, что композиты ПДЦПД/стекловолокно демонстрируют исключительную устойчивость к жаркой влажной среде, превосходящую композиты эпоксидной смолы/стекловолокна, испытанные в тех же условиях. Эти характеристики делают ПДЦПД композиты лучше подходит для применения в суровых условиях, таких как ветроэнергетические сооружения, морские нефтяные платформы, а также на суше и на море.