Tytuł artykułu
Autorzy
Identyfikatory
Warianty tytułu
Wpływ właściwości mechanicznych żywic epoksydowych na wytrzymałość na ściskanie jednokierunkowych kompozytów polimerowych
Języki publikacji
Abstrakty
Compression tests were performed on unidirectional composite samples based on three types of epoxy resins. Low modulus, though epoxy resin L1000 supplied by Bakelite AG designated B, medium modulus epoxy resin Araldit F by Ciba-Geigy-Vantico designated A and high modulus epoxy tool resin by Ciba-Geigy-Vantico designated AT. To perform the tests thick composite panels of 25 x 120 x 130 mm were prepared. The main mechanical properties of unreinforced and cured resins were presented. The tensile and compressive strength as well as the modulus increase and the toughness of the cured resins decrease according to the following sequence: B-A-AT. The above mentioned epoxy resins were reinforced with glass fibres with diameters 10 žm, 16 žm and 24 žm as well as with carbon fibres with diameter 7 žm or carbon fibres coated with epoxy resin. From the above mentioned unidirectional reinforced panels samples for compression tests of 22 x 22 x 90 mm were sectioned out and tested to determine the axial compressive strength in direction 0°. The results can be summarized as follows: the best values, about 700 MPa, were obtained for composite systems with combination of glass fibres 16 žm, 24 žm/epoxy matrix A, AT. As far as composites with carbon fibres are concerned the compressive strength values are lower than for samples with thicker glass fibres, except for composites with carbon fibres coated with epoxy. Much lower results were obtained for all composites with low modulus matrix B and for all resins, being the subject of this study, reinforced with glass fibres 10 žm. The epoxy resin AT shows some features of decomposition at curing temperature of 200 °C. This phenomenon prevents obtaining higher strength for composites with this matrix. The decomposition of matrix AT decrease the properties, especially expressed in post-impact strength. The reason for poor behaviour of composites reinforced with glass fibres with diameter 10 žm can be their higher waviness in composite samples. Thus, the highest compressive strength depends on more than one factor and should be treated in mezoscale. Therefore, the properties of compressed composites are difficult to predict as well as to model their behaviour in this process.
Przeprowadzono pomiary wytrzymałości na ściskanie jednokierunkowych kompozytów z trzema rodzajami żywic epoksydowych. Zastosowano niskomodułową, ciągliwą żywicę L 1000 produkcji Bakelite AG, oznaczoną symbolem B, średniomodułową żywicę Aradfit F produkcji Ciba-Geigy-Vantico, oznaczoną symbolem A oraz wysokomoduło-wą żywicę narzędziową Ciba-Geigy-Vantico oznaczoną symbolem AT. W celu przeprowadzenia prób wyprodukowano płyty kompozytowe o wymiarach 25 x 120 x 130 mm. Przedstawiono również wyniki pomiarów ważniejszych właściwości mechanicznych żywic niewzmocnionych. Wytrzymałość na rozciąganie i na ściskanie jak również wartości modułów rosną, a ciągliwość utwardzonych żywic maleje według następującej kolejności: B-A-AT. Wyżej wymienione żywice zostały wzmocnione włóknami szklanymi o średnicach 10 žm, 16 žm, 24 žm, jak również włóknami węglowymi o średnicy 7 žm oraz włóknami węglowymi z nałożoną warstwą epoksydową. Z płyt kompozytowych wzmocnionych jednokierunkowymi włóknami wycięto próbki o wymiarach 22 x 22 x 90 mm w celu przeprowadzenia pomiarów wytrzymałości na ściskanie osiowe w kierunku 0°. Uzyskane wyniki można podsumować następująco: najlepsze wyniki, ponad 700 MPa, uzyskano dla kompozytów powstałych z włókien szklanych 16 žm, 24 žm/ osnowa epoksydowa A, AT. Wytrzymałość na ściskanie kompozytów z włóknami węglowymi jest mniejsza aniżeli dla kompozytów z włóknami szklanymi z wyjątkiem kompozytów z włóknami węglowymi z nałożoną warstwą epoksydową. Znacznie mniejsze wartości uzyskano dla wszystkich kompozytów z niskomodułową osnową B i dla wszystkich żywic, będących przedmiotem badań, wzmocnionych włóknami szklanymi o średnicy 10 žm. Żywica epoksydowa AT wykazała pewne symptomy degradacji po utwardzaniu w temperaturze 200 °C. Zjawisko to uniemożliwiło uzyskanie wyższych wartości wytrzymałości dla kompozytów z tą osnową. Degradacja osnowy AT pogorszyła właściwości, szczególnie w pomiarach wytrzymałości na ściskanie po uderzeniu. Przyczyną gorszych właściwości kompozytów wzmocnionych włóknami szklanymi o średnicy 10 žm może być większe pofalowanie pasm włókien w próbkach kompozytowych. Tak więc, najwyższe wartości wytrzymałości na ściskanie zależą od więcej aniżeli jednego czynnika i winny być traktowane w mezoskali. Z tego powodu właściwości ściskanych kompozytów są trudne do przewidywania, jak również trudne jest modelowanie ich właściwości w procesie ściskania.
Wydawca
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
808--811
Opis fizyczny
Bibliogr. 9 poz., rys., tab.
Twórcy
autor
- Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska
autor
- Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska
Bibliografia
- [1] Lee S. M., Waas A.: Compressive response and failure of fiber reinforced unidirectional composites, International Journal of Fracture, 100, 1999, p. 275-306
- [2] Voos S., Fahmy A., West H.: Impact tolerance of laminated and 3 dimensionally reinforced graphite-epoxy panels, Advanced Composites 93, Ed. T. Chandra, The Minerals, Metals and Materials Society, 1993
- [3] Shih T., Longsdon W.: Fracture Behavior of Thick Section Graphite/Epoxy Composite, Fracture Mechanics, STP 743, ASTM, 1980, p. 316-337
- [4] Piggott M. R.: Compressive strength of composites: how to measure it and how to improve it, Advanced Composites 93, Ed. T. Chandra, The Minerals, Metals and Materials Society, 1993
- [5] Curtis P. T., Browne M.: Cost-effective high performance composites, Composites, 25, 1994, p. 273-278
- [6] Leda H.: Problemy technologii wykonywania kompozytów polimerowych, materiały konferencji Współczesne zagadnienia mechaniki i konstrukcji kompozytowych, Instytut Mechaniki i Konstrukcji Politechniki Warszawskiej, Wisła 2003, p. 165-181 (in Polish)
- [7] Mader E.: Surface interphase and composite property relations in fiber reinforced polymers, Composites, 25, 1994, p. 793-744
- [8] Torayca, http://www torayca.comp/techref/en/images/ comp 02/html
- [9] Reifsnider K. L.: Modelling of interphase in polymer matrix composite materials Systems, Composites, 25, 1994, p. 461-469
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BPS1-0020-0007