Wpływ absorpcji wody na właściwości laminatów winyloestrowych wzmocnionych włóknem aramidowym i szklanym

• Autorzy: Imielińska K. , Wojtyra R.

Warianty tytułu

EN

Water absorption behaviour of vinyl ester laminates reinforced with aramid and glass fibres

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zbadano zachowanie dwóch laminatów o osnowie winyloestrowej, wzmocnionych włóknami aramidowymi i szklanymi w stanie suchym i po zanurzeniu w wodzie. Materiały poddawane są badaniom ze względu na potencjalne zastosowanie w okrętownictwie i brak podobnych danych w literaturze. Wzmocnienie laminatów miało postać tkaniny hybrydowej aramidowo-szklanej (1) lub składało się z na przemian ułożonych jednorodnych warstw włókien aramidowych (Tworon) i szklanych (2). Zbadano chłonność wody do nasycenia (70°C), określając współczynniki dyfuzji wody, zgodnie z II prawem Ficka. Określono właściwości laminatów w próbie zginania i ścinania międzywarstwowego. Laminaty (1) chłoną wodę znacznie wolniej niż laminaty (2) i nasycają się przy wyższej zawartości wody pomimo nieznacznie tylko wyższej zawartości higroskopijnych włókien aramidowych. Wytrzymałość na zginanie i ścinanie międzywarstwowe, jak i moduł sprężystości przy zginaniu są wyższe dla laminatu wzmocnionego tkaniną hybrydową. Dotyczy to zarówno stanu suchego, jak i nasycenia wodą. Woda zaabsorbowana przez laminat wywołuje widoczną degradację mikrostruktury, objawiającą się licznymi pęknięciami na granicy włókien i żywicy. Defekty te nie wywołują obniżenia wytrzymałości na ścinanie międzywarstwowe, ale znacząco zmniejszają odkształcenie próbki przy zginaniu.

EN

Two vinyl ester laminates reinforced with aramid and glass fibres have been tested in dry condition and after immersion in water. Materials were tested for their potential use in marine applications. The reinforcement was in the form of woven hybrid aramid-glass fabric (1) or woven aramid fibre layers interleaved with woven glass fibre layers (2). Accellerated water immersion tests (70°C) have been conducted followed by flexure and interlaminar shear strength (ILSS) tests. Water absorption curves have been plotted (Fig. 1) and diffusion coefficients have been calculated. Despite only slightly higher fraction of hygroscopic aramid fibres moisture absorption saturation values as well as diffusion coefficients were found higher for composite (2). Flexural strength and modulus and interlaminar shear strength have also been found superiour for hybrid fabric-reinforced laminates (Figs. 2, 3). This refers both to the dry and wet condition. It has been demonstrated that water causes serious damage in the microstructure of the laminates consisting mainly of fibre/matrix debonding (Figs. 4, 5). These defects have little effect on the flexural strength properties of the laminates. ILSS and flexural strength of the laminates in the dry and wet condition were very similar. However, the reduction in the elastic modulus and dramatic decrease in the deflection of the samples have been observed following water saturation.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty polimerowe; laminaty hybrydowe

EN

polymer composites; hybrid laminates

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 3, nr 7
• Strony: 192--197
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Imielińska K.

• Politechnika Gdańska, Wydział Mechaniczny, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk

autor

Wojtyra R.

• Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa, ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk

Bibliografia

• [1] Gellert E.P., Turley D.M., Seawater immersion ageing of glass-fibre reinforced polymer laminates for marine applications, Composites: Part A 1999, 30, 1259-1265.
• [2] Kozłowski J., Wilczopolski M., Wituszyński K., Konstrukcje okrętowe z kompozytów polimerowych, Wydawnictwo Morskie, Gdańsk 1982.
• [3] Springer G.S., Environmental Effects, (w:) Environmental effects on composite materials, ed. G.S. Springer, Technomic, Basel, 1988, 1, 1-32.
• [4] Gutierrez J., Lelay F., Hoarau P.A., Study of the aging of glass fibre-resin resin composites in a marine environment, (w:) P. Davies, L. Lemoine, (eds), Nautical construction with composite materials, Ifremer - Centre de Best, Paris 1992, 338.
• [5] Berger M., Królikowski W., Miziger G., Poliestry wzmocnione w budownictwie okrętowym, Wyd. Morskie, Gdynia 1961.
• [6] Lundgren J-E., Gudmundson P., Moisture absorption in glass-fibre/epoxy laminates with transverse matrix cracks, Composites Science and Technology 1999, 59, 1983-1991.
• [7] Springer G.S., Saunders B.A., Tung R.W., Environmental effects on glass fibre reinforced polyester and vinyl ester composites, Environmental effects on composite materials, ed. G.S. Springer, Technomic, Basel 1988, 2, 10.
• [8] Springer G.S., Moisture and temperature induced degradation of graphite epoxy composites, (w:) Environmental effects on composite materials, ed. G.S. Springer, Technomic, Basel 1988, 6-19.
• [9] Selzer R., Friedrich K., Mechanical properties and failure behaviour of carbon fibre-reinforced polymer composites under the influence of moisture, Composites Part A 1997, 28A, 595-604.
• [10] Akay M., Kong Ah Mun, Stanley A., Influence of moisture on the thermal and mechanical properties of autoclaved and oven-cured Kevlar-49/epoxy laminates, Composites Science and Technology 1997, 57, 565-571.
• [11] Gopalan R., Rao R.M., Murthy M.V.V., Dattaguru B., Diffusion studies on advanced fibre/epoxy composites, (w:) Environmental effects on composite materials, ed. G.S. Sprin- ger, Technomic, Basel 1988, 7, 96-106.
• [12] Allred R.E., The effect of temperature and moisture content on the flexural response of Kevlar/epoxy laminates: 1. [0/90] filament orientation, Journal of Composite Materials 1981, 15, 100-114.
• [13] Clark G., Saunders D.S., van Blaricum T.J., Richmond M., Moisture absorption in graphite/epoxy laminates, Composites Science and Technology 1990, 39, 355-375.
• [14] Verpoest I., Springer G.S., Effects of moisture on the compressive and interlaminar shear strengths of aramid-epoxy composites, Journal of Reinforced Plastics Composites 1988, 7, 23-32.
• [15] Imielińska K., Guillaumat L., Wojtyra R., Touzet M., Lataillade J-L., The effect of water immersion aging and low velocity impact on the mechanical behaviour of hybrid aramid-glass fibre/epoxy composites, Proc. Conf. Environmental Degradation of Engineering Materials (EDEM 2003), Bordeaux 2003 (in press).