Содержание к диссертации
Введение
2. Обзор литературы 8
2.1. Матрицы для термопластичных полимерных композиционных материалов 8
2.1.1. ЖК-пол имеры 8
2.1.2. Смеси ЖК-полимеров с термопластами 14
2.2. Методы получения термопластичных полимерных композиционных материалов 25
2.3. Анализ и моделирование процесса пропитки 29
3. Объекты и методы исследования 38
3.1. Объекты исследования 38
3.1.1. Тестовые (модельные) жидкости 38
3.1.2. Использованные в работе полимеры и их смеси 39
3.1.3. Нетканые волокнистые материалы 42
3.1.4. Комплексные нити 42
3.2. Методы исследования 44
3.2.1. Определение вязкости расплавов полимеров методом капиллярной вискозиметрии 44
3.2.2. Измерения вязкости на ротационном вискозиметре 46
3.2.3. Определение значений предела текучести методом плоскопараллельного сжатия48
3.2.4. Определение проницаемости и изучение кинетики пропитки нетканых материалов 51
3.2.5. Определение эквивалентного радиуса капилляра комплексной нити в продольном направлении 53
3.2.6. Пропитка комплексной пити в продольном направлении под действием вакуума и получение образцов однонаправленно армированных пластиков 54
3.2.7- Пропитка систем с параллельной укладкой волокна в продольном направлении и получение образцов однонаправленно армированных пластикой 56
3.2.8. Расчет пористости образцов армированных пластиков 57
4. Реологические свойства 58
4.1. Реологические свойства модельных систем 58
4.2. Реологические свойства объектов исследования 61
5. Пропитка систем с параллельной укладкой волокна в продольном направлении 75
5.1. Определение параметров капиллярной структуры 75
5.2. Пропитка систем с параллельной укладкой волокна в продольном направлении вязкопластическими расплавами 82
6. Пропитка нетканых волокнистых материалов 108
6.1. Определение параметров капиллярной структуры 108
6.2. Пропитка нетканых материалов вязкопластическими расплавами 114
Заключение 124
Выводы 127
Список литературы 128
Приложения
- Методы получения термопластичных полимерных композиционных материалов
- Определение вязкости расплавов полимеров методом капиллярной вискозиметрии
- Пропитка комплексной пити в продольном направлении под действием вакуума и получение образцов однонаправленно армированных пластиков
- Пропитка систем с параллельной укладкой волокна в продольном направлении вязкопластическими расплавами
Методы получения термопластичных полимерных композиционных материалов
Появление в 70-80 гг. XX века нового класса термостойких линейных полимеров — полиарилэфиркетонов, полисульфонов, полиимидов, обладающих высокими теплофизическими и механическими характеристиками, превосходящими таковые для эпоксидных связующих, вызвало острый интерес к созданию армированных термопластов. Важными преимуществами термопластичных матриц является их способность к большим деформациям, высокая энергия разрушения, превышающая этот показатель эпоксидных матриц примерно на порядок [64], повышенные демпфирующая способность и ударная вязкость. Указывают [65] также на низкий уровень остаточных напряжений, лучшую химическую, крио- и огнестойкость КМ на их основе. Технологические преимущества использования этих матриц связаны, прежде всего, с сокращением технологического цикла вследствие исключения отверждения связующего, неограниченной жизнеспособностью сырья и полуфабрикатов. Кроме того, расширяются возможности переработки, например, штамповка, сматывание в рулон препрегов, послойное комбинирование листовых заготовок. Снижается трудоемкость исправления технологических дефектов — сваркой, действием растворителя, местным деформированием элементов конструкций. Облегчается утилизация отходов и вторичная переработка изделий [65, 66]. Однако имеются и существенные технологические затруднения, возникающие при использовании термопластичных матриц. Эти затруднения возникают на стадии совмещения армирующего наполнителя с матричным термопластом и связаны, главным образом, с высокой вязкостью расплавов термопластов, превышающей вязкость отверждаемых олигомеров на несколько десятичных порядков. Результатом является не только снижение производительности процесса, но и существенно более высокие, чем для термореактивних связующих, значения пористости, что влечет за собой недостаточную реализацию механических свойств. Именно производительность процесса и пористость получаемых изделий являются ключевыми параметрами при оценке эффективности того или иного способа получения термопластичных композиционных материалов.
В зависимости от превалирующего действия того или иного параметра разнообразные приемы совмещения волокнистых наполнителей с термопластичными связующими удобно рассматривать в контексте приводимого ниже уравнения, являющегося следствием закона фильтрации Дарси и описывающего время / пропитки волокнистой заготовки с начальной пористостью є и проницаемостью К ньютоновской жидкостью, характеризующейся вязкостью п, в зависимости от приложенного давления р и пути расплава /: Как видно из уравнения, являющегося следствием уравнения Дарси (см. ниже), скорость проведения процесса можно повысить, снижая вязкость системы, прикладывая большее давление, или сокращая путь, проходимый расплавом при заполнении пор заготовки. Традиционными путями снижения вязкости являются повышение температуры, использование полимеров меньшей молекулярной массы и использование растворов термопластов. Повышение температуры, очевидно, ограничено областью термоокислительной деструкции полимера и имеет поэтому весьма ограниченную ценность. Использование полимеров меньшей молекулярной массы приводит, как правило, к снижению механических показателей образцов. В этой связи более перспективным выглядит метод пропитки наполнителя мономерами, содержащими реагенты, необходимые для последующей полимеризации. Такая система имеет достаточно низкую вязкость. Процесс полимеризации завершается в пресс-форме одновременно с формованием. Недостатками этого метода являются низкая производительность, большие отходы материала, высокая усадка и значительный разброс свойств получаемых образцов. Применение растворов термопластов имеет очевидные недостатки. Вследствие высокой молекулярной массы растворы могут быть только низкоконцентрированными. Это сопряжено с большим расходом зачастую экзотических растворителей. Полное удаление растворителей практически невозможно, а пористость получаемых по этому способу изделий превышает 10 % [67]. Кроме того, применяемые растворители часто являются весьма токсичными. Тем не менее, этот способ применяется в промышленности. Разновидностью этого метода можно считать кристаллизацию полимера из раствора на волокнах того же полимера. Так получают полиэтилен, армированный полиэтиленовыми же волокнами [68]. Применение растворной технологии совмещения термопласта с наполнителем оправдано в этом случае перспективой хорошего адгезионного взаимодействия на границе матрица-волокно. Известен [64] и эффект снижения пористости при предварительной обработке поверхности волокон с целью улучшения их смачивания раствором полимера или нанесением низковязкого связующего. Перспективность сокращения пути расплава определяется квадратичной зависимостью времени от этого параметра в уравнении 2,9. Эффекта достигают предварительным распределением полимера в виде порошка, пленок или волокон (волоконная технология) между армирующими нитями с последующим плавлением и заполнением полимером межволоконного пространства. Предварительное распределение порошка полимера между волокнами наполнителя может быть создано погружением наполнителя в суспензию мелкодисперсных частиц полимера в маловязкой среде. Такой способ характеризуется большой неравномерностью покрытия. Этот недостаток может быть в значительной мере устранен проведением процесса в кипящем слое порошка полимера [69]. Порошок полимера может быть нанесен с помощью ультразвука, вибрационного воздействия [70] или электростатического поля [71]. В последнем случае достигается дополнительное преимущество за счет распушения волокон наполнителя. Для всех этих способов характерна сильная зависимость однородности распределения от гранулометрического состава порошка. [72]. При использовании пакетов, набранных из пленок термопласта и ровингов/ткапей наполнителя, удается точно соблюдать соотношение компонентов. Однако использование высоких температур и давлений ведет к разориентации наполнителя. Описана [72, 73] разновидность этого способа, при которой пленки термопласта совмещаются со слоями наполнителя, дополнительно содержащими распределенный в них порошок полимера.
Как разновидность данного подхода можно рассматривать размещение слоев с высокой проницаемостью в пропитываемом пакете, в результате чего можно сократить путь расплава по самым малопроницаемым участкам [74]. Впоследствии полученные препреги могут быть консолидированы прессованием, [64, 75] намоткой [72, 73], каландрованием [69], под действием термического расширения листа эластомера, положенного в пресс-форму вместе с пакетом [76, 77] (термокомпрессионное прессование), или с использованием ленточного пресса [78]. Указывается [64] на трудность удаления пузырьков воздуха из межволоконного пространства. Дополнительное использование вакуумирования позволило значительно уменьшить пористость. Сравнительно новой и перспективной является волоконная технология совмещения термопластичного связующего и наполнителя [66]. Этот метод состоит в чередовании в заготовке непрерывных армирующих (неплавких) и матричных (плавких) волокон, включая и получение гибридных жгутов [71] и тканей [79]. Таким образом, термопласт еще до плавления оказывается равномерно распределенным по сечению и максимально приближенным к поверхности наполнителя. Переход термопластичных волокон в расплавленное состояние позволяет получить монолитную матрицу с довольно низким уровнем пористости.
На основе такого подхода оказалось возможным разработать волоконную технологию намотки армированных термопластов [80], совмещающую в одной технологической операции процессы пропитки армирующих волокон, монолитизации КМ и формования изделия. Однако этот метод требует специального оборудования и отработки технологии спекания. Наверное, самым простым и наиболее универсальным подходом к совмещению волокнистого наполнителя с термопластом является приложение повышенного давления. К методам, в которых давление играет основную роль в совмещении волокнистого материала с термопластичной матрицей, можно отнести собственно пропитку и каландрование. Вообще говоря, пропитка — непременная (и важнейшая) стадия любого процесса получения КМ. Однако в данном случае под пропиткой будем понимать технологический процесс, при котором расплав из резервуара под давлением поступает в форму, заполненную пропитываемым материалом. Приложенное внешнее давление может комбинироваться с действием вакуума, направленным не только на повышение интенсивности процесса, но и снижение пористости изделий. Этим методом можно получать весьма крупногабаритные изделия сложной формы с содержанием волокна -60 % [74]. Однако, давления, необходимые для проведения такого процесса весьма высоки. Это может привести к сминанию и даже разрушению волокон наполнителя. Поэтому целесообразно принимать меры к снижению вязкости расплава. Используют и упомянутый ранее подход, связанный с созданием слоев повышенной проводимости [74]. В связи с возможностью повреждения волокон при высоких давлениях существует тенденция [65] к отделению процесса совмещения волокна с полимером от формования изделий, применяя, в частности, экструдеры, через головку которых одновременно с расплавом термопласта пропускают непрерывные нити или жгуты (пултрузия). В этом случае наблюдается кабельный эффект [64], так как связующее не проникает внутрь жгута. Пористость образца составляет 25 — 40 %. Для обеспечения проникновения полимера вглубь такого жгута использовали [64, 75] вариант каландрования. Жгут с нанесенным слоем полимера пропускали через систему нагреваемых роликов. При этом под действием радиального давления, прилагаемого к жгуту последовательно с двух сторон, наружный слой полимера импрегнировался в межволоконное пространство и формировалась ленточка пренрега. Отмечено, что такие условия способствовали удалению воздушных включений.
Определение вязкости расплавов полимеров методом капиллярной вискозиметрии
Изучение реологических свойств расплавов полимеров проводилось на капиллярном вискозиметре МВ-ЗМ (рис. 3.1) [128]. Принцип его действия основан на измерении с помощью датчика 9 скорости перемещения штока 2, происходящего под действием постоянной нагрузки, оказываемой на него грузом 4 через рычаг 3. При этом происходит истечение расплава 6 из камеры 1 через капилляр 7. Использование различных величин нагрузки, изменение плеча рычага и размеров капилляра позволяют проводить измерения в широком диапазоне напряжения сдвига от 103 до 106 Па. Необходимое для исследования количество вещества составляет около 2 г. Напряжение сдвига г при этом может быть рассчитано как: где р - давление, оказываемое штоком на жидкость, R и / - радиус и длина капилляра соответственно, a S - величина входовой поправки. [128]. Для жидкости, подчиняющейся степенному закону течения: где к — коэффициент консистентности, у - скорость сдвига, п — показатель степени степенного уравнения, скорость сдвига может быть рассчитана [128] как: Здесь Q - объемный расход расплава, который может быть выражен через площадь штока S и скорость его движения v: Q=Sv. Для определения и строят зависимость Igr от ]g- . Как легко понять из сопоставления уравнений (3.2) и (3.3), тангенс угла наклона этой зависимости (или касательной к ней при недостаточном соответствии наблюдаемых величин степенной модели) равен п. Теперь можно рассчитать величины у и построить кривые течения. Расчеты могут быть существенно упрощены, если обозначить lgj = lg lg Аг2 = lg—- и предварительно рассчитать эти константы, зависящие от геометрических параметров капилляров, для каждого из них. Тогда: Для расчета энергии активации вязкого течения Еа принимают температурную зависимость вязкости соответствующей уравнению Аррен иуса: и строят график в координатах 1пт/ - 1/Т.
Здесь Т - абсолютная температура, a R — универсальная газовая постоянная. Если этот график в достаточной мере удачно аппроксимируется прямой, то тангенс ее наклона будет соответствовать EJR4 откуда и находим искомую величину энергии активации. Для построения вышеуказанного графика следует использовать значения г), определенные при одном и том же напряжении сдвига; в этом случае полученная величина Еа будет константой материала, независящей от интенсивности деформирования. Вязкость глицерина измеряли на ротационном вискозиметре Реотест-2Л (рис. 3.2) с использованием рабочего узла цилиндр — цилиндр (рис. 3.3). Ротационный вискозиметр Реотест-2.1 является двух системным устройством, поскольку для исследования реологических характеристик может быть использован как узел конус-плоскость, так и измерительная система цилиндр-цилиндр. С точки зрения рабочего диапазона последняя система оказалась более подходящей для измерения вязкости глицерина. В цилиндрическом измерительном устройстве измеряемый материал находится в кольцевом зазоре между двумя коаксиальными цилиндрами. Наружный неподвижный цилиндр радиусом R помещается в термостатируемую баню. Внутренний цилиндр радиусом г и длиной /, вращающийся с постоянной угловой скоростью со, соединен через вал с измерительной пружиной, отклонение которой является мерой крутящего момента М, действующего на внутренний цилиндр.
Величина отклонения пружинного элемента воспроизводится потенциометром, ВКЛЮЧЄЕІНЬШ в мостовую схему, причем изменение тока, протекающего по диагонали мостовой схемы, является пропорциональным вращающему моменту М пружины. Между измеренными значениями параметров и реологическими характеристиками имеют место следующие отношения. Сдвиговое напряжение г, действующее на исследуемый материал, рассчитывается как: где а - отсчитываемое значение шкалы на индикаторном приборе, z - постоянная цилиндра, зависящая от геометрических размеров системы и постоянной упругости пружины динамометра. Значение скорости сдвига у находят из таблиц в зависимости от выбранной скорости вращения и вида измерительного узла. Найденное таким образом значение соответствует работе прибора в сети переменного тока с частотой v=50 Гц. При иных значениях vB H4HHa /должна быть скорректирована: Значение эффективной вязкости т} может быть найдено из значений г и у выраженных в Па и с 1 соответственно, как: Определение пределов текучести тпт и измерение вязкости т) расплавов СПЭФ-1 и его смесей с ПСФ проводилось на установке ДТМД [15] в режиме плоскопараллельного сжатия, получившем за рубежом название "squeezing flow", при постоянной силе F, приложенной к штоку 1. Основы данного метода изложены в работах [129-132].
Рабочий узел установки ДТМД схематически показан на рис. 3.4. Образец 2 помещали в рабочий узел прибора между плоскостями штока (подвижный диск) / и дна камеры-компенсатора 3 (неподвижный диск). После термостатирования при необходимой температуре к штоку прикладывали постоянную нагрузку F. Прибором регистрируется перемещение штока в зависимости от времени і. В ходе опыта в рабочем зазоре происходит непрерывное понижение скорости и напряжения сдвига. По достижении последним значения предела текучести расплава перемещение штока прекращается, и величина зазора между штоком и дном камеры остается постоянной. Эту характеристику использовали для количественной оценки предела текучести т .
Пропитка комплексной пити в продольном направлении под действием вакуума и получение образцов однонаправленно армированных пластиков
В нагревательный цилиндр 4 прибора помещали полимер и термостатировали его при заданной температуре. Капилляр 1 с помещенной в него комплексной нитью 2 взвешивали и затем один конец капилляра погружали в расплав полимера 3, в то время как второй конец соединяли с вакуум - насосом. Непосредственное наблюдение за ходом процесса было затруднено в силу непрозрачности стенок нагревательного цилиндра, а также сложности визуального определения положения фронта пропитки. Поэтому изучение кинетики пропитки проводили следующим образом. По истечении заданного времени пропитки капилляр с находящейся в нем комплексной нитью извлекали, тщательно очищали от слоя налипшего полимера и взвешивали. Исходя из прироста массы Am, вычисляли соответствующую ему глубину пропитки /: где рпм - плотность полимера, є - пористость волокна, г - внутренний радиус капилляра, / -глубина пропитки). Необходимую для этого величину є считали равной сумме объемных долей полимера и оставшихся пор, которые рассчитывали по описанной в п. 3.2.8 методике. Полученные значения / использовали для построения кривых кинетики пропитки. Волокно 6 плотно и максимально однородно наматывается на шпулю J до тех пор, пока не слой волокна не достигнет уровня ушек шпули (рис. ЗЛО в). Шпуля помещается в соответствующие ей по форме и размеру выемки двух половин камеры 4, плотно стягиваемых винтами (не показаны). К камере посредством резьбы крепятся резервуар для жидкости 2 и заглушка 8 с отверстием для выхода воздуха 7. Размеры оснастки позволяют вставлять ее в собранном виде вместо рабочего узла в корпус микровискозиметра МВ-ЗМ (рис. ЗЛ). Таким образом, в эксперименте используются системы передачи давления и контроля температуры микровискозиметра.
Полимер помещается в резервуар, и после плавления и термостатирования к штоку / прикладывается давление, которое он передает расплаву. За ходом пропитки можно следить по перемещению штока. Полученный в ходе опыта пропитанный материал может быть извлечен вместе со шпулей. Разрезав его со стороны торцов, можно снять со шпули два плоских образца, пригодных для механических испытаний. Расчет массовой доли волокна в образцах однонагтравленно армированных композитов проводили по формуле: где п - число сложений волокна в образце, / - длина образца, pi - линейная плотность волокна. Тогда массовая доля полимера равна: Теперь легко перейти к объемным долям компонентов и оценке пористости образцов. Объемная доля волокна: полимера: и, наконец, пористость: Здесь ps, рш ир- плотности волокна, полимера и образца композита соответственно. В настоящей работе для определения параметров капиллярно-волокнистой структуры пропитываемых материалов использовались модельные системы. Исходя из назначения, к ним предъявлялись следующие требования: близкий к ньютоновскому характер течения в исследуемом интервале скоростей и напряжений сдвига; значения вязкости, обеспечивающие удобство наблюдения за процессом пропитки.
В качестве таких систем были выбраны глицерин и расплав ПЭТФ. Их реологические свойства исследовались методами ротационной и капиллярной вискозиметрии. На рис. 4.1-4.2 и 4.3-4.4 показаны кривые течения и температурные зависимости вязкости глицерина и расплава ПЭТФ соответственно. 2.5 Как видно из табл. 4.1, кривые течения данных систем успешно аппрокисимируются прямой, причем тангенсы угла наклона зависимостей lg/(lgr) весьма близки к единице. Это свидетельствует о ярко выраженном ньютоновском поведении этих систем во всем изученном интервале скоростей/напряжений сдвига. Значения их вязкости, находящиеся в пределах примерно от lgr=-0,5 [Па] до lgr[=l,5 [Па] дают возможность проводить модельные опыты по пропитке за разумное время, легко осуществляя контроль за ходом процесса. Реологические свойства ПСФ, ЖК-полимеров СПЭФ-1 и СПЭФ-2 и смесей СПЭФ-1 и СПЭФ-2 с ПСФ изучались в работах [13, 14, 133, 134], а также в настоящей работе методами капиллярной и ротационной вискозиметрии. Результаты этих исследований представлены на рис. 4.5-4.16. Приводимые данные свидетельствуют о реологическом поведении ПСФ, весьма близком к ньютоновскому, с довольно высокими значениями вязкости и величиной энергии активации вязкого течения типичной для подобных полимеров. Это позволило впоследствии использовать расплав ПСФ наряду с рассмотренными выше тестовыми жидкостями (глицерин и ПЭТФ) для определения параметров капиллярной структуры волокнистых материалов. При высоких сдвиговых напряжениях для расплава ПСФ имеет место явление срыва. Рис. 4.8. Зависимости вязкости от напряжения сдвига для систем СПЭФ-2/ПСФ с содержанием СПЭФ-2 0 (1), 25 (2), 50 (3), 75 (4) и 100 % мае. (5) при 250 С. Кривые, полученные ротационной вискозиметрией, показаны сплошной линией, капичлярной -прерывистой. Довольно близким к ньютоновскому является и реологическое поведение СПЭФ-2 -по крайней мерс, при lg т 1,5 [Па]. Кривые течения ЖК-сополиэфира СПЭФ-1, напротив, характеризуются довольно значительной аномалией вязкости с выраженной тенденцией к вязкопластическому поведению при низких сдвиговых напряжениях (скоростях сдвига). Общим для двух ЖК-полимеров является то, что температурные зависимости их вязкости, построенные в Аррениусовских координатах, состоят из отрезков прямых и имеют резкий излом, традиционно связываемый [14] с наличием блочных последовательностей ГБК, образующих в расплаве высокоплавкую локальную кристаллическую структуру (рис. 4.9). Рис. 4.9. Температурные зависимости вязкости расплавов ПСФ (1), СПЭФ-1 (2) и СПЭФ-2 (3) при напряжении сдвига Igr = 3,0 [Па] (По данным работы [134]) Реологическое поведение смесей СПЭФ-1 и СПЭФ-2 с ПСФ разительно отличается от свойств компонентов.
Данные ротационной вискозиметрии [134] указывают на наличие трех ветвей кривых течения этих смесей. При низких сдвиговых напряжениях они расположены близко к кривой течения ПСФ. При высоких напряжениях происходит их смещение по направлению к кривой течения ЖК-компонента, даже для систем с относительно небольшим содержанием последнего. Таким образом, этот компонент становится «ответственным» за течение всей системы. Конкретное положение переходной ветви зависит от величины развитой деформации. Следует особо отметить, что для смесей СПЭФ-2 - ПСФ получена необычная форма кривой течения - с максимумом. В то же время кривые течения смесей, получаемые на капиллярном вискозиметре, не имеют столь сложной формы. Следует отметить их хорошее совпадение с линиями, получаемыми экстраполяцией начальных (определяемых ПСФ) ветвей кривых течения ротационной вискозиметрии. Различие результатов, полученных методами капиллярной и ротационной вискозиметрии, авторы работы [14] объясняют очень низкими значениями
Пропитка систем с параллельной укладкой волокна в продольном направлении вязкопластическими расплавами
В настоящей работе исследована пропитка систем с параллельной укладкой волокна преимущественно в продольном по отношении к течению направлении вязкопластическими расплавами СПЭФ-1, СПЭФ-2 и смеси СПЭФ-1/ПСФ=75/25 под действием как вакуума (по методике, изложенной в разделе 3.2.6), так и давления, приложенного к расплаву (см. раздел 3.2.7), при различных температурах (280, 290 и 300 С) и степенях наполнения волокном. В первом случае (пропитка под действием вакуума) перепад давления, под действием которого происходила пропитка, определялся использованным вакуум-насосом и составлял 96 кПа (720 мм. рт. ст.), а возможности его варьирования отсутствовали. Одной из трудностей при проведении экспериментов было наблюдавшееся в ряде случаев протекание расплава вдоль стенок оснастки, приводившее к нарушению фронта пропитки и аномально высокой ее скорости. Причиной этого явления являются, по всей видимости, нарушения равномерности укладки волокна в оснастке. Поэтому при подготовке экспериментов особое внимание уделялось максимально однородному расположению волокон. При рассмотрении полученных результатов будем приводить как зависимости глубины пропитки / от времени /, так и упоминавшиеся ранее зависимости / от t, построенные в координатах уравнения Пуазейля 3.16. На рис. 5.7 приведены экспериментальные данные по кинетике пропитки комплексной нити оксалона с объемной долей волокна Vj=Q,S\ расплавами ПСФ, СПЭФ-1, СПЭФ-2, смеси СПЭФ-1/ПСФ=75/25 при 300 С. Для всех приведенных зависимостей / от / характерно замедление пропитки со временем вследствие роста гидравлического сопротивления. Взаимное расположение кривых качественно соответствует соотношению вяз костей рассматриваемых систем в условиях опыта: для систем с меньшей вязкостью характерны более высокие скорости пропитки.
Обращаясь к зависимостям I2 от t видим, что, в отличие от ПСФ, на кривых для СПЭФ-1, СПЭФ-2, смеси СПЭФ-1/ПСФ=75/25 начальный линейный участок, соответствующий постоянству вязкости, быстро сменяется участком, характеризующимся ускоренным снижением скорости пропитки вплоть до ее полной остановки. Для смеси СПЭФ-1/ПСФ=75/25 такая остановка происходит при наименьшем значении / и, в соответствии с общей формулой (5.1) для течения жидкости по цилиндрическим каналам, при большем значении сдвигового напряжения г: (Здесь р — перепад давлений при пропитке, Re - радиус эквивалентного капилляра пористой структуры пропитываемого материала) Эти результаты могут быть соотнесены с приведенными в разделе 4.2 данными об их вязкопластическом поведении, согласно которым именно смесь СПЭФ-1/ПСФ=75/25 имеет наибольшую величину предела текучести при данной температуре. ы видим, таким образом, что формы и взаимное расположение кривых скорости пропитки одного волокнистого материала различными расплавами находятся в соответствии с результатами реологических исследований. Это может свидетельствовать о том, что именно реологические свойства в данных условия определяют скорость пропитки. Повышение температуры, как мы уже видели ранее, приводит к существенному снижению как вязкости, так и предела текучести СПЭФ-1. Это отражается в увеличении скорости пропитки и ее конечной глубины на рис, 5.9 а. Следует отметить отсутствие видимого прохождения процесса пропитки при 280 С вследствие, видимо, высоких значений предела текучести.
С ростом температуры уменьшается отклонение начального участка зависимости I2 от t от прямой (рис. 5.9 б), что соответствует снижению аномалии вязкости СПЭФ-1. Влияние степени наполнения образца волокном на скорость пропитки его расплавом СПЭФ-1 при 300 С можно проследить на рис. 5.10. Увеличение степени наполнения, как было показано в разделе 5.1, приводит к снижению величины радиуса эквивалентного капилляра и, следовательно, к замедлению скорости пропитки. Кроме того, в соответствии с формулой 5.1, значения предела текучести достигаются при меньших глубинах пропитки Л Эти же тенденции можно проследить и на рис. 5.11, где приведены аналогичные данные о влиянии степени наполнения волокном на ход пропитки комплексной нити оксалона расплавом СПЭФ-1 при 290 С. Более крутая форма кривой течения СПЭФ-1 при 290 С приводит к большим отклонениям кривых / от t от линейной формы. Следует также отметить, что повышение степени наполнения волокном снижает вероятность протекания расплава по стенке оснастки и способствует большей равномерности фронта пропитки. Причиной этого является, по всей видимости, более узкое распределение пор по размерам.
