Метод производства термопластичных композитных профилей с постоянным сечением из полимеров, укрепленных искусственным волокном, усовершенствовали ученые Сколковского института науки и технологий, 14 сентября сообщает пресс-служба Сколтеха.

Легкие и прочные композитные материалы из пластика и стекло- или углеволокна, изготовленные в виде различных профилей методом так называемой пултрузии, не ржавеют, могут свариваться, а также повторно перерабатываться и в будущем смогут заменить сталь и алюминий в строительстве, судостроении и других отраслях промышленности.

Однако в настоящее время они в основном производятся с целью исследования их свойств в лабораториях.

Результаты исследования такого материала, изготовленного из нестандартного сырья, были представлены в статье «Влияние качества предварительно консолидированных материалов на механические свойства и морфологию термопластичных пултрузионных плоских ламинатов», опубликованной в журнале Composites Communications.

В числе ее авторов — учащиеся школы для одаренных детей «Летово», а также специалист из китайского Харбинского технологического института.

Термопластической пултрузией называется технология изготовления композитных материалов с постоянным поперечным сечением, таких как профили и балки. При пултрузии армирующие волокна в виде лент, пропитанных плавкими полимерами, протягиваются через специальную оснастку.

Там пластик плавится и дополнительно пропитывает волокна, образуя на выходе профилированный композитный материал. Преимуществом этого метода является его высокая производительность, составляющая до 5 метров профиля в минуту.

Группа ученых из Центра технологий материалов под руководством заведующего Лабораторией композитных материалов и структур старшим преподавателем Александром Сафоновым добилась повышения качества композитов за счет использования при пултрузии нестандартного сырья.

Они заменили привычные ленты на листы исходного материала с почти таким же составом и нарезали их на узкие полоски. Полученные из такого сырья композиты оказались на 20–27% прочнее.

Первый автор исследования, аспирант Сколтеха Кирилл Минченков рассказал: «Мы изготовили для сравнения композиты как из лент, так и из нарезанных листов, причем содержание армирующих волокон в сырье совпадало. Испытание механических свойств показало преимущество материала из листов: у него заметно выше прочность на сжатие, растяжение и изгиб».

Ученые объясняют полученный эффект тем, что листы тоньше лент и волокно в них легче пропитывается полимером. Поэтому в таком композите меньше пор и других дефектов, ухудшающих его механические характеристики.

В качестве полимерной составляющей композита используется термопластичный материал — полипропилен. К его достоинствам, кроме легкости и прочности, поэтому добавляется возможность сварки и вторичной переработки.

Улучшение характеристик термопластических плоских ламинатов, получаемых пултрузией, и снижение стоимости их изготовления, приближают время, когда они смогут конкурировать со сталью и алюминием в строительстве, судостроении и других областях, отмечают исследователи.