Sustainable Transport Reliability: Exploring the Creep of Eco-Friendly Polymer Nanocomposites

Abstract

У роботі наведено результати дослідження повзучості полімерних композитів, що містять органічні тканини. Наведено технологію формування функціональних полімерних композитів і захисних покриттів на їх основі з підвищеними експлуатаційними характеристиками для захисту засобів транспорту. Для формування полімерних матеріалів використовували епоксидну смолу ЕД-20, яку полімеризували твердником поліетиленполіаміном PEPA у співвідношенні: епоксидний олігомер ЕД-20 – 100 %, твердник PEPA – 10 %. Додатково для поліпшення властивостей епоксидних композитів і захисних покриттів у зв’язувач вводили нанонаповнювач у вигляді диаміноазобензол карбонової кислоти. Також вводили мікродисперний наповнювач та органічні тканини. Як мікродисперсний наповнювач для експериментальних досліджень використано синтезовану порошкову титано-алюмінієву шихту. Формування наповнювача проводили високовольтним електророзрядним синтезом. У результаті такої обробки отримали високомодульні сполуки Ti, Al3Ti і Ti3AlC2. У вигляді наповнювача додатково використано тканини на основі волокон органічного походження. У роботі використано бавовняні тканини товщиною h = 1.5…2.0 мм, а лляні тканини товщиною h = 1.5…1.7 мм. Доведено, що формування модифікованих «гібридних» матеріалів, які містять у комплексі дисперсний наповнювач і бавовняну чи лляну тканини забезпечує суттєве зменшення повзучості матеріалів в умовах статичного навантаження. Встановлено, що використання таких композитів (за наступного співвідношення компонентів – епоксидний зв’язувач : нанонаповнювач : мікродисперсний наповнювач і бавовняна чи лляна тканини (два шари) забезпечує покращення порівняно з епоксидною матрицею наступних показників повзучості матеріалів: зменшення максимального прогину композитів у 3.3…6.6 разів, зменшення швидкості повзучості у 1.6…2.0 разів, підвищення показника відновлення після повзучості у 3.1…3.5 разів.

The paper presents research results on the creep of polymer composites containing organic tissues. It discusses the technology of forming functional polymer composites and protective coatings based on them, which exhibit enhanced operational characteristics for protecting means of transport. To create polymer materials, epoxy resin ED-20 was polymerized with the polyethylene polyamine (PEPA) hardener in the following ratio: ED-20 epoxy oligomer – 100 % and PEPA hardener – 10 %. In addition, to enhance the properties of epoxy composites and protective coatings, a nanofiller in the form of diaminoazobenzene carboxylic acid was incorporated into the binder. Micro-disperse fillers and organic tissues were also introduced. A synthesized powder titanium-aluminum charge was utilized as a microdispersion filler for experimental studies. The formation of the filler was achieved through high-voltage electric discharge synthesis, resulting in the production of high-modulus compounds such as Ti, Al3Ti, and Ti3AlC2. Fabrics based on organic fibers were additionally used as fillers. Cotton fabrics with a thickness of h = 1.5...2.0 mm and linen fabrics with a thickness of h = 1.5...1.7 mm were employed in this study.