Исследование изменения рельефа поверхности и влагопереноса в полимерных композиционных материалах в процессе климатического старения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат наук Панин, Сергей Викторович

• Панин, Сергей Викторович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Панин, Сергей Викторович

Оглавление

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Обратимые и необратимые изменения деформационно-прочностных показателей ГЖМ при климатическом старении

1.2 Физико-химические превращения в эпоксидных матрицах ПКМ при экспонировании в натурных климатических условиях

1.3 Влияние климатического старения на деструкцию поверхностных слоев и характеристики рельефа поверхности ГЖМ

1.4 Чувствительность коэффициента диффузии влаги к климатическому старению ПКМ. Моделирование влагопереноса в ПКМ

Глава 2. Объекты и методы исследования

2.1 Выбор объектов исследований, подготовка образцов

2.2 Определение профиля поверхности ПКМ при экспонировании в климатических условиях с помощью оптической ЗЭ микроскопии

2.3 Разработка моделей сорбции и диффузии влаги в ПКМ, подвергнутых климатическому старению

2.3.1 Определение коэффициента диффузии влаги и предельного влагосодержания с использованием модели Фика

2.3.2 Определение коэффициента диффузии влаги и предельного влагосодержания с использованием модели Лэнгмюра

2.3.3 Определение коэффициента диффузии влаги и предельного влагосодержания для климатически состаренного ПКМ

2.3.4 Подтверждение возможности моделирования коэффициента диффузии влаги и предельного влагосодержания ПКМ

2.4 Анализ достоверности моделирования показателей дефектности поверхности и характеристик влагопереноса ПКМ

2.4.1 Достоверность моделирования показателей дефектности поверхности ПКМ

2.4.2 Достоверность моделирования характеристик влагопереноса ПКМ

Глава 3. Исследование рельефа поверхности ПКМ при экспонировании в климатических условиях методом оптической ЗЭ микроскопии

3.1 Изменения структуры поверхности углепластика на начальном этапе климатического старения

3.2 Изменения структуры поверхности углепластика КМУ-9 после 11 лет климатического старения

Глава 4. Исследование влагопереноса в ПКМ, подвергнутых климатическому старению

4.1 Диагностика начальной стадии климатического старения ПКМ по изменению коэффициента диффузии влаги

4.2 Трехмерное моделирование влагопереноса в углепластике на начальном этапе климатического старения

4.3 Трехмерное моделирование влагопереноса в углепластике КМУ-9 с деструктированной поверхностью после 11 лет климатического старения

Глава 5. Внедрение результатов работы

5.1 Контроль поврежденного поверхностного слоя при старении и коррозии конструкционных материалов в натурных климатических условиях

5.2 Сорбция и диффузия влаги в ПКМ с механическими ударными повреждениями

5.3 Нормативная документация и дополнительные сведения в паспорта на материалы

Выводы

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование изменения рельефа поверхности и влагопереноса в полимерных композиционных материалах в процессе климатического старения»

Введение

Актуальность работы

Объем применения полимерных композиционных материалов (ПКМ) в изделиях авиационной техники расширяется и достиг в перспективных изделиях больших масштабов, составив более 50% от массы планера и обеспечив снижение массы на 25-30%. В то же время вопросы сохранения свойств ПКМ в процессе климатического старения остаются актуальными, тем более, что номенклатура создаваемых ПКМ постоянно расширяется.

ПКМ на основе эпоксидных соединений являются сложными объектами для прогнозирования их работоспособности на длительный период. Признано, что единственным надежным методом определения срока службы материала или элемента изделия является прямой эксперимент. В наиболее полной форме система климатических испытаний ПКМ была создана в Батумском филиале ВИАМ в 19761990 гг. [1]. Эта система включала в себя длительную экспозицию материалов в натурных климатических условиях на атмосферных стендах, под навесом и в складских условиях. Таким способом выявлялось влияние отдельных климатических факторов (температуры, влажности, осадков, солнечного облучения и др.) на свойства исследуемых образцов. Для выявления закономерностей климатического старения ПКМ измерялись деформационные и прочностные механические характеристики образцов, использовались динамический механический анализ, линейная дилатометрия, микроскопия и другие методы. Исследования выполнялись под руководством Перова Б.В., Кондрашова Э.К., Гуняева Г.М., Машинской Г.П., Паншина Б.И., Старцева О.В. с участием Вапирова Ю.М., Кривоноса В.В., Ярцева В.А., Петровой А.П., Коровиной И.А., Митрофановой Е.А., Кириллова В.Н., Меркуловой В.М., Ермолаевой М.А., Ефимова В. А. и др. Было установлено, что старение ПКМ обусловлено пластификацией связующего влагой, набуханием при сорбции влаги, деструкцией

связующего под действием солнечной УФ-радиации и кислорода воздуха, гидролизом и доотверждением эпоксидной матрицы под воздействием температуры и влаги, разориентацией органических волокон. Результаты этих исследований должны были стать основой прогнозирования свойств ПКМ на длительные периоды эксплуатации. Однако в 1991 году климатические испытания в Батумском филиале ВИАМ были прекращены, и необходимые экспериментальные результаты перестали пополняться.

Новые возможности исследования климатической стойкости ПКМ открылись после ввода в эксплуатацию в 2009 году Геленджикского центра климатических испытаний им. Г.В. Акимова (ГЦКИ ВИАМ) - филиала ФГУП «ВИАМ». ГЦКИ ВИАМ является единственным в Российской Федерации центром климатических испытаний мирового уровня с развитой инфраструктурой и современным исследовательским оборудованием [2]. Становление этого центра осуществлялось под руководством Генерального директора ВИАМ академика РАН Каблова E.H. ГЦКИ ВИАМ размещен на берегу Геленджикской бухты и относится к климатическим испытательным станциям берегового типа с повышенной агрессивностью атмосферы. Он оснащен оборудованием для проведения прочностных испытаний, динамической механической спектрометрии, линейной дилатометрии, металлографии, электрохимических исследований, лазерной сканирующей микроскопии, неразрушающих методов контроля. В дополнение к атмосферным испытательным стендам имеются камеры для моделирования и усиления климатических факторов воздействия. Поэтому все новые ПКМ, разработанные в последнее десятилетие в ВИАМ [3], испытываются на климатическую стойкость в условиях ГЦКИ ВИАМ.

Для авиационных ПКМ наиболее важными являются их механические свойства [3]. Однако стандартные деформационно-прочностные показатели современных материалов этого класса недостаточно чувствительны к физико-химическим процессам при натурном экспонировании ПКМ. Актуальной

проблемой является выбор и обоснование таких показателей, которые при несущественных изменениях механических свойств изменялись бы более существенно и достоверно измерялись с помощью современной экспериментальной техники.

Агрессивные факторы климата затрагивают, главным образом, поверхностные слои ПКМ и по мере увеличения продолжительности натурного экспонирования образцов формируют устойчивый градиент показателей их свойств по толщине. Поэтому для получения более подробной информации о влиянии факторов внешней среды на свойства ПКМ, перспективны методы количественного контроля показателей, чувствительных к микроповреждениям поверхности ПКМ из-за деструкции эпоксидной матрицы. Потому в диссертационной работе исследованы возможности контроля поверхности методом З-Э оптической микроскопиии, измерения показателей влагопереноса (коэффициента диффузии влаги и предельного влагонасыщения) для характеристики климатического старения ПКМ.

В связи с этим задачи, поставленные в данной работе, по разработке новых методик для изучения климатической стойкости ПКМ и их апробации на ряде материалов с подтверждением достоверности получаемых результатов, являются весьма актуальными.

Цели работы

Диссертация посвящена разработке методик измерения характеристик рельефа поверхности ПКМ и показателей влагопереноса в ПКМ, подвергнутых климатическому старению без разрушения исследуемых образцов. При этом ставились следующие цели:

1. Разработка методики определения профиля поверхности ПКМ с помощью оптической ЗО микроскопии.

2. Обоснование чувствительности методики определения профиля поверхности ПКМ к деструкции связующего на ранних и длительных стадиях натурного экспонирования.

3. Разработка моделей определения коэффициента диффузии влаги и предельного влагонасыщения в ПКМ, подвергнутых климатическому старению, с учетом формирования деструктированного поверхностного слоя.

Научная новизна работы

1. Разработан метод статистического анализа рельефа поверхности ПКМ. Экспериментально показана возможность достоверного прогнозирования показателей рельефа поверхности на основе измерений, выполненных после 6 и 12 месяцев экспонирования в натурных климатических условиях.

2. Разработана модель сорбции и диффузии влаги в ПКМ, учитывающая формирование деструктированного поверхностного слоя под воздействием агрессивных климатических факторов и продолжительность климатического старения.

3. Показано, что из-за деструкции эпоксидной матрицы в поверхностном слое ПКМ возрастает компонента коэффициента диффузии влаги в направлении, перпендикулярном плоскости пластин.

4. Экспериментально установлено, что коэффициент диффузии влаги чувствителен к макроповреждениям образцов ПКМ механическим ударом в исходном состоянии и после экспонирования в натурных климатических условиях.

Достоверность полученных результатов, выводов и обобщений подтверждается анализом критериев, в которых математические расчеты контролируемых параметров сравниваются с их стандартными отклонениями, а адекватность моделирования определяется коэффициентом детерминированности, показывающим долю экспериментальных данных, описанных функциональной

зависимостью. Достоверность подтверждается повторяемостью результатов при испытаниях параллельных образцов.

Практическая значимость результатов работы

1. Предложена универсальная методика определения состояния поверхности ПКМ при экспонировании в натурных климатических условиях, основанная на 3-0 оптической микроскопии для получения дополнительных сравнительных данных об особенностях старения и климатической стойкости материалов.

2. На основе результатов статистической обработки микроизображений поверхности обоснован критерий выявления различий микрорельефа поверхности на лицевой и обратной сторонах экспонируемых ПКМ с учетом долевого и поперечного расположения армирующих волокон.

3. На примере данных, полученных при измерении характеристик рельефа поверхности, обоснован алгоритм прогнозирования показателей свойств при климатическом старении ПКМ: по мере увеличения продолжительности климатических испытаний уточняются параметры моделей при аппроксимации данных за весь период испытаний.

4. Продемонстрирована эффективность моделирования влагопереноса как инструмента для получения достоверных сведений о предельном влагонасыщении и компонентах коэффициента диффузии влаги вдоль длины, ширины и толщины образцов ПКМ на различных этапах климатического старения, чувствительного к продолжительности и условиям натурной экспозиции, размерам образцов, схеме укладки слоев, типам полимерной матрицы и наполнителя и наличию деструктированного поверхностного слоя,

5. Проведено сопоставление изменений прочности при сжатии и показателей влагопереноса пяти марок ПКМ с калиброванными ударными повреждениями. Показано, что для повышения достоверности заключений о

климатической стойкости ПКМ с калиброванными ударными повреждениями следует использовать данные о коэффициенте диффузии влаги образцов, подвергнутых сжатию после удара.

Реализация и внедрение результатов исследований

Разработанные в результате выполнения диссертационной работы методики определения профиля поверхности ПКМ при экспонировании в климатических условиях с помощью ЗЭ микроскопии СТО 1-595-591-472-2015 и определения показателей влагопереноса ПКМ при экспонировании в натурных климатических условиях СТО 1-595-591-473-2015 используются в ГЦКИ ВИАМ им. Г.В. Акимова при выполнении тематических и хоздоговорных работ.

Показатели профиля поверхности, коэффициентов диффузии, предельного влагонасыщения использованы для уточнения климатической стойкости угле- и стеклопластиков на основе клеевых препрегов КМКУ-2м.120.Э0,1, КМКС-2м.120.Т10, углепластиков ВКУ-39, ВКУ-29, ВКУ-27л, КМУ-9, органопластика ВКО-19, разработанных в ФГУП «ВИАМ».

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на 4 международных и 10 Всероссийских научно-технических конференциях:

1. Международной научно-технической конференции "Новые материалы и технологии глубокой переработки сырья - основа инновационного развития экономики России", Москва, 25-27 июня 2012 г.

2. Международной научно-технической конференция «Разработка эффективных авиационных, промышленных, электротехнических и строительных материалов и исследование их долговечности в условиях воздействия различных эксплуатационных факторов», Саранск, 2013 г.

3. IX международной научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2012», Геленджик, сентябрь 7-8, 2012.

4. III Международной научно-технической конференции «Коррозия, старение и биостойкость материалов в морском климате» Геленджик, 6-7 сентября 2014 г.

5. Всероссийской конференции «Проблемы оценки климатической стойкости материалов и сложных технических систем», Геленджик, 12-13 сентября 2013 г.

6. Всероссийской научно-технической конференции «Фундаментальные исследования в области защиты от коррозии, старения, биоповреждений материалов и конструкций в различных климатических условиях и природных средах с целью обеспечения безопасной эксплуатации сложных технических систем», Геленджик, 25-26 июля 2013 г.

7. II Всероссийской конференции по испытаниям и исследованиям свойств материалов "ТестМат-2013", Москва, 28 февраля-1 марта 2013 г.

8. III Всероссийской конференции по испытаниям и исследованиям свойств материалов «Тестмат-2013», Москва, 3-4 декабря 2013 г.

9. Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные вопросы исследований в авионике: теория, обслуживание, разработки», Воронеж, 12-14 февраля 2014 г.

10. IV Всероссийской конференции по испытаниям и исследованиям свойств материалов «ТестМат-2014», Геленджик, 19-20 июня 2014 г.

11. Всероссийской научно-технической конференция «Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях: проблемы и перспективы», Геленджик, 10-11 июля 2014 г.

12. V Всероссийской конференции по испытаниям и исследованиям свойств материалов «ТестМат-2014», Геленджик, 21-22 августа 2014 г.

13. VI Всероссийской конференции по испытаниям и исследованиям свойств материалов «ТестМат», Москва, 12-13 февраля 2015 г.

14. II Всероссийской научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях: проблемы и перспективы», Геленджик, 16-17 июля 2015 г.

По результатам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 6 статей в рецензируемых журналах перечня ВАК.

Основные положения, представляемые к защите

1. Установление закономерностей влияния климатического старения на профиль поверхности ПКМ при экспонировании в климатических условиях с помощью оптической ЗО микроскопии.

2. Установление чувствительности коэффициента диффузии влаги и предельного влагонасыщения к процессам климатического старения, учитывая продолжительность и условия натурной экспозиции, размеры образцов и наличие деструктированного поверхностного слоя.

3. Результаты экспериментальных исследований состояния структуры поверхности углепластиков на различных этапах натурных климатических испытаний.

4. Результаты экспериментальных исследований и моделирования влагопереноса в ПКМ на различных этапах натурных климатических испытаний.

5. Экспериментальное обоснование чувствительности коэффициента диффузии влаги пяти марок ПКМ к калиброванным ударным повреждениям, сжатию после удара в исходном состоянии и после экспонирования в течение 6 и 12 месяцев в четырех климатических зонах.

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Обратимые и необратимые изменения деформационно-прочностных показателей ПКМ при климатическом старении

Большинство современных ПКМ авиационного назначения обладают высокой устойчивостью к воздействию факторов внешней среды [4- 17]. Однако при эксплуатации ПКМ в различных климатических зонах [18] (умеренный, морской, субтропический, тропический, субэкваториальный, экваториальный) их механические показатели могут претерпевать существенные изменения [19- 30].

Литературные обзоры и сборники статей по климатическому старению представлены в работах [31-38]. Отдельно можно выделить работы, посвященные методам измерения деформационно-прочностных показателей ПКМ [39-41] и прогнозированию свойств ПКМ на основе краткосрочного эксперимента [42-44].

В табл. 1.1 представлена подборка литературных данных о влиянии значимых климатических факторов на прочностные характеристики ПКМ после длительного старения в различных климатических зонах. Более подробно аналогичные данные представлены в обзорах [35 - 37], в которых анализируются особенности климатического старения и значимость отдельных климатических факторов.

Таблица 1.1 Климатические факторы, влияющие на изменения свойств ПКМ

Климатические факторы Последствия Литературные источники

Повышенная температура воздуха окисление, микротрещины, [45- 54]

Низкая температура воздуха микротрещины [55,56]

Влажность воздуха диффузия воды, набухание, пластификация [57- 75]

Солнечная радиация микротрещины [76-78]

Ультрафиолетовое излучение деструкция поверхности, микродефекты [79]

Взвеси растворов солей в атмосфере деструкция поверхности, микротрещины [80-82]

Эмпирические зависимости механических показателей материала от содержания влаги представлены в работах [20, 31, 62, 83].

В работе [20] прочность стекловолокна сгу представлена как функция размера его максимального повреждения. Этот параметр изменяется со временем и

является причиной изменения прочности композита:

= (1Л)

где К]С - коэффициент критической интенсивности напряжений для стекловолокна, А - константа материала.

Сделано предположение, что прочность композита ос связана с прочностью волокна следующим образом:

о-с(0 (1.2)

где Мю и ¡л,! факторы эффективности по ориентации волокон и по длине композита соответственно, V/ - объемная доля волокна.

Подставив уравнение (1.1) в (1.2), получили выражение для нормированной остаточной прочности 51 как функции времени и размера дефекта а(£):

_ °"с(0 р7 (13)

К ) сгса=0) ^аСО' Таким образом, зависимость прочности от времени является функцией от

отношения роста дефекта. Далее в [20] предполагают, что скорость роста дефекта

является функцией длины повреждения

(1.4)

<И ~ а171'

где к* - коэффициент скорости с размерностью [/т+1)], т — константа. Это приводит к следующему соотношению для Э

с- I 1 ь -

л/С1+*пОп; п~" <С+1 '

где кп - коэффициент скорости первого порядка и п = (т + I)-1.

Если ri> 1 (т.е. т<0), то темп роста повреждений и скорость изменения прочности композита ускоряются со временем. С другой стороны, если п< 1 (т.е. т>0), то темпы роста замедляются.

Этот общий подход имеет два важных частных случая. Во-первых, если п= 1 (т.е. т—0), то рост дефекта происходит с постоянной скоростью. Это означает, что постоянно пополняется подача реагентов в вершине трещины. Уравнение (1.5) сводится к следующему:

5= 1 (1.6) Jl + kkt

Уравнение (1.6) в [20] называется кинетической моделью. Второй частный случай, когда п = 0,5 (т.е. т = 1), является классическим описанием диффузионного процесса, при котором рост дефектов зависит от диффузии реагентов в вершине трещины. В этом случае уравнение(1.5) сводится к (1.7).

1 (L7) ^VI + M

Уравнение (1.7) называется диффузионной моделью [84].

На рис. 1.1 представлена иллюстрация из [20] применения моделей (1.5), (1.6), (1.7) к стеклопластикам, состаренным при 45°С (точки S45) и при 60°С (точки G60).

1

09 08 07

(Я

06 0 5 04 03

1 10 100 1000 Time/ days

Рис. 1.1. Применение моделей (1.5) (model п), (1.6) (model к), (1.7) (model d)

[20].

О oV"<

□

□L D

model к

-model d

-model n

О G60

О S45

Примеры моделирования влияния климатических факторов на механические характеристики ГЖМ представлены в серии работ [35-37].

При оценке результатов климатического старения ПКМ по изменению их механических показателей необходимо принимать во внимание присутствие сорбированной влаги при проведении деформационно-прочностных испытаний образцов. Например, по данным [31, 85] после старения в теплом влажном климате прочность органопластиков в среднем падает на 12-15%, а для некоторых марок даже более, чем на 30%. При этом экспонированные образцы содержат 3,5-4% влаги. После высушивания состаренных образцов из-за обратимого пластифицирующего воздействия предел прочности при изгибе возрастает (восстанавливается) на 10-15%.

В работе [86] предпринята попытка проанализировать механизмы, отвечающие за изменение механических показателей в условиях физического старения с использованием уравнения Кольрауша-Вильямса-Ватта:

где (2(0 - механический показатель материала, изменяющий свое значение в процессе старения (удельный объем, удельная энтальпия, прочность, модуль Юнга и т.д.), £ - время старения, Д г-характеристики материала.

В Табл. 1.2, взятой из [53], показаны изменения свойств углепластиков после нескольких лет экспонирования в различных климатических зонах.

Причинами обратимых и необратимых изменений, влияющих на механические свойства ПКМ, являются следующие процессы: пластификация связующего сорбируемой влагой, набухание (увеличение толщины) при сорбции влаги, деструкция связующего под действием солнечной УФ-радиации и кислорода воздуха, гидролиз связующего под действием влаги, доотверждение связующего, активируемое температурой и пластифицирующим воздействием влаги, разориентация органических волокон под действием УФ-радиации Солнца,

(1.8)

термовлажностного циклирования и механических нагрузок, структурная релаксация и усадка волокон, образующих каркас из армирующего наполнителя, структурная релаксация эпоксидной матрицы, образование пор, микротрещин и других микродефектов в объеме матрицы и на границе полимер-наполнитель, оголение волокон, образование поверхностных трещин, расслоений и крупных дефектов.

Таблица 1.2. Показатели свойств углепластиков после старения в различных климатических зонах [53]_

Материал Показа- Исходные Сохраняемость свойств, Климатическая

тели свойства, % при экспозиции зона

МПа 1 ГОД 3 года 4 года

КМУ-4ЭМ О-в 560 97 96 Субтропическая

420 93 90

650 94 - -

520 96

КМУ-9Г-2А О-в 1160 93 - 72 Тропическая

710 74 64

Тв 37 97 - 86

37 84 75

КМУ-10Э О-в 1050 95 90 - Субтропическая

780 98 96

О-в 1050 102 - 73 Тропическая

780 59 60

Примечание: в числителе приведены значения характеристик при 20°С, в

знаменателе — при 80°С.

Приведенные примеры убедительно доказывают, что сочетание климатических факторов оказывает негативное влияние на деформационно-прочностные характеристики ПКМ (рис. 1.2). Такие изменения могут составлять по разным источникам [48, 53,87] от единиц до нескольких десятков процентов от исходного состояния.

1.2 Физико-химические превращения в эпоксидных матрицах ПКМ при экспонировании в натурных климатических условиях

Одной из причин необратимых изменений механических свойств ПКМ является структурная релаксация эпоксидной матрицы ПКМ при экспонировании в натурных климатических условиях. Для многих полимеров в стеклообразном состоянии надмолекулярная структура далека от равновесия [88, 89]. Неравновесное состояние может сохраняться неограниченное время при отсутствии сегментальной подвижности макромолекул. Один из климатических факторов - сорбированная влага, воздействуя как пластификатор [90 - 92], уменьшает внутреннюю вязкость и понижает высоту потенциального барьера, ограничивающего сегментальную подвижность полимерной цепи, снижает температуру стеклования и "размораживает" процессы структурной релаксации.

В обзоре [93] рассмотрены следующие основные типы разрушения полимеров в климатических условиях: механическое разрушение, фото деструкция, тепловое разрушение, химическое разрушение.

На рис. 1.2, взятом из [42], показано пластифицирующее воздействие сорбированной воды на стеклопластик, уменьшающее значение температуры стеклования [88].

2000 1600 1200 k 800 400

о

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Temperature (°С)

Рис. 1.2. Зависимость мнимой части комплексного модуля Юнга от температуры для стеклопластика в исходном состоянии (Dry), после 1600 и 3100 часов экспонирования над водой и после цикла увлажнение-сушка (Abs./desor.)

Другая причина необратимых изменений свойств при влагонасыщении ПКМ - доотверждение эпоксидной матрицы, проявляющееся в смещении ее области стеклования к более высоким температурам [87] (рис. 1.3). На этом рисунке показаны температурные зависимости динамического модуля сдвига С(Т) и тангенса угла механических потерь tgS(T) органопластика марки Органит 7Т1 в исходном, увлажненном и повторно высушенном состояниях.

7, К 7, К

Рис. 1.3. Температурные зависимости С (а) и tg ¿(6) Органита 7Т1 в исходном состоянии (1), после увлажнения на 8 цикле (2) и после сушки на 8 цикле (3)

При влагонасыщении органопластика Органит 7Т1 С снижается на 35%, увеличивается высота а-пика tgS, что является результатом пластификации, однако для этого материала пластификация не является полностью обратимым процессом: после сушки величина С меньше, чем в начальном состоянии. Именно эта закономерность выявляется при климатическом старении ПКМ [31, 85, 87].

Рис. 1.3 показывает пример действия атмосферной влаги как катализатора реакций доотверждения связующего. Видно, что после того, как из материала полностью удаляется сорбированная влага, температура стеклования связующего существенно возрастает. Это видно по смещению а-пика tgд в

высокотемпературную область. Исследования, выполненные для разных классов ГЖМ на основе эпоксисоединений [31], позволили понять сущность данного эффекта. Известно, что после завершения прессования в объеме эпоксидной матрицы остаются активные группы, которые не вступили в реакцию сшивания из-за недостаточного перемешивания и расслоения компонентов связующего и отвердителя. Влага, проникая в объем матрицы, облегчает подвижность макроцепей полимера и вызывает эффект набухания, при котором увеличивается свободный объем. Благодаря этому создаются дополнительные возможности для достижения более полной степени отверждения. Эффект зависит от наличия активных групп в эпоксидной матрице, количества сорбированной влаги и температуры окружающей среды. Критерием такого дополнительного отверждения является возрастание температуры стеклования эпоксидного полимера и повышение уровня деформационно-прочностных показателей. Поэтому при исследовании климатического старения ГЖМ отмечаются случаи возрастания прочности и модулей упругости [35-37, 63, 72, 77, 78], если происходит доотверждение эпоксидной матрицы. Многие материалы, например, углепластики, экспонируемые в натурных климатических условиях, под действием солнечного излучения могут нагреваться до температур порядка 60-70°С [94]. Совместное воздействие влаги и повышенной температуры создает благоприятные условия для доотверждения. И если на практике применяются связующие с неполным отверждением в исходном состоянии, то под действием термовлажностных условий их свойства существенно улучшаются [31, 35-37].

Деструкцию полимерных матриц из-за реакций гидролиза изучали в работах [43, 95 - 98]. Например, в работе [43] исследовали полиамид 66, усиленный стеклянными волокнами и выдержанный при 135°С в воде в течение 200 часов. Молекулярная масса полиамида, определенная с помощью гельпроникающей хроматографии [99], снизилась от 16000 г/моль до 9000 г/моль.

В работе [ 100] проведены результаты динамического механического анализа [88] состаренных образцов стеклопластика. Образцы выдерживались в щелочной водной среде при 60°С в течение 1-6 месяцев, чтобы оценить изменения вязкоупругих свойств. Измеряли комплексную величину модуля сдвига и сравнивали температуры пиков тангенса угла механических потерь в зависимости от срока экспозиции. Изменения температурных пиков не превысили 4% от исходных значений. Примеры деструкции полимерных связующих ПКМ при старении под действием температуры рассмотрены в [101,102].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Панин, Сергей Викторович, 2015 год

Список литературы

1. История авиационного материаловедения. ВИАМ - 80 лет: годы и люди // Под общ. ред. академика PAH Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ. 2012. 520 с.

2. Геленджикский центр климатических испытаний им. Г.В. Акимова // Под общ. ред. академика РАН Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ. 2012. 31 с.

3. Конструкционные композиционные материалы // Под общ. ред. академика РАН Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ. 2012. 59 с.

4. Каблов Е.Н., Старцев О.В., Кириллов В.Н. Особенности климатического старения авиационных полимерных композиционных материалов // Труды V Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата EURASTRENCOLD-2010, секция 3. Полимерные композитные материалы и изделия для эксплуатации в экстремальных климатических условиях. Якутск, 2010, с. 66-76.

5. Zaikov G.E. Kinetik aspects of degradation and stabilization of polymers. // In book: Polymer Yearbook 5. Ed. by R.A. Pethrick. Glasgow, UK: Harwood Academic Publishers, 1986. P. 171-193.

6. Композиционные материалы: Справочник // Под общ. ред. В.В. Васильева и Ю.М. Тарнопольского. М.: Машиностроение, 1990. 512 с.

7. Машинская Г.П. Органопластики для авиационной техники (создание, исследование и применение): Автореф. дисс. докт. тех. наук. М., 1993. 92 с.

8. Машинская Г.П. Органопластики - итоги и проблемы. // Авиационные материалы на рубеже XX-XXI веков: научно-технический сборник. Под ред. Р.Е. ШалинаМ.: ВИАМ, 1994. С. 219-228.

9. Вольмир А.С. Современные концепции применения композитных материалов в летательных аппаратах и двигателях // Механика композитных материалов. 1985. №6. С.1049-1056.

10. Polymer matrix composites. Edited by R.E. Shalin, Soviet Advanced Composites Technology Series, Serie 4, Series editors J.N. Fridlyander and I.H. Marsball, Published by Chapman & Hall (London, UK). 1995. 440 P.

11. Аниховская Л.И., Батизат В.П., Петрова А.П. Клеи и их применение. // Авиационные материалы на рубеже XX-XXI веков: научно-технический сборник. Под ред. Р.Е. Шалина. М.: ВИАМ, 1994. С. 396-409.

12. Гуняев Г. М., Перов Б.В., Шалин Р.Е. Современные полимерные композиционные материалы. // Авиационные материалы на рубеже XX-XXI веков: научно-технический сборник. Под ред. Р.Е. Шалина. М.: ВИАМ, 1994. С. 187-196.

13. Gunyaev G.M. Some principles for creating fibrous composites with a polymeric matrix. // Polymer matrix composites. Edited by R.E. Shalin, Soviet Advanced Composites Technology Series, Serie 4, Series editors J.N. Fridlyander and I.H. Marsball. London, UK: Chapman & Hall, 1995. P. 92-131.

14. Kiselev B.A. Glass plastics. // Polymer matrix composites. Edited by R.E. Shalin, Soviet Advanced Composites Technology Series, Serie 4, Series editors J.N. Fridlyander and I.H. Marshall. London, UK: Chapman & Hall, 1995. P. 228-268.

15. Аниховская Л.И., Дементьева Л.А. Клеевые препреги. // Сб. трудов Международной конференции «Слоистые композиционные материалы-98». Волгоград: Изд-во ВГТУ, 1998. С. 170-171.

16. Trostyanskaya Е.В. Polymeric matrices in fibre-reinforced composite materials // Polymer matrix composites. Edited by R.E. Shalin, Soviet Advanced Composites Technology Series, Serie 4, Series editors J.N. Fridlyander and I.H. Marshall. London, UK: Chapman & Hall, 1995. P. 1-91.

17. Perov B.V., Khoroshilova I.P. Hybrid composite materials. // Polymer matrix composites. Edited by R.E. Shalin, Soviet Advanced Composites Technology Series, Serie 4, Series editors J.N. Fridlyander and I.H. Marshall. London, UK: Chapman & Hall, 1995. P.269-304.

18. Хромов С.П. Метеорология и климатология. Л. Гидрометеоиздат. 1968. 492 С.

19. Buehler F.U., Seferis J.С. Effect of reinforcement and solvent content on moisture absorption in epoxy composite materials. // Composites: Part A, 2000. V.31. P. 741-748.

20. Purnell P., Cain J., Itterbeeck P. van, Lesko J. Service life modelling of fibre composites: a unified approach // Composites Science and Technology 2008. V. 68. P. 3330-3336.

21. Lettieri M., Frigione M. Effects of humid environment on thermal and mechanical properties of a cold-curing structural epoxy adhesive // Construction and Building Materials. 2012. V.30. P. 753-760.

22. Bégot S., Harel F., Candusso D., François X., Péra M.-C., Yde-Andersen S. Fuel cell climatic tests designed for new configured aircraft application // Energy Conversion and Management. 2010. V. 51. P. 1522-1535.

23. Mendez-Sanchez N., Cutright T.J., Qiao P. Accelerated weathering and biodégradation of E-glass polyester composites // International Biodeterioration & Biodégradation. 2004. V. 54. P. 289-296.

24. Doyle G., Pethrick R.A. Environmental effects on the ageing of epoxy adhesive joints. // International Journal of Adhesion & Adhesives. 2009. V. 29. P. 77-90.

25. Zaretsky E., deBotton G., Perl M. The response of a glass fibers reinforced epoxy composite to an impact loading // International Journal of Solids and Structures. 2004. V. 41. P. 569-584.

26. Alawsi G., Aldajah S., Rahmaan S.A. Impact of humidity on the durability of E-glass/polymer composites // Materials and Design 2009. V.30. P. 2506-2512.

27. Boukhoulda F.B., Guillaumat L., Lataillade J.L., Adda-Bedia E., Lousdad A. Aging-impact coupling based analysis upon glass/polyester composite material in hygrothermal environment // Materials and Design. 2001. V. 32. P. 4080-4087.

28. Sun P., Zhao Y., Luo Y., Sun L. Effect of temperature and cyclic hygrothermal aging on the interlaminar shear strength of carbon fiber/bismaleimide (BMI) composite // Materials and Design 2011. V.32. P. 4341-4347.

29. Faguaga E., Pérez C.J., Villarreal N., Rodriguez E.S., Alvarez V. Effect of water absorption on the dynamic mechanical properties of composites used for windmill blades // Materials and Design. 2012. V. 36. P. 609-616.

30. Azwa Z.N., Yousif B.F., Manalo A.C., Karunasena W.A review on the degradability of polymeric composites based on natural fibres // Materials and Design. 2013. V. 47. P. 424-442.

31. Старцев O.B. Старение полимерных авиационных материалов в теплом влажном климате // Автореф. дисс. докт. тех. наук. М. 1990. 80 С.

32. Weitsman Y.J., Elahi М. Effects of Fluids on the Deformation, Strength and Durability of Polymeric Composites - An Overview. // Mechanics of Time-Dependent Materials, 2000. V.4. P. 107-126.

33. Karbhari V.M. Durability of Composites for Civil Structural Applications // Woodhead Publishing Series in Civil and Structural Engineering - Elsevier. 2007. 384 P.

34. Martin R. Ageing of Composites // Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering - Elsevier. 2008. 544 P.

35. Каблов E.H., Старцев O.B., Кротов A.C., Кириллов В.Н. Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. I. Механизмы старения // Деформация и разрушение материалов. 2010. № 11. С. 19-26.

36. Каблов Е.Н., Старцев О.В., Кротов А.С., Кириллов В.Н. Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. II. Релаксация исходной структурной неравновесности и градиент свойств по толщине // Деформация и разрушение материалов. 2010. № 12. С. 40-46.

37. Каблов Е.Н., Старцев О.В., Кротов А.С., Кириллов В.Н. Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. III. Значимые факторы старения // Деформация и разрушение материалов. 2011, № 1. С. 34-40.

38. Pochiraju K.V., Tandon G.P., Schoeppner G.A. Long-Term Durability of Polymeric Matrix Composites // Springer Science&Business Media. 2011. 687 P.

39. Кириллов B.H., Ефимов В.А. Методика проведения и обработки результатов натурных испытаний неметаллических материалов // Клеи. Герметики. Технологии. 2007. №1. С. 26-31

40. Kapadia A. Non Destructive Testing of Composite Materials // National Composites Network 2007. 52 P.

41. Кириллов B.H., Ефимов В.А., Барботько С.JI., Николаев Е.В. Методические особенности проведения и обработки результатов климатических испытаний полимерных композиционных материалов // Пластические массы. 2013. №1. С.37-41.

42. Guedes R.M., Morais J.J.L., Marques A.T., Cardon A.H. Prediction of long-termbehaviour of composite materials // Computers and Structures 2000. V. 76. P. 183194.

43. Bergeret A., Pires I., Foulc M.P., Abadie В., Ferry L., Crespy A. The hygrothermalbehaviour of glass-fibre-reinforced thermoplastic composites: a prediction of the composite lifetime // Polymer Testing 2001. V. 20. P. 753-763.

44. Shan Y., Liao K. Environmental fatigue behavior and life prediction of unidirectional glass-carbon/epoxy hybrid composites. // International Journal of Fatigue 2002. V. 24. P. 847-859.

45. Startsev O.V. Peculiarities of Ageing of Aircraft Materials in a Warm Damp Climate. // In book: Polymer Yearbook 11. Ed. By R.A. Pethrick. Glasgow, UK: Harwood Academic Publishers. 1993. P. 91-109.

46. Kong E.S.W. Physical aging in epoxy matrices and composites. // In book: Advances in Polymer Science 80. 1986. P. 125-171.

47. Бородин М.Я., Давыдова И.Ф., Киселев Б.А. Термостойкие стеклопластики. // Авиационные материалы на рубеже XX-XXI веков: научно-технический сборник. Под ред. акад. Р.Е. Шалина. М.: ВИАМ, 1994. С. 204-210.

48. Startsev O.V., Krotov A.S., Startseva L.T. Interlayer Shear Strength of Polymeric Composite Materials During long Term Climatic Ageing. // Polymer Degrad. &Stab., 1999. V.63. P. 183-186.

49. Ivanova K.I., Pethrick R.A., Affrossman S. Investigation of hydrothermal ageing of a filled rubber toughened epoxy resin using dynamic mechanical thermal analysis and dielectric spectroscopy // Polymer, 2000. V.41. P. 6787-6796.

50. Benkhedda A., Tounsi A., Addabedia E.A. Effect of temperature and humidity on transient hygrothermal stresses during moisture desorption in laminated composite plates // Composite Structures. 2008. V. 82. P. 629-635.

51. Botelho E.C., Pardini L.C., Rezende M.C. Hygrothermal effects on damping behavior of metal/glass fiber/epoxy hybrid composites // Materials Science and Engineering. 2005. V. A 399. P. 190-198.

52. Карапетян K.A. Об изменении прочностных характеристик тканевых стеклопластиковых труб, хранившихся длительное время в лабораторных условиях // Доклады НАН Армении, 2000. С. 122-125.

53. Кириллов В.Н., Ефимов В.А., Матвеенкова Т.Е., Кривонос В.В., Гребнева Т.В., Болберова Е.В. Климатическая стойкость новых композиционных материалов // Авиационная промышленность. 2004. №4. С. 44-47.

54. Patel S.R., Case S.W. Durability of hygrothermally aged graphite/epoxy woven composite under combined hygrothermal conditions // International Journal of Fatigue. 2002. V. 24. P. 1295-1301.

55. Бабенко Ф.И., Козырев Ю.П., Семенов В.А. Температурные зависимости прочности неоднородно стареющих полимерных и композитных материалов. // Механика композитных материалов. 1987. №2. С. 353-355.

56. Старженецкая Т.А., Давыдова Н.Н. Влияние влаги и низких температур на свойства полиэфирного стеклопластика // Механика композитных материалов. 1998. Т.34. №4. С.519-524.

57. Startseva L.T., Jelesina G.F., Startsev O.V., Mashinskaya G.P., Perov B.V. Effect of corrosive medium on properties of metal-plastics laminates // Int. J. Polym. Mater. 1997. V.37. P. 151-160.

58. Милютин Г.И. Изменение механических характеристик органопластика при сорбции влаги. // Тезисы докладов VIII международной конференции по механике композитных материалов. Рига: 20-22 апреля. 1993. С. 113.

59. Robson J.E., Matthews F.L., Kinloch A.J. The bonded repair of fibre composites: effect of composite moisture content. // Composites Science and Technology, 1994. V.52. No2. P. 235-246.

60. Aniskevich A. N., Jansons J. Structural approach to calculation of the effect of moisture on elastic characteristics of organoplastics. // Mechanics of Composite Materials, 1998. V. 34. No. 4. P. 383-386.

61. Hodzic A., Kim J.K., Lowe A.E., Stachurski Z.H. The effects of water aging on the interphase region and interlaminar fracture toughness in polymer-glass composites // Composites Science and Technology. 2004. V. 64. P. 2185-2195.

62. Pritchard G., Speake S.D. The use of water absorption kinetic data to predict laminate property changes.//Composites, 1987. V. 18. No3. P. 227-232.

63. Startsev O., Krotov A., Mashinskaya G. Climatic Ageing of Organic Fiber Reinforced Plastics: Water Effect. // Intern. J. Polymeric Mater., 1997. V. 37. P. 161-171.

64. Helbling C., Karbhari V.M., Durability Assessment of Combined Environmental Exposure and Bending // In.: Proc. of 7-th Int. Symp. on Fiber Reinforsed Polym. Reinf. Concrete Structures (FRPRCS-7). New Orlean, Loisiana, USA. 2005. P. 1397-1418.

65. Nishizaki I., Kishima Т., Sasaki I. Deterioration of mechanical properties of pultruded FRP through exposure tests // 3rd International Conference on Durability & Field Applications of Fibre Reinforced Polymer (FRP) Composites for Construction, (CDCC-07). 2007. Quebec City. P. 159-166.

66. Earl J.S., Shenoi R.A. Hygrothermal ageing effects on FRP laminate and structural foam materials // Composites. 2004. Part A. V. 35. P. 1237-1247.

67. Xian G., Karbhari V.M. Segmental relaxation of water-aged ambient cured epoxy // Polymer Degradation and Stability. 2007. V. 92. P. 1650-1659.

68. Tsai Y.I., Bosze E.J., Barjasteh E., Nutt S.R. Influence of hygrothermal environment on thermal and mechanical properties of carbon fiber/fiberglass hybrid composites // Composites Science and Technology. 2009. V. 69. P. 432-437.

69. Chateaurninois A., Vincent L., Chabert В., Soulier J.P. Study of the interfacial degradation of a glass-epoxy composite during hygrothermal ageing using water diffusion measurements and dynamic mechanical thermal analysis // POLYMER 35. 1994. P. 4766-4774.

70. Imielinska K., Guillaumat L. The effect of water immersion ageing on low-velocity impact behaviour of woven aramid-glass fibre/epoxy composites // Composites Science and Technology. 2004. V. 64. P. 2271-2278.

71. Adams R.D., Singh M.M. The dynamic properties of fibre-reinforced polymers exposed to hot, wet conditions // Composites Science and Technology. 1996. V. 56. P. 977-997.

72. Вапиров Ю.М., Кривонос B.B., Старцев O.B. Интерпретация аномального изменения свойств углепластика КМУ-1у при старении в разных климатических зонах // Механика композитных материалов. 1994. Т.ЗО. №2. С. 266-273.

73. Pauchard V., Grosjean Е, Campion-Boulharts Н., Chateaurninois A. Application of а stress-corrosion-cracking model to an analysis of the durability of glass/epoxy composites in wet environments // Composites Science and Technology. 2002. V. 62. P. 493-498.

74. Berry N.G., d'Almeida J.R.M., Barcia F.L., SoaresB.G. Effect of water absorption on the thermal-mechanical properties of HTPB modified DGEBA-based epoxy systems // Polymer Testing. 2007. V. 26. P. 262-267.

75. Плуме Э. Расчет влажностных напряжений в вязкоупругом перекресно армированном слоистом композите. // Механика композитных материалов, 1994. Т.ЗО. №4. С.494-501.

76. Руднев В.П., Добрянская О.А. Влияние атмосферных факторов на температуру полимерных материалов при климатических испытаниях // Сб. трудов II международной науч.-практич. конф., посвященной 15-летию со дня основания филиала в РГГМЦ в Туапсе. 2011. С. 330-332.

77. Кириллов В.Н., Ефимов В.А., Матвеенкова Т.Е., Коренькова Т.Г. Влияние последовательного воздействия климатических и эксплуатационных факторов на свойства стеклопластиков // В сб. докладов V научной конференции по гидроавиации «Гидросалон-2004». 2004. С. 155-158.

78. Кириллов В.Н., Кавун Н.С., Ракитина В.П., Деев И.С., Топунова Т.Э., Ефимов В.А., Мазаев П.Ю. Исследование влияния тепло-влажностного воздействия на свойства эпоксидных стеклотекстолитов // Пластические массы. 2008. № 9. С. 1417.

79. Lopez J.L., Sain М., Cooper P. Performance of Natural-Fiber-Plastic Composites under Stress for Outdoor Applications: Effect of Moisture, Temperature, and Ultraviolet Light Exposure // Journal of Applied Polymer Science. 2006. V. 99. P. 2570-2577.

80. Visco A.M., Campo N., Cianciafara P. Comparison of seawater absorption properties of thermoset resins based composites//Composites: Part A. 2011. V. 42. P. 123-130.

81. Wen S.W., Xiao J.Y., Wang Y.R. Accelerated ageing behaviors of aluminum plate with composite patches under salt fog effect // Composites: Part B. 2013. V. 44. P. 266273.

82. Akil H.M., Cheng L.W., Ishak Z.A.M., Bakar A.A., Rahman M.A.A. Water absorption study on pultruded jute fibre reinforced unsaturated polyester composites // Composites Science and Technology. 2009. V. 69. P. 1942-1948.

83. Булманис B.H., Старцев O.B. Прогнозирование изменения прочности полимерных волокнистых композитов в результате климатического воздействия. // Препринт. Якутск: Якутский филиал СО АН СССР. 1988. 32 С.

84. Cuypers Н, Van Itterbeeck Р, Wastiels J. The effect of durability on the design of self-bearing sandwich panels with cementitious composite faces. // In: Proceedings of brittle matrix composites 8 (BMC8), 2006. P. 99-108.

85. Старцева JI.Т. Климатическое старение органопластиков. // Механика композитных материалов. 1993. Т.29. №6. С. 840-848.

86. Drozdov A.D. Physical aging in amorphous polymers near the glass transition point // Computational Materials Science. 2000. V.18. P. 48-64.

87. Startsev O., Krotov A., Mashiskaya G. Climatic Ageing of Organic Fiber Reinforced Plastics: Water Effect // Intern. J. Polymeric Mater., 1997. Vol. 37. P. 161-171.

88. Перепечко И.И. Введение в физику полимеров. М.: Химия. 1978. 312 С.

89. Бартенев Г.М., Бартенева А.Г. Релаксационные свойства полимеров. М.: Химия. 1992. 384 С.

90. Козлов П.В., Папков С.П. Физико-химические основы пластификации полимеров. М.: Химия. 1982. 224 С.

91. Анискевич А.Н., Храменков Н.Е. Исследование влияния влаги на свойства органопластика термоаналитическими методами. // Механика композитных материалов. 1989. №5. С. 911-916.

92. Зацепина Т.Н. Физические свойства и структура воды. 3-е изд., перераб. М.: Изд-во Моск. ун-та. 1998. 184 С.

93. Lucas N., Bienaime С., Belloy С., Queneudec М., Silvestre F., Nava-Saucedo J.-E. Polymer biodegradation: Mechanisms and estimation techniques // Chemosphere. 2008. V. 73. P. 429-442.

94. Старцев O.B., Медведев И.М., Кротов A.C., Панин С.В. Зависимость температуры поверхности образцов от характеристик климата при экспозиции в натурных условиях // Коррозия: материалы, защита. 2013. №7. С. 43-47.

95. Иллингер Дж., Шнейдер Н. Взаимодействие воды с эпоксигруппами в трех типах эпоксидных смол и композитах на их основе. // В книге: «Вода в полимерах». Под ред. С. Роуленда. М.: Мир. 1984. С. 528-540.

96. Xiao G.Z., Shanahan M.E.R. Water absorption and desorption in an epoxy resin with degradation.//Journal of Polymer Science В: Polymer Physics. 1997. V.35. P.2659-2670.

97. Liao К., Schultheisz C.R., Hunston D.L. Effects of environmental aging on the properties of pultruded GFRP // Composites: Part B. 1999. V.30. P. 485-493.

98. Boinard E., PethrickR.A., Dalzel-Job J., Macfarlane C.J. Influence of resin chemistry on water uptake and environmental ageing in glass fibre reinforced composites-polyester and vinyl ester laminates. // J. Mater. Sci. 2000. V.35. P. 1931-1937.

99. Jacobi E., Schuttenberg H., Schultz R.C. A new method for gel permeation chromatography of polyamides // Makromol. Chem. Rapid Commun. 1980. V.l. №6. P. 397-402.

100. Sawpan M.A., Holdsworth P.G., Renshaw P. Glass transitions of hygrothermal aged pultruded glass fibre reinforced polymer rebar by dynamic mechanical thermal analysis // Materials and Design. 2012. V. 42. P. 272-278.

101. Старцев O.B., Аниховская Л.И., Литвинов А. А., Кротов A.C. Повышение достоверности прогнозирования свойств полимерных композитных материалов при термовлажностном старении // Доклады академии наук. 2009. Т. 428, №1. С. 56-60.

102. Старцев О.В., Прокопенко К.О., Литвинов А.А., Кротов А.С., Аниховская Л.И., Дементьева Л.А. Исследование термовлажностного старения авиационного стеклопластика // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2010. №1. С. 2124.

103. Старцев О.В., Вапиров Ю.М., Деев И.С., Ярцев В.А., Кривонос В.В., Митрофанова Е.А., Чубарова М.А. Влияние длительного атмосферного старения на свойства и структуру углепластика // Мех. Композ. Матер. 1986. №4. С. 637-642.

104. Старцев О.В., Христофоров Д.А., Клюшниченко А.Б., Румянцев А.Ф., Гуняев Г.М., Раскутин А.Е. Релаксация температурных деформаций углеродных волокон // Доклады Академии наук. 2003. Т. 390. №4. С. 475-477.

105. Гончаров А.А., Панин С.В., Старцев О.В. Диагностика контроля ранней стадии старения углепластика // Новости материаловедения. Наука и техника. 2014. №4. Ст. 05 (viam-works.ru).

106. Ameli A., Datla N.V., Azari S., Papini M., Spelt J.K. Prediction of environmenta ldegradation of closed adhesive joints using data from open-faced specimens // Composite Structures. 2012.V. 94. P. 779-786.

107. Фролов A.C., Панин C.B. Оценка параметров влагопереноса углепластика авиационного назначения на начальной стадии натурной климатической экспозиции // Научный электронный журнал «Новости материаловедения. Наука и техника». 2014. №1. С. 1-13.

108. Saito Н., Kimpara I. Damage evolution behavior of CFRP laminates under postimpact fatigue with water absorption environment // Composites Science and Technology. 2009. V. 69. P. 847-855.

109. Park S.Y., Choi W.J., Choi H.S. The effects of void contents on the long-term hygrothermal behaviors of glass/epoxy and GLARE laminates // Composite Structures. 2010. V. 92. P. 18-24.

110. Lu X., Wang R., Liu W., Jiang L. Surface and interface properties of carbon fiber composites under cyclical aging // Applied Surface Science. 2011. V. 257. R 1045910464.

111. Butylina S., Hyvarinen M., Karki T. A study of surface changes of wood-polypropylene composites as the result of exterior weathering // Polymer Degradation and Stability. 2012. V. 97. P. 337-345.

112. Селяев В.П., Низина T.A., Ланкина Ю.А. Фрактальный анализ структуры композиционных строительных материалов // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2007. №4. С. 43-48.

113. Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы. М.: Институт компьютерных исследований. 2002. 656 С.

114. Федер Е. Фракталы. М.: Мир. 1991. 262 С.

115. Лактюнкин А.В. Моделирование рассеяния миллиметровых и сантиметровых волн фрактальными поверхностями при малых углах падения // Автореф. дисс. к. ф.-м. н. Москва. 2009. 24 С.

116. Старцева Л.Т., Панин С.В., Старцев О.В., Кротов А.С. Диффузия влаги в стеклопластики после их климатического старения // Доклады академии наук. 2014. Т. 456. №3. С. 305-309.

117. Crank J. The mathematics of diffusion (second edition) Oxford. UK: Clarendonpress, 1975. 414 P.

118. Лыков А.В. Тепломассообмен: справочник. (2-е издание). М.: Энергия, 1978. 480 С.

119. Weitsman Y.J. Composites in the sea: sorption, strength and fatigue. // Twelfth international conference on composite materials ICCM'12 (Paris, France, July 5-9, 1999): Extended abstracts. Paris, France: Instaprint S.A. 1999. P. 210-221.

120. Померанцев А. Л. Методы нелинейного регрессионного анализа для моделирования кинетики химических и физических процессов. // Дис. д.ф.-м.н. Москва. 2003. 304 С.

121. Кротов А.С. Диагностика процессов сорбции и диффузии влаги в полимерных композиционных материалах // Дис. к.ф.-м.н. Барнаул. 2002. 124 С.

122. Малкин А.Я., Чалых А.Е. Диффузия и вязкость полимеров. Методы измерения. М.: Химия. 1979. 351 С.

123. Кондратов Э.К. Сверхтонкие взаимодействия и диффузия в полимерах. М. Спутник. 2004. 77 С.

124. Lee S., Knaebe K.S. Effects of mechanical and chemical properties on transport in fluoropolymers. I. Transient sorption. // Journal of applied polymer science. 1997. V64. P. 455-476.

125. Старцев O.B., Кротов A.C., Сенаторова О.Г., Аниховская Л.И., Антипов В.В., Гращенков Д.В. Сорбция и диффузия влаги в слоистых металлополимерных

композиционных материалах типа «СИАЛ» // Материаловедение. 2011. № 12. С. 3844.

126. Столянков Ю.В., И. В. Исходжанова И.В., Н. Антюфеева Н.В. К вопросу о дефектах образцов для испытаний углепластиков // Труды ВИАМ, 2014, №10. Ст. 10 (viam-works.ru).

127. Bonniau P. and Bunsell A. R. A comparative study of water absorption theories applied to glass epoxy composites // J. Composite Materials. 1981. Vol. 15. P. 272-293.

128. Carter H. G., Kibler K. G. Langmuir-type model for anomalous moisture diffusion in composite resins//J. Composite Materials. 1978. Vol. 12. P. 118-131.

129. Glaskova TI, Guedes RM, Morais JJ, Aniskevich AN. A comparative analysis of moisture transport models as applied to an epoxy binder. // Mech. Compos. Mater. 2007. V. 43. P. 377-388.

130. Grace L.R., Altan M.C. Characterization of anisotropic moisture absorption in polymeric composites using hindered diffusion model // Composites: Part A. 2012. V. 43. P. 1187-1196.

131. Xiao G.Z., Shanahan M.E.R. Water Absorption and Desorption in an Epoxy Resin with Degradation // Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics. 1997. V. 35. P. 2659-2670.

132. Starkova O., Buschhorn S.T., Mannov E., Schulte K., Aniskevich A. Water transport in epoxy/MWCNT composites // European Polymer Journal. 2013. V. 49. P. 2138-2148.

133. Barjasteh E., Nutt S.R. Moisture absorption of unidirectional hybrid composites // Composites: Part A. 2012. V. 43. P. 158-164.

134. Saponara V.L. Environmental and chemical degradation of carbon/epoxy and structural adhesive for aerospace applications: Fickian and anomalous diffusion, Arrhenius kinetics // Composite Structures. 2011. V. 93. P. 2180-2195.

135. Деев И.С., Кобец Л.П., Новиков В.У., Козицкий Д.В. Влияние некоторых параметров технологии на структурообразование полимерной матрицы в композитах//Материаловедение. 2002. №9. С. 10-21.

136. Каблов Е.Н., Кириллов В.Н., Жирнов А.Д., Старцев О.В., Вапиров Ю.М. Центры для климатических испытаний авиационных ПКМ //Авиационная промышленность. 2009. №4. С. 36-46.

137. Соколов И.И., Раскутан А.Е. Углепластики и стеклопластики нового поколения // Труды ВИАМ. 2013. №4. Ст.09. (viam-works.ru).

138. Шульдешова П.М., Железина Г.Ф. Влияние атмосферных условий и запыленности среды на свойства конструкционных органопластиков //Авиационные материалы и технологии. 2014. №1. С. 64-68.

139. Субботин В.В., Гринев М.А. Опыт применения материалов производства ФГУП «ВИАМ» и PORCHER в конструкциях узлов и деталей авиационных силовых установок из полимерных композиционных материалов // Новости материаловедения. Наука и техника.2013. №5. С. 1-7.

140. Колобнев Н.И., Махсидов В.В., Самохвалов С.В., Сбитнева С.В., Попов

B.И., Курс М.Г. Влияние деформации после закалки и режимов старения на механические и коррозионные свойства сплава системы Al-Mg-Si-Cu-Zn //Авиационные материалы и технологии. 2012. №1. С. 12-15.

141. Панин С.В., Курс М.Г. Натурные испытания настенных кондиционеров в эксплуатационных условиях атмосферы ГЦКИ ВИАМ им. Г.В. Акимова // Авиационные материалы и технологии. 2013. №2. С. 59-61.

142. Старцев О.В., Медведев И.М., Курс М.Г. Твердость как индикатор коррозии алюминиевых сплавов в морских условиях // Авиационные материалы и технологии. 2012. №3. С. 16-19.

143. Каблов Е.Н., Старцев О.В., Медведев И.М., Панин С.В. Коррозионная агрессивность приморской атмосферы. 4.1. Факторы влияния (обзор) // Коррозия: материалы, защита, 2013. №12. С. 6-18.

144. Гладышев И. Анализ и обработка данных: специальный справочник. СПб: Питер. 2001. 752 С.

145. Померанцев А.Д., Кротов А.С., Родионова О.Е. Компьютерная система FITTER для регрессионного анализа экспериментальных данных (учебное пособие). Барнаул: Изд-во АГУ. 2001. 84 С.

146. Панин С.В., Старцев О.В., Кротов А.С. Диагностика начальной стадии климатического старения ПКМ по изменению коэффициента диффузии влаги // Труды ВИАМ. 2014. №7. Ст. 09 (viam-works.ru).

147. Панин С.В., Старцев О.В., Кротов А.С., Медведев И.М., Фролов А.С. Коррозия и старение поверхности конструкционных материалов по данным 3D микроскопии // Труды ВИАМ. 2014. №12. Ст. 12 (viam-works.ru).

148. Каблов Е.Н., Старцев О.В., Панин С.В. Влагоперенос в углепластике с деструктированной поверхностью // Доклады академии наук. 2015. Т. 261. №4,

C. 1-4.

149. Дементьева Л.А., Сереженков А.А., Бочарова Л.И., Лукина Н.Ф., Куцевич К.Е., Петрова А.П. Свойства композиционных материалов на основе клеевых препрегов //Клеи. Герметики. Технологии. 2012. №6. С. 19-24.

150. ASTM Standard D7136, «Standard Test Method for Measuring the Damage Resistance of a Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composite to a Drop-Weight Impact Event; 2005.

151. ASTM Standard D7137, "Standard Test Method for Compressive Residual Strength Properties of Damaged Polymer Matrix Composite Plates," ASTM International, West Conshohocken, PA, 2012.

152. Berketis K., Tzetzis D. The compression-after-impact strength of woven and non-crimp fabric reinforced composites subjected to long-term water immersion ageing // J. Materials Science. 2010. V. 45. № 20. P. 5611-5623.

153. Imielinska К., Guillaumat L. The effect of water immersion ageing on low-velocity impact behaviour of woven aramid-glass fibre/epoxy composites // Composites Science and Technology. 2004. V. 64. № 13-14. P. 2271-2278.

154. Saito H., Kimpara I. Damage evolution behavior of CFRP laminates under postimpact fatigue with water absorption environment // Composites Science and Technology. 2009. V. 69. № 6. P. 847-855.

155. Aoki Y., Yamada K., IshikawaT. Effect of hygrothermal condition on compression after impact strength of CFRP laminates // Composites Science and Technology. 2008. V. 68, №6. P. 1376-1383.

156. Park H., Kong C. A study on low velocity impact damage evaluation and repair technique of small aircraft composite structure // Composites: Part A. 2011. V. 42, № 9. P. 1179-1188.

157. Ерасов B.C., Крылов В.Д., Панин С.В., Гончаров А.А. Испытания полимерного композиционного материала на удар падающим грузом // Авиационные материалы и технологии. 2013. № 3. С. 60-64.