Разработка технологии контактного формования композитных конструкций с учетом индивидуальных свойств исходного сырья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат технических наук Беляков, Евгений Владимирович

• Беляков, Евгений Владимирович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Беляков, Евгений Владимирович

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В МАШИНОСТРОЕНИИ

1.1. Полимерные композиционные материалы. Особенности структуры и технологии изготовления

1.2. Компонентная база полимерных композиционных материалов

1.2.1. Современное состояние рынка углеродных наполнителей

1.2.2. Современное состояние рынка полимерных матриц

1.3. Характеристика технологического процесса изготовления композитных конструкций методом контактного формования

1.4. Математическое описание технологических параметров формообразования полимерного композиционного материала

1.5. Постановка задачи 26 Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УПЛОТНЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ МЕТОДОМ КОНТАКТНОГО ФОРМОВАНИЯ

2.1. Математическое описание процесса уплотнения с учетом основных технологических параметров

2.2. Свойства термореактивной полимерной системы наполнитель-связующее

2.2.1. Описание кинетики процесса отверждения

2.2.2. Построение обобщенной кинетико-реологической модели отверждения термореактивной полимерной системы наполнитель-связующее

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УПЛОТНЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО

МАТЕРИАЛА ПРИ ГОРЯЧЕМ ПРЕССОВАНИИ

3.1. Анализ динамики уплотнения

3.1.1. Методика экспериментального исследования

3.1.2. Результаты экспериментального исследования

3.2. Анализ кинетики процесса отверждения

3.2.1. Методика экспериментального исследования

3.2.2. Результаты экспериментального исследования

3.3. Анализ реологии процесса отверждения

3.3.1. Методика экспериментального исследования

3.3.2. Результаты экспериментального исследования

3.4. Анализ изменения объемного содержания волокна

3.4.1. Методика экспериментального исследования

3.4.2. Результаты экспериментального исследования 78 Глава 4. 4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ УПЛОТНЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ТЕХНОЛОГИИ АВТОКЛАВНОГО ФОРМОВАНИЯ

4.1. Разработка комплекса методического и программно-математического обеспечения технологии контактного

формования

4.1.1. Методика согласованного выбора технологических режимов формования композитных конструкций

4.1.2. Структура и алгоритм применения программно-математического обеспечения

4.1.3. Реализация методики согласованного выбора технологических режимов формования композитных конструкций в форме оптимизационной задачи

4.2. Технологический процесс автоклавного формования

композитных конструкций

4.2.1. Оснастка для изготовления композитных конструкций ракетно-космической техники

4.2.2. Основные операции препреговой технологии изготовления трехслойной конструкции с алюминиевым сотовым заполнителем 100 4.3. Промышленная апробация результатов исследования

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Блок-схемы программ расчета

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Листинги программ расчета

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Схема расчета диаграммы изменения давления

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии контактного формования композитных конструкций с учетом индивидуальных свойств исходного сырья»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследований. Возросшая конкуренция на мировом рынке пусковых услуг потребовала повышения энергомассовых характеристик отечественных ракет-носителей, следствием чего является активное расширение компонентной базы полимерных композиционных материалов (ПКМ) в России, включая замену углеродных лент типа ЛУ-П и ЭЛУР на углеродные наполнители на основе жгутов, тканей компаний Porcher Industries и Toho Тепах. При этом наиболее востребованными остаются термореактивное связующее ЭНФБ и его модификации.

Расширение компонентной базы должно сопровождаться применением эффективных технологий изготовления композитных конструкций, к которым относится метод контактного формования. Лишь на этой основе можно обеспечить высокие показатели качества конструкций аэрокосмического назначения из ПКМ, и, в первую очередь, требуемый уровень объемного содержания волокна.

Для обоснованного построения технологических процессов изготовления конструкций из полимерных композиционных материалов необходимо развитие методов математического моделирования процессов, происходящих при формовании. Изучением технологий контактного формования занимались такие научные коллективы и организации, как ЦНИИСМ (г. Хотьково, Россия), MATH им. К.Э. Циолковского (г. Москва, Россия), НИАТ (г. Москва, Россия), РКК «Энергия» (г. Королев, Россия), ОНПП «Технология» (г. Обнинск, Россия), Boeing (США), Airbus (Европа) и др. Наиболее известными учёными, которые занимались вопросами формообразования композитов, являются Савин А.Г.[1], Васильев В.В.[2], Комков М.А.[3,4], Томашевский В.Т.[5-7], Тростянская Е.Б.[8], Дмитриев О.С.[9,Ю], Семенова Е.Г.[11], Gutowski T.G.[12-14], Loos A.C., Springer G.S.[15-17]. Известные работы в значительной мере раскрыли

сущность протекающих процессов и позволили оптимизировать технологические режимы отверждения.

В месте с этим в процессе интенсификации разработки технологий изготовления ПКМ методом контактного формования представляет значительный интерес обосновать такой режим изменения давления, который обеспечит снижение затрат и одновременно требуемый для эксплуатации изделия уровень объемного содержания волокна, как одного из важнейших показателей качества композитных конструкций. Такая задача не является тривиальной, т.к. на изменение объемного содержания волокна в процессе формования композита влияет множество факторов: технологические характеристики наполнителя, кинетика и реология процесса отверждения термореактивной полимерной системы наполнитель - связующее, режим изменения давления.

В связи с этим, создание методического и программно-математического комплекса для описания процесса уплотнения композита с учетом особенностей течения связующего, кинетики и реологии процесса отверждения препрега является актуальной научно - практической задачей по разработке технологических процессов изготовления конструкций ракетной техники методом контактного формования в условиях расширения компонентной базы ПКМ, решение которой имеет существенное значение для снижения себестоимости изделий.

Целью диссертационной работы является повышение качества продукции и сокращение сроков разработки технологических процессов изготовления композитных конструкций методом контактного формования в условиях расширения компонентной базы полимерных композиционных материалов.

Научная задача работы состоит в создании комплекса методического и программно-математического обеспечения для разработки технологических процессов контактного формования стенки композитной конструкции с учетом особенностей пространственной структуры наполнителя, характера течения связующего, кинетики и реологии процесса отверждения термореактивной полимерной системы наполнитель - связующее в условиях расширения компонентной базы ПКМ.

Научная новизна работы заключается:

1. В установленной взаимосвязи между важнейшим показателем качества композитной конструкции - объемной долей наполнителя и удельной работой уплотнения препрега, которая выбрана в качестве целевой функции для расчета диаграммы изменения давления при контактном формовании композитной конструкции.

2. В методе согласованного расчета параметров диаграмм изменения давления и температуры воздействия на препрег при контактном формовании композитной конструкции, который с учетом многомерной проницаемости порового пространства, образованного пространственной структурой наполнителя, обеспечивает одновременно необходимую величину объемной доли наполнителя в композиционном материале и минимальные затраты на уплотнение препрега.

3. В методике экспериментально-теоретического описания кинетики и реологии процесса отверждения термореактивной полимерной системы наполнитель - связующее.

4. В методике учета колебаний технологических факторов и свойств исходного сырья при расчете диаграммы изменения давления для метода контактного формования композитных конструкций, которая позволяет исключить брак изделий по допустимому уровню объемной доли наполнителя.

Практическая значимость работы:

• В предложенном комплексе методического и программно - математического обеспечения, который позволяет:

a. при заданном температурно - временном режиме прогнозировать степень отверждения, вязкость и время гелеобразования препрега;

b. рассчитывать технологические характеристики наполнителя, необходимые для определения эквивалентной проницаемости в условиях близких к промышленному изготовлению композитов;

c. определять изменение объемного содержания волокна в препреге при заданных режимах формования;

d. осуществлять выбор режима изменения давления, обеспечивающего снижение затрат и одновременно допустимое для эксплуатации изделия объемное содержание волокна.

• В полученных данных по технологическим характеристикам наполнителя, кинетике и реологии процесса отверждения, динамике уплотнения препрега на основе связующего ЭНФБ и углеродной ткани, которые рекомендуется использовать при отработке технологических режимов формования аналогичных композитных материалов в машиностроительном производстве, включая производство ракетно - космической и военной техники.

На защиту выносятся следующие научно - практические положения:

1. Результаты исследования динамики уплотнения, кинетики и реологии процесса отверждения препрега на основе связующего ЭНФБ и углеродной ткани арт.3692 компании Porcher Industries.

2. Инженерная методика и ее программно - математическая реализация по расчету технологических характеристик наполнителя, необходимых для определения эквивалентной проницаемости в условиях близких к промышленному изготовлению композитов.

3. Инженерная методика и ее программно - математическая реализация процесса оптимизации технологического режима формования композита по критерию минимальной удельной работы уплотнения, обеспечивающего снижение затрат и одновременно допустимое для эксплуатации изделия объемное содержание волокна.

Методы исследований. Теоретические положения работы базируются на использовании численных методов исследования, теории информатики, метода динамического программирования, методов измерений тепло физических, физических и реологических величин.

Экспериментальные исследования проводились на специализированном лабораторном оборудовании в ОАО «ОНПП «Технология» г. Обнинск.

Реализация работы. Основные результаты теоретических и экспериментальных работ нашли применение на ОАО «ОНПГТ «Технология» в ходе проведения совместных работ с ФГУП «ГКНГЩ им. М.В. Хруничева» и ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина» при отработке режимов формования изделий из ПКМ.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием фундаментальных положений гидромеханики, химической кинетики и реологии полимеров, методов оптимизации, применением известных и апробированных методов экспериментального исследования на аттестованном оборудовании, использованием сертифицированных программно - математических пакетов, хорошей сходимостью результатов аналитических моделей с экспериментальными данными, а также успешным использованием основных положений работы в производстве ракетно - космической техники.

При проведении расчетов использовались программы Microsoft Excel и Mathematica 7.0.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной конференции «Теория и практика технологии производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов» (Москва, 2007 г.), на XVIII Международной научно-технической конференции «Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов» (г. Обнинск, 2007), на XXXIII Академических чтениях по космонавтике (МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2009 г.), на XXXVII Международной молодежной научной конференции (МАТИ, Москва, 2011 г.), на первом международном семинаре «Proceedings of the First International Workshop on Advanced Composite Materials and Technologies for Aerospace Applications held at Glyndwr University. Wrexham. North Wales» (Великобритания, Рэксем, 2011 г.), на XXXVI Академических чтениях по космонавтике (МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2012 г.).

По материалам диссертации опубликовано 3 научные статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Содержит 162 страницы, из которых на 116 изложен основной текст, проиллюстрированный 45 рисунками и 17 таблицами. Список литературы состоит из 106 наименований. Приложения содержат 43 страницы.

Благодарности. Автор глубоко признателен своему научному руководителю, заведующему кафедрой «Технологии ракетно-космического машиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана, доктору технических наук, профессору Тарасову Владимиру Алексеевичу за предоставленную возможность работать вместе, за поддержку, за постоянную и разностороннюю помощь в ходе подготовки диссертации, а также за идеи и советы, которые оказали решающее влияние на выбор научной деятельности.

Особую благодарность автор выражает коллегам ОАО «ОН! 111 «Технология»:

- главному технологу НПК «Композит», начальнику лаборатории 42 Вы-моркову Н.В. за внимание и поддержку, за постоянную и разностороннюю помощь в ходе подготовки диссертации,

- ведущим инженерам-технологам сектора 421: Шириной О.В., Мартыно-вой JI.A., Асеевой Т.П. за помощь и поддержку во многих трудных ситуациях,

- старшему научному сотруднику лаборатории 42, к.т.н. Жовнеру Б.А., чьи советы и ценные замечания при рецензировании некоторых статей автора, несомненно, способствовали улучшению содержания научных трудов в окончательном варианте,

- начальнику лаборатории 44, к.х.н. Чегодаеву П.П. за помощь в организации исследований по динамике уплотнения композита, за практические советы,

- сотрудникам лабораторий 52 и 53: к.т.н. Обуховой Н.С., к.х.н. Долматову С.А., научному сотруднику Ворвуль C.B. , чьи рекомендации и замечания сыграли важную роль в формировании изложенных в диссертации методик экспериментального исследования кинетики и реологии процесса отверждения препрега.

Глава 1. АНАЛИЗ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В МАШИНОСТРОЕНИИ

1,1. Полимерные композиционные материалы. Особенности структуры и технологии изготовления

Полимерные композиционные материалы (ПКМ) на основе термореактивных связующих в настоящее время являются одними из наиболее перспективных и распространенных полимерных конструкционных материалов. Совокупность важных свойств полимерных композитов - малая объемная масса, низкая теплопроводность, высокие прочностные характеристики, высокая химическая стойкость, хорошая сопротивляемость истиранию, устойчивость к коррозии, радиопрозрачность и многие другие уникальные свойства - обеспечили их широкое применение в авиационной, космической, автомобильной и других отраслях современного производства [18-32].

Основными компонентами полимерных композиционных материалов являются полимерная матрица (связующее) и наполнитель.

Тип связующего и процессы, протекающие при его отверждении, определяют условия получения композитов и изделий из них. Характеристики полимерных композиционных материалов определяются не только связующим, но и наполнителем. Варьируя тип наполнителя и связующего, а также их взаимодействие и схему расположения в материале, можно получать изделия с заданными свойствами [33-36]. Наполнитель оказывает существенное влияние и на тепло-физические свойства полимерных материалов, на реологию и кинетику процесса отверждения. На свойства композитов оказывает влияние также давление прессования [27, 32, 37, 38] и наличие летучих продуктов [27]. Это, в свою оче-

редь, приводит к разбросу физических свойств аналогичных по своей природе композиционных материалов.

Промышленная технология производства изделий из полимерных композитов на основе термореактивных связующих включает в себя такие операции как приготовление исходного материала, т.е. смеси или препрега, заключающаяся в пропитке наполнителя связующим, формообразование и отверждение. В зависимости от технологии изготовления изделий процесс формообразования может быть совмещен с пропиткой или отверждением.

Совмещение процесса получения материала и изделия из него в одной технологической операции при отверждении является особенностью производства изделий из ПКМ. Химическая реакция отверждения термореактивного связующего начинается с момента его приготовления, протекает во время пропитки им армирующего наполнителя, при хранении препрега, образовании из него формы будущего изделия и заканчивается в готовом изделии при его термообработке. На последней стадии формируется изделие и создается структура ПКМ. Поэтому процессы, происходящие в связующем во время отверждения, в решающей степени определяют технологию переработки ПКМ в изделие и эксплуатационные свойства материала.

В настоящее время применяются несколько способов получения изделий из ПКМ, которые зависят от конструкций изделий, требований к их эксплуатационным характеристикам и типа используемого ПКМ.

Наибольшее распространение среди технологий производства изделий из ПКМ получили контактного формования, напыление, протяжка, пултрузия, намотка, литье смолы под давлением (ЯТМ), структурное литье под давлением (ЭММ), литье смолы под вакуумным давлением (УЛЯТМ), инфузию через полимерные пленки (КР1) [4, 8, 24, 27, 29, 32, 35-36, 39-49]. При использовании любой из этих технологий на материал оказывается давление для придания изделию необходимой конфигурации и уплотнения материала [32, 40, 47].

При производстве композитных конструкций авиационной и ракетно -космической техники наиболее широко используются углеродные наполнители [4, 49-59]. Это связано в первую очередь со свойствами полимерных компози-

ционных материалов на их основе, которые значительно востребованы во многих отраслях и прежде всего, в ракетно - космическом машиностроении. Низкая пористость, низкий коэффициент термического расширения, высокие удельные механические свойства, малая плотность - наиболее важные характеристики углепластиков. Сравнительные свойства [58-60] некоторых волокон и материалов представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Сравнительные свойства некоторых волокон и материалов

Материал Диаметр, мкм Пло тно сть р, г/м3 Модуль упругости при раст. Е, ГПа Прочность при растя ж. ГПа Уд. модуль Е/р, (106, м) Уд. прочн. сг/р, (Ю3, м) Коэффициент термического расширения, СЮ"6, 1/°С)

Волокна

Е - стекло 7 2,54 70 3,45 27 1,35 4,9-6

8 - стекло 15 2,50 86 4,50 34,5 1,8 2,9

Углеродное высокомодульное 7,5 1,9 400 1,8 200 0,9 -0,75

Углеродное высокопрочное 7,5 1,7 240 2,6 140 1,5 -0,4

Борное 130 2,6 400 3,5 155 1,3

Арамидное (кевлар 29) 12 1,45 80 2,8 55,5 1,9 -2,0

Другие материалы

Сталь - 7,8 208 0,34-2,1 27 0,04-0,27 13

Алюминиевые сплавы - 2,7 69 0,14-0,62 26 0,05-0,23 22

1.2. Компонентная база полимерных композиционных материалов

Углеродные волокнистые материалы за рубежом выпускаются в достаточно большом ассортименте, включающем в себя продукцию практически всех отраслей текстильной промышленности. Мировыми лидерами являются фирмы Torey,Toho Тепах, Hexcel [51-54, 56-59].

Это тканые, трикотажные, нетканые и плетеные структуры. В зависимости от требований к свойствам конструкции может применяться тот или иной вид углеродной текстильной структуры на основе вискозной или ПАН нити.

В России сегодня производством углеродных наполнителей занимается Холдинговая Компания «Композит» [61]. Одними из самых распространенных углеродных волокнистых наполнителей являются углеродные тканые структуры, способные максимально сохранять исходные свойства волокна после текстильной переработки [55]. Последние 10-15 лет наблюдается уверенный рост производства углеродных волокон и препрегов на их основе [52, 53, 56-59].

Возросшая конкуренция на мировом рынке пусковых услуг потребовала повышения энергомассовых характеристик отечественных ракет-носителей, следствием чего является активное расширение компонентной базы полимерных композиционных материалов (ПКМ) в России. В рамках коммерческих запусков известен опыт замены углеродных лент типа ЛУ-П и ЭЛУР на углеродные наполнители на основе жгутов, тканей компаний Porcher Industries [62]. Встречаются данные об использовании теплопроводных ультравысокомодуль-ных углеродных наполнителей [50]. В авиационной промышленности известны случаи замены углеродной ленты ЭЛУР материалом HEXCEL [51].

1.2.1. Современное состояние рынка углеродных наполнителей

Углеродные наполнители характеризуются рядом технологических параметров [57-59], определяющих их технологичность и стоимость.

К ним относят, [58, 59]:

- число тысяч элементарных углеродных волокон (филаментов) в нити (К),

- число нитей основы и утка на единицу длины

- масса квадратного метра

- виды плетения (представлены в таблице 2)

- ширина

- толщина

Таблица 2.

Виды плетения углеродных наполнителей

Название Особенности Обозначение в импортных материалах Эскиз

Полотняное плетение Наиболее простой и обычный тканый материал. Нити основы и утка переплетаются поочередно. PLAIN WEAVE, Р, PLAIN. t } * >-\ - < 1 J in л ' ! ,' pi I ■ f1 — ' _ H ]T L. 'Г~< 1 i r> J П L t« 1 .J^.'l.L" -Г: fb:f!hfr:i

Саржевое плетение Каждая нить основы и утка переплетаются через две нити. TWILL, Т. • - r- ' i1 J. ; ri , », ] ' • ' i . u u i ^.zj Ц

Сатиновое плетение Каждая нить основы и утка проходит над несколькими нитями основы и утка в зависимости от раппорта переплетения, т.е. над 3,5,7 и большим числом нитей. Такие ткани обладают большой рыхлостью и гибкостью, большой величиной изменения расстояния между соседними нитями. SATIN WEAVE, R. " U Л i'l., 1 , , i i v IN P« ' | T f

Таблица 2. Продолжение

Название Особенности Обозначение в импортных материалах Эскиз

Корзинное плетение BASKET WEAVE ч »- ^j: < ^ « ■ * J.....- * * --.....* «

Наиболее дешевыми углеродными наполнителями являются наполнители на основе ПАН-волокон, полученные из некрученых жгутов - тяжелые жгуты 48К-320К. Такие волокна не обладают высоким модулем упругости, относятся к материалам общеинженерного назначения и их стоимость колеблется от 17 до 24 $/кг. Стоимость волокон аэр о космического назначения (легкие жгуты: ЗК-12К) в зависимости от механических показателей может колебаться в пределах от 40 до 2000 $/кг. Стоимость наиболее востребованных углеродных волокон из пеков, с высокой теплопроводностью (от 640 до 1100 \УУтК), получаемых из легких жгутов (0,5К - 6К) остается значительно выше волокон из ПАН, составляя 1800-3900 $/кг [56].

1.2.2. Современное состояние рынка полимерных матриц

Анализ научно-технической и патентной литературы [57, 63-67] показывает, что совершенствование матриц для композиционных материалов авиационно-космической техники в настоящее время развивается по пути разработки связующих со следующими характеристиками:

- повышенные теп л о-дерм о стойкость и срок эксплуатации, обладающих хорошими технологическими, экологическими и токсикологическими

свойствами;

- повышенная вязкость разрушения;

- модифицированные нанодобавками;

- требующие пониженных трудо- и энергозатрат при формовании с целью снижения стоимости изделий из ГЖМ.

Анализ известных исследований и рынка новых связующих [68] показывает, что решение этой задачи с точки зрения химического состава преимущество отдается следующим классам полимеров:

- полиимидам, в том числе полибисмалеимидам (БМИ) [69-71];

- полицианатам [72];

- полибензоксазинам [73, 74];

- полифталонитрилам [75].

В качестве полимерной матрицы наиболее широко используются феноло-, аминоальдегидные и кремнийорганические смолы, клеи, каучуки, а также полиимидные и полиаминоимидные связующие. Однако традиционно термостойкие термореактивные связующие для высокоэффективных полимерных композиционных материалов, армированных волокнами создаются на основе фенолформальдегидных, полифункциональных эпоксидных и полиимидных смол.

Самыми распространенными среди рассматриваемых термореактивных связующих являются эпоксиды. Благодаря обширной номенклатуре олигомеров, активных разбавителей, модифицирующих добавок и отвердителей, которые позволяют варьировать состав, структуру и свойства эпоксидных композиций, за рубежом создан широкий спектр промышленно выпускаемых эпоксидных связующих (например, фирма Нехсе1 предлагает 58 марок связующих на основе эпоксидных смол). В России современный рынок связующих на основе эпоксидных смол для производства ракетно - космической техники значительную долю составляют марки ЭНФБ, ЭНФБ-2М разработки ФГУП «ВИАМ».

На протяжении последних нескольких десятилетий среди промышленных

термореактивных полиимидов развиваются наиболее быстро бисмалеимиды, что объясняется следующими причинами:

- температура эксплуатации БМИ занимают промежуточное место между эпоксидами и поликонденсационными полиимидами (200-250 °С);

- технологичность близка к эпоксидам, т.е. отверждение происходит без выделения летучих по механизму полиприсоединения при низкой, по сравнению с традиционными полиимидами, температуре (<250 °С) и при невысоком давлении (<0,7 МПа), а композиты на их основе можно изготавливать, используя традиционные технологии и вспомогательные материалы;

- возможность получения бисмалеимидов и, соответственно, связующих на их основе, с разнообразной химической структурой, а значит и с широким спектром технологических и эксплуатационных характеристик.

На сегодняшний день производство бисмалеимида наиболее развито за рубежом. Так фирма Hexcel (США) в настоящее время предлагает четыре марки бисмалеимидных связующих, из которых HexPly F655 используется для изготовления основных компонентов самолета Airbus А380, а также реверса тяги реактивного самолета Gulfstream G-450. Новое бисмалеимидное связующее этой фирмы HexPly М65 для аэрокосмических конструкций считается наилучшим из существующих в настоящее время связующих этого класса в части технологических свойств и утверждено для изготовления композитных конструкций коммерческого реактивного самолета Gulfstream G-450.

Хорошо известны бисмалеимидные связующие фирмы Cytec Engineering Materials Inc. (США), которые на протяжении многих лет используются при изготовлении истребителей F-22. Кроме того, фирма выпускает модификации одного и того же связующего для изготовления композиционных материалов с использованием различных технологий. Например, бисмалеимидное связующее CYCOM-5250-4 может быть использовано как для изготовления препрегов, так и для получения ПКМ методом пропитки под давлением.

Рынок промышленных БМИ за рубежом насчитывает более десятка представителей, выпускаемых в различных формах: чистые бисмалеимидные смолы

и их смеси, смеси бисмалеимидных смол и олигомеров БМИ с диаминами, смеси бисмалеимидных и эпоксидных смол и др. [76].

Опыт работы ОАО «ОНПГ1 «Технология» с различными марками связующих и смол представлен в таблице 3.

Таблица 3.

Стоимость бисмалеимидных, эпоксидных материалов и модифицирующих добавок

Наименование фирмы -производителя Ассортимент выпускаемой продукции Стоимость, руб./кг

ABR Organics Limited, Индия дифенилметан-4,4'-бисмалеимид (ABRON-BMI) о, о' - диаллилбисфенол А (ABR0N-RD2) 442" * 618

Huntsman Advanced Materials, Швейцария дифенилметан-4,4'~бисмалеимид (Matrimid 5292А) о, о' - диаллилбисфенол А (Matrimid 5292В) 10970 5844

Homide-Products, Австрия дифенилметан-4,4'-бисмалеимид (Homide 121) о, о' - диаллилбисфенол А (Homide 127А) 1140" * 1776

ЗАО Химэкс Лимитед, г. С.-Петербург эпоксидиановая смола ЭД-22 104"

ЗАО Химэкс Лимитед, г. С.-Петербург эпоксидная смола ЭХД ** 760

ФГУП ВИАМ г. Москва связующее ЭНФБ-2М ** 1950

стоимость без учета таможенных платежей и доставки;

** стоимость без учета НДС.

В последнее время список полимерных матриц расширился за счет циа-натных связующих и материалов на основе бензоксазинов. Цианатные связующие относятся к новому поколению термореактивных материалов с теплостойкостью до 200°С, обладающих высокой прочностью, очень низким влагопогло-

щением, хорошими диэлектрическими показателями. По технологичности циа-натные связующие близки к эпоксидным, однако благодаря своим реологическим свойствам и незначительному количеству летучих режим их отверждения более простой. Однако до сих пор высокая стоимость цианатных связующих ограничивает их применение в авиакосмической отрасли.

В литературе известен подход в области создания теплостойких связующих, основанный на реализации взаимопроникающих сеток, т.е. введении в систему до ее отверждения двух и более мономеров, способных к образованию независимой сетки по различным механизмам полимеризации. Такой подход был использован в ОАО «ОНГШ «Технология» при создании нового расплав-ного теплостойкого эпоксибисмалеимидного связующего ТЭИС-ЗЗМ на основе полифункциональных эпоксидных смол и гексаметиленбисмалеимида. Температура стеклования углепластиков на основе разработанного связующего - выше 220°С [77-79].

1.3. Характеристика технологического процесса изготовления композитных конструкций методом контактного формования

Обеспечение требуемых показателей качества конструкций аэрокосмического назначения из полимерных композиционных материалов в значительной степени определяется применением эффективных способов изготовления, к которым относится метод контактного формования [4, 49].

Метод контактного формования многослойных конструкций (обшивок, профилей) из волокнистых IIKM подразделяется на [4]:

- контактное формование (метод выкладки) путем выкладки слоистой заготовки изделия и последующего отверждения связующего без приложения внешнего давления сжатия на заготовку.

- контактно-вакуумное формование путем выкладки слоистой заготовки изделия, последующего вакуумирования технологического пакета и отвержде-

ния связующего под атмосферным давлением, действующим через эластичную диафрагму (мешок из резины, полипропилена) на заготовку

- контактно-автоклавное формование путем выкладки слоистой заготовки изделия, последующего вакуумирования технологического пакета с оснасткой и отверждения связующего под высоким давлением в автоклаве, действующим через эластичную диафрагму на заготовку.

Методом контактного формования могут быть изготовлены как позитивные (выпуклые), так и негативные (вогнутые) формы изделий.

Процесс контактного формования является прерывистым и включает в себя основные проходы, связанные с укладкой препрега ленты, и вспомогательные (холостые) проходы, связанные с возвратом раскладчика в исходное положение. В связи с этим структура стенки изделия (обшивки) получается слоистой анизотропной или квазиизотропной, что обусловлено прерывистой многослойной укладкой лент с любой ориентацией по слоям и различным числом слоев по разным направлениям [4].

Таким образом, метод контактного формования обеспечивает получение переменной толщины стенки (обшивки) как по длине, так и по ширине изделия и с любой ориентацией волокон. Кроме того, этот метод дает возможность изготавливать обшивки из однонаправленных лент и ровингов, а также из тканных препрегов (лент, полотнищ) или их комбинаций [4].

Методом контактного формования и автоклавного отверждения получают слоистые обшивки из угле стекло - и органопластиков или из их комбинаций для трехслойных плоских панелей корпусов и солнечных батарей космических летательных аппаратов, для трехслойных оболочек обтекателей головных частей ракет - носителей, для трехслойных панелей фюзеляжа, планера и хвостового оперения самолетов и др., а также детали продольно-поперечного силового набора самолетов или ракет - лонжероны, балки и стрингеры, нервюры и стенки, профильные трубки, стойки и др. При этом метод контактного формования и автоклавного отверждения обеспечивает получение высокопрочных и плотных слоистых изделий из волокнистых ШСМ с малым содержанием пор [4].

К достоинствам метода контактного формования следует отнести универсальность и простоту осуществления процесса изготовления изделий сложной формы с положительной или отрицательной кривизной поверхности, хорошие условия получения крупногабаритных, тонкостенных и маложестких композитных конструкций с одновременной установкой в них закладных, как правило, металлических деталей [4].

Процесс формования композита методом контактного формования является кульминацией всех ранее выполнявшихся производственных операций и в значительной мере определяет уровень различных показателей качества композита. К наиболее важным показателям качества следует отнести объемное содержание волокна (см. рис. 1.1), величина которого во многом определяет физико - механические характеристики композита [4, 80-82].

Т/тах

Рис. 1.1. Зависимости предела прочности в КМ от объемного содержания волокон, рассчитанные по уравнениям сх^ =сг„(1-К/-)(1), ст =У/<тв+(1-У/)<т'м

(2) и по результатам эксперимента (3); реализуемая прочность волокна (4), участок оптимального содержания волокна (5)

Здесь сг* - напряжение матрицы в момент разрушения волокон (реализуемый предел прочности); ав и сг„ - напряжения разрушения в волокне и в матрице, которые связаны с деформациями законом Гука; сг - предел прочности; - предел прочности однонаправленного ГПСМ; аш - предел прочности

однонаправленного ПКМ вдоль волокон; сг„ - предел прочности волокон в сухих нитях; К™" - минимальное объемное содержание волокон, при котором все волокна в ПКМ и сама матрица выдерживают одинаковую нагрузку; - критическое объемное содержание волокна ПКМ, при котором предел прочности однонаправленного ПКМ <т т равен пределу прочности сг, матрицы; V0/' -

участок оптимального содержания волокна; V]™* - среднее значение максимально возможного объемного содержания волокон; У{ - объемное содержание

волокна в однонаправленном ПКМ единичной длины [4].

С позиции достижения максимальных значений некоторых физико-механических характеристик конструкционных полимерных композиционных материалов оптимальное значение различно. Например, максимальный предел прочности при растяжении однонаправленных эпоксидных стеклопластиков [4]

достигается при объемном содержании волокон У"Р' =0,652. Для конструкционных углепластиков [57, 59], как правило, объемное содержание волокна лежит в интервале [0,6; 0,7].

Себестоимость изделий из ГЖМ обычно определяется энерго- и трудозатратами. Снижение энергозатрат при изготовлении изделий из ПКМ определяется процессом формования и является в настоящее время актуальной проблемой.

Технологический процесс формования условно можно разбить на три этапа. Первый этап отличается сравнительно низкой температурой и давлением. При этом связующее разогревается и вязкость его падает, что позволяет удалить возможные остатки растворителя (удаления летучих веществ) и снизить

пористость материала. Происходит значительный рост степени отверждения, определяемый началом химической реакции отверждения термореактивной полимерной системы. Второй этап характеризуется повышением температуры и давления формования. Избыток связующего под действием давления отфильтровывается в дренажный слой и к периферии изделия. В процессе перехода связующего из жидкого состояния в гелеобразное и далее в высокоэластичное скорость фильтрации уменьшается. Данный этап характеризуется высокой скоростью роста степени отверждения и интенсивными экзотермическими эффектами. При переходе связующего в высокоэластичное состояние его фильтрация прекращается, а степень отверждения стабилизируется; доля упругой деформации возрастает. Усадка связующего, неравномерность температурного поля, тепловые деформации и различие КЛТР волокон, связующего и оснастки приводят к возникновению механических напряжений. На третьем этапе формования происходит охлаждение изделия до конечной температуры, а также происходит снятие давления. Возникающие в процессе охлаждения напряжения накапливаются и остаются в материале после окончания формования, являясь причиной деформирования изделия. Основным этапом процесса формования является первый, поскольку на этом этапе закладываются свойства будущего изделия, его физико-механические характеристики, структура и геометрия. На следующих этапах происходит фиксация полученных физико - механических свойств материала и геометрии изделия.

1.4. Математическое описание технологических параметров формообразования полимерного композиционного материала

Полное моделирование процесса формования в настоящее время не представляется возможным ввиду необходимости учета большого числа разнообразных взаимосвязанных процессов: химических, физических, механических и др., протекающих к тому же в сложных технологических условиях автоклава.

Известные многие работы [9-11, 13-15, 59, 83, 84], посвященные вопросам формования композитов, в значительной мере раскрывают сущность и возможность математического моделирования протекающих процессов, а также позволяют оптимизировать и контролировать температурно - временные режимы отверждения [9].

Так, авторы работ [9, 85-87] подбирали режимы прессования исходя из условий получения максимальной прочности, отыскивая зависимость разрушающего напряжения при изгибе или растяжении от температуры прессования. В работах [9, 88, 89] режим отверждения изделий из эпоксидного и эпоксифе-нолформальдегидного связующего определяли по времени гелеобразования, исследуемого при помощи дифференциально - термического анализа и дифференциально - сканирующего калориметра. В работах [9, 90-92] режим отверждения изделий определяли по реологическим и диэлектрическим измерениям. Авторы работ [9, 89-91] получили трапециедальные и ступенчатые режимы отверждения. Разработанная автором [11] методика позволяет определять допуска на значения основных технологических параметров формования углепластиков. Работы [14, 15] позволяют взвешенно подойти к вопросу выбора режимов формования на основе физически обоснованной математической модели уплотнения композита.

Однако необходимо отметить, что во всех про анализируемых источниках:

- не нашли отражения вопросы совместного анализа кинетики и реологии процесса отверждения препрегов, используемых в современном производстве,

- не достаточно проработан вопрос о моделировании координаты точки гелеобразования,

- не раскрыт вопрос выбора режима изменения давления, обеспечивающего снижение затрат и одновременно допустимое для эксплуатации изделия объемное содержание волокна,

-не учитываются особенности технологической среды близкой к промышленному изготовлению композитов при определения проницаемости наполнителя,

- рекомендации по выбору технологических режимов формования композитов во многом носят частный характер и малопригодны в случае использования других материалов.

Поэтому для изготовления композитных конструкций ракетно-космической и военной техники методом контактного формования разработка методики выбора режима изменения давления, обеспечивающего снижение затрат и одновременно допустимое для эксплуатации изделия объемное содержание волокна в рамках описания процесса уплотнения композита с учетом особенностей пространственной структуры наполнителя, кинетики и реологии процесса отверждения препрега является актуальной проблемой в условиях активно расширяющейся компонентной базы.

1.5. Постановка задачи

Анализ литературного обзора позволил выявить основные тенденции в разработке технологических режимов формования композитных конструкций методом контактного формования и обозначил применение математического моделирования процессов, происходящих при формообразовании композита, как одного из приоритетных.

Одним из решений проблемы интенсификации технологических режимов изготовления композитных конструкций рассматриваемым методом может быть создание комплекса методического и программно-математического обеспечения, в основу которого положено описание процесса уплотнения композита с учетом особенностей пространственной структуры наполнителя, характера течения связующего, кинетики и реологии процесса отверждения.

Основываясь на проведённом анализе, предлагается задачу создания комплекса методического и программно-математического обеспечения для описания процесса формообразования стенки композитной конструкции разбить на задачи исследования:

1. Провести исследование динамики уплотнения, кинетики и реологии отверждения препрега.

2. Разработать инженерную методику и ее программно-математическую реализацию по расчету технологических характеристик наполнителя, необходимых для определения эквивалентной проницаемости в условиях близких к промышленному изготовлению композитов.

3. Разработать инженерную методику и ее программно-математическую реализацию процесса оптимизации технологического режима формования композита по критерию минимальной удельной работы уплотнения, обеспечивающего снижение затрат и одновременно допустимое для эксплуатации изделия объемное содержание волокна.

Заключение диссертации по теме «Технология машиностроения», Беляков, Евгений Владимирович

4. Результаты работы использованы при производстве летных изделий ракетно-космической техники и разработке технологических процессов изготовления композитных конструкций на ОАО «ОНПП «Технология», ФГУП «НПО им. С.А. Лавочкина», ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Беляков, Евгений Владимирович, 2012 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Савин А.Г. Методы реализации заданного уровня свойств полимерных конструкционных материалов при автоклавном формовании деталей и агрегатов для авиационно-космических систем: Дисс. ...док. техн. наук. Обнинск: НПО "Технология", 1988. 55 с.

2. Основы проектирования и изготовления конструкций летательных аппаратов из композиционных материалов / В. В. Васильев [и др.]. М.: МАИ, 1985. 218 с.

3. Комков М.А., Колганов A.B. Моделирование процесса формования отверстий в композитных конструкциях методом прокалывания неотвержденного полимерно-волокнистого материала // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Машиностроение. 2007. № 3. С. 33-47.

4. Комков М.А., Тарасов В.А. Технология намотки композитных конструкций ракет и средств поражения: учеб. пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011.-43Ц1] е.: ил. (Технологии ракетно-космического машиностроения).

5. Томашевский В.Т., Панфилов H.A. Композиционные армированные полимерные материалы в судостроении // Композиционные полимерные материалы и их применение в народном хозяйстве: Тр. Всесоюз. конф. Ташкент, 1986. С. 3-10.

6. Томашевский В.Т. О задачах механики в технологии композитных материалов // Механика композитных материалов. 1982. №3. С. 486-503.

7. Захватов A.C., Томашевский В.Т., Яковлев B.C. Моделирование неизотермических процессов отверждения и влияние конструктивно-технологических факторов на монолитность изделий из полимерных композиционных материалов // Механика композитных материалов. 1990. №1. С. 158-166.

8. Тростянская Е.Б. Пластики конструкционного назначения (реактопласты). - М.: Химия, 1974. 304 с.

9. Дмитриев О.С. Интенсификация процессов отверждения изделий из полимерных композитов на основе автоматизированного контроля и коррекции технологических режимов: Дисс. ...док. техн. наук. Тамбов: ТГТУ, 2000. 610 с.

10. Математическое моделирование процесса отверждения изделий из полимерных композиционных материалов методом вакуумного автоклавного формования в технологическом пакете / О.С. Дмитриев [и др.] // Вестник ТГТУ. 2001. Т. 7, № 1. С. 7-19.

11. Семенова Е.Г. Основы моделирования и диагностики антенных устройств бортовых комплексов: Монография. СПб.: Политехника, 2003. 186 с.

12. Gutowski T.G. A Resin Flow/Fiber Deformation Model for Composites // SAMPE Quarterly. 1985. Vol. 16, №3, July. P. 58-64.

13. Consolidation Experiments for Laminate Composites / T.G. Gutowski [и др.] //Journal of Composite Materials. 1987. Vol. 21, July. P. 650-669.

14. Gutowski T.G., Morigaki Т., Cai Z. The Consolidation of Laminate Composites // Journal of Composite Materials. 1987. Vol. 21, February. P. 172-188.

15. Loos A.C., Springer G.S. Curing of Epoxy Matrix Composites // Journal of Composite Materials. 1983. Vol. 17, March. P. 135-169.

16. Dave R. S. and Loos A.C. Processing of Composites. Munich: Hanser Publishers, 1999. 464 p.

17. Springer G.S. Resin Flow During the Cure of Fiber Reinforced Composites//Journal of Composite Materials. 1982. Vol. 16. P. 400-410.

18. Автоматизированные производства изделий из композиционных материалов. / B.C. Балакирев [и др.]; Под ред. B.C. Балакирева. М.: Химия, 1990. 240 с.

19. Малкин А.Я., Бегишев В.П. Химическое формование полимеров. М.: Химия, 1991. 240 с.

20. Композиционные материалы, технология и автоматизация производства изделий / Под ред. К.В. Фролова [и др.]. М.: Истина и жизнь, 1997. 547 с.

21. Перспективные полимерные композиционные материалы

(органопластики) для авиационных звукопоглощающих конструкций (ЗПК) / Г.М. Гуняев [и др.] // Теория и практика технологий производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов: Тр. междунар. конф. М, 2003. С. 77-81.

22. Барашков H.H. Полимерные композиты: Получение, свойства, применение. M.: Наука, 1984. 128 с.

23. Цыплаков О.Г. Конструирование изделий из композиционно -волокнистых материалов. Л.: Машиностроение, 1984. 140 с.

24. Обухов A.C. Проектирование химического оборудования из стеклопластиков и пластмасс. М.: Машиностроение, 1995. 239 с.

25. Соколов А.Д., Артемов B.C. Термореактивные пластмассы для электротехники. М.: Машиностроение, 1984. 160 с.

26. Данцин М.И., Серкова Г.Н. Промышленность полимерных строительных материалов. М.: Химия, 1981. 184 с.

27. Промышленные полимерные композиционные материалы: Пер. с англ. / Под ред. П.Г. Бабаевского. М.: Мир, 1980. 427 с.

28. Ромашин А.Г., Викулин В.В., Мухин Н.В. Прогресасивные технологии и полимерные композиционные материалы для авиационной и ракетно-космической техники XXI века // Теория и практика технологий производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов: Тр. междунар. конф. М., 2003. С. 532-543.

29. Композиционные материалы / В.В. Васильев [и др.]. М.: Машиностроение, 1990. 512 с.

30. Ханин М.В., Зайцев Г.П. Изнашивание и разрушение полимерных композиционных материалов. М.: Химия, 1990. 253 с.

31. Антифрикционные эпоксидные композиты в станкостроении / П.В. Сысоев [и др.] Минск.: Навука i тэхнка, 1990. 231 с.

32. Дмитриев А.О. Информационно-измерительная система для определения реологических характеристик связующих при горячем прессовании композитов. Дисс. ...канд. техн. наук. Тамбов: ТГТУ, 2005. 179 с.

33. Мэттьюз Ф., Ролингс Р. Композитные материалы. Механика и технология: Учебник для вузов / Пер. с англ. C.JT. Баженова. М.: Техносфера, 2004. 406 с.

34. Новые материалы / В.Н. Анциферов [и др.]; Ред. Ю.С. Карабасов. М.: МИСИС, 2002. 734 с.

35. Принципы создания композиционных полимерных материалов /A.A. Берлин [и др.]. М.: Химия, 1990. 237 с.

36. Композиционные материалы в машиностроении / Ю.Л. Пилиповский [и др.]. Киев: Тэхника, 1990. 141 с.

37. Влияние давления на кинетику отверждения связующего и его структуру / М.М. Кардаш [и др.] // Производство и переработка пластмасс и синтетических смол: науч.- техн. реф. сб. /НИИТЭХИМ. 1983. № 1. С. 32-36.

38. Kliner K.M., Lee C.W. Pressure Effects on Phenolic / Carbon Composite Autoclave Cure // 38th International SAMPE Symposium. California, 1993. Vol. 38. P. 1020 - 1033.

39. Тканые конструкционные композиты: пер. с англ. / Под ред. Т.В. Чу, Ф. Ко. М.: Мир, 1991. 432 с.

40. Брагинский В.А. Прессование. Л.: Химия, 1979. 171 с.

41. Соколов А. Д., Швец М.М., Артемов B.C. Производство электротехнических деталей из реактопластов литьем под давлением. М.: Энергия, 1979. 184 с.

42. Оленев Б.А., Мордокович Е.М., Калошин В.Д. Проектирование производства по переработке пластмасс. М.: Химия, 1982. 67 с.

43. Воскресенский A.M. Теоретические основы переработки эластомеров. Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1986. 88. 152 с.

44. Соколов А.Д. Расчет температурно-временных режимов формования изделий из фенопластов // Методы расчета и контроля энерготехнологических параметров изготовление и переработки полимерных материалов: материалы семинара. М., 1982. С. 137-142.

45. Wu Н.Т., Joseph В. Knowledge Based Control of Autoclave Curing of

Composites // SAMPE Journal. 1990. Vol. 26, № 6. P. 39-54.

46. Калинчев В.А., Макаров M.C. Намотанные стеклопластики. M.: Химия, 1986. 272 с.

47. Дедюхин В.Г., Ставров В.П. Прессованные стеклопластики. М.: Химия, 1976. 272 с.

48. Пленочные связующие для RFI-технологии / JI.B. Чурсова [и др.] // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. Хим. Об-ва им. Д.И. Менделеева). 2010. T. LIV, № 1. С. 63-66.

49. Технология производства изделий и интегральных конструкций из композиционных материалов в машиностроении / Научные редакторы А.Г. Братухин, B.C. Боголюбов, О.С. Сироткин. М.: Готика, 2003. 516 с.

50. Анализ применения теплопроводного, ультравысокомодульного углепластика в панелях систем терморегулирования космических аппаратов / А.К. Хмельницкий [и др.] // Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов: Тезисы докладов XIX Международной научно-технической конференции. Обнинск, 2010. С. 11-12.

51. Ощепков М.Ю. Композиты в авиационно-космической промышленности России // Композитный мир. 2010. №6(33). С. 46-49.

52. Лысенко A.A. Тенденции формирования мирового рынка углеродных волокон: Обзор // Технический текстиль. 2005. №12. С. 33-37.

53. Лысенко A.A. Рост популярности углеродных волокон // Композитный мир. 2006. №3(06). С. 10-13.

54. Коновальчик А. Время углеродного волокна // Композитный мир. 2009. №6(27). С. 6-9.

55. Талакина О.Н., Андросова Л.Н. Углеродные волокнистые наполнители и способы их получения //Композитный мир. 2008. №7(20). С. 18-20.

56. Лысенко А. А., Лысенко В.А. Мировой рынок углеродных волокон //Композитный мир. 2006. №1(04). С. 38-40.

57. Composite materials for aircraft structures / Edited by Alan Baker, Stuart Dutton, and Donald Kelly. Blacksburg: American Institute of Aeronautics and

Astronautics. 2nd ed. p. em. (Education series), 2004. 597 p.

58. Mazumdar Sanjay K. Composites manufacturing: materials, product, and process engineering. Florida, 2001. 396 p.

59. Campbell. Manufacturing Processes for Advanced Composites. Kidligton. Elsevier Science. 1 edition, 2004. 532 p.

60. http ://temperatures.ru/sprav/sprav2.php?page=8.

61. http://www.compozit.su/

62. Беляков E.B., Выморков H.B., Тарасов B.A. Эффективность использования углеродных однонаправленных и армированных тканей для изготовления аэрокосмической техники // Актуальные проблемы российской космонавтики: Труды XXXIII Академических чтений по космонавтике / Под общей редакцией А.К. Медведевой. М., 2009. С.544.

63. Abadie M.J.M., Voytekunas Y. Yu., Rusanov A.L. State of the Art Organic Matrices for High-performance Composites // Iranian Polymer Journal. 2006. Vol. 15 (1). P. 65-77.

64. High Performance Composites Source Book. 2001, Ray Publishing,

www.hpcomposites.com.

65. Армированные пластики - современные конструкционные материалы / Э. С. Зеленский [и др.] // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2001. Т. XLV, №2. С.56-74.

66. Тростянская Е.Б., Михайлин Ю.А., Бухаров С.В. Тенденции применения и развития композиционных материалов в самолетостроении //Авиационная промышленность. 2002. №2. С. 18-22.

67. Михайлин Ю.А., Кербер М.Л., Горбунова И.Ю. Связующие для полимерных композиционных материалов // Пластические массы. 2002. №2. С. 14-21.

68. Black S. Are high-temperature thermoset resins ready to go commercial // High Performance Composites. 2004. Vol. 1(11). P. 12-15.

69. Bismaleimide resin with high temperature thermal stability. United States Patent Application N20070117956, 2007.

70. Bismaleimide prepreg systems. United States Patent Application N20070134480, 2007.

71. Laleh Rajabil, Ghodratollah Malekzadeh. Effects of Bismaleimide Resin on Dielectric and Dynamic Mechanical Properties of Epoxy-Based Laminates // Iranian Polymer Journal. 2006. V.15 (6). P. 447-455.

72. Reghunadhan Nair C.P., Dona Mathew, Ninan K.N. Cyanate Ester Resins. Recent Developments // Advances in Polymer Science. 2001. Vol. 155. P.1-99.

73. Composition for Very High Char Yielding Benzoxazine Resins.US Patent 5973144, 1999.

74. Rimdusit S. and Ishida H. Kinetic Studies of Curing Process and Gelation of High Performance Thermosets Based on Ternary Systems of Benzoxazine, Epoxy and Phenolic Resins // Proc. 46th Int. SAMPE Symp. California, 2001. Vol. 46. P. 1466.

75. Sumner M.J. High Performance Materials Containing Nitrile Groups. Dissertation for the degree of doctor of philosophy in chemistry. Blacksburg, 2003. 252 p.

76. Modified bisimide compositions. US Patent 5770681, 1998.

77. Исследование свойств расплавного эпоксибисмалеимидного связующего и композитов на его основе / О.В. Томчани [и др.] // Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов: Тезисы докладов XIX Международной научно - технической конференции. Обнинск, 2010. С. 33-36.

78. Исследование режимов формования углепластиков из однонаправленных препрегов на основе расплавного эпоксибисмалеимидного связующего / О.В. Томчани [и др.] // Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов: Тезисы докладов XIX Международной научно - технической конференции. Обнинск, 2010. С. 36-37.

79. Термостойкие термореактивные связующие для высококачественных полимерных композиционных материалов / В.Н. Мосиюк

[и др.] // Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов: Тезисы докладов XIX Международной научно - технической конференции. Обнинск, 2010. С. 37-40.

80. Marcos Labronici, Hatsuo Ishida. Effect of degree of cure and fiber content on the mechanical and dynamic mechanical properties of carbon fiber reinforced PMR-15 polyimide composites // Polymer Composites. 1999. Vol. 20, № 4. P. 515-523.

81. Формостабильные и интеллектуальные конструкции из композиционных материалов / Г.А. Молодцов [ и др.]. М.: Машиностроение, 2000. 352 е.: ил.

82. Радиопрозрачные изделия из стеклопластиков / И.Г. Гуртовник [и др.]. М.: Мир, 2002. 368 е.: ил.

83. Тарасов В.А., Беляков Е.В. Математическое моделирование процесса неизотермического отверждения полимерных композитных конструкций РКТ // Вестник МГТУ. Машиностроение. 2011. №1. С. 113-120.

84. Дмитриев О.С. Метод расчета оптимальных режимов отверждения крупногабаритных толстостенных панелей из полимерных композитов / Теория и практика технологий производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов (ТПКММ): Труды 4-й междунар. конф. 26-29 апреля 2005 г., г. Москва (Россия). М., 2006. С. 507-512.

85. Дедюхин В.Г., Ставров В.П. Технология прессования и прочность изделий из стеклопластиков. М.: Химия, 1968. 136 с.

86. Соколов А.Д., Щеглов JI.JI. Переработка стекловолокнитов ДСВ-2-Р-2М и АГ-4В в изделие №1-67-1532/57. М.: Энергия, 1967. 14 с.

87. Шмергельский Г.С., Аврасин Я.Д. Оптимизация режима прессования эпоксидных стекло- и углепластиков //Пластические массы. 1988. №5. С. 29-32.

88. Stern W.E. A practical Method for the Cure Cucle Optimization of Epoxy Resins Via Differential Scanning Calometry // 37th International SAMPE Symposium. California, 1992. Vol.37. P. 231-239.

89. Методика расчета режима отверждения эпоксидно-

фенолоформальдегидных связующих / В.К. Шамаев [и др.] // Пластические массы. 1985. №9. С. 43-44.

90. Payne J.B. Determining Cure Cycles for Thermosetting Epoxy Resins // SAMPE Fabricating Composites Conference. California, 1988. P. 125-134.

91. Wai M.P., Parker D.J., Lamm F.P. Utilization of Rheological and Micro dielectrometry Techniques to Develop Optimum Cure Cycle for Primary Composite Structure // 33rd International SAMPE Symposium. California, 1988. Vol. 33. P. 725-735.

92. Куличихин С.Г., Астахов П.А. Оптимизация режимов формования стеклотекстолитов на основе реокинетического анализа // Пластические массы. 1991. №11. С. 36-38.

93. Simulations and Experiments on Low-Pressure Permeation of Fabrics: part n—The Variable Gap Model and Prediction of Permeability / M. T. Senoguz [и др.] //Journal of COMPOSITE MATERIALS. 2001. Vol. 35, №14. P. 1285-1322.

94. Handbook of composites / Edited by S. T. Peters.: Process Research, Mountain View. Calfornia (USA), 2nd ed. p. em. 1998. 1118 p. (Thomson Science is a division of International Thomson Publishing. Typeset in 10/12 pt Palatino by GreenGate Publishing Services, Tonbridge, England. Chapman & Hall).

95. Эдварде Чарльз Генри, Пенни Дэвид Э. Дифференциальные уравнения и краевые задачи: моделирование и вычисление с помощью Mathematica, Maple и MATLAB. 3-е издание.: Пер. с англ. М.:000 "И.Д. Вильяме", 2008. 1104 е.: ил.

96. Беляков Е.В., Тарасов В.А. Динамика уплотнения композиционного материала при горячем прессовании // Известия высших учебных заведений.

Машиностроение. 2011. №12. С. 53-57.

97. Малкин А.Я., Куличихин С.Г. Реология в процессах образования и превращения полимеров. М.: Химия, 1985. 240 С.

98. Денисов Е.Т. Кинетика гомогенных химических реакций: Учебное пособие для вузов, 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1980. 312 С.

99. Розенберг Б.А., Ениколопян Н.С. Проблемы технологической

монолитности изделий из композиционных материалов // Журн. Всесоюз. хим. о-ва. 1978. Т.23, №3. С. 298-304.

100. Зарин A.B., Андреев A.C., Вайханский Л.Э. Влияние армирующих химических волокон на кинетику отверждения эпоксидных связующих //Композиционные полимерные материалы. 1985. Вып. 24. С. 7-10.

101. Артеменко C.B., Кашдаш М.М., Мальков Ю.Е. Кинетика отверждения термореактивных связующих в присутствии химических волокон // Пластические массы. 1988. №6. С. 51-53.

102. Исследования физических и физико-химических взаимодействий в наполненных эпоксидных смолах / P.A. Яковлева [и др.] // Теория и практика технологий производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов: Тр. межд. конф. М., 2007. С. 210-216.

103. Виноградов Г.В., Малкин А.Я. Реология полимеров. М.: Химия, 1977. 440 с.

104. Малкин А.Я., Исаев А.И. Реология: концепции, методы, приложения: Пер. с англ. СПб.: ЦОП "Профессия", 2010. 560 с.

105. Халафян A.A. STATISTICA 6. Статистический анализ данных. 3-е изд.: Учебник-М.: ООО "Бином-Пресс", 2008 г. 512 С.

106. Струченков В.И. Методы оптимизации в прикладных задачах. М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2012. 320 е.: ил. (Серия "Библиотека профессионала").