В работе исследовано эпоксидное связующее на основе смолы ЭД-20 и отвердителя аминного типа Этал-23Х. Цель работы – исследование реологических, физико-механических и термомеханических свойств образцов связующего, отвержденного при различных режимах. Вязкость и изменение вязкости связующего определяли на ротационном вискозиметре. Температуру стеклования определяли методом ТМА по ГОСТ 32618.2-2014, степень полимеризации и температуру стеклования – методом ДСК по ГОСТ Р 57687-2017 и ГОСТ Р 55135-2012 соответственно, прочность при растяжении – по ГОСТ 11262-2017. Исследование реологии связующего показало, что оно имеет низкую начальную вязкость (1,4 Па∙с), связующее при комнатной температуре малоактивное и может перерабатываться около 5-ти часов. Результат испытания образцов связующего на растяжение показал, что оно имеет достаточно хорошую прочность после отверждения 4 ч при 60 °С (69,4 МПа), не уступающую другим составам из этого же класса. Дополнительная термообработка при температуре 100 °С приводит к небольшому понижению прочности (до 58,8 МПа). Температура стеклования возрастает с 85 °С до 90 °С при увеличении времени и температуры выдержки (от 60 °С до 100 °С), соответственно. Степень полимеризации образцов связующего, определенная методом ДСК – составляет 93-95 %, температура стеклования – 80 °С, что соответствует данным ТМА. Таким образом, рекомендованный режим отверждения (2 ч при 23 °С + 4 ч при 60 °С) обеспечивает оптимальное сочетание физико-механических, термомеханических свойств связующего с отвердителем Этал-23Х, не уступающее другим связующим «холодного» отверждения. Here we examined an epoxy binder based on ED-20 resin and Ethal-23X curing agent. Thisstudy aimed to explore rheological, physicomechanical and thermomechanical properties of the binder specimens cured at different regimes. The viscosity and the variation in viscosity of the binder were measured on a rotational viscometer. The glass transition temperature was determined by the TMA technique as per GOST R 32618.2-2014; the degree of polymerization and glass transition temperature were measured by the DSC technique as per GOST R 57687-2017 and GOST R 55135-2012, respectively; the tensile strength was determined pursuant to GOST R 11262-2017. The rheological study of the binder demonstrated that it had a low initial viscosity (1.4 Pa∙s); the binder was low-active at room temperature and could be processed for about 5 h. The tensile test results of the binder specimens showed that they had a fairly good strength after 4-h curing at 60 °С (69.4 MPa) being not inferior to other formulations of the same class. Additional thermal treatment at 100 °С slightly decreased the strength (down to 58.8 MPa). The glass transition temperature increased from 85 °С to 90 °С with increasing time and residence temperature (from 60 °С to 100 °С), respectively. The degree of polymerization of the binder specimens, as measured by DSC, was 93-95 % and the glass transition temperature was 80 °С, which is consistent with the TMA data. Thus, the recommended curing regime (2 h at 23 °С + 4 h at 60 °С) provides an optimum combination of physicomechanical and thermomechanical properties of the binder with Ethal-23X hardener, which is as good as a cold-cure binder.

В работе исследовано эпоксидное связующее на основе смолы ЭД-20 и отвердителя аминного типа Этал-М7. Цель работы – исследование реологических, физико-механических и термомеханических свойств образцов связующего на основе Этал-М7, отвержденного при различных режимах. Начальную вязкость связующего и изменение вязкости определяли на ротационном вискозиметре по ГОСТ 25276-82. Температуру стеклования определяли методом ТМА по ГОСТ 32618.2-2014, степень полимеризации и температуру стеклования – методом ДСК по ГОСТ Р 57687-2017 и ГОСТ Р 55135-2012 соответственно. Прочность при растяжении определяли по ГОСТ 11262-2017. Результаты исследования реологии связующего показали, что оно имеет начальную вязкость (2,75 Па∙с), при комнатной температуре малоактивное и может перерабатываться 2,5 часа. Связующее имеет довольно хорошую прочность при растяжении (69,5 МПа) после отверждения 4 ч при 60 °С, не уступающую другим составам из этого же класса. ТМА-анализ показал, что связующее с отвердителем Этал-М7 имеет две температуры стеклования: первая – основная, в диапазоне температур 52 – 66 °С и вторая – при температурах 83 – 108 °С. Температура стеклования после отверждения 3 сут при комнатной температуре составляет диапазон 56–62 °С, после 12 суток 53–66 °С. После отверждения 2 ч при 23 °С, затем 4 ч при 60 °С температурный переход повышается до 73–80 °С, второй пик не проявляется. Метод ДСК связующего отвержденного при режиме (2 ч при 23 °С + 4 ч при 60 °С) показал, что первый эндоэффект соответствует температуре стеклования 79,8 °С, а второй пик эндоэффекта – 120,3 °С соответствует второй температуре стеклования. Here we examined an epoxy binder based on the ED-20 resin and the Ethal-M7 hardener of an amine type. This study was aimed at exploring the rheological, physicomechanical and thermomechanical behavior of Ethal-M7-based binder specimens cured at different modes. The initial viscosity of the binder and the viscosity variation were measured on a rotation viscometer as per GOST 25276-82. The glass transition temperature was measured by the TMA technique pursuant to GOST 32618.2-2014; the degree of polymerization and the glass transition were determined by the DSC technique as per GOST R 57687-2017 and GOST R 55135-2012, respectively. The tensile strength was measured by GOST 11262-2017. The rheological study results for the binder demonstrated that it had an initial viscosity of 2.75 Pa∙s, was low active at room temperature, and could be processed for 2.5 h. The binder had a fairly good tensile strength of 69.5 MPa after 4-h curing at 60 °С, keeping up with other composites in the same class. The TMA analysis showed that the binder based on curing agent Ethal-M7 had two glass transitions: the first one was basic, ranging from 52 to 66 °С, and the second one was between 83 and 108 °С. The glass transition temperature after 3-day curing at room temperature ranged from 56 to 62 °С, and after 12 days, from 53 to 66 °С. Following 2-h curing at 23 °С and then 4-h curing at 60 °С, the temperature transition increased to 73–80 °С; the second peak did not show up. The DSC analysis of the binder cured in the mode of 2 h at 23 °С + 4 h at 60 °С demonstrated that the first endoeffect corresponded to the glass transition temperature of 79.8 °С, while the second endoeffect at 120.3 °С pertained to the second glass transition temperature.

В работе исследованы связующие на основе эпоксидной смолы ЭД-20 и отвердителей аминного типа Этал (Этал-23Х, Этал-М7, Этал-45М). Целью данной работы являлось исследование химической стойкости связующих. Испытания проводили при кипячении 3 ч в воде и в 10 %-м водном растворе NaOH. Образцы всех типов были изготовлены в виде лопаток по ГОСТ 11262-2017 и разбиты на 3 группы. Первая группа не подвергалась воздействию какой-либо агрессивной среды (с целью определения исходной прочности связующих), вторая – была подвергнута кипячению в воде в течение 3-х часов, третья – выдержке в 10 %-ом растворе NaOH в течение 3-х часов при температуре 95 °С. По результатам испытаний на прочность при растяжении по ГОСТ 11262-2017, остаточная прочность образцов связующих с разными отвердителями после кипячения в воде составила: с Этал-23Х – 68,4 % (исходная прочность 69,4 МПа, после кипячения 47,5 МПа); с Этал-М7 – 73,1 % (исходная прочность 69,5 МПа, после кипячения 50,8 МПа); с Этал-45М – 81,2 % (исходная прочность 48,9 МПа, после кипячения 39,7 МПа). Максимальный прирост массы, при этом, составил 1,3 %. После 3 ч выдержки в 10%-ом растворе щелочи при температуре 95 oС прирост массы менее 1 %, а остаточная прочность образцов связующих при растяжении составила: с Этал-23Х – 68,6 % (прочность после выдержки 47,6 МПа); с Этал-М7 – 73,4 % (прочность после выдержки 51,0 МПа); с Этал-45М – 72,4 % остаточная прочность (прочность после выдержки 35,4 МПа). Here we examined binders based on ED-20 epoxy resin and Ethal amine-type hardeners (Ethal-23Х, Ethal-М7, Ethal-45М). This study aimed to explore the chemical stability of the binders. Tests were performed by boiling in water and in 10% NaOH solution for 3 h. The samples of all types were fabricated as dumbbell-shaped specimens as per GOST R 11262-2017 and were split into three groups. Group I was not subjected to any corrosive medium (to determine the original strength of the binders), group II was exposed to boiling in water for 3 h, and group II was held in 10% NaOH solution for 3 h at 95 °С. The results from tensile tests pursuant to GOST R 11262-2017 showed that the residual strength of the binder specimens based on different hardeners after boiling in water was as follows: 68.4 % (69.4 MPa original strength, 47.5 MPa after boiling) with Ethal-23Х, 73.1 % (69.5 MPa original strength, 50.8 MPa after boiling) with Ethal-М7, and 81.2 % with Ethal-45М (48.9 MPa original strength, 39.7 МПа after boiling). The maximum weight gain in this case was 1.3 %. The weight gain was below 1% after holding in 10% NaOH for 3 h at 95 oС, while the residual strength of the binder specimens in tension was 68.6 % with Ethal-23Х (47.6 MPa strength after holding), 73,4 % with Ethal-М7 (51.0 MPa strength after holding), and с 72.4 % with Ethal-45М (35.4 MPa strength after holding).

В работе исследованы стеклопластики, изготовленные с применением эпоксидных связующих с аминными отвердителями Этал-45М, Этал-М7, Этал-23Х. Целью данной работы являлось исследование изменения упругих свойств стеклопластиков в результате их химического старения в растворе NaOH. С тремя различными отвердителями были изготовлены три листа стеклопластика из стеклоткани TG-430А, из которых были вырезаны образцы в виде пластин шириной 10 ммдля определения модуля упругости в направлении основы и по утку. Испытания проводили при выдержке образцов стеклопластика в 10 %-м водном растворе NaOH в течение 3 ч при температуре 95 °С. Модуль упругости определяли по ГОСТ 9550–81 как на исходных образцах, так и на образцах, подвергнутых ускоренному химическому старению без дополнительной сушки, спустя 2 ч после выемки образцов и их охлаждения. В исходном состоянии модуль упругости по основе (18-19 ГПа) и по утку (10-11 ГПа) мало зависит от типа отвердителя. По величине остаточного модуля упругости наибольшей стойкостью в растворе щелочи обладает стеклопластик, изготовленный на связующем с применением отвердителей Этал-45М (88 %) и Этал-23Х (86 %) , наименьшей – Этал-М7 (67 %). Here we examined glass fiber-reinforced plastics based on epoxy binders with amine-type curing agents Ethal-45M, Ethal-M7 and Ethal-23X. The present study aimed at exploring the variation in elastic behavior of the glass fiber-reinforced plastics due to their chemical ageing in a NaOH solution. The three different hardeners were employed to fabricate three glass fiber-reinforced plastic sheets from a TG-430А glass fabric, from which specimens were cut out as plates of 10 mm in width to measure the elastic modulus warpwise and fillingwise. The tests were done by holding the glass fiber-reinforced plastic in a 10% aqueous NaOH for 3 h at 95 °С. The elastic modulus was measured as per GOST 9550–81 both for the starting specimens and chemically aged specimens without additional drying 2 h following specimens’ withdrawal and cooling. For the initial specimens, the elastic modulus warpwise (18-19 GPa) and fillingwise (10-11 GPa) was little dependent on the hardener type. In terms of the residual elastic modulus, the highest durability in the alkaline solution was exhibited by the glass fiber-reinforced plastic fabricated on the binder using the Ethal-45M (88 %) and Ethal-23X (86 %) hardeners, while the lowest durability was exhibited by those using Ethal-M7 (67 %).

В работе исследовано эпоксидное связующее на основе смолы ЭД20 и отвердителя аминного типа Этал45М. Цель работы исследование физикомеханических и термомеханических свойств образцов связующего, отвержденных при различных режимах. Отверждение проводили при 5ти различных режимах с варьированием температуры и времени выдержки. Температуру стеклования определяли методом ТМА по ГОСТ 32618.22014, степень полимеризации и температуру стеклования методом ДСК по ГОСТ Р 576872017 и ГОСТ Р 551352012 соответственно, прочность при растяжении по ГОСТ 112622017, при изгибе по ГОСТ Р 568102015. Показано, что с увеличением температуры от комнатной до 120 С и времени отверждения возрастает степень полимеризации (до 99 ) и температура стеклования (от 47 С до 8693 С). Прочность образцов вначале возрастает, достигает максимума при отверждении в режимах 60 С / 4 ч и 80 С / 2 ч 52,1 МПа при растяжении и 94,3 МПа при изгибе, а затем снижается с повышением температуры и времени выдержки. Эти режимы рекомендованы для отверждения исследованного связующего на основе эпоксидной смолы и аминного отвердителя Этал45М. This paper investigates an epoxy binder based on ED20 resin and Etal45M aminetype curing agent. The study was aimed at examining the physicomechanical and thermomechanical behavior of the binder specimens cured in different modes. Curing was performed in five different modes by varying holding time and temperature. The glass transition temperature was measured by TMA as per GOST 32618.22014, and polymerization degree and glass transition were determined by the DSC technique pursuant to GOST R 576872017 and GOST R 551352012, respectively tensile strength was measured by GOST 112622017 and flexural strength by GOST R 568102015. As the temperature was raised from room temperature to 120 С and the curing time was increased, the degree of polymerization was found to rise to 99 and glass transition increased from 47 С to 8693С. The strength of the specimens was initially rising, reaching the maximum of 52.1 MPa in tension and 94.3 MPa in flexure when the specimens were cured at 60 С / 4 h and 80 С / 2 h, and then declining as the temperature and holding time were raised. These curing modes are advisable for curing the studied binder based on epoxy resin and Etal45M amine curing agent.

Актуальность работы заключается в исследовании гибридных полимерных композиционных материалов на основе углеродных и стеклянных тканей и эпоксидного связующего. Целью работы является исследование упруго-прочностных свойств гибридных материалов в зависимости от расположения и содержания слоев угле- и стеклопластика. Изготовлено 7 видов образцов с различным расположением слоев и количеством углеродной ткани. При испытаниях на продольный изгиб определены прочность, модуль упругости и предельная деформация пластин. Показано, что наибольшую прочность 768 МПа и модуль 51,2 ГПа имеет пластина из углепластика, прочность и модуль упругости пластины из стеклопластика ниже и составляют 303 МПа и 11,7 ГПа, соответственно. Упруго-прочностные характеристики гибридных композитов зависят от содержания углеродного наполнителя, расположения его слоев при формовании и испытаниях. Отмечено, что при отношении стекло – и углеволокна 50:50 наилучшие свойства получены при чередовании слоев стеклоткани и углеткани (прочность 585 МПа, модуль 30,8 ГПа), в то время как расположение подряд 5 слоев стеклоткани и 5 слоев углеткани приводит к снижению свойств (прочность 476 МПа, модуль 23,9 ГПа), причем наибольшие свойства получены у пластины с расположении слоев стеклоткани в растянутой зоне при изгибе, углеткани – в сжатой. This work is relevant in that it investigates hybrid polymer composite materials based on carbon- and glass-fiber fabrics and epoxy resin. This study aimed to explore the elastic and structural behavior of hybrid materials depending on the arrangement and content of carbon- and glass-reinforced plastic layers. Seven types of specimens were fabricated with different layer arrangement and carbon fabric content. The strength, elastic modulus and ultimate strain of the plates were measured by buckling test. The plate made of the carbon fiber-reinforced plastic was found to have the highest strength of 768 MPa and the highest elastic modulus of 51.2 GPa, while the glass-reinforced plastic plate had lower strength and elastic modulus of 303 MPa and 11.7 GPa, respectively. The elastic and structural behavior of the hybrid composites depend on the carbon filler content and its layer arrangement during shaping and testing. At a glass and carbon fiber ratio of 50:50, the best properties were obtained by alternating the layers of the glass fabric and carbon fabric (585 MPa strength, 30.8 GPa elasticity), while the arrangement of 5 glass fabric layers and 5 carbon fabric layers in succession impaired the properties (476 MPa strength, 23.9 GPa elasticity); moreover, the best behavior was achieved for a plate wherein the glass fabric layers were arranged in the tension region under bending and the carbon fabric layers in the compression region.