Композиционные материалы. Методы испытаний для оценки применимости и качества готовой продукции

Full Text

Обоснование. Композиционные и полимерные материалы находят широкое применение в промышленности благодаря их уникальным механическим, термическим и химическим свойствам. Однако их надежность и долговечность напрямую зависят от строгого контроля качества на этапах производства и эксплуатации. Необходимость стандартизации методов испытаний, регламентированных ГОСТ и ISO, обусловлена требованием к воспроизводимости результатов и безопасности использования материалов в критически важных отраслях, таких как машиностроение, нефтегазовая промышленность и упаковка.

Цели:

1. Систематизировать ключевые методы испытаний композиционных и полимерных материалов.
2. Оценить влияние стандартизированных подходов (ГОСТ, ISO) на точность и достоверность результатов.
3. Определить взаимосвязь между эксплуатационными характеристиками материалов и условиями их применения.

Методы.

1. Реологические исследования:

• Использование вискозиметра Brookfield для измерения вязкости при различных температурах.
• Анализ деформационных характеристик с помощью экструзионного гравиметрического пластометра.

2. Механические испытания:

• Испытания на растяжение (ГОСТ 11262-2017) с использованием разрывной машины Zwick/Roell Z
• Оценка ударной вязкости по Шарпи (ГОСТ 4647-2015) и статического изгиба (ГОСТ 4648-2014).

3. Термический анализ:

• Определение температуры размягчения термопластов по методу Вика (ГОСТ 15088-2014).

4. Химическая стойкость:

• Выдержка образцов в агрессивных средах (ГОСТ 12020) с последующим анализом изменения массы, размеров и механических свойств.

5. Газопроницаемость:

• Применение манометрического, гравиметрического и хроматографического методов (ГОСТ 23553-79, ISO 15105).

Результаты.

1. Установлено, что стандартизация методов (ГОСТ, ISO) обеспечивает воспроизводимость данных. Например, отклонение в измерениях вязкости вискозиметром Brookfield не превышает 2 %.
2. Испытания на химическую стойкость выявили значительную деградацию полиэтилена ПЭ-100 в модельных средах:

• Потеря массы до 15 % в толуоле при 40 °C за 240 ч.
• Снижение прочности на растяжение на 30 % после длительной выдержки.

3. Комбинация методов (например, механических и термических) подтвердила взаимосвязь между структурой материала и его поведением при эксплуатации.

Выводы.

1. Предложенные методы испытаний позволяют комплексно оценить ключевые свойства композиционных и полимерных материалов.
2. Результаты исследований демонстрируют критическое влияние агрессивных сред на полиэтилен, что требует учета при проектировании изделий для нефтегазовой отрасли.
3. Использование стандартизированных подходов (ГОСТ, ISO) повышает точность испытаний и обеспечивает безопасность применения материалов в промышленности.

About the authors

Author for correspondence.
Email: vlad.sh.lavr@gmail.com

студент, группа 1-ФММТ-106М, факультет машиностроения, металлургии и транспорта

Supplementary files