Влияние метода изготовления композитов на основе полиэфиримида, армированных тканями углеродных волокон, на их структуру и механические свойства

Сотрудниками лаборатории механики полимерных композиционных материалов (ЛМПКМ) и нанобиоинженерии (ЛНБИ) совместно с сотрудниками Томского политехнического университета проведено исследование структуры и механических свойств композитов на основе полиэфиримида, полученных путем пленочной и порошковой ламинации углеродных тканей, а также их пропитки раствором полиэфиримида /N-метилпирролидона при различном содержании полимерного связующего. Установлено, что при давлении спекания 10 МПа наиболее однородная структура с минимальным количеством дефектов была сформирована при пленочной ламинации при максимальном содержании ткани из углеродных волокон 70 мас.%. При порошковой ламинации обнаружены несплошности, как на межслоевых границах, так и внутри слоев УВ-ткани. Это может быть вызвано низким показателем текучести расплава порошка полиэфиримида. Композиты, изготовленные пропиткой растворенным ПЭИ, обладали низкими механическими свойствами по причине значительного количества подобных несплошностей. Снижение давления компрессионного спекания до 6 МПа позволило минимизировать количество дефектов, обеспечить формирование однородной структуры (рис. 1,а) при высоком уровне межфазной адгезии (рис. 1,б). Это обеспечило достижение высоких механических свойств (даже выше, чем при пленочной ламинации), что подтверждает эффективность этого метода изготовления слоистых композитов ПЭИ/УВ.

На рисунке - Оптическое изображения поперечного сечения композита ПЭИ/УВ, полученного методом пропитки УВ-ткани раствором полимера (а) и РЭМ–микрофотография композиционной структуры, иллюстрирующая факт высокого уровня межфазной адгезии «волокно-полимер» (б).

Работа выполнена д.т.н. Паниным С.В. к.т.н. Алексенко В.О., к.т.н. Богдановым А.А. и к.т.н. Бусловичем Д.Г. в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2026-0008.
Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Composite Science (H-index: 66; Q1 в категории SJR). Ziyi Peng, Vladislav O. Alexenko, Alexey A. Bogdanov, Dmitry G. Buslovich, Lu, Shaowei, and Sergey V. Panin. Influence of Fabrication Methods of Polyetherimide-Based Composites Reinforced with Carbon Fabrics on Their Structures and Mechanical Properties. Journal of Composite Science, 2026, 10, 227 https://doi.org/10.3390/jcs10050227.