Особенности структурообразования в полиимид-фторопластовых композиционных материалах при ударно-волновой обработке

摘要

Рассмотрены особенности структурообразования в полиимид-фторопластовых композиционных материалах (КМ) при ударно-волновой обработке (УВО) порошковых смесей кольцевым ударным фронтом. Установлено, что в зависимости от применяемых параметров УВО реализуются различные механизмы ударного уплотнения полимерной смеси и структурного взаимодействия в полиимид-фторопластовых КМ. При параметрах ниже оптимальных, микроструктура получаемых образцов имеет практически такой же характер, как у статически спрессованных материалов, и, следовательно, низкий уровень физико-механических свойств КМ. В области оптимальных параметров УВО происходит максимальное уплотнение полимерных прессовок и в механизме уплотнения наблюдается переход от равноосной деформации к поперечной. В микроструктуре таких прессовок деформация частиц представляется результатом равномерного пластического течения, при котором они заметно сплющиваются по направлению ударного сжатия и растекаются в поперечном направлении. Показано, что структура полиимида, полученного статическим прессованием, представляет собой полимер, состоящий из аморфной области с равномерно распределенными в ней участками кристаллической фазы, а фторопласт-4 имеет характерную для него слоистую структуру, состоящую из чередующихся аморфных и кристаллических областей. Установлено, что в результате УВО структура в направлении движения ударного фронта более жесткого стеклообразного полиимида значительно деформируется и приобретает пластинчатую форму, а более мягкий высокоэластичный фторопласт-4 деформируется с образованием блочных частиц нерегулярной формы, аналогичных по форме частицам, полученным при теломеризации. При критических параметрах УВО происходит скачкообразное изменение структуры в центре прессовки, сопровождающееся появлением наноразмерных фаз, изменением тонкой структуры и повышением микротвердости. При этом образуются как отдельные монолитные нанометровые включения размером от 150 до 800 нм, так и агломераты, состоящие из частиц размером от 50 до 550 нм.