Розробка технології формування високонаповнених композиційних матеріалів на основі епоксидних олігомерів. Вплив волокнистих наповнювачів з різною поверхневою активністю до полімерної матриці на кінетику затвердження. Динамічні характеристики матеріалів.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”Роботу виконано у Тернопільському державному технічному університеті імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України. Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Стухляк Петро Данилович, Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя, завідувач кафедри компютерно-інтегрованих технологій. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Пахаренко Валерій Олександрович, Київський національний університет технологій та дизайну, завідувач кафедри технології переробки полімерів та опоряджувального виробництва, кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник Середницький Ярослав Антонович, фізико-механічний інститут ім. Захист відбудеться 19 грудня 2002 р. о 1415 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.07 при Національному університеті “Львівська політехніка” за адресою: 79013, Львів-13, вул.Ще є багато не розвязаних питань повязаних з підвищенням експлуатаційних характеристик епоксиполімерів, які можуть бути вирішені шляхом використання нових технологічних методів і прийомів при їх формуванні у вироби. Заслуговує на увагу, з наукової точки зору, вивчення впливу ультразвукових полів на початковій стадії формування композитів для поліпшення їхніх властивостей та інтенсифікації процесу полімеризації. Розробити методику та прилад для визначення динамічних механічних характеристик (дійсної G’ і уявної G” частин динамічного модуля зсуву, а також тангенса кута механічних втрат tg d) ПКМ, що дозволить виявити кінетику затвердження полімерів на початкових стадіях. Методи дослідження - динамічні механічні характеристики композитних матеріалів в процесі структурування вивчали за допомогою розробленого приладу, який працює за методом ТВА (Torsional Braid Analysis); визначення питомої площі поверхні дисперсних сполук здійснювали за допомогою приладу Товарова; внутрішні напруження у полімеркомпозиційних покриттях визначали консольним методом; дослідження взаємодії на межі поділу фаз “епоксидне вяжуче - наповнювач”, а також вивчення властивостей наповнених епоксидних композитів проводили із використанням методів електронної мікроскопії, ІЧ-та ЕПР-спектроскопії, диференційно-термічного та термогравиметричного аналізів, імпедансної спектроскопії. Вперше запропоновано режими ізотермічної обробки при формуванні ПКМ на основі результатів дослідження їхніх динамічних механічних характеристик в процесі затвердження за допомогою торсійного маятника: витримка протягом 20хв. після суміщення компонентів системи при температурі 290-293 К, нагрів до температури 333 К і витримка 40 хв., далі витримка 50 хв. при температурі 290-293 К з подальшим нагрівом до 313 К протягом 30 хв.Враховуючи великі габаритні розміри та масу, складний профіль поверхонь ряду деталей, зокрема корпусів відцентрових насосів, вузлів антенної техніки, умови нанесення покриттів, з метою поліпшення формування ПКП на вказаних поверхнях для затвердження епоксидних копозицій використано затверджувач поліетиленполіамін (ПЕПА), який дозволяє формувати зразки при кімнатних температурах. Динамічні характеристики ПКМ досліджували за допомогою розробленого приладу (рис.1), який працює за методом ТВА (Torsional Braid Analysis) (як торсіон маятника використовується пучок волокон у вигляді коси, просочений досліджуваним полімером) в режимі вільнозгасних коливань і дозволяє вимірювати динамічні характеристики полімерів з модулями пружності при зсуві 104-109 Па та вязкістю від 50 до 106 Па·с. У третьому розділі наведено дані про побудову та аналіз усього спектру три-і чотириелементних механічних моделей вязкопружних тіл, які допомагають змоделювати кінетику процесів затвердження ПКМ з початкового моменту суміщення компонентів до переходу композиту у вязкопружний стан. При малих концентраціях для оксиду алюмінію (до 50 мас.ч. на 100 мас.ч. вяжучого) і g-амінопропілаеросилу (до 6 мас.ч. на 100 мас.ч. вяжучого) перший мінімум проявляється на початку процесу затвердження. Встановлено (рис.4), що при затвердженні наповненого епоксикомпозиту спостерігаються ряд екстремумів зміни температури, найбільш чітко виражений з яких, проявляється під час структурування композиту, що повязано з виділенням тепла під час перегрупування фрагментів сітки полімера.Дослідження властивостей захисних покриттів підтверджують високу стабільність корозійної стійкості матеріалів з епоксидною матрицею в різних агресивних середовищах. Показано, що введення у матрицю наповнювачів g-амінопропілаеросилу та аеросилу підвищує її хімічну стійкість у воді, бензині, ацетоні на 45-50 %, та у розчинах сірчаної, азотної кислот та NAOH на 16-23 %, порівняно з не наповненим полімером. Композити, наповнені оксидами алюмінію та хрому, мають низьку хімічну стійкість у даних агресивних середовищах. Отримані результати добре узгоджуються з даними про когезійну міцність покриття, тобто найвищу водостійкість мають покриття з високими фізико-механічними характеристиками.