Для разработки эффективных промышленных процессов модификации по. Во второй главе
 Скачать 445.08 Kb.
|
|
В четвертой главе было изучение влияния СВЧ обработки на прочностные характеристики ПКМ на основе эпоксидной смолы, армированной стеклянными и капроновыми нитями. Волокнонаполненные армированные стержни из реактопластов формуют способом пултрузии. В известных работах по технологии армированных стержней эпоксидную смолу отверждали полиэтиленполиамином, такие стержни обладают высокими прочностными характеристиками. Однако, использование отвердителя холодного отверждения при производстве стержней в промышленном масштабе не технологично, поскольку связующее, содержащее ПЭПА, обладает малым допустимым сроком хранения (не более 2 часов). Поэтому в данной работе разработана технология формования полимерных стержней на основе смолы ЭД-20 с использованием ангидридного отвердителя горячего отверждения изо-МТГФА. Применяемое связующее отверждается при температурах 180-210 оС и имеет значительный допустимый срок хранения до 2 суток при комнатной температуре. Для ускорения процесса отверждения добавляли ускоритель полимеризации УП 606/2 в количестве 2% от общей массы связующего. Усреднённые значения (таблица 10), показали, что предварительная кратковременная обработка препрегов СВЧ-излучением привела к понижению ударной вязкости и к повышению разрушающего напряжения при статическом изгибе, а также повышению разрушающего напряжения при растяжении и повышению модуля упругости, по сравнению с образцами, не подвергнутыми обработке, при этом эффект влияния обработки усиливается с увеличением мощности источника излучения. Продолжительность не может быть меньше 2-3 минут, т.к. при меньшей продолжительности не достигается равномерный прогрев материала, а дальнейшее увеличение продолжительности обработки и мощности источника более 300 Вт вызывает преждевременное отверждение препрега. Таблица 10 – Влияние мощности СВЧ обработки на прочностные характеристики ПКМ армированных различными нитями при продолжительности 3 минуты
Две главные рассмотренные прочностные характеристики - ауд и σизг для сетчатых полимеров являются структурными антиподами: при сокращении средней массы межузловых цепей в процессе отверждения ауд сокращается, а σизг возрастает. Наблюдаемое в результатах эксперимента понижение ауд и повышение σизг после обработки СВЧ говорит о том, что обработка СВЧ вызывает дополнительное структурирование материала. Таким образом, волновая СВЧ обработка влияет на конкуренцию процессов сшивания и линейного роста макроцепей при отверждении в сторону ускорения процесса сшивания. Повышение прочностных характеристик может быть также связано с повышением адгезии между наполнителем и связующим. Возрастание модуля упругости образцов ПКМ в результате кратковременной предварительной обработки препрега СВЧ излучением свидетельствует об увеличении степени сшивания связующего, то есть о сокращении средней массы межузловых цепей. Наибольшее увеличение модуля упругости происходит у материала с капроном. Это объясняется тем, что СВЧ вызывает структурирование не только матрицы, но и наполнителя капрона, что было показано в главе 3. Как видно из таблицы 11, максимальной теплостойкостью обладают стержни со стеклянной нитью, т.к. стекло практически не разлагается при высоких температурах. Наименьшая теплостойкость у стержней с капроновой нитью, т.к. наполнитель капрон понижает теплостойкость. По данным дериватографии, можно сделать вывод, что предварительная СВЧ обработка не влияет на теплостойкость материала. Таблица 11 – Результаты термогравиметрического анализа
Волновая предварительная обработка препрега излучением СВЧ приводит к увеличению разрушающего напряжения при статическом изгибе и понижению ударной вязкости, то есть к повышенному структурированию матрицы, поэтому обработка СВЧ излучением по своему влиянию на структуру материала занимает промежуточное положение между типичной волновой модификацией ультрафиолетовым излучением и ориентирующими воздействиями (постоянное электрической поле, постоянное магнитное поле). В пятой главе представлена оценка технического уровня разработанных полимерных композиционных материалов. Таблица 12 – Оценка технического уровня разработанных полимерных материалов
Примечание:над чертой абсолютные значения, под чертой удельные характеристики, полученные отношением абсолютных значений к плотности материала в г/см3. Применявшиеся ранее для армирования бетона полимерные стержни (аналоги) по всем прочностным характеристикам в 2-3 раза уступают разработанным материалам, поскольку аналоги были получены формованием стержней в форме без применения вытяжки армирующих нитей, а новые изделия сформованы способом пултрузии. Известны также более прочные аналоги, полученные способом пултрузии с применением физической обработки препрегов в постоянном электрическом поле. Их прочностные характеристики примерно в 2 раза выше, чем у рассматриваемых материалов, однако новые материалы более технологичны благодаря использованию отвердителя горячего отверждения. Все рассмотренные аналоги получены с использованием отвердителя холодного отверждения ПЭПА, применение которого затруднительно на реальном непрерывном производстве, так как жизнеспособность связующего, содержащего ПЭПА, не превышает 2 часов. При использовании ПЭПА происходит быстрое застывание связующего в пропитывающей ванне. Необходимо отметить, что образцы, полученные с применением предварительной СВЧ модификации по свойствам превосходят не модифицированные образцы. Плотность стержней из реактопластов во много раз меньше плотности стальных стержней, поэтому применение полимерной арматуры приводит к снижению массы бетонных изделий. По удельным значениям ауд и σизг предлагаемые изделия в 2-4 раза лучше, чем стальные стержни, а σраст и Ep близки к нижней границе характеристик для стальных стержней (таблица 12). В шестой главе предложена технологическая схема получения полимерной арматуры, включающая предварительную физическую модификацию. Необходимо отметить, что в данной технологической схеме для защиты персонала от неблагоприятного СВЧ облучения следует установить металлопластинчатые защитные экраны. В седьмой главе проведена оценка экономической целесообразности производства модифицированной полимерной арматуры и показана её конкурентоспособность по сравнению с аналогами из металла. Разработанная полимерная арматура обладает более высокими удельными физико- механическими характеристиками. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||