Розробка епоксидних композитних матеріалів для покриттів, модифікованих ультразвуковим полем
Розгляд фізико-хімічних процесів, що відбуваються при структуроутворенні, у композитах з дисперсним і волокнистим наповнювачем. Аналіз впливу ультразвукового поля на структуроутворення при формуванні композиційних матеріалів на основі епоксидних смол.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | автореферат |
Язык | украинский |
Дата добавления | 30.08.2014 |
Размер файла | 54,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Луцький державний технічний університет
УДК 678.64:678.026
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
Розробка епоксидних композитних матеріалів для покриттів, модифікованих ультразвуковим полем
05.02.01 - матеріалознавство
Чихіра Ігор Вікторович
Луцьк 2007
Загальна характеристика роботи
епоксидний композитний матеріал покриття
Актуальність теми. Нинішній стан промисловості України вимагає широкого впровадження матеріалозберігаючих технологій. Для вирішення цієї проблеми актуальним є використання нових матеріалів з високими експлуатаційними характеристиками, зокрема полімерних композитних матеріалів для покриття робочих поверхонь технологічного обладнання. Створення таких композитів пов'язано із застосуванням сучасних наукових методів їх дослідження. Перспективним є використання композитів на основі епоксидних полімерів, які містять дисперсний і волокнистий наповнювачі разом. Такі матеріали є технологічними при нанесенні на робочі поверхні зі складним профілем, при формуванні не вимагають дорогого устаткування. Крім того, для їх виготовлення в Україні є розвинута сировинна база.
Однак, для створення якісних полімерних композиційних матеріалів з підвищеними експлуатаційними характеристиками необхідно вивчити і врахувати комплекс хімічних і фізико-механічних явищ, які відбуваються при формуванні матеріалу. Важливо з наукової та практичної точки зору також дослідити вплив зовнішніх факторів, зокрема ультразвукового поля на механізм структуроутворення у композитах і, відповідно, на їхні експлуатаційні характеристики. Перспективною є попередня ультразвукова обробка кожного з компонентів композиту - епоксидного зв'язувача, композицій з дисперсними частками і окремо волокнистого наповнювача. Це дозволить поліпшити ступінь зшивання епоксидного оліґомера на межі поділу фаз і підвищити експлуатаційні характеристики композитних матеріалів.
Зв'язок роботи з науковими роботами, програмами, планами, темами. Робота виконувалася згідно з держбюджетною темою Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя ДІ 108-03 “Створення полімеркомпозитних матеріалів для захисту технологічного устаткування від корозії та спрацювання”, ДІ 129-06 “Розробка полімеркомпозитних покриттів і матеріалів з підвищеними експлуатаційними характеристиками для машинобудування”.
Мета і завдання досліджень. Метою дисертаційної роботи є дослідження впливу ультразвукового поля на структуроутворення у процесі формування композиційних матеріалів на основі епоксидних смол, наповнених волокнистими і дисперсними наповнювачами разом, а також на експлуатаційні характеристики композитів, необхідні для створення нових покриттів з підвищеною корозійною тривкістю і стійкістю до спрацювання.
Для досягнення мети необхідно було виконати такі наукові та практичні завдання:
1. Дослідити фізико-хімічні процеси, що відбуваються при структуроутворенні, у композитах з дисперсним і волокнистим наповнювачем.
2. Дослідити кінетичні зміни у процесі структуроутворення на межі поділу фаз при використанні попередньої ультразвукової обробки епоксидних композицій з дисперсним наповнювачем.
3. Дослідити вплив природи волокнистого наповнювача і комплексної ультразвукової обробки епоксидних композицій і волокон, кожного окремо, на швидкість і ступінь зшивання зв'язувача у поверхневих шарах навколо наповнювача.
4. Розробити методику дослідження адгезійної та когезійної міцності, а також визначення модуля пружності і деформаційних характеристик системи “волокно - захисне покриття”.
5. Дослідити вплив ультразвукової обробки інґредієнтів епоксиполімерної композиції на змочуваність ними волокон різної природи і, відповідно, на когезійні та адгезійні властивості композитів.
6. Розробити технологію формування композитних матеріалів з різними видами волокнистих наповнювачів для створення захисних покриттів, які працюють в умовах впливу гідроабразиву та аґресивних середовищ.
7. Підвищити корозійну тривкість і стійкість до спрацювання технологічного устаткування завдяки використанню розроблених захисних покриттів, здійснити дослідно-промислове випробування їх та впровадження у різних галузях промисловості України.
Об'єкт дослідження - полімерні композитні матеріали на основі епоксидної смоли ЕД-20 з дисперсними і волокнистими наповнювачами різної природи.
Предмет дослідження - фізико-хімічні закономірності процесу формування композитів на основі епоксидних смол, які містять дисперсні та волокнисті наповнювачі різної природи, під дією ультразвукової обробки.
Методи дослідження - експериментально-теоретичні: розроблений новий метод і спеціальна установка для ультразвукової обробки зв'язувача, композицій з дисперсним наповнювачем і волокнистого наповнювача; модернізований метод дослідження динамічних механічних характеристик у процесі структуроутворення композитів на торсійному маятнику; методи визначення магнітної сприйнятності і питомої площі поверхні дисперсних часток; методи дослідження міжфазової взаємодії при структуроутворенні композитів, адгезійної міцності і внутрішніх напружень у покриттях, фізико-механічних властивостей, корозійної тривкості і стійкості до спрацювання матеріалів, а також метод багатофакторного планування експерименту.
Наукова новизна отриманих результатів. Встановлено вплив природи волокнистих наповнювачів (скляних, вуглецевих і базальтових) на процеси структуроутворення на різних стадіях тверднення композитів. Встановлено, що введення у епоксидний зв'язувач базальтового волокна, порівняно з вуглецевим і скляним волокном, зменшує абсолютну величину максимумів і скорочує час тверднення епоксидного оліґомера для процесу релаксації сеґментів на 17 і 32хв. відповідно. Це свідчить про підвищення когезійних характеристик у процесі фізичного зшивання композитних матеріалів, а також про збільшення швидкості зшивання епоксидного зв'язувача у присутності базальтового волокна.
Вперше запропоновано методику обробки епоксидних композицій ультразвуком на повітрі з метою активації макромолекул оліґомера, а поверхню волокнистого наповнювача активували ультразвуком у водному середовищі. Поєднання оброблених у такий спосіб епоксидної композиції та волокнистого наповнювача сприяє ефективній міжфазовій взаємодії у процесі структуроутворення епоксикомпозитів.
Доведено інтенсифікацію процесів зшивання епоксидної смоли після ультразвукової обробки композицій на повітрі і волокнистого наповнювача у водному середовищі залежно від фізичної природи волокнистого і дисперсного наповнювача. Досліджено, що ефект збільшення швидкості зшивання зв'язувача відбувається в результаті його активації і виникнення додаткових центрів на поверхні волокон при таких видах обробки.
Встановлено, що ультразвукова обробка композицій з дисперсним наповнювачем газовою сажею на повітрі і скляних, вуглецевих та базальтових волокон у водному середовищі забезпечує збільшення адгезійної, когезійної міцності та модуля пружності епоксидних КМ, незалежно від природи волокна.
Вперше доведено, що ультразвукова обробка інґредієнтів композитів суттєво збільшує об'єм матеріалу зв'язувача, що знаходиться у стані поверхневих шарів.
За результатами досліджень запропоновано методи керування адгезійними, когезійними властивостями, корозійною тривкістю та стійкістю до спрацювання захисних покриттів внаслідок ультразвукової обробки епоксидних композицій з дисперсними частками різної фізичної природи на повітрі і волокнистих наповнювачів у водному середовищі.
Практичне значення отриманих результатів. На основі отриманих результатів досліджень розроблено нові полімеркомпозитні покриття для захисту технологічного устаткування від корозії і спрацювання. Розроблено технологію нанесення покриттів на деталі промислового устаткування. Нові матеріали і технологія їх ультразвукової обробки були випробувані на підприємствах харчової промисловості - Лановецькому цукровому заводі (ТОВ “Ланівці-цукор”) Тернопільської області, а також хімічної промисловості - на ДП “Львівнафтопродукт”. Загальний економічний ефект від впровадження захисних покриттів на цих підприємствах становить більше 8000 грн. на 150 м2 робочої площі.
Розроблені епоксикомпозитні покриття для захисту робочих поверхонь технологічного устаткування та способи їх отримання запатентовані, отримано Патенти України на винахід № 6883, № 6884 і № 17390.
Особистий внесок здобувача. У дисертаційну роботу ввійшли наукові результати, отримані автором особисто. Автору належать вибір об'єктів і методик досліджень, а також теоретичне обґрунтування результатів. Автором виготовлено та досліджено експериментальні зразки композитів, узагальнено та витлумачено отримані результати, сформульовано практичні рекомендації для впровадження розробленої технології у виробництво. Обґрунтування та аналіз достовірності отриманих результатів, оформлення публікацій і доповідей здійснено у творчій співпраці з науковим керівником.
Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи доповідалися і обговорювалися на науково-технічній конференції “Структурна релаксація у твердих тілах” (м. Вінниця, 2003 р.), 7-ій, 8-ій, 9-ій та 10-ій наукових конференціях ТДТУ (м. Тернопіль, 2003, 2004, 2005, 2006 р.р.), ІІІ міжнародній науково-технічній конференції “Композиційні матеріали” (м. Київ, 2004 р.), Міжнародній науково-технічній конференції з трибофатики “Поликомтриб-2005” (м. Гомель, 2005 р.), 7-му міжнародному симпозіумі українських інженерів-механіків “Сучасні проблеми механіки” (м. Львів, 2005 р.), ІІ міжнародній науково-практичній конференції “Науковий потенціал світу-2005” (м. Дніпропетровськ, 2005 р.), міжнародній науково-практичній конференції “Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании” (м. Одеса, 2005 р.), міжнародній науково-практичній конференції “Сучасні наукові дослідження-2006” (м. Дніпро-петровськ, 2006 р.), ХІІІ міжнародному колоквіумі “Механічна втома металів” (м. Тернопіль, 2006 р.)
Публікації. За результатами виконаних досліджень опубліковано 24 наукових праць, з них 7 статей у фахових виданнях, отримано 3 патенти України на винахід.
Структура та об'єм. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Матеріали викладено на 138 стор. друкованого тексту, містить 36 ілюстрацій, 23 таблиць, список використаних джерел зі 170 найменувань і 2 додатків. Загальний обсяг дисертації 194 стор.
Основний зміст дисертації
У вступі обґрунтовано актуальність досліджуваної проблеми, мету і основні завдання досліджень, сформульовано наукову новизну отриманих результатів, відзначено їх наукову та практичну цінність, подано інформацію про апробацію та публікацію основних положень дисертації.
У першому розділі представлено літературний огляд з питань створення КМ (композитних матеріалів), які містять волокнисті та дисперсні наповнювачі різної хімічної та фізичної природи. Вивчено та проаналізовано як вітчизняні, так і зарубіжні наукові праці та інші інформаційні джерела, присвячені дослідженню основних факторів регулювання властивостей КМ, таких як: кількісний вміст і природа волокнистого та дисперсного наповнювачів, схеми наповнення і технологічні параметри формування матеріалів. Опрацьовано і систематизовано результати вже описаних досліджень про вплив наповнювачів на процеси структуроутворення і ступеня зшивання полімерної матриці, на фізико-механічні та теплофізичні властивості композитів. Виявлено і підтвердження доцільності оброблення зовнішніми полями, зокрема, ультразвуком, як полімерних композицій, так і наповнювачів ще на стадії формування КМ з метою поліпшення їхніх фізико-механічних властивостей. На основі результатів проведеного аналізу сформульовано завдання - створення нових КМ з поліпшеними фізико-механічними властивостями, корозійною тривкістю і стійкістю до спрацювання із застосуванням УЗО (ультразвукової обробки) компонентів матриці на стадії формування матеріалу.
У другому розділі обґрунтовано вибір зв'язувача та наповнювачів описано методику досліджень КМ і їхніх властивостей. Окрім відомих методів значну увагу приділено спеціально розробленим методам дослідження структурних характеристик і властивостей наповнювача: питомої площі поверхні, магнітної сприйнятності, визначення кута змочування скляних, вуглецевих і базальтових тканин епоксидними композиціями, а також методам дослідження міжфазової взаємодії при структуроутворенні КМ, адгезійної, когезійної міцності, модуля пружності при розтягу, повзучості, вмісту ґель-золь-фракції у матеріалі, корозійної тривкості і стійкості до спрацювання КМ. Застосовано метод багатофакторного планування експерименту.
Описано модернізовану установку - торсійний маятник для дослідження динамічних механічних властивостей КМ. Наведено блок-схему, принцип роботи і режим експлуатації розробленої установки для обробки ультразвуком інґредієнтів композицій на попередній стадії формування КМ. Описано методику обробки композицій з дисперсним наповнювачем на повітрі і волокнистого наповнювача у водному середовищі.
За основу для формування КМ вибрано епоксидіанову смолу марки ЕД-20 (ГОСТ 10587-84), яка має високу адгезійну та когезійну міцність, малу усадку у процесі тверднення, технологічна при нанесенні на поверхні зі складним профілем. Для зшивання епоксидних композицій використано твердник ПЕПА (ТУ 6-05-241-202-78).
Для поліпшення фізико-механічних властивостей КМ і підвищення експлуатаційних характеристик покриттів як армуючі наповнювачі використано скляні, вуглецеві та базальтові тканини з волокон діаметром 9…12 мкм. Як дисперсні наповнювачі з розміром часток від 10…20 до 60…65 мкм використано газову сажу та коричневий шлам, яким притаманні феромагнітні властивості, оксид хрому - парамагнетик та оксиди алюмінію і титану, які мають діамагнітну природу.
У третьому розділі наведено результати досліджень процесів при формуванні КМ від моменту поєднання компонентів до переходу у в'язкопружний стан, виконаних за допомогою торсійного маятника за методом ТВА (Torsional Braid Analysis). Експериментально встановлено, що на кривій залежності танґенса кута механічних втрат від часу тверднення епоксидної матриці у присутності скляного волокна спостерігаються два чітко виражені максимуми. Перший максимум механічних втрат в інтервалі 1,0…1,5 год. від початку тверднення, зумовлений рухливістю сеґментів ланцюгів; другий максимум в інтервалі 2,0…2,5 год. тверднення, зумовлений процесом релаксації, який характеризує рухливість сеґментів і бокових груп одночасно (рис. 1).
Встановлено, що при використанні як торсіону вуглецевого волокна також утворюються два піки: в інтервалах 1,0…1,3 год. і 1,9…2,2 год. від початку тверднення епоксидної матриці. Проте абсолютна величина максимумів танґенса кута механічних втрат у процесі релаксації сеґментів зростає з 8,6 до 8,9 , а у процесі релаксації бокових груп з 4,7 до 4,9 , порівняно з процесами у присутності скляного волокна. Це свідчить, що у системі “епоксидна матриця - вуглецеве волокно” формується матеріал з меншою когезійною міцністю порівняно із системою “епоксидна матриця - скляне волокно”.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 1. Залежність танґенса кута механічних втрат від тривалості тверднення епоксидної матриці у присутності: 1 - скляного волокна; 2 - вуглецевого волокна; 3 - базальтового волокна
Як видно з рис. 1 у присутності базальтового волокна виявлено максимуми танґенса кута механічних втрат в інтервалах 0,9…1,2 год. і 2,6…3,0 год. від початку тверднення. Порівняно з композитом, армованим скляним волокном, для процесу релаксації сеґментів абсолютна величина tg дmax зменшилася з 8,6 до 8,1 , а час тверднення скоротився на ?t=32 хв. Це свідчить про підвищення когезійних характеристик у процесі фізичного зшивання КМ, а також про збільшення швидкості зшивання епоксидної матриці у присутності базальтового волокна.
Для підвищення ступеня зшивання матриці використовували дисперсні наповнювачі різної фізичної природи: діа- (оксид алюмінію), пара- (оксид міді) та феромагнетик ГС (газова сажа). Встановлено, що дисперсний наповнювач ГС викликав зменшення величини максимуму кута втрат у процесі релаксації сеґментів, порівняно з ненаповненим зв'язувачем у присутності скловолокна з 8,6 до 7,3; у присутності вуглецевого волокна з 8,9 до 7,4; а базальтового - з 8,1 до 7,4. Такий ефект свідчить про суттєве підвищення ступеня зшивання матриці у присутності ГС і волокон внаслідок того, що феромагнітні частки ГС мають нескомпенсований магнітний момент. Встановлено, що феромагнітний наповнювач спричиняє зміну конформаційного набору макромолекул і спричиняє формування поверхневих шарів значного об'єму. У такому випадку взаємодія оліґомера з дисперсними частками і волокнами зумовлює перехід усієї матриці у стан поверхневих шарів, що сприяє формуванню матеріалу з високими експлуатаційними характеристиками.
Для поліпшення міжфазової взаємодії при структуроутворенні КМ з усіма досліджуваними волокнами проводили попередню УЗО епоксидних композицій на повітрі протягом часу t = 5±0,1 хв. Експериментально встановлено зменшення величини максимуму танґенса кута механічних втрат tg дmax з 7,5…8,6 до 6,3…7,4 порівняно з необробленими УЗО епоксикомпозитами, а час тверднення скорочується з 1,00…1,50 до 0,78…1,28 год. Це свідчить, що дифузійні та релаксаційні процеси при твердінні оброблених ультразвуком КМ відбуваються швидше. Показано, що у присутності феромагнетика ГС час тверднення композитів скорочується з 0,85…1,25 до 0,7…1,2 год., внаслідок впливу такого наповнювача на рухливість радикалів і сеґментів у поверхневих шарах. Збільшення ширини піка tg дmaх з 25…35 до 31…40 хв. для процесів релаксації у КМ з цим наповнювачем, залежно від природи волокон, вказує на збільшення ступеня зшивання оліґомера навколо поверхні дисперсних часток. Формуються шари з більш рівномірною структурою, порівняно з досліджуваними композитами, які містять оксид алюмінію та хрому.
Наступним етапом було дослідження впливу оброблених ультразвуком волокон у водному середовищі та композицій з дисперсним наповнювачем на повітрі на перебіг релаксаційних процесів у КМ. Отримані результати наведено у табл. 1. Експериментально встановлено, що введення 50 мас. ч. ГС на 100 мас. ч. епоксидного зв'язувача підвищує ступінь зшивання матриці у поверхневих шарах при використанні оброблених ультразвуком у водному середовищі усіх, без винятку, волокон. Встановлено, що УЗО волокон у водному середовищі і УЗО композицій з ГС на повітрі забезпечує зменшення танґенса кута механічних втрат у процесі релаксації сеґментів з 6,3…7,4 до 5,9…6,4 , залежно від природи волокон.
Отже, дисперсний наповнювач газова сажа у кількості 50 мас. ч. на 100 мас. ч. епоксидної смоли ЕД-20 забезпечує зменшення величини танґенса кута механічних втрат на 10…15% і збільшення ширини його піка у 1,8…2,0 рази, порівняно з оксидами хрому та алюмінію. А ультразвукова обробка композицій з цим дисперсним наповнювачем і волокон сприяє підвищенню когезійних характеристик КМ внаслідок кращої міжфазової взаємодії при структуроутворенні, незалежно від хімічної природи волокна.
Таблиця 1. Вплив оброблених ультразвуком волокон і полімерних композицій на перебіг процесів релаксації у КМ
Вид волокна |
Вид дисперсного наповнювача |
Процес релаксації сеґментів |
Процес релаксації груп |
|||||
tg дmax |
Зміна часу, Дф, хв. |
Ширина піка, хв. |
tg дmax |
Зміна часу, Дф, хв. |
Ширина піка, хв. |
|||
Скляне волокно |
- |
7,0 |
- |
11 |
3,4 |
- |
18 |
|
ГС |
6,2 |
19v |
27 |
3,0 |
3^ |
19 |
||
ГС(УЗО) |
5,9 |
18^ |
18 |
2,5 |
24^ |
21 |
||
Вуглецеве волокно |
- |
7,7 |
- |
16 |
4,2 |
- |
29 |
|
ГС |
6,7 |
21v |
15 |
3,6 |
36v |
16 |
||
ГС(УЗО) |
6,4 |
18v |
27 |
2,9 |
24^ |
21 |
||
Базальтове волокно |
- |
7,2 |
- |
13 |
3,0 |
- |
16 |
|
ГС |
6,6 |
30v |
15 |
2,2 |
33v |
29 |
||
ГС(УЗО) |
6,2 |
21v |
25 |
1,6 |
41v |
25 |
Примітка: вміст газової сажі - 50 мас.ч. на 100 мас.ч. епоксидної смоли ЕД-20; стрілками ^,v показано зміщення tg дmax по осі часу тверднення матриці
У четвертому розділі описано дослідження фізико-механічних властивостей необроблених і оброблених ультразвуком КМ, що містять волокнистий і дисперсний наповнювачі разом, результати представлено у табл. 2.
Таблиця 2. Фізико-механічні властивості КМ з комплексним наповнювачем - волокно та газова сажа після УЗО
Вид волокна |
Газова сажа |
Адгезійна міцність, уа, МПа |
Когезійна міцність, ук, МПа |
Модуль пружності, Е, ГПа |
Максимальна деформація, е, % |
|
Скляне (УЗО) |
- |
49,61 |
92,01 |
5,9 |
1,5 |
|
УЗО |
62,08 |
99,08 |
6,9 |
1,2 |
||
Вуглецеве (УЗО) |
- |
51,32 |
97,14 |
5,8 |
1,3 |
|
УЗО |
61.66 |
118,01 |
6,8 |
1,2 |
||
Базальтове (УЗО) |
- |
63,90 |
116,56 |
7,2 |
1,8 |
|
УЗО |
72,76 |
128,17 |
7,7 |
2,5 |
Експериментально встановлено, що обробка ультразвуком волокон у водному середовищі та окремо композицій, наповнених ГС, на повітрі забезпечує суттєве підвищення адгезійної, когезійної міцності і модуля пружності епоксикомпозитів. Встановлено, що після обробки ультразвуком скляного і вуглецевого волокон у водному середовищі з одночасним УЗО епоксидних композицій на повітрі максимальна деформація при розтягу зменшується на 10…13 %, порівняно з КМ, у яких лише волокнистий наповнювач був оброблений ультразвуком. Встановлено також зростання на 12…16 % модуля пружності після УЗО волокон і епоксидних композицій. Отримані результати свідчать про зростання ступеня зшивання матриці внаслідок УЗО композитів, що поліпшує фізико-механічні властивості КМ.
Зауважимо, що особливо цікавою є поведінка при розтягу КМ, які містять комплексний наповнювач - базальтове волокно та газову сажу. Встановлено, що внаслідок УЗО базальтових волокон і епоксидних композицій максимальна деформація КМ при розтягу зростає з е = 1,8 % до е = 2,5 % при одночасному підвищенні модуля пружності матеріалу з Е = 7,2 ГПа до Е = 7,7 ГПа порівняно з епоксикомпозитами, у яких ультразвуком оброблений лише волокнистий наповнювач.
Отримані експериментальні результати - зростання модуля пружності і максимальної деформації - можна пояснити тим, що УЗО епоксидних композицій і додатково волокнистого наповнювача у водному середовищі приводить до збільшення кількості зв'язків, які утворюються при зшиванні полімерної матриці. Це сприяє зростанню жорсткості матеріалу, а, відповідно, і підвищенню модуля пружності КМ. Комбінування дисперсного і базальтоволокнистого наповнювачів сприяє формуванню навколо них поверхневих шарів значної протяжності, що забезпечує високу жорсткість матеріалу з одного боку, і відносно високі деформаційні характеристики КМ, внаслідок значної релаксації груп макромолекул у процесі навантаження, з іншого боку. Отже, вибір оптимального комплексу інґредієнтів КМ, режимів і середовища їх УЗО дозволяє підвищити демпфуючі властивості епоксикомпозитів.
За допомогою розробленої методики дослідження кута змочування тканин епоксидними композиціями встановлено, що максимальний кут змочування вуглецевої і базальтової тканин на початковому етапі дослідження через ф = 5 хв становить И = 72…73є. У подальшому максимальний кут змочування встановлено для базальтової і скляної тканини після УЗО і введення дисперсної ГС, він становить И = 91...96є, що на 10…12% більше, порівняно з КМ, наповненими вуглецевими волокнами після УЗО. Отримані результати дають можливість направлено регулювати експлуатаційні характеристики створених КМ.
При дослідженні повзучості встановлено, що УЗО окремо епоксидних композицій з дисперсним наповнювачем на повітрі і тканин у водному середовищі забезпечує суттєве зменшення повзучості КМ в умовах статичного навантаження. Встановлено, що після такої обробки у 2,0…3,0 рази зменшуються коефіцієнт і швидкість повзучості, у 1,8…2,0 рази - абсолютне значення прогину зразка після початкового навантаження і у 1,6…2,0 рази - відносна деформація матеріалу протягом усього часу досліджень порівняно з необробленими КМ. Оптимальним з точки зору підвищення когезійної міцності і повзучості КМ є комбінування волокнистого (у вигляді скляних або базальтових тканин) і дисперсного (у вигляді часток ГС) наповнювачів. Формування таких композитів після попередньої УЗО компонентів матеріалу забезпечує високі показники модуля повзучості Eп(t) = 4…5·106 і ступінь відновлення після повзучості становить R=68…75 %.
Розроблено технологію формування КМ, які містять волокнисті наповнювачі у вигляді тканин і дисперсні наповнювачі після УЗО. Показано, що для захисту від корозії устаткування, що працює в аґресивному середовищі промислового мастила марки “И-20”, слід використовувати матеріал, де тканини після УЗО укладають в такій послідовності: 1-ий, 2-ий і 3-ій шари базальтової тканини, 4-ий, 5-ий і 6-ий шари вуглецевої тканини. Для захисту від корозії устаткування, що працює у аґресивному середовищі 3%-го розчину їдкого натру NaOH, слід використовувати матеріал, у якому оброблені ультразвуком тканини укладають в такій послідовності: 1-ий і 4-ий шари базальтової тканини, 2-ий і 5-ий шари скляної тканини, 3-ій і 6-ий шари вуглецевої тканини. Підвищення показників повзучості досягли внаслідок підвищення ступеня зшивання полімерної матриці на межі поділу фаз, активуючи поверхню волокон у тканинах за допомогою УЗО. Додаткового підвищення вказаних показників досягли саме завдяки шаруватій структурі покриття - почерговому викладанню тканин з волокон різної природи.
У п'ятому розділі наведено результати експериментальних досліджень фізико-механічних властивостей модифікованих ультразвуком багатошарових епоксикомпозитних покриттів з дисперсними та волокнистими наповнювачами в умовах гідроабразивної дії.
На першому етапі для захисних покриттів розроблено адгезійний шар з УЗО епоксидної смоли і наповнювача з двох дисперсних компонентів різної природи. Встановлено, що максимальна адгезія a = 50...54 МПа властива КМ, які містять дисперсні частки феромагнітних коричневого шламу та газової сажі, а також парамагнітного оксиду хрому. Показано, що додаткове попереднє УЗО таких композицій забезпечує підвищення адгезійної міцності композитів до a = 60…63 МПа. А введення оптимальної кількості двох наповнювачів - коричневого шламу і діоксиду титану з подальшою УЗО композицій забезпечує підвищення адгезійної міцності покриттів до a = 68…72 МПа.
Експериментальні результати дослідження корозійно-електрохімічних властивостей, аналізу ґель-фракції та поверхні захисних покриттів показали, що УЗО епоксидних композицій суттєво підвищує корозійну тривкість захисних покриттів у середовищі 3%-го розчину хлориду натрію. Згідно з результатами імпедансної спектроскопії використання у покриттях оптимальної кількості двох наповнювачів - феромагнітного коричневого шламу і діоксиду титану та одночасне УЗО композицій забезпечують утворення покриттів з густозшитою структурою, а, відповідно, і високими антикорозійними властивостями.
Для підвищення когезійних властивостей і стійкості до спрацювання композитних покриттів досліджувані зразки формували, пошарово укладаючи на адгезійний шар тканини різної хімічної природи, а між ними наносили епоксидну композицію з дисперсним наповнювачем ГС. Встановлено, що базальтова тканина у І-му шарі дозволяє значно підвищити не лише адгезійну міцність, а й стійкість до спрацювання КМ, завдяки вищій адгезії до епоксидної матриці, порівняно з іншими досліджуваними тканинами. Головним критерієм при виборі ІІ-го шару покриття були демпфуючі властивості епоксикомпозитів під впливом гідроудару абразивної суміші. Експериментально встановлено, що найкращі демпфуючі характеристики виявлено у КМ, де ІІ-ий шар з вуглецевої тканини. При виборі ІІІ-го шару покриття враховували здатність сприяти зміцненню утворених зв'язків між тканинами попередніх шарів. Найкращі когезійні характеристики, а, відповідно, стійкість до спрацювання продемонстрували покриття, сформовані за схемою: 1-ий і 3-ій шари з базальтової тканини, а 2-ий шар - вуглецева тканина. З метою поліпшення когезійної міцності композитів було оброблено інґредієнти композиції ультразвуком. Одночасне УЗО тканин у водному середовищі та епоксидних композицій з дисперсним частками ГС на повітрі забезпечило максимальний вміст ґель-фракції у матриці у поверхневих шарах, і дозволило значно підвищити стійкість до спрацювання КМ.
Дослідно-промислове випробування антикорозійних покриттів в умовах впливу аґресивних середовищ 3%-го розчину NaOH і промислового мастила марки “И-20” було проведене на ДП “Львівнафтопродукт”. Встановлено, що протягом трьох років експлуатації захисні покриття зберегли початковий вигляд і не зазнали суттєвих ушкоджень. Крім того, практично доведено, що при застосуванні розроблених покриттів можна відмовитись від традиційного ґрунтування поверхонь та спеціальних емалей.
Для захисту технологічного устаткування від спрацювання в умовах гідроабразивних аґресивних середовищ розроблені покриття впровадили на Лановецькому цукровому заводі (ТОВ “Ланівці-цукор”) у Тернопільській області. Нанесені захисні покриття дають можливість у 2,2…2,5 рази підвищити стійкість до спрацювання технологічного устаткування, у 1,5…1,7 рази підвищити фізико-механічні властивості та у 3,5…4,0 рази збільшити міжремонтний ресурс роботи. Впровадження захисних покриттів на Лановецькому цукровому заводі забезпечило економічний ефект більше 8000 грн. на 150 м2 робочої площі.
Основні висновки
1. Розроблено гібридні композитні матеріали на основі епоксидних смол, наповнені волокнистими і дисперсними наповнювачами, та покриття з високими експлуатаційними характеристиками за допомогою ультразвукового оброблення зв'язувача і наповнювачів, досліджено процеси структуроутворення при їх формуванні, а також технологічні умови їх виготовлення.
2. Експериментально встановлено оптимальний склад оброблених ультразвуком композицій, які містять дисперсні наповнювачі та волокнисті наповнювачі, окремо оброблені ультразвуком у водному середовищі. Вперше встановлено, що такий спосіб оброблення наповнювачів дозволяє поліпшити міжфазну взаємодію інґредієнтів і сприяє підвищенню на 30…35% їхньої когезійної міцності.
3. Методом дослідження динамічних механічних характеристик вивчено кінетику тверднення композиції з оптимальним вмістом газової сажі, оксидів хрому та алюмінію (50 мас.ч. на 100 мас.ч. епоксидної смоли ЕД-20) і встановлено зменшення тангенса кута механічних втрат на 10…15 % і збільшення ширини його піка у 1,8…2,0 рази, що свідчить про зростання ступеня зшивання матриці та, відповідно, підвищення адгезійної міцності на 20…25%.
4. Вперше доведено, що ультразвукове оброблення інґредієнтів композитів забезпечує суттєве зниження їх повзучості в умовах статичного навантаження. Встановлено, що коефіцієнт і швидкість повзучості зменшуються у 2,0…3,0 рази, абсолютне значення прогину зразка після початкового навантаження у 1,8…2,0 рази, а відносна деформація матеріалу протягом усього часу досліджень у 1,6…2,0 рази порівняно з необробленими матеріалами. Найвищу когезійну міцність і найнижчу повзучість мають епоксикомпозити, наповнені газовою сажею, армовані скляною і базальтовою тканинами, та оброблені ультразвуком, порівняно з матеріалами, які містять вуглецеву тканину. Вплив ультразвуку є визначальним фактором у поліпшенні експлуатаційних характеристик покриттів на основі розроблених композитів.
5. Визначено, що застосування наповнювача - суміші коричневого шламу і діоксиду титану та ультразвукове оброблення наповненої композиції на 21% підвищують електричний опір покриттів після 140 діб досліджень у середовищі 3%-ного розчину NaCl, який є підтвердженням їх високої корозійної тривкості. Встановлено, що вміст ґель-фракції у композиті зростає на 4,2%, що підтверджує механізм додаткового зшивання епоксидної матриці після оброблення ультразвуком.
6. Запропоновано багатошарові покриття з оброблених ультразвуком епоксикомпозицій, наповнених газовою сажею і армованих тканинами з мінеральних волокон, а також технологічні умови їх формування. Встановлено ефект підвищення у 1,8...2,2 рази стійкості покриття з розроблених матеріалів, які містять газову сажу і тканини з базальтових і вуглецевих волокон, до спрацювання під дією гідроабразиву. Крім того, розроблено багатошарові покриття, сформовані за спеціальними схемами з базальтової, скляної та вуглецевої тканин, призначені для застосування в агресивних середовищах промислового мастила та 3%-ого розчину NaOH.
7. Рекомендовані розроблені захисні покриття, маючи у 1,5...1,7 разів вищі фізико-механічні властивості, порівняно з відомими, дають можливість у 2,2...2,5 рази підвищити стійкість до спрацювання технологічного устаткування, завдяки чому у 3,5...4,0 рази збільшується його міжремонтний ресурс роботи. Загальний економічний ефект від впровадження захисних покриттів на підприємствах харчової і хімічної промисловості становить понад 8 тис. грн. на 150 м2 поверхні.
Основний зміст дисертації викладено у таких працях
1. Чихіра І.В. Вплив кута атаки гідроабразивної суміші на гідроабразивну стійкість епоксикомпозитів // Матеріали сьомої наукової конференції ТДТУ.- 2003. - С. 121.
2. Дисертантом досліджено вплив кута атаки гідроабразивної суміші на стійкість до спрацювання.
3. Букетов А.В., Стухляк П.Д., Микитишин А.Г., Бадищук В.І., Чихіра І.В. Температурні релаксаційні процеси у полімеркомпозитних матеріалах // Матеріали міжнародної науково-практичної конференції "Структурна релаксація в твердих тілах".- Вінниця.-2003. - С. 218-219.
4. Дисертантом досліджено релаксаційні процеси у полімеркомпозитних матеріалах при різних температурах.
5. Стухляк П.Д., Левицький В.В., Чихіра І.В. Вплив пластифікаторів та режимів формування на внутрішні напруження епоксикомпозитних матеріалів // Матеріали восьмої наукової конференції ТДТУ.- Тернопіль.- 2004.- С.87.
6. Особистий внесок автора полягає у дослідженні впливу вмісту інградієнтів композиту та температурно-часових параметрів формування наповнених систем на внутрішні напруження у покриттях.
7. Стухляк П.Д., Левицький В.В., Чихіра І.В. Фізична модифікація епоксикомпозитних матеріалів // Тези доповідей III Міжнародної науково-технічної конференції "Композиційні матеріали". - К.: Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут".-2004. - С. 129.
8. Автором вивчено вплив модифікації наповнювача на руйнівне напруження при згинанні епоксикомпозитів.
9. Стухляк П.Д., Бадищук В.І., Чихіра І.В. Вплив ультрафіолетової і магнітної обробки на повзучість епоксикомпозитів, на основі ЕД-20, що містять дисперсні феро-, пара- та діамагнетичні дисперсії // Матеріали девятої наукової конференції ТДТУ.- Тернопіль:ТДТУ.- 2005. - С.106.
10. Внесок автора полягає у дослідженні повзучості композитів, наповнених частками різної магнітної природи.
11. Букетов А.В., Стухляк П.Д., Чихіра І.В., Микитишин А.Г. Вплив ультразвукової обробки волокон у водному середовищі на релаксаційні процеси // Хімічна промисловість України.-2005.-№3.-С.29-34.
12. Дисертантом визначено вплив ультразвукової обробки на швидкість зшивання епоксидної матриці, що містить волокнисті і дисперсні наповнювачі.
13. Стухляк П.Д., Букетов А.В., Чихира И.В. Исследование релаксационных процессов при формировании эпоксикомпозитов после обработки ультразвуком // Поликомтриб-2005: Тезисы докладов международной научно-технической конференции.-Гомель: ИММС НАНБ.- 2005.-С.322-323.
14. Автором визначено вплив ультразвукової обробки композицій з дисперсними наповнювачами на когезійні характеристики епоксикомпозитів.
15. Патент № 6884. Україна, МПК С09D163/00. Епоксикомпозитне покриття / М.В. Буряк, А.В.Букетов, П.Д. Стухляк, О.В. Тотосько, І.О. Чихіра, М.А. Долгов (Україна). - № 20041210409; Заявл. 17.12.2004; Опубл. 16.05.2005, Бюл. №5. -6 с.
16. Дисертантом досліджено внутрішні напруження розробленого покриття і прототипу.
17. Букетов А.В., Стухляк П.Д., Чихіра І.В., Золотий Р.З. Вплив ультразвукової обробки на зносостійкість епоксикомпозитів з “гібридним” наповнювачем // Тези доповідей Всеукраїнської наукової конференції “Сучасні проблеми механіки”.-Львів: ЛНТУ ім.І.Франка.-2005.-С.26-27.
18. Внесок автора полягає у дослідженні впливу ультразвукової обробки епоксидних композицій і волокнистого наповнювача на стійкісить до спрацювання КМ.
19. Букетов А.В., Бадищук В.І., Левицький В.В., Чихіра І.В. Вплив зовнішньої модифікації бідисперсного наповнювача на формування покриттів з високими адгезійними характеристиками // Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції “Науковий потенціал світу - 2005”.-Дніпропетровськ: Наука і освіта.-2005.-Т.9.-С.42-44.
20. Внесок автора полягає у дослідженні впливу дисперсного наповнювача на адгезійні властивості покриттів.
21. Букетов А.В., Чихіра І.В., Бадищук В.І., Добротвор І.Г. Дослідження впливу природи наповнювача і ультразвукової обробки на крайовий кут змочування епоксидних композицій // Матеріали міжнародної науково-практичної конференції “Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании”.- Одесса: Черноморье.-2005.-Т.3.-С.49-50.
22. Внесок автора полягає у дослідженні впливу природи наповнювача на крайовий кут змочування епоксидних композицій.
23. Букетов А.В., Стухляк П.Д., Чихіра І.В. Дослідження фізико-механічних властивостей модифікованих ультразвуковим полем епоксипластів, що містять “гібридний” наповнювач // Вопросы химии и химической технологи.- 2005.- № 6. -С. 122-128.
24. Автором досліджено вплив ультразвукової обробки на когезійні характеристики композитних матеріалів.
25. Букетов А.В., Стухляк П.Д., Чихіра І.В., Сай В.З. Вплив ультразвукової обробки на фізико-хімічні процеси у поверхневих шарах епоксикомпозитів // Процеси механічної обробки в машинобудуванні.- Житомир: ЖДТУ.-2005.-Випуск 1.-С.3-19.
26. Дисертантом досліджено вплив ультразвукової обробки епоксидних композицій на кінетику зшивання матеріалу у присутності волокон.
27. Патент №6883. Україна, МПК C09D163/00. Спосіб отримання епоксикомпозитного покриття / М.В.Буряк, А.В. Букетов, П.Д. Стухляк, О.В. Тотосько, І.В. Чихіра, В.З. Сай (Україна). - №2004120406; заявл. 17.12.2004; опубл. 16.05.2005, бюл. №5. - 6 с.
28. Дисертантом досліджено температурно-часові режими отримання покриття.
29. Чихіра І.В. Вплив ультразвукового поля на реологічні властивості епоксикомпозитів // Вісник Тернопільського державного технічного університету.- 2006.- Т. 11, № 1. - С. 44-51.
30. Автором досліджено вплив ультразвукового поля на реологічні властивості епоксикомпозитів.
31. Букетов А., Чихіра І., Бадищук В. Дослідження фізико-механічних властивостей модифікованих ультразвуком епоксикомпозитів в умовах статичного навантаження // Матеріали десятої наукової конференції ТДТУ.- Тернопіль:ТДТУ.- 2006. - С.134.
32. Внесок автора полягає у дослідженні повзучості епоксикомпозитів при попередній ультразвуковій обробці волокнистого наповнювача.
33. Букетов А.В., Чихіра І.В., Добротвор І.Г., Золотий Р.З. Дослідження впливу наповнювачів після термообробки на діелектричні властивості епоксикомпозитів // Матеріали II міжнародної науково-практичної конференції “Сучасні наукові дослідження-2006” - Дніпропетровськ: Наука і освіта.- 2006. -Т.41.- С.48-50.
34. Дисертантом досліджено вплив термообробки наповнювача на когезійні властивості композитних матеріалів.
35. Букетов А.В., Чихіра І.В., Добротвор І.Г., Золотий Р.З. Вплив природи наповнювача і ультразвукової обробки компонентів на характеристики повзучості композитів // Матеріали II міжнародної науково-практичної конференції “Сучасні наукові дослідження-2006”. - Дніпропетровськ: Наука і освіта.- 2006. -Т.33.-С.39-41.
36. Дисертантом досліджено вплив ультразвукової обробки композицій з дисперсним та влолокнистим наповнювачами на повзучість епоксикомпозитів у аґресивних середовищах.
37. Букетов А.В., Стухляк П.Д., Чихіра І.В., Добротвор І.Г., Кальба Є.М. Дослідження стійкості до спрацювання епоксикомпозитів, що містять модифікований ультразвуком “гібридний” наповнювач // Матеріали ХІІІ міжнародного колоквіуму “Механічна втома металів”. - Тернопіль: ТДТУ.- 2006. - С.498-503.
38. Дисертантом досліджено вплив ультразвукової обробки волокнистого наповнювача на стійкість до спрацювання епоксикомпозитів при різних кутах атаки гідроабразивної суміші.
39. Патент №17390. Україна, МПК(2006)C09D 5/08. Спосіб отримання епоксикомпозитного корозійностійкого покриття / А.В. Букетов, П.Д. Стухляк, І.В. Чихіра, М.А. Долгов, Р.З. Золотий, І.Г.Добротвор (Україна). - №u200604088; заявл. 13.04.2006; опубл. 15.09.2006, бюл. №9. - 6 с.
40. Дисертантом досліджено температурно-часові режими отримання епоксикомпозитного покриття, при попередній ультразвуковій обробці епоксидного олігомера.
41. Стухляк П.Д., Букетов А.В., Чихіра І.В. Вплив ультразвукової обробки на корозійну тривкість епоксикомпозитних покриттів // Спецвипуск журналу “Фізико-хімічна механіка матеріалів”-2006.-Т.2,№5, - С.814-819.
42. Дисертантом досліджено вплив ультразвукової обробки епоксидних композицій на корозійну тривкість захисних покриттів у середовищі 3-% розчин хлориду натрію.
43. Букетов А.В., Стухляк П.Д., Добротвор І.Г., Чихіра І.В. Дослідження впливу волокнистого наповнювача на процеси релаксації епоксикомпозитів // Матеріали І Міжнародної науково-практичної конференції “Наука: теорія та практика-2006”.-Дніпропетровськ: Наука і освіта.-2006.-Т.3.-С.79-81.
44. Дисертантом досліджено вплив міжфазної взаємодії на релаксаційні процеси у епоксикомпозитах, що армовані скляним, вуглецевим та базальтовим волокном.
45. Букетов А.В., Стухляк П.Д., Чихіра І.В., Добротвор І.Г. Дослідження повзучості модифікованих ультразвуком епоксикомпозитів, що містять “гібридний” наповнювач // Наукові нотатки.- Луцьк: ЛДТУ. - 2006.-Випуск 18.-С.30-36.
46. Дисертантом досліджено повзучість епоксикомпозитів, які піддавались впливу ультразвукової обробки на попередній стадії формування.
47. Букетов А.В., Стухляк П.Д., Чихіра І.В. Вплив технології формування на повзучість у агресивних середовищах епоксикомпозитів, що містять дисперсний і волокнистий наповнювач // Вісник Тернопільського державного технічного університету.- 2006.- Т. 11, № 4. - С. 50-54.
48. Дисертантом досліджено вплив технології формування полімеркомпозитних матеріалів на їх повзучість у агресивних середовищах.
Анотація
Чихіра І.В. Розробка епоксидних композитних матеріалів для покриттів, модифікованих ультразвуковим полем. - Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01 - матеріалознавство. - Луцький державний технічний університет, м. Луцьк, 2006.
Вперше встановлено і обґрунтовано позитивний вплив комплексної ультразвукової обробки на попередній стадії формування композитів, суть якої полягає в обробленні окремо епоксидної композиції на повітрі, а волокнистого наповнювача у водному середовищі. Доведено, що застосування такої обробки з подальшим введенням твердника, при оптимальному вмісті дисперсного наповнювача феромагнітної природи - газової сажі, на 20…35 % підвищує адгезійну, когезійну міцність і модуль пружності епоксидних КМ, незалежно від хімічної природи волокон тканини. Розроблено адгезійний шар, що першим наноситься на металеву основу, який містить 60 мас. ч. діоксиду титану та 40 мас. ч. коричневого шламу на 100 мас. ч епоксидної смоли ЕД-20.
Розроблено технологію формування епоксикомпозитів з використанням комплексної ультразвукової обробки волокнистого наповнювача у водному середовищі та епоксидних композицій з дисперсними частками на повітрі. На основі проведених досліджень розроблено нові багатошарові захисні покриття для захисту технологічного устаткування від корозії та спрацювання.
Ключові слова: епоксидна композиція, дисперсний та волокнистий наповнювачі, захисне покриття, ультразвукова обробка, адгезійна міцність, корозійна тривкість, стійкість до спрацювання.
Аннотация
Чихира И.В. Разработка эпоксидных композитных материалов для покрытий, модифицированных ультразвуковым полем. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.01 - материаловедение. - Луцкий государственный технический университет, г. Луцк, 2006.
Разработана технология формирования композитных материалов и покрытий на их основе, наполненных дисперсным и волокнистым наполнителями. Впервые предложено использовать ультразвуковую обработку волокнистого наполнителя в водной среде с целью активации его поверхности для дальнейшего улучшения межфазного взаимодействия в процессе структурообразования эпоксикомпозитов.
Экспериментально установлено, что введение в матрицу дисперсного наполнителя газовой сажи в оптимальном количестве 50 масс. ч. на 100 масс. ч. эпоксидной смолы ЭД-20, по сравнению с частицами оксида хрома и оксида алюминия, обеспечивает уменьшение танґенса кута механических потерь на 10…15% и увеличение ширины его пика в 1,8…2,0 раза. Это свидетельствует об увеличении степени сшивки полимерной матрицы. При дополнительной ультразвуковой обработке композиции с дисперсными наполнителями на воздухе, а волокнистыми наполнителями в водной среде обеспечивается повышение адгезионной, когезионной прочности и модуля упругости эпоксидных КМ на 20…35 %, независимо от химической природы волокна.
Доказано, что УЗО ингредиентов КМ обеспечивает уменьшение ползучести в условиях статической нагрузки, коэффициента и скорости ползучести в 2,0…3,0 раза. В результате экспериментальных исследований установлено, что наиболее оптимальным, с точки зрения повышения когезионной прочности и уменьшения ползучести, является использование дисперсного наполнителя газовой сажи, а также волокнистого наполнителя - стеклянных и базальтовых тканей. Эффект достигается вследствие улучшения межфазного взаимодействия и повышения степени сшивки, что подтверждено увеличением содержания гель-фракции в эпоксикомпозитах.
Разработана технология формирования КМ с использованием ультразвуковой обработки компонентов матрицы, волокнистого и дисперсного наполнителей. Для защиты оборудования от коррозии в агрессивных средах промышленного масла марки “И-20” или 3%-ного раствора NaOH предложено использовать защитные покрытия с четко рассчитанной схемой армирования, соответственно назначению.
Внедрение покрытий на предприятиях пищевой и химической промышленности обеспечивает повышение коррозионной стойкости оборудования в 2,5…2,7 раза, износостойкости - в 2,2…2,5 раза, что обеспечивает увеличение его межремонтного периода работы в 3,5…4,0 раза. Экономический эффект от внедрения защитных покрытий на предприятиях составляет больше 8000 грн. на 150м2 рабочей площади.
Ключевые слова: эпоксидная композиция, дисперсный и волокнистый наполнители, защитное покрытие, ультразвуковая обработка, адгезионная стойкость, коррозионная стойкость, износостойкость.
Annotation
Chykhira I.V. Development of the epoxide composite films modified by the ultra-sound field. - Manuscript.
Dissertation submitted for the Scientific Degree of Candidate of Sciences (Engineering) in specialism 05.02.01.-Materials sciencies. - Lutsk State Technical University. Lutsk, 2006.
It was found experimentally that introduction of the dispersed fillers of the carbon gas black into the matrix under maximum composition causes the decrease of the mechanical loss tangent in 10…15% and increase of its peak width in 1,8…2,0 times as compared with the unfilled matrix of the fibre. It proves the increase of the matrix lacing degree in a composite material. The further additional ultra-sound treatment of composites with this dispersion fillers independently of the fibres leads to the increase of the adhesion, cohesion strength in 20…35% and modulus of elasticity of the epoxide composite materials independently of the chemical nature of the fibre. It was found that the most efficient is the application of the fibre films (in the form of glass or basalt fabris), from the point of view of creep improvement, and dispersion filler (in the form of the carbon gas black).
The technology of forming epoxo-composites using the complex ultra-sound treatment of the fibre in the water medium and epoxide composites with the dispersion parts in the air, is developed. Basing on the experiments carried out new multi-layer corrosion and wear resistant protective films for the tehnological equipment, have been developed.
Key words: epoxide matrix, dispersion and fibre filler, protection film, ultra-sound treatment, adhesion strength, corrosion resistance, wear resistance.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Вплив мінеральних наповнювачів та олігомерно-полімерних модифікаторів на структурування композиційних матеріалів на основі поліметилфенілсилоксанового лаку. Фізико-механічні, протикорозійні, діелектричні закономірності формування термостійких матеріалів.
автореферат [29,3 K], добавлен 11.04.2009Основні принципи здійснення електроерозійного, електрохімічного, ультразвукового, променевого, лазерного, гідроструменевого та плазмового методів обробки матеріалів. Особливості, переваги та недоліки застосування фізико-хімічних способів обробки.
реферат [684,7 K], добавлен 23.10.2010Будова, властивості і класифікація композиційних матеріалів – штучно створених неоднорідних суцільних матеріалів, що складаються з двох або більше компонентів з чіткою межею поділу між ними. Економічна ефективність застосування композиційних матеріалів.
презентация [215,0 K], добавлен 19.09.2012Основні принципи підвищення зносостійкості порошкових матеріалів на основі заліза. Вплив параметрів гарячого штампування на структуру і властивості отримуваних пористих заготовок. Технологія отримання композитів на основі системи карбід титану-сталь.
дипломная работа [4,8 M], добавлен 27.10.2013Структура, властивості та технології одержання полімерних композиційних матеріалів, методика їх вимірювання і виготовлення. Особливості лабораторного дослідження епоксидної смоли, бентоніту, кварцового піску. Визначення якостей композиційних систем.
курсовая работа [10,8 M], добавлен 12.06.2013Характеристика композитних матеріалів та їх дефектів. Теорія фракталів та її застосування. Методи визначення фрактальної розмірності. Дослідження зміни енергоємності руйнування епоксидного олігомера в залежності від концентрації в полімері наповнювача.
дипломная работа [7,1 M], добавлен 15.02.2017Характеристика методів діагностики різальних інструментів для токарної обробки алюмінієвих сплавів. Розробка системи визначення надійності різця з алмазних композиційних матеріалів при точінні. Розрахунки значень напружень і ймовірності руйнування різця.
реферат [38,6 K], добавлен 10.08.2010Проблеми зберігання якості харчових продуктів зі збільшенням терміну їх зберігання. Технології виготовлення пакувальних матеріалів на основі целюлозного волокна і цеоліту. Залежність властивостей нового пакувального картону від вмісту його компонентів.
статья [92,7 K], добавлен 24.04.2018Аналіз геометричних параметрів ріжучої частини спіральних свердел з перехідними ріжучими крайками. Опис процесів формоутворення задніх поверхонь свердел різних конструкцій. Результати дослідження зусиль різання і шорсткості поверхні під час свердління.
реферат [78,6 K], добавлен 27.09.2010Аналіз сучасних досліджень із підвищення зносостійкості твердих тіл. Вплив структури поверхневих шарів на їхню зносостійкість. Газотермічні методи нанесення порошкових покриттів. Регуляція параметрів зношування композиційних покриттів системи Fe-Mn.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 04.02.2011Переваги дисперсно-зміцнених композиційних матеріалів над традиційними сплавами. Розрахунок розміру часток по електронно-мікроскопічним знімкам. Структура бінарних дисперсно-зміцнених композитів на основі міді вакуумного походження у вихідному стані.
дипломная работа [6,3 M], добавлен 16.06.2011Створення нових лакофарбових матеріалів, усунення з їх складу токсичних компонентів, розробка нових технологій для нанесення матеріалів, модернізація обладнання. Дослідження технологічних особливостей виробництва фарб. Виготовлення емалей і лаків.
статья [21,9 K], добавлен 27.08.2017Конструкторсько-технологічний аналіз виробу. Визначення складу та властивостей металу, обґрунтування способів зварювання та використовуваних матеріалів. Розрахунок витрат зварювальних матеріалів. Аналіз варіантів проведення робіт та вибір оптимального.
курсовая работа [1007,9 K], добавлен 27.05.2015Застосування процесів сушіння у харчовій технології для зневоднення різноманітних вологих матеріалів. Його тепловий, гідравлічний та техніко-економічний розрахунок. Способи видалення вологи з матеріалів. Опис апаратурно-технологічної схеми сушіння.
курсовая работа [211,9 K], добавлен 12.10.2009Розгляд поняття, класифікації (друкарський, фільтрувальний, промислово-технічний, пакувальний), властивостей, сировини (целюлоза, наповнювачі, вода, клеї), технології виготовлення паперу. Характеристика хімічних добавок в галузі будівельних матеріалів.
курсовая работа [308,8 K], добавлен 13.06.2010Абразивне зношування та його основні закономірності. Особливості гідроабразивного зношування конструкційних матеріалів. Аналіз методів відновлення зношених деталей машин. Композиційні матеріали, що використовуються для нанесення відновних покриттів.
дипломная работа [8,9 M], добавлен 22.01.2017Обґрунтована відповідність жіночого жакету сучасним тенденціям моди, конкурентоспроможність та економічність виготовлення. Аналіз матеріалів, їх властивостей до виробничих процесів. Підвищення продуктивності праці за рахунок механізації ручних робіт.
курсовая работа [33,4 K], добавлен 23.07.2011Розгляд моделей жіночої сукні з маленькою ступінню прилягання по лінії талії. Ознайомлення із технологічною послідовністю виготовлення виробу. Вибір та обґрунтування матеріалів та фурнітури. Аналіз та розробка методів обробки деталей і вузлів виробу.
курсовая работа [64,9 K], добавлен 01.03.2012Вплив технологічних параметрів процесу покриття текстильних матеріалів поліакрилатами на гідрофобний ефект. Розробка оптимального складу покривної гідрофобізуючої композиції для обробки текстильних тканин, що забезпечує водовідштовхувальні властивості.
дипломная работа [733,4 K], добавлен 02.09.2014Вибір та характеристика моделі швейного виробу. Загальна характеристика властивостей основних матеріалів для заданого виробу. Визначення структури і будови ниток основи і піткання, переплетення досліджуваної тканини. Вибір оздоблювальних матеріалів.
курсовая работа [40,4 K], добавлен 15.06.2014