Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Институт биотехнологии, пищевой и химической инженерии

Кафедра химической технологии

Реферат

тема: «Вещества, используемые для изменения технологических и эксплуатационных свойств полимеров и полимерных материалов. Физико-химические основы введения этих веществ»

Р 18.04.01.11.000 ОТ

Магистрант группы 8ХТ-61 И.И. Тютикова

Преподаватель к.x.н., доцент А. В. Протопопов

Барнаул 2017

Содержание

• Введение
• 1. Исследование физико-химических свойств полимеров
• 2. Анализ последних исследований и публикаций
• 3. Механические характеристики
• Выводы
• Список использованных источников


Введение

Актуальность темы исследования.

На сегодняшний день современная техника немыслима без широкого применения волокнистых полимерных композиционных материалов (ВПКМ), прочно занявших место в таких областях техники как авто -, судо - и приборостроение. ВПКМ в сочетании с удобством переработки, позволяют снизить массу изделий, уменьшить трудоемкость их изготовления, материалоемкость, повысить конкурентоспособность.

Постановка проблемы.

Эксплуатационные характеристики исходных полимеров, не всегда удовлетворяют требованиям, предъявляемым к конструкционным пластмассам. Поэтому часто их заменяют органоволокнитами (изотропные материалы), состоящими из на основе термореактивных связующих хаотично армированных дискретными волокнами, в частности - фенолформальдегидной смолы (ФФС), получившей широкое использование благодаря давно налаженному производству, малой стоимости, сочетанию таких ценных свойств, как термостойкости и относительно высокой адгезии к армирующим компонентам.

Анализ последних исследований и публикаций.

ФФС в процессе переработки дают возможность при взаимодействии с другими веществами получать изделия, минуя стадии полимеризации или поликонденсации. В отличие от ряда различных видов армированных и наполненных изделий, характеристики которых формируются непосредственно в процессе изготовления, полуфабрикаты из органоволокнитов на основе ФФС готовятся заранее и могут храниться до 3-4 месяцев без ухудшения технологических и эксплуатационных характеристик.

Определение не решенных частей общей проблемы.

Исследование влияния термостойких органических волокон на свойства оргаволокнитов на основе фенолформальдегидной смолы.

Для определения физико-механических и теплофизических показателей были изготовлены и изучены композиции содержащие органические волокна длинной 7 мм в количестве 60 (Русар) и 60- 70 (Танлон) мас.%.

Выводы. Результаты проведенных испытаний свидетельствуют о том, что органопластик армированный 60 мас. % волокна Русар, превышает по прочностным свойствам материал содержащий полисульфонамидное волокно в 1,76-2,5 раза, но по термостойкости уступает композиту с 70 мас. % ПСА в 1,4-2,3 раза.

Постановка проблемы.

Перспективы развития новой техники в настоящее время связывают с широким использованием полимерных волокнистых композиционных материалов (ВПКМ) [1], обладающих высокими прочностными характеристиками при малом удельном весе.

1. Исследование физико-химических свойств полимеров

ВПКМ уже давно вытеснили стандартные материалы и технологии в таких отраслях техники, как авиа-, машино-, судо- и ракетостроение. Использование изделий с бронзы, стали, баббита и др. в высоконагруженых узлах трения транспортных машин, работающих в самых различных условиях работы (например, нефтеперекачивающей станции, гидроэлектростанции, металлургического прокатного стана), приводит к их отказам, сопровождаемых аварийными ситуациями, катастрофа- ми и значительными экономическими потерями. Полимерные композиционные материалы позволяют увеличить ресурс механизмов, повысить их надежность, снизить затраты при ремонте и эксплуатации [2].

2. Анализ последних исследований и публикаций

Особый интерес вызывают органоволокниты содержащие термостойкие органические волока типа СВМ, Русар, Кевлар и др. [3], пропитанные фенолформальдегидными смолами (ФФС), которые являются наиболее широко распространенной группой конструкционных композитов [4].

Благодаря сочетанию достаточно высоких физико-механических и теплофизических свойств, хорошей совместимости с различными по виду и количеству наполнителями, технологичности, а также сравнительно низкой стоимости они применяются для изготовления деталей общего технического назначения, работающих на изгиб и кручение (рукоятки, стойки, направляющие втулки, шкивы, маховики и т. д.). ФФС являются наиболее подходящими материалами для защиты ракет и космических спутников от действия высоких температур, так как они образуют при этом оболочку из кокса, устойчивую к действию высоких температур [5; 6].

В настоящей работе представлены результаты исследований физико-механических и теплофизических свойств органопластиков, наполненных органическими волокнами Русар и Танлон, что отличаются от типичных представителей органических волокон, соответственно, высокими прочностными показателями и термостойкостью.

Исследование влияния термостойких органических волокон на свойства композитов на основе фенолформальдегидной смолы. В качестве связующего использовали фенолформальдегидную смолу ЛБС-1 (ГОСТ 901-78), представляющую собой спиртовой раствор резольной (фенольной или крезольной) смолы.

Применяется для покрытий и пропитки различных материалов. Покрытия из бакелитового лака стойки к действию растворов кислот, солей и ряда органических растворителей, нестойки к действию щелочей и окислителей [7].

3. Механические характеристики

В качестве наполнителей выбрали: - органическое параарамидое волокно Русар - С (производство Россия), которое является бесспорным лидером по прочности и другим физико-химическим характеристикам среди арамидных волокон. При равном весе Русар - С оказывается прочнее стали в пять раз [8]; - органическое полисульфонамидное (ПСА) волокно Танлон Т700 (производство Шанхай). Композиции из фенолформальдегидной смолы марки ЛБС-1 (ГОСТ 901-78) 30- 40 мас. % и хаотически расположенного в нем волокнистого наполнителя: параарамидного Русар-С (60 мас. %) и полисульфонамидного Танлон Т700 (60-70 мас. %) готовили по такой технологической схеме: - приготавливали раствор фенолформальдегидного связующего для пропитки - бакелитовый лак разводили ацетоном до концентрации 30-35 % (в пересчете на сухой олигомер); - пропитку связующего волокнистым наполнителем проводили механическим смешением (хаотическое армирование); - феноорганопрепрег сушили 24 часа на воздухе при комнатной температуре и при 353 К в термошкафу до обеспечения оптимальных технологических параметров: со- держание летучих в прессование образцов органопластиков проводили при удельном давлении 35- 40 МПА и температуре 433 К, температура загрузки пресс-материала в пресс-форму и температура выгрузки - 353 К, скорость подъема температуры 2 град/мин [10].

Разрушающее напряжение и относительную деформацию при сжатии определяли согласно ГОСТ 4651-78 на испытательной машине FP-100. Плотность образцов находили аддитивным и гидростатическим методом согласно ГОСТ 15139-69. Исследование микротвердости полученных органопластиков проводили при помощи прибора ПМТ- 3М. Изучение термостойкости и кинетики термолиза органопластиков проводили методом ТГА с использованием дериватографа Q - 1500Д системы Паулик - Паулик - Эрдей венгерской фирмы МОМ в интервале температур 298-1273 К со скоростью подъема температуры - 283 К/мин, маса образца составляла 200 мг. Термостойкость является одной из важных характеристик полимерных материалов, работающих в экстремальных условиях, основным методом определения которой является термогравиметрический анализ

Судя из данных термогравиметрического анализа, максимальное значение термостойкости наблюдается в ОП содержащего 70 мас. % ПСА, что объясняется высокой термоокислительной устойчивостью волокна Танлон. Кривые полученных органопластиков, согласно классификации Херцберга [11] относятся к кривым ІІ типа - характеризующим упругое гомогенно-пластическое поведение: на кривых помимо прямолинейного участка, соответствующего упругой деформации образцов, наблюдается параболический участок кривой, описывающий гомогенно-пластическую деформацию, которая приводит к необратимым изменениям формы. Пластическая деформация возникает в результате необратимого перемещения дислокаций: одна часть кристалла перемещается относительно другой, что приводит к деформационному упрочнению. В результате, кривая в своей параболической части поднимается до значения некоторого максимального напряжения, за счет возрастающего сопротивления со стороны материала наращиванию пластической деформации.

Что касается механических характеристик, максимальные показатели наблюдаются в ОП, содержащего 60 мас. % волокна Русар - С. При введении такого же количества полисульфонамидного волокна прочность значительно ниже, что объясняется более низкой прочностью самого волокна по сравнению с Русаром продолжает снижаться при дальнейшем увеличении содержания данного волокна до 70 мас. %.

Выводы

Из полученных данных видно, что ОП, армированный 60 мас. % волокна Русар, превышает по прочностным свойствам материал, содержащий полисульфонамидное волокно, в 1,76-2,5 раза, но по термостойкости уступает композиту с 70 мас. % ПСА в 1,4-2,3 раза.

термостойкий фенолформальдегидный смола органопластик

Список использованных источников

1. Черкасова Н. Г. Реактопласты, хаотически армованные химическими волокнами / Н. Г. Черкасова, А. И. Буря. - Днепропетровск : ИМА-пресс, 2011. - 234 с.

2. Нелюб В. А. Применение полимерных композиционных материалов в судостроении для ремонта корабельных надстроек / В. А. Нелюб // Ремонт. Восстановление. Модернизация. - 2013. - № 5. - С. 21-24.

3. Перепелкин К. Е. Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты / К. Е. Перепелкин. - СПб.: Научные основы и технологии, 2009. - 379 с.

4. Юскаєв В. Б. Композиционные материалы: учебное пособие / В. Б. Юскаєв. - Суммы : СумДУ, 2006. - 199 с.

5. Гаврилов Г. Н. Материаловедение. Неметаллические материалы / Г. Н. Гаврилов, В. К. Сорокин. - Нижний Новгород: Нижегород. гос. техн. ун-т, 2008. - 46 с.

6. Справочник по пластическим массам / под ред. М. И. Гарбара, М. С. Акутина, Н. М. Егорова. - М.: Химия, 1967. - 462 с.

7. Коршак В. В. Термостойкие полимеры / В. В. Коршак. - М. : Наука, 1969. - 411 с.

8. Шебанов С. М. Увеличения прочности нити Русар - С при обработке суспензией углеродного наноструктурного материала «Таунит» / С. М. Шебанов, В. Г. Бова, И. К. Новиков // Композитный мир. - 2016. - № 1. - С. 67-69.

9. Шебанов С. М. Увеличение прочностных характеристик арамидного волокна Русар при электромагнитной обработке / С. М. Шебанов, И. К. Новиков // Наука и мир. - 2014. - Т. 1, № 10. - С. 81-83.

10. Пат. 2374279 С2 Российская Федерация, МПК С 08 L 77/10, 61/20, C 08 J 5/14. Полимерная композиция конструкционного назначения / А. И. Буря, Н. Г. Черкасова, Н. Т. Арламова, И. В. Тихонов, В. Н. Сугак; заявитель и патентообладатель ООО НПП «Термотекс». - № 2005113831/04; заявл. 10.11.06 ; опубл. 27.11.09, Бюл. № 33.

11. Херцберг Р. В. Деформация и механика разрушения конструкционных материалов / Р. В. Херцберг ; [пер. с англ.; под ред. М. Л. Бернштейна, С. П. Ефименко]. - М.: Металлургия, 1989. - 576 с. ТЕ

Размещено на Allbest.ru