Анализ несвязанных компонент в структуре эпоксидного полимера Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Лабораторные испытания пропитанных контактных вставок проводилось в сравнении с углеграфито-выми производства. Испытания вставок проводилось на стенде при различной относительной скорости непрерывного вращения.

Хорошие результаты показали образцы, изготовленные из металлокерамического материала, пропитанного масляной суспензией, содержащей алмазно-графитовый нанопорошок, в результате чего износ этого образца оказался значительно больше нормы (при этом глубина износа не должна превышать 10 мм). При дальнейших испытаниях износ по мере приработки уменьшается. Кроме того, уменьшение износа образца, как и в случае испытания образцов, пропитанных маслом, связано с образованием на контактной поверхности тонкого слоя смазки, в результате чего уменьшается коэффициент трения и нагрев образца (не выше 100°С).

Результаты эксплуатационных испытаний, проведенных на троллейбусных линиях Красноярска, показали, что пробег троллейбусов со вставками, пропитанными суспензией, состоящей из масла И-20А и НП-АГ, достигает в летний период в сухую погоду не менее 2 500 км, в условиях выпадения осадков -до 2 100...2 200 км, а в зимних условиях при температуре -35 °С - в пределах 400...450 км. В общем виде этот эффект можно отнести за счет проявления эффекта «самосмазывания», подобного тому, который имеет место при работе предварительно пропитанных маслом с помощью ультразвуковых колебаний пористых антифрикционных подшипников [5]. Сущность

эффекта заключается в том, что в процессе трения-скольжения вставки по поверхности контактного провода масло поступает в зону трения из капилляров. Кроме того, присутствующие суспензии частицы алмаза оказывают полирующее воздействие на поверхность контактного провода.

Библиографические ссылки

1. Ставер А. М., Губарева Н. В., Лямкин А. И. и др. Ультрадисперсные алмазные порошки, полученные с использованием энергии взрыва // Физика горения и взрыва. 1984. № 5. С. 100-103.

2. Морохов И. Д., Трусов Л. И., Чижик С. П. Ультрадисперсные металлические среды. М. : Атом-издат, 1977. 264 с.

3. Физический энциклопедический словарь. М. : Сов. энциклопедия, 1984. 944 с.

4. Патент на полезную модель № 45827. Установка для испытания на износ скользящих контактов токосъемных устройств электротранспорта / И. В. Карпов, В. Е. Редькин, А. В. Ушаков, Г. Г. Кру-шенко. Бюл., 2005. № 15.

5. Гладунова Е. В., Кашо О. С. Применение ультрадисперсных порошков в технологи изготовления самосмазывающихся подшипников // Высокоэнергетические процессы и наноструктуры : Материалы межрегиональной конф. КГТУ. Красноярск, 2002. С. 60-61.

© Сергеева Е. В., 2012

УДК 535.681.785.5; 535.620.19; 539.620.18

А. Б. Шестаков, Н. С. Наумкин, А. А. Иваненко Научный руководитель - Н. П. Шестаков Институт инженерной физики и радиоэлектроники Сибирский федеральный университет Институт физики имени Л. В. Киренского СО РАН, Красноярск

АНАЛИЗ НЕСВЯЗАННЫХ КОМПОНЕНТ В СТРУКТУРЕ ЭПОКСИДНОГО ПОЛИМЕРА

Описана установка и методика оптических измерений, предназначенных для оценки содержания несвязанных компонентов в эпоксидном полимере. Принцип работы установки основан на измерении спектров поглощения инфракрасного излучения конденсированными продуктами испарения несвязанных компонент. Повышена чувствительность установки для анализа структуры с малым содержанием (менее 1 %) свободных и частично связанных молекул.

Области применения композиционных материалов не ограниченны. Свойства композиционных материалов зависят от состава компонентов, их сочетания, количественного соотношения и прочности связи между ними.

При исследовании границ раздела молекулярных блоков эпоксидных полимеров было обнаружено [1], что при нагреве выше температуры стеклования на поверхности полимера выступают избыточные компоненты исходной смеси в виде микроскопических капель. Размер капель и их количество зависят от содержания химически несвязанных компонентов в образцах. Это явление было использовано при создании установки для измерения содержания несвязанных компонент полимера.

Основу установки составляет инфракрасный спектрометр Фурье преобразования Vertex 70 оснащенный микроскопом Hyperion 2000 фирмы Bruker Optics, термостоликом THMS 600 и температурным контроллером T96 фирмы Linkam Scientific Instruments Ltd (рис. 1). Перечисленное выше оборудование оснащено цилиндрическим Пельтье микрохолодильником ТВ-19-1,0-1,3СНЯ с отверстием в центре. Холодная поверхность микрохолодильника установлена на поверхности прозрачного в среднем ИК диапазоне ZnSe окна. Горячая поверхность микрохолодильника охлаждается металлическим радиатором, который обдувается сухим воздухом. Цилиндрический образец эпоксидного полимера с отверстием в центре помещается на нагреватель, таким образом, чтобы отверстие в

Секция ««ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»

образце совместилось с отверстием в нагревателе. Камера термостолика продувается чистым азотом, герметизируется и отключается от стандартного устройства продува на время эксперимента.

ИК Спектрометр Фурье преобразования.

компьютер

* обдув

температурный контроллер

Рис. 1. Схема установки термоспектрального анализа: 1 - микроскоп Hyperion 2000; 2 - микрохолодильник Пель-тье, 3 - окно из кристаллического ZnSe -; 4- образец полимера толщиной 0,08 мм с отверстием в центре; 5 - металлическое сопло; 6 - термостолик THMS 600 фирмы Linkam;

7 - подставка

Управление спектрометром и температурой осуществляется программно. Нагрев образца и многократные измерения ИК спектров стартуют одновременно. Пары химически несвязанных компонентов эпоксидного полимера конденсируются на верхнее окно, охлаждаемое микрохолодильником. В результате на его поверхности образуется пленка, состоящая из жидкого конденсата. По мере роста толщины пленки увеличивается поглощение. Далее по характерным линиям в спектре, определяется избыток того или иного компонента, а также можно судить о качестве полимеризации. Возникла проблема измерения образцов с близким к оптимальному соотношению компонент, т. е. в структуре с малым содержанием (менее 1 %) свободных и частично связанных молекул. Для ее решения использовался закона Бугера-Ламберта-Бера: I(l) = I0e-kl, где I0 - интенсивность входящего пучка; l - толщина слоя вещества, через которое проходит свет; k - коэффициент поглощения. Установка [2]

была модернизирована путем добавления металлического сопла, которое концентрирует продукты испарения полимерного образца на окне из 2п8е, тем самым увеличивается поглощение пленки, что проявляется в спектре.

На рис. 2 представлены спектры продуктов испарения одного образца снятые на термоспектральной установке с соплом (верхний спектр) и без него (нижний спектр).

Рис. 2. Спектры продуктов испарения эпоксидного полимера (образец полимеризован в изотропном температурном поле из смеси: ЭД-22/отвердитель/ускоритель - 100/81/0,3)

Нижний спектр, получен без использования металлического сопла, для концентрации несвязанных компонент на поверхность подложки из ZnSe, верхний с его использованием. Как видно из эксперимента, чувствительность прибора повысилась в 20 раз.

Библиографические ссылки

1. Наумкин Н. С., Шестаков Н. П., Иваненко А. А., Бурова О. В., Шестаков А. Б. // Физика низкоразмерных систем и поверхностей Low Dimensional Systems (LDS-2) : II Междунар. междисципл. Симпозиум (сентябрь 2010, Ростов-на-Дону - п. Лоо). С. 298-301.

2. Наумкин Н. С., Шестаков Н. П., Иваненко А. А., Каргин В. Ф., Шестаков А. Б. Термоспектральная установка для оценки содержания несвязанных компонентов в икрообразцах эпоксидного полимера // Приборы и техника эксперимента. 2012. № 2. С. 155-158.

© Шестаков А. Б., Наумкин Н. С., Иваненко А. А., 2012