CC BY
9
УДК 532.1
Е. В. Степанов, А. В. Чурилин, Д.В.Трофимов, Н. П. Жуков*, Д. В. Крамарев, Ю.А. Черненко**
Тамбовский государственный технический университет, Тамбов, Россия 392000, г. Тамбов, ул. Советская, д. 106, * e-mail: teplotehnika@nnn.tstu.ru
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, Миусская пл., д. 9 ** e-mail: u.chernenko@ya.ru
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВОДНОЙ ЭМУЛЬСИИ СОПОЛИМЕРА ЭТИЛАКРИЛАТА, ДИМЕТАКРИЛОВОГО ЭФИРА ЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ И МЕТИЛОЛМЕТАКРИЛАМИДА
Аннотация
Работа посвящена изучению свойств водной эмульсии сополимера этилакрилата, диметакрилового эфира этиленгликоля и метилолметакриламида. Проведенные исследования позволили предложить температурный режим импрегнирования абразивного инструмента с обоснованием уменьшения концентрации полимерного вещества.
Ключевые слова: импрегнатор, абразивный инструмент, угол смачивания, концентрация.
Качество машин и аппаратов при их изготовлении во многом определяется эффективностью работы абразивного инструмента (АИ). Совершенствование технологии изготовления и последующая дополнительная обработка АИ существенно расширяют области его применения, приводят к значительному экономическому эффекту [1, 2].
Шлифование абразивами - «сложное многообразие разнообразных явлений, которое трудно представить простой и наглядной моделью» [1]. Поэтому при анализе этих процессов их условно подразделяют на главные (стружкообразование) и сопутствующие (тепловые, фрикционные, колебательные). Следует отметить, что сопутствующие процессы во многом определяют главные, а ,значит, и эксплуатационные свойства абразивных инструментов.
Для импрегнирования стандартных абразивных инструментов применяют различные импрегнаторы. Одной из первых была пропитка абразивных инструментов расплавом серы. Этот метод сложен и энергоемок, поэтому дальнейшие исследования были направлены на разработку технологий, основанных на заполнении пор абразива по методу свободного капиллярного поднятия жидкого импрегнатора с последующим переводом в твердое состояние части его с помощью сушки. Но такие технологии, как правило, требуют соответствующих свойств импрегнатора или добавления к нему поверхностно-активных веществ, обеспечивающих быструю и равномерную по объему абразивного круга пропитку. В дальнейшем были сформулированы следующие требования, предъявляемые к импрегнаторам [1]:
- улучшать эксплуатационные свойства АИ;
- не оказывать коррозирующего действия на станочное оборудование;
- сохранять стабильность при хранении;
- быть пожаробезопасным;
- не оказывать вредного воздействия на обслуживающий персонал и окружающую среду.
Всем вышеперечисленным требованиям отвечает водная полимерная эмульсия акрилатного типа, а именно, 40% водная эмульсия «Эмукрил М» [2-4].
В данной работе приведены результаты исследований по определению поверхностного натяжения 40% водной эмульсии «Эмукрил М» и угла смачивания эмульсией поверхности керамической связки корундовых кругов.
Равновесный краевой угол смачивания (0, град) определяли путем измерения диаметра основания и высоты капли импрегнатора на горизонтальной подложке. В качестве подложек использовали пластинки из расплавленной и отвержденной связки К5.
Измерение размеров капель проводили в температурном интервале 20 - 60°С. Нагрев и термостатирование осуществляли в закрытых бюксах. Капли эмульсии размещали на подложку только на короткое время измерения (во избежание испарения воды и изменения концентрации полимерной эмульсии). Температурные зависимости краевого угла смачивания водой и импрегнатором подложки, спеченной из связки К5, представлены на рис. 1.
Как видно из представленных данных, с ростом температуры угол смачивания импрегнатором подложки увеличивается. Данное явление является нетипичным, так как с ростом температуры краевой угол у большинства веществ уменьшается.
Рис. 1. Температурная зависимость краевого угла смачивания эмульсией «Эмукрил М» подложки, спеченной из связки К5
Следует отметить, что в ряде случаев возникает пропиткой АИ импрегнатором с разной массовой необходимость увеличить или уменьшить количество концентрацией полимерного вещества в воде. импрегнатора в порах инструмента, что достигается
6,град 45
35
25
15
5
15 25 35 45 55 Г,°С
Рис. 2. Температурная зависимость краевого угла смачивания импрегнатором «Эмукрил М» подложки при различной массовой концентрации эмульсии: (1) - 40%; (2) - 30%; (3) - 20%; (4)- 10% и водой - (5)
Коэффициент поверхностного натяжения полимерной эмульсии «Эмукрил М» определяли по методу отрыва кольца. Рассчитывали отношение силы, измеренной при отрыве металлического кольца от поверхности жидкости, к длине границ пленки. Значения коэффициента поверхностного натяжения исследуемой эмульсии с ростом температуры представлены на рис. 3.
Выполненные исследования показали, что с увеличением температуры растут краевой угол смачивания эмульсией подложки и поверхностное натяжение импрегнатора. Перечисленные свойства негативно сказываются на процессе пропитки абразивного инструмента. Пропитку лучше вести при значениях температуры импрегнатора 20 - 30°С. Следует рассмотреть возможность проведения пропитки импрегнатором с меньшим содержанием полимерного вещества.
оД'м 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0
20 25 30 3 5 40 45 50 55 ТХ
Рис. 3. Температурная зависимость коэффициента поверхностного натяжения эмульсии «Эмукрил М»
Перечисленным выше требованиям удовлетворяет разработанный способ импрегнирования абразивных кругов [5].
Степанов Евгений Викторович, магистрант ФГБОУ ВПО «ТГТУ», Тамбов, Россия.
Чурилин Алексей Владимирович, к.т.н., доцент кафедры «Энергоэффективные системы» ФГБОУ ВПО «ТГТУ», Тамбов, Россия.
Трофимов Денис Валерьевич, студент ФГБОУ ВПО «ТГТУ», Тамбов, Россия.
Жуков Николай Павлович, д.т.н., профессор кафедры «Энергообеспечение предприятий и теплотехника» ФГБОУ ВПО «ТГТУ», Тамбов, Россия.
Крамарев Дмитрий Владимирович, аспирант кафедры технологии переработки пластмасс РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Черненко Юрий Александрович, аспирант кафедры технологии переработки пластмасс РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Литература
1. Оробинский В. А. Абразивные методы обработки и их оптимизация. М.: Машиностроение, 2000. - 314 с.
2. Модифицирование абразивного корундового инструмента поверхностно-активными веществами / Н.П. Жуков, И.В. Рогов, Н.Ф. Майникова, А.А. Балашов // Вестник Тамбовского государственного технического университета , 1998. - Т.4. №1. - С. 91 - 97.
3. Исследование реологических свойств водной эмульсии сополимера этилакрилата, диметакрилового эфира этиленгликоля и метилолметакриламида / В.В. Воронов, А.В. Чурилин, Ю.А.Черненко, Н.П.Жуков // Успехи в химии и химической технологии, 2014. - Т.28. №3 (152). - С. 76 - 78.
4. 4. Чурилин А.В., Жуков Н.П. / Импрегнирование инструмента с целью повышения энергоэффективности абразивной обработки // Достижения вузовской науки, 2013. - №6. - С. 127 -131.
5. Пат. 2284895 РФ, МКИ В24Д 3/34. Способ импрегнирования абразивного инструмента / Н.Ф. Майникова, Н.Ф. Жуков, В.М. Дмитриев, А.В. Чурилин // Б.И. №28. - 2006.
Stepanov Evgenii Viktorovich, Churilin Aleksey Vladimirovich, Trofimov Denis Valeryevich, Zhukov Nikolay Pavlovich, KramarevDmitryi Vladimirovich , Chernenko Yurii Aleksandrovich**
Tambov state technical University, Tambov, Russia
* e-mail: teplotehnika@nnn.tstu.ru
D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. ** e-mail: u.chernenko@ya.ru
INVESTIGATION OF AQUEOUS EMULSION OF ETHYL ACRYLATE, DIMETAKRIL
ETHYLENE GLYCOL ETHERS AND METHYLOLMETHACRYLAMIDE
Abstract
The work is devoted to the study of the properties of an aqueous emulsion copolymer of ethyl acrylate, dimethacrylate ether of ethylene glycol and methylolmethacrylamide. The conducted research allowed to offer temperature of the impregnation of the abrasive tool with a justification for reducing the concentration of polymeric substances.
Key Words: the impregnator, abrasive tools, angle, concentration.
