CC BY
75
Таблица 1 - Зависимость периода приработки и коэффициента трения от физико-механических свойств исследуемых полимерных материалов
Материал Коэффициент трения Модуль упругости, МПа Темп. стеклования, К Микротвердость, МПа Адгезии проч., МПа Время приработки, М0"2,с
ПЭВП 0,40 730 230 68 22 30
ФАЭД-20 0,36 820 310 85 30 40
ЭД-16 0,30 2220 342 192 45 70
ПНП 0,28 1100 298 122 28 56
Примечание: при PV =0,04 Мпа*м/с
Таблица 2 - Зависимость продолжительности приработки КПМ от фактора ри при различных значениях плотности трибоэлектрического заряда
Значения плотности трибозаряда ^*10,Кл/м) Продолжительность приработки ПНП (Р102,с) при различных значениях ри
0,01 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
1,75 51 48 46 45 44,5 44
2,75 49 46 44 43 42 41,5
3,75 47 41,5 38,5 37,5 37 36,5
Таблица 3 - Зависимость продолжительности приработки КПМ от фактора ри при различных значениях температуры в зоне трения
Значения температуры в зоне трения(Т,0 К) Продолжительность приработки ПНП (1*102,с) при различных значениях ри
0,01 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
300 53,5 53 52 50 47,5 44
306 51,5 51 49,5 47 43,5 38,5
312 49,5 48,5 46,5 44 40 33,5
Анализ результатов исследования показывает (рисунки 1-6, таблицы 1-3), что среди исследованных полимерных материалов наименьшее значение продолжительности периода приработки наблюдается у полиэтиленовых и фурано-эпоксидных полимеров. Пентапласт имеет наименьшее установившиеся значение коэффициента трения, несмотря на то, что температура стеклования, модуль упругости и микротвердость у пентапласта выше, чем у фурано-эпоксидных композиций. Это, видимо, связано со структурной особенностью пентапласта, наличием симметрично расположенных хлорметильных групп, которые экранируют основную цепь полимера от внешних воздействий.
ВЫВОДЫ
1 Процесс приработки полимерных материалов при трении с волокнистыми материалами сопровождается изменениями поверхностных свойств полимеров. Эти изменения, в свою очередь, влияют на физико-механические и триботехнические свойства полимеров, особенно в начальный период трения.
2 Через определенное время триботехнические параметры стабилизируется, причем стабилизация по времени происходит по следующей последовательности: сначала стабилизируется плотность трибоэлектрического заряда (я), потом температура в зоне трения (Т ), в конце коэффициент трения т.е. образуется ранжированный ряд q < T < ^ не зависящий от вида и свойства материала.
3 На основе анализа результатов исследования в качестве основного фактора, определяющего продолжительности периода приработки полимерных материалов при трении с волокнистыми материалами, выбран коэффициент трения, после стабилизации величины которого процесс приработки считается завершенным, т.е. пара трения полностью прирабатывался.
Список литературы
1 Носиров И. З., Алматаев Т. А., Косимов И. С. Способ притирки
поверхностей детали и притир. Патент Р Уз № 03685. Бюл. № 6, 30.06.2008.
2 Джумабоев А. Б., Алматаев Т. А. [и др.] Дисковый трибометр.
Патент РУз № 1389. 01.12.1994.
3 Негматов С. С. Основы процессов контактного взаимодействия
композиционных полимерных материалов с волокнистой массой. Т. : Фан, 1994. 296 с.
4 Джумабаев А. Б. Методологические основы исследования разработки
антифрикционных материалов рабочих органов машин хлопкового комплекса : автореф. дис. ... д-ра техн. наук. М., 1990. 36 с.
5 Белый В. А., Свириденок А. И., Петроковец М. И. [и др.] Терние и
износ материалов на основе полимеров. Минск : Наука и техника, 1976. 430 с.
УДК 621.763:621.317.42 Н.А. Икромов
Андижанский машиностроительный институт Республика Узбекистан
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ
Аннотация. В работе приведены результаты исследования влияния внешнего магнитного поля на физико-механические свойства и структуру наполненных полимерных покрытий.
Ключевые слова: влияние, полимер, покрытия, магнитные поля, физико-механические свойства, напряженность, композит, наполнитель.
96
вестник кгу, 2015. № 3
N.A. Ikromov
Andizhan machine-building institute The Republic of Uzbekistan
INVESTIGATION OF THE MAGNETIC FIELD INFLUENCE ON PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF COMPOSITE AND POLYMERIC COATINGS
Abstract. Influence of the external magnetic field on physical and mechanical properties and filled polymeric coatings structure is investigated and the results are presented in this paper.
Keywords: influence, polymer, coating, magnetic field, physical and mechanical properties, intensity, composite, filler.
ВЕДЕНИЕ
В настоящее время большое распространение получили методы термической, радиационной, ультразвуковой обработки, прививка мономерами и др. Однако эти виды физической и химической модификации, способствуя в определенной степени улучшению физико-химических свойств полимерных покрытий, недостаточно технологичны и дорогостоящие, в некоторых случаях вредны для организма человека, что сдерживает их широкое применение в промышленном производстве.
Необходимо отметить, что до последнего времени практически мало исследовано влияние внешнего электромагнитного поля в различных направлениях на полимерные покрытия с диамагнитными, парамагнитными и ферромагнитными наполнителями, а также системами наполнителей, имеющими различные по природе адсорбционные свойства, которые не только регулируют физико-механические характеристики покрытий, но и снижают их себестоимость.
Широкое внедрение модифицированных электромагнитным полем полимерных и композиционных покрытий в различные области промышленных производств требует проведения комплексных научных исследований и создания более эффективных универсальных установок, способов и режимов обработки, а также выбора соответствующих полимерных связующих и наполнителей.
Актуальность работы
В настоящее время заслуживает внимание проведение всесторонних исследований по улучшению физико-механических и эксплуатационных свойств полимерных и композиционных материалов и их внедрению в производство. Высокая эффективность этих материалов особенно проявляется при их использовании в виде тонкослойных покрытий на поверхности металлических изделий, конструкций и деталей, когда свойства металла удачно сочетаются со свойствами полимерных и композиционных материалов.
В последние годы появились работы по изменению свойств различных полимеров за счет воздействия внешнего электромагнитного поля, которое позволяет получать покрытия с ориентированной структурой. Процессы обработки деталей с покрытием в электромагнитном поле технологичны и безопасны, а также более дешевые по сравнению с другими химическими и физическими методами модификации. Однако они недостаточно изучены, в связи с чем электромагнитная обработка полимерных и композиционных материалов не получила широкого применения в производстве. Поэтому комплексное исследование влияния магнитного поля на физико-
механические и эксплуатационные свойства полимерных композиционных материалов и покрытий поверхности металлических конструкций и деталей на их основе является актуальной проблемой.
Цель исследования: изучение влияния магнитного поля на физико-механические свойства полимерных и композиционных покрытий.
Поставленная цель достигается путем решения следующих задач:
- исследовать влияние электромагнитного поля на адгезионные и физико-механические свойства ненапол-ненных полимерных и наполненных композиционных полимерных покрытий;
- исследовать влияние электромагнитного поля на физико-механические свойства композиционных полимерных покрытий, содержащих различного типа и природы минеральные наполнители.
Объект исследования. Объектами исследований являются эпоксидный олигомер ЭД-16; наполнители -железный порошок, алюминиевая пудра, графит чешуйчатый, графит порошковый, тальк, сажа; подложки: сталь, алюминиевый лист, медный лист. В состав композиций на основе ЭД-16 и ФАЭД-20 также входили пластификатор дибутлифталат (ДБФ) и отвердитель полиэтиленпо-лиамин (ПЭПА).
Методы исследований. В работе использованы современные методы исследования физико-механических, адгезионных свойств композиционных полимерных покрытий в соответствии с ГОСТ. Обработку полимерных покрытий осуществляли на электромагнитной установке.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Как известно [1; 2], при наполнении покрытий изменяется технологический режим формирования и их свойства. Поэтому были проведены исследования влияния внешнего магнитного поля на физико-механические свойства композиционных полимерных покрытий, а также влияние напряженности магнитного поля на свойства наполненных полимерных покрытий.
Для исследования нами были выбраны ингредиенты, различные как по виду и природе (разные по электромагнитным свойствам), так и по дисперсности частиц.
Как видно из таблицы 1, значения таких свойств, как разрывная прочность покровной пленки и адгезионная прочность композиционных покрытий, полученных на основе эпоксидного олигомера, резко отличаются при обработке в магнитном поле в зависимости от вида наполнителя при различной напряженности внешнего магнитного поля. Время обработки составляло 1000 с.
Для покрытий, наполненных диа- и парамагнитными наполнителями, эффект наблюдаемого явления, как следовало ожидать, несколько ниже по сравнению с покрытиями с ферромагнитными наполнителями, а повышение свойств композиционных покрытий составляет 2535%. Эти факты свидетельствуют о первостепенной роли ориентации структуры для регулирования свойств покрытий воздействием магнитного поля.
Эффективные изменения исследованных свойств в основном наблюдались в покрытиях, наполненных ферромагнитными и парамагнитними наполнителями. Композиционные покрытия на основе эпоксидного олигомера, наполненные железным порошком и у -окисью железа, при модифицировании во внешнем магнитном поле имеют 60-80 %-е увеличение адгезионной прочности и прочности пленки на разрыв по сравнению с необработанным в магнитном поле. Эти изменения, как показало изучение поверхностных структур покрытий (рисунок 1), в основном вызваны ориентацией ферромагнитных наполнителей вдоль
Таблица 1 - Изменение прочностных свойств композиционных эпоксидных покрытий, обработанных в магнитном поле, в зависимости от природы и вида наполнителей (время обработки 1000 с) при различной напряженности магнитного поля
Наполнитель Н=8*104 А/м (железного порошка 50 мас.ч., остальных наполнителей - 20 мас.ч.) Н=12'104 А/м (железного порошка 25 мас.ч., остальных наполнителей -10 мас.ч.) Н=16-104А/м (железного порошка 25 мас.ч., остальных наполнителей-10 мас.ч.)
прочность на разрыв, МПа прочность на удар, Н/м микротвердость,МПа прочность на разрыв, МПа прочность на удар, Н/м микротвердость,МПа прочность на разрыв, МПа микротвердость,МПа
Тальк 23,8 20,1 1,8 1Д 158,4 144,1 33,0 27,6 2,6 1,9 103,0 70,1 14,2 18,2 61,0 53,0
Сажа 21,4 19,0 1,8 1,1 156,6 144,0 30,2 28,1 2,1 1,8 89,3 71,0 14,9 12,8 56,5 45,0
Капрон 21Д 20,9 2,9 1,8 140,9 141,5 31,0 28,6 2,6 1,8 81,4 75,1 17,4 13,1 55,8 52,2
Графит 26,8 19,3 2,6 1,7 165,2 148,4 40,0 29,0 3,8 2,2 120,0 78,1 22,6 14,2 78.0 53.1
Алюминиевая пудра 23,0 18,4 1,5 1,0 155,6 145,2 29,0 26,3 2,6 2,0 89,3 74,0 14,0 12,2 48,4 43,2
Окись меди 28,6 20,0 2,0 1,4 168,0 145,0 37,4 30,1 3,0 2/7 98,5 76,5 18,2 13,0 57,0 47,4
Железный 32,1 4,2 215,0 40,0 3,8 132,2 25,0 139,2
порошок 20,0 1,6 164,2 28,0 2,7 82,1 13,1 67,0
Без 28,0 1,6 158,7 42,6 3,2 91,0 17,6 49,2
наполнителя 21,6 0,8 143,2 31,1 2,5 74,4 13,5 40,2
Примечание: в числителе - значение свойств покрытий, обработанных в магнитном поле, в знаменателе - не обработанных.
силовых линий магнитного поля в объеме покрытия.
При этом определенный вклад в улучшение свойств покрытий также вносит активизация процессов поляризации сегментов макромолекул, приводящих к улучшению условий взаимодействия на границе фаз наполнитель -связующее и адгезив - субстрат и интенсифицирующих процесс сшивки термореактивных и кристаллизации термопластичных связующих [3].
б х300
а и б-ЭД-16 + железный порошок; а - контрольная; б - обработанная в магнитом поле Рисунок 1 - Поверхностные структуры композиционных полимерных покрытий, модифицированных во внешнем магнитном поле
ВЫВОД
1 Исследовано влияние магнитного поля на физико-механические свойства композиционных полимерных покрытий в зависимости от вида и природы наполнителя. Это диамагнитные наполнители (тальк, сажа); парамагнитные (алюминиевая пудра, окись меди, графит, капрон) и ферромагнитные (железный порошок). Исследования показали, что при магнитной обработке композиционных полимерных покрытий наиболее высокие значения их физико-механических свойств наблюдаются при введении в них фер-рамагнитных наполнителей или при сочетании их с диа-или парамагнитными наполнителями, например, железный порошок - графит или железный порошок - тальк.
2 Изменение свойств композиционных покрытий при модифицировании в магнитном поле в основном зависит от электромагнитных свойств минеральных наполнителей. Закономерность эффективности влияния внешнего магнитного поля для всех диа-, пара- и ферромагнитных наполнителей четко выделяется. В связи с этим для дальнейших исследований из каждой группы выбрали по одному наполнителю - тальк, графит, железный порошок,
которые различаются магнитными характеристиками. Список литературы
1 Кербер М. Л. Полимерные композиционные материалы: структура,
свойства, технологии. М. : Профессия, 2008. 500 с.
2 Негматов С. С. Неорганические композиционные материалы.
Ташкент: УзРНТК «Фан ва тараккиёт», 1994. 262 с.
3 Икромов Н. А. Разработка оптимальных технологических режимов
обработки композиционных полимерных покрытий в электромагнитном поле и исследование их свойств: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Ташкент, 2011. С.32.
УДК 544.723
А.И. Денисова, Л.В. Мосталыгина, Ю.В. Кокшарова, Д.И. Викулин
Курганский государственный университет
НОВЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ ПРИРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В КАЧЕСТВЕ СОРБЕНТОВ ИОНОВ СВИНЦА (II)
Аннотация. Исследованы новые композиционные материалы на основе цитрусового пектина и бентонитовой глины, а также их активированных аналогов. Проведен сравнительный анализ сорбционной способности данных природных материалов в отношении ионов свинца (II). Показано, что лучшие характеристики имеют активированные порошки природных сорбентов.
Ключевые слова: композиционный природный сорбент, бентонитовая глина, цитрусовый пектин, ионы свинца (II), активация.
A.I. Denisova, L.V. Mostalygina, Y.V. Koksharova, D.V. Vikulin
Kurgan State University
NEW COMPOSITE NATURAL MATERIALS AS SORBING AGENTS OF THE LEAD NUCLEI (II)
Abstract. The article presents the results of the research of the new composite materials based on the citrus pectin and bentonite clay and their activated analogs. Sorption capacity of these natural materials was analyzed and compared with the lead nuclei (II). The study shows that activated powders of the natural sorbing agents have the best characteristics.
Keywords: composite natural sorbing agent, bentonite clay, citrus pectin, lead nuclei (II), activation.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время существует большое количество практически не изученных природных сорбентов, которые по этой причине не нашли широкого применения в промышленности и сельском хозяйстве. Отдельная область -изучение сорбентов, полученных на основе двух и более исходных компонентов. Вместе с тем высокие сорбцион-ные свойства таких материалов, дешевизна, широкое распространение в природе являются хорошими предпосылками для их использования в различных областях деятельности человека.
Известно, что сорбенты можно объединить в следующие группы:
1 Углеродные адсорбенты на основе активированного угля и углеволокнистых материалов (уголь активированный,
