CC BY
15
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ В ОБЛАСТИ ТЕХНОЛОГИИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Назаров Э.С.1, Турсунов А.Н.2 Email: Nazarov6111@scientifictext.ru
1Назаров Эркин Садикович - кандидат технических наук, доцент; 2Турсунов Адиз Нурали оглы - студент, кафедра физики, Бухарский государственный университет, г. Бухара, Республика Узбекистан
Аннотация: в статье обсуждаются способы разработки энергосберегающей и экологически безвредной технологии вулканизации эластомеров, обеспечивающей уменьшение выброса в атмосферу вредных газов и исключающей опасность преждевременной вулканизации на стадиях смешения, хранения и переработки. А также рассматриваются наиболее перспективные и многообещающие направления вулканизации эластомерных композиций под действием ИК-лучей, которые позволяют осуществить процесс вулканизации композиционных эластомерных материалов при относительно умеренных температурах с сохранением их ценных эксплуатационных свойств.
Ключевые слова: нанотехнология, эластомеры, композиционные полимерные материалы, нанокомпозит, наполнитель, полимерные фрикционные материалы, энергосберегающая технология, экологически безвредная технология, ИК-лучи, вулканизация.
NEW ACHIEVEMENTS IN THE FIELD OF COMPOSITE ELASTOMER MATERIALS TECHNOLOGY Nazarov E.S.1, Tursunov A.N.2
1Nazarov Erkin Sadikovich - Candidate of technical Sciences, Associate Professor; 2Tursunov Adiz Nurali egli - Student, DEPARTMENT OF PHYSICS;
BUKHARA STATE UNIVERSITY, BUKHARA, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: the article discusses ways of developing an energy-saving and environmentally friendly technology for vulcanization of elastomers, which ensures a decrease in the emission of harmful gases into the atmosphere and eliminates the danger of premature vulcanization at the stages of mixing, storage and processing. It also considers the most promising and promising directions for the vulcanization of elastomeric compositions under the influence of infrared rays, which make it possible to carry out the process of vulcanization of composite elastomeric materials at relatively moderate temperatures while maintaining their valuable performance properties.
Keywords: nanotechnology, elastomers, composite polymer materials, nanocomposite, filler, polymer friction materials, energy saving technology, environmentally friendly technology, infrared rays, vulcanization.
УДК 622.997
Современный этап научно-технического развития во многом определяется поиском путей создания материалов с улучшенными комплексами свойств. К важным достижениям за последние годы в области композиционных материалов, следует отнести создание нанотехнологии и наноматериалов, по существу являющихся новой эпохой в области композиционных материалов [1-3]. Благодаря успехам в области нанотехнологии стало возможным существенным образом улучшить свойства
композиционных полимерных материалов и принципиально по-новому подойти к усилению свойств эластомеров [4]. Применение нано структурированных частиц во всех случаях: водно-дисперсионных, порошковых и т.п., приводит к эффективному изменению свойств композитов.
Можно надеяться на то, что применение наноматериалов в ХХ! веке не только приведет к улучшению рецептуры и технологии получения композиционных полимерных материалов, но и позволит решить ряд важных технических задач и обеспечить растущую потребность различных отраслей народного хозяйства в композиционных материалах широкого спектра свойств. Особенности специфики вязкоупругих свойств нанокомпозитов делают их весьма перспективными материалами в недалеком будущем. В свете вышеизложенного, несомненный интерес представляет получение наноструктурированных частиц минеральных наполнителей, имеющихся в Республике Узбекистан, с целью высокопрочных и высокомодульных резин различного назначения. Как правило, введение неорганических частиц в органическую (полимерную) матрицу сопряжено со столь сильным межмолекулярным взаимодействием через границу раздела фаз, что образующийся за счет этого переходный слой может занимать 60-70% всего объема, а органо-неорганический композит приобретает уникальные свойства [5]. В этой связи композит, с наночастицами минеральных наполнителей восполнил бы имеющийся пробел в области усиления эластомеров [5]. Это требует иного подхода к созданию высокопрочных и высокомодульных эластомерных материалов и позволяет перейти от эмпирического подбора к научно обоснованному подбору наполнителей.
Проведенными исследованиями было показано, что введение алюмосиликатных наполнителей в состав эластомеров приводит к заметному улучшению модуля упругости и прочности на разрыв эластомерной композиции. При изучении упруго-прочностных свойств эластомерных композиций наполненных минеральными наполнителями, обнаружено проявление эффекта Скейлинга.
Таким образом, проведенные исследования указывают на широкие возможности использования наноструктурированных частиц минеральных, наполнителей при создании композиционных эластомерных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами.
К важным достижениям в области технологии композиционных материалов можно отнести создание экологически чистой, а именно базальтовой технологии получения фрикционных материалов [6, 7]. Разработка без асбестовых композиционных материалов имеет важное большое значение при создании экологически безвредных производств. Представленные экологически чистые полимерные фрикционные материалы на основе местного сырья и отходов производств дают возможность снизить себестоимость выпускаемых материалов, в частности тормозных колодок в 2 -3 раза при одновременном улучшении их скорости пробега до 50 тысяч километров. Создана математическая модель наполненных полимерных композиций фрикционного назначения, позволяющая установить зависимость физико-механических свойств композиционных материалов от природы наполнителей (табл.1).
Таблица 1. Зависимость значений предела прочности композиций от типа наполнителей
Статистические данные Мраморная мука Сажа ДГ-100 Базальтовое волокно Каолин Барит Y
Средний 25,45 27,47 26,56 26,73 26,46 40,00
Стандартное отклонение 1,64 1,19 1,84 1,33 1,8 27,06
Коэффициент R'y -0,96 -0,99 -0,99 -0,87 -0,80 1,00
Составлены регрессионные уравнения для каждого вида наполнителей, которые позволяют прогнозировать физико-механические свойства композиционных материалов фрикционного назначения в зависимость от природы и количества вводимых наполнителей, что крайне важно при оценке их эксплуатационных свойств. Предложенная модель наполненных полимерных композиций способствует оптимизации технологических процессов получения базальтовых композиционных материалов фрикционного назначения.
Отличительной особенностью разработанных фрикционных материалов перед известными материалами являются:
-отсутствие асбеста в качестве армирующего материала;
-использование в качестве армирующего компонента супертонкого базальтового волокна;
-бесшумность; -доступность и дешевизна.
Основные показатели физико-механические свойства фрикционных материалов представлены в табл. 2.
Таблица 2. Физико-механические свойства фрикционных материалов
Показатели Наполнители
Асбест Базальтовое волокно
Плотность, кг/м3 2400 2510
Предел прочности при растяжении, МПа 28,4 27,5
Удельная ударная вязкость, кДж/м2 6 8
Тепловая усадка, % 0,63 0,6
Износ по массе, мг/ч 3,0 2,5
Водопоглощение, % 0,51 0,35
К одному из главных достижений в области композиционных эластомерных материалов относится разработка энергосберегающей и экологически безвредной технологии вулканизации эластомеров, обеспечивающей уменьшение выброса в атмосферу вредных газов и исключающей опасность преждевременной вулканизации на стадиях смешения, хранения и переработки. В этом аспекте наиболее перспективным и многообещающим направлением является вулканизация эластомерных композиций под действием ИК - лучей, которая позволяет осуществить процесс вулканизации композиционных эластомерных материалов при относительно умеренных температурах с сохранением их ценных эксплуатационных свойств [8]. Эффективность вулканизации под действием невидимых (ИК) лучей, наряду с безопасностью процесса, во многом определяется мощностью облучения и теплофизическими характеристиками источника излучения. Одной из важных задач в этой области является снижение потребляемой мощности электроэнергии при сохранении эффективности их облучения.
Решение указанных задач было достигнуто использованием керамических ИК -излучателей специального состава. Разработанные керамические ИК - излучатели, благодаря специфике состава и структуры, характер ,обильностью термических, физических и химических показателей. Высокие показатели теплофизических свойств предложенных керамических ИК - излучателей и самое главное, относительно низкое значение потребляемой электроэнергии (20-60 Вт) открывает широкие перспективы их использования при сушке сыпучих ингредиентов и вулканизации тонкостенных резиновых изделий [1, 3]. К существенным признакам, предложенным керамическим ИК-излучателей следует отнести относительно узкий интервал частот и высокую пронизывающую способность, что позволяет осуществить вулканизацию композиционных материалов различного назначения.
Выше изложенное - далеко не весь перечень достижений технологии композиционных эластомерных материалов, что свидетельствует об огромных возможностях современного научно-технического прогресса. Дальнейшие исследования в этой области требуют сосредоточить усилия специалистов по решению глобальных задач, имеющих важное экономическое, социальное и экологическое значение.
Список литературы /References
1. Ивалун С.Н. Полимерные нанокомпозиты // Природа, 2000. № 7. С. 13-17.
2. Назаров Э.С., Юсупбеков А.Х. Вулканизация резиновых смесей на основе каучука СКМС-30 АРКМ-15 под действием керамических ИК - излучателей // Каучук и резина, 2005. № 2. С. 29-30.
3. Назаров Э.С., Тураев О.Г. Научные основы использования минеральных ресурсов // Международный академический вестник, 2019. № 12 (44). Уфа. С. 84-86.
4. Назаров Э.С., Тураев О.Г.Перспективные направления в технологии композиционных материалов // Международный академический вестник, 2018. № 6 (26). С. 75-78.
5. Назаров Э.С., Собиров Ш.О. Условия ультразвукового диспергирования слоистых минералов // Проблемы и достижения современной науки, 2018. № 2 (1). С. 74-75.
6. Назаров Э.С., Тураев О.Г. Перспективные достижения в области технологии композиционных эластомерных материалов // Наука и общество в условиях глобализации, 2016. 62-65.
7. Юсупбеков А.Х., Назаров Э.С., Сагатов Б.Б. Математическая модель наполненных полимерных композиций фрикционного назначения // Композиционные материалы, 2003. № 2. С. 17-19.
8. Губин С.П. Тенденции развития нанохимии и нанотехнологии // Ж. Российского химического общества, 2001. № 1. С. 25-30.
