Научная статья на тему 'Прогнозирование долговечности полимерных композиционных материалов в условиях микологической агрессии'

Прогнозирование долговечности полимерных композиционных материалов в условиях микологической агрессии Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
60
27
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ / АГРЕССИВНАЯ СРЕДА / ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ / POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS / HOSTILE ENVIRONMENT / FORECASTING OF BEARING ABILITY

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Шаповалов Н. А.

Определена деградационная функция несущей способности центрально-нагруженных элементов в результате биологической коррозии. Полученная функция позволяет с заданной надежностью оценивать деградацию полимерных композиционных материалов в агрессивных средах и прогнозировать изменение несущей способности центрально-нагруженных элементов в условиях микологической коррозии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

FORECASTING OF DURABILITY OF POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS IN THE CONDITIONS OF MYCOLOGIC AGGRESSION

Degradatsionny function of bearing ability of the central loaded elements as a result of biological corrosion is defined. The received function allows with set reliability to estimate degradation of polymeric composite materials in hostile environment and to predict change of bearing ability of the central loaded elements in the conditions of mycologic corrosion.

Текст научной работы на тему «Прогнозирование долговечности полимерных композиционных материалов в условиях микологической агрессии»

8. Соколов А.А. «КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОКРУЖАЮЩИЕ ЭКОСИСТЕМЫ ИННОВАЦИОННЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ И МЕТОДАМИ (НА ПРИМЕРЕ МОЗДОКСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ СЕВЕРНАЯ ОСЕТИЯ - АЛАНИЯ)».

Экология урбанизированных территорий. 2010. № 2. С. 94-97.

Шаповалов Н. А.

Доктор технических наук, профессор, Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ

МИКОЛОГИЧЕСКОЙ АГРЕССИИ

Аннотация

Определена деградационная функция несущей способности центрально-нагруженных элементов в результате биологической коррозии. Полученная функция позволяет с заданной надежностью оценивать деградацию полимерных композиционных материалов в агрессивных средах и прогнозировать изменение несущей способности центрально-нагруженных элементов в условиях микологической коррозии.

Ключевые слова: полимерные композиционные материалы, агрессивная среда, прогнозирование несущей способности.

Shapovalov N. A.

Doctor of Engineering, professor, Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhova FORECASTING OF DURABILITY OF POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS IN THE CONDITIONS OF

MYCOLOGIC AGGRESSION

Abstract

Degradatsionny function of bearing ability of the central loaded elements as a result of biological corrosion is defined. The received function allows with set reliability to estimate degradation of polymeric composite materials in hostile environment and to predict change of bearing ability of the central loaded elements in the conditions of mycologic corrosion.

Keywords: polymeric composite materials, hostile environment, forecasting of bearing ability.

Известно [1], что диффузия метаболитов плесневых грибов в структуру строительных материалов стимулирует деградационные процессы, в результате которых снижается их прочность. Интенсивность деградации строительных материалов, в первую очередь, зависит от концентрации агрессивной среды и плотности структуры материала [2]. С целью прогнозирования долговечности строительных материалов, эксплуатируемых в условиях микологической агрессии, возможно использование метода деградационных функций. При этом изменение механических свойств строительных материалов по сечению образца под действием агрессивных сред характеризуют изохроны деградации [3-11].

На основе анализа деградационных моделей была определена деградационная функция несущей способности центральнонагруженных элементов в результате биологической коррозии D(N):

cfi. х, у\ЬА

1___________

i khJl

Fm (1)

Послойный анализ физико-механических свойств полистирольного, полиэфирного и эпоксидного композитов, позволил получить зависимости изменения модуля упругости по сечению образцов [12-16].

Выразим деградационную функцию несущей способности центрально-нагруженных элементов через начальный модуль упругости (Е0) и показатель структуры материала и:

,,, <., •:( -£;нЧ'2-А>) I t /:\л

/ >1Л I - ' ' -

г,/:, 2 t к„ч (2)

Полученная функция позволяет с заданной надежностью оценивать деградацию полимерных композиционных материалов в агрессивных средах и прогнозировать изменение несущей способности центрально-нагруженных элементов в условиях микологической коррозии.

Работа выполнялась при поддержке гранта РФФИ №12-08-97534.

Литература

1. Механизм микодеструкции полиэфирного композита / Павленко В.И., Ястребинский Р. Н., Ястребинская А. В., Ветрова Ю. В. // Международный научно-исследовательский журнал, Research Journal of International Studies. 2013. № 10-2 (17). С. 68-69.

2. Ястребинская А. В. Коррозионностойкие полимеркомпозиты на основе эпоксидных и полиэфирных олигомеров для строительства / Ястребинская А. В., Павленко В. И., Ястребинский Р. Н. // Перспективы развития строительного комплекса. 2012. Т. 1. С. 243-247.

3. Радиационно-защитный композиционный материал на основе полистирольной матрицы / Павленко В. И., Едаменко О. Д., Ястребинский Р. Н., Черкашина Н. И. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.

2011. №3. С. 113-116.

4. Высокодисперсные органосвинецсилоксановые наполнители полимерных матриц / Павленко В. И., Ястребинская А. В., Павленко З. В., Ястребинский Р. Н. // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2010. № 2. С. 99-103.

5. Полимерные диэлектрические композиты с эффектом активной защиты / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Едаменко О. Д., Ястребинская А. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. № 3. С. 62-66.

6. Полимерные радиационно-защитные композиты / Павленко В. И. монография // В. И. Павленко, Р. Н. Ястребинский. Белгород. 2009.

7. Термопластичные конструкционные композиционные материалы для радиационной защиты / Павленко В. И., Епифановский И. С., Ястребинский Р. Н., Куприева О. В. // Перспективные материалы. 2010. № 6. С. 22-28.

8. Нанонаполненные полимерные композиционные радиационно-защитные материалы авиационно-космического назначения / Едаменко О.Д., Ястребинский Р. Н., Соколенко И. В., Ястребинская А. В. // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 128.

9. Ястребинская А. В. Разработка и применение композиционного материала на основе эпоксидиановой смолы для строительных конструкций и теплоэнергетики / Ястребинская А. В., Огрель Л. Ю. // Современные наукоемкие технологии. 2004. № 2. С. 173.

10. Полимербетонная смесь / Огрель Л. Ю., Павленко В. И., Карнаухова А. В., Кирияк И. И. // Патент на изобретение RUS 2225377 15.04.2002.

74

11. Thermoplastic constructional composite material for radiation protection / Pavlenko V. I., Yastrebinskii R. N., Kuprieva O. V., Epifanovskii I. S. // Inorganic Materials: Applied Research. 2011. Т. 2. № 2. С. 136-141.

12. Структурообразование металлоолигомерных водных дисперсий / Ястребинский Р. Н., Павленко В. И., Ястребинская А. В., Матюхин П. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2012. № 2. С. 121-123.

13. Механическая активация полимерных диэлектрических композиционных материалов в непрерывном режиме / Ястребинская А. В., Павленко В. И., Матюхин П. В., Воронов Д. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. № 3. С. 74-77.

14. Огрель Л. Ю. Модификация эпоксидного связующего полиметилсилоксаном для изготовления стеклопластиковых труб и газоотводящих стволов / Огрель Л. Ю., Ястребинская А. В., Горбунова И. Ю. // Строительные материалы. 2006. № 5. С. 57-59.

15. Огрель Л. Ю. Полимеризация эпоксидного связующего в присутствии добавки полиметилсилоксана / Огрель Л. Ю., Ястребинская А .В., Бондаренко Г. Н. / Строительные материалы. 2005. № 9. С. 82-87.

16. Огрель Л. Ю. Структурообразование и свойства легированных эпоксидных композитов / Огрель Л. Ю., Ястребинская А. В. // Строительные материалы. 2004. № 8. С. 48-49.

Тихонов А.Р.1, Шиповалов Д.А.2

'Студент, Волжский политехнический институт (филиал), Волгоградский государственный технический университет; 2Старший преподаватель, Волжский политехнический институт (филиал), Волгоградский государственный технический

университет

КАТАЛИТИЧЕСКИЕ НЕЙТРАЛИЗАТОРЫ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ.

Аннотация

В статье рассмотрен один из основных направлений снижения вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду - внедрение в выхлопную систему автомобиля каталитических нейтрализаторов отработавших газов, типы катализаторов, их назначение, достоинства и недостатки.

Ключевые слова: отработавшие газы, каталитический нейтрализатор, трехкомпонентный катализатор, автомобиль.

Tikhonov A.R.1, Shipovalov D.A.2

'Student, Volga Polytechnic Institute (branch), Volgograd State Technical University, 2Senior Lecturer, Volga Polytechnic Institute

(branch), Volgograd State Technical University CATALYTIC CONVERTERS. ADVANTAGES AND DISADVANTAGES.

Abstract

The paper considers one of the main ways to reduce the harmful effects of transport on the environment - the introduction of the exhaust system of the car catalytic converters, catalyst types, their purpose, advantages and disadvantages.

Keywords: exhaust, catalytic converter, three-way catalyst, the car.

В настоящее время уровень автомобилизации уже давно стал одним из основных показателей экономического развития государств и качества жизни населения. Автомобильный транспорт является, с одной стороны, одним из достижений научнотехнического прогресса, который делает человека более мобильным и обеспечивает комфорт передвижения с большой скоростью на большие расстояния, а с другой — представляет собой серьезную опасность, так как автомобили негативно воздействуют на окружающую среду и являются источником повышенной опасности для человека[2].

Основными направлениями снижения вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду являются:

• снижение потребления материальных ресурсов при производстве автомобиля;

• совершенствование процессов смесеобразования и сгорания топлива;

• совершенствование конструкции автомобилей;

• нейтрализация отработавших газов;

• применение альтернативных видов топлива;

• повышение топливной экономичности и экологичности автомобилей в процессе технического обслуживания, эксплуатации и

др.

Снижение токсичности (нейтрализация) отработавших газов может быть достигнуто путем введения в конструкцию нейтрализаторов и фильтров твердых частиц (сажи) как дополнительного оборудования, встраиваемого в выпускной тракт ДВС[2].

Назначение нейтрализаторов.

Каталитический нейтрализатор предназначен для уменьшения концентрации вредных веществ в отработавших газах. В обиходе каталитический нейтрализатор называют катализатором. Катализатор - это кусок выхлопной системы, в который встроены множество трубок в виде сот, сквозь которые проходят газы. Соты нужны для того, чтобы увеличить площадь контакта выхлопных газов с поверхностью, на которую нанесен тонкий слой платино - иридиевого сплава.

Типы нейтрализаторов.

Разные модели автомобилей различаются конструкцией и расположением каталитических нейтрализаторов. Нейтрализатор имеет окислительный и восстановительный катализаторы, которые ускоряют процесс преобразования окиси углерода, углеводородов и окислов азота в нетоксичные соединения.

Окислительный каталитический нейтрализатор функционирует при температурах 680...880 К и осуществляет окисление оксида углерода и низкомолекулярных углеводородов в диоксид углерода с эффективностью до 95 %. Блок-носитель нейтрализатора выполняется из керамики с сотовой структурой, из гофрированной фольги нержавеющей стали толщиной 0,03—0,04 мм или в виде гранул из оксида алюминия, которые укладываются в цилиндрический металлический корпус, закрытый с торцов сетками.

Окислительно-восстановительный нейтрализатор отличается от окислительного тем, что он дополнительно комплектуется ступенью для восстановления оксида азота. Восстановительная ступень катализатора содержит насадку на основе благородных металлов (платина, палладий, рутений и др.). Однако могут применяться катализаторы на основе переходных материалов, в частности меди, хрома, кобальта, никеля и их сплавов. Эти катализаторы менее долговечны, чем использующие благородные металлы. Их эффективность меньше при высоких объемных скоростях химических реакций, а требуемая степень нейтрализации продуктов неполного сгорания достигается при более высоких температурах, чем, например, на платиновых. Поэтому, несмотря на высокую стоимость, для каталитической нейтрализации ОГ предпочитают использовать катализаторы на основе благородных металлов.

На современных автомобилях применяются трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, защищающие от трех вредных веществ - несгоревших углеводородов, оксида углерода и оксида азота. Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор представляет собой корпус из нержавеющей стали, включенный в систему выпуска до глушителя. В корпусе располагается блок носителя с многочисленными продольными порами, покрытыми тончайшим слоем вещества катализатора, которое само не вступает в химические реакции, но одним своим присутствием ускоряет их течение. В качестве катализатора используется платина и палладий, которые способствуют окислению СО и СН, а родий ’’борется” с NOx. В результате реакций в нейтрализаторе токсичные соединения CO, CH и NOx окисляются или восстанавливаются до углекислого газа СО2, азота N2 и воды Н2О[1].

75

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.