Цианат-эфирные связующие, препреги и углепластики на их основе Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Решетневскце чтения

Таблица

Z, м h, мм dtf, "C tf,°C vf, м/с Gf106, м3/с Qz, ватт

0,00000 0,00000 0,00000 -5,00000 0,00000 0,00000 0,00

0,10000 0,04209 1,07930 -5,53965 0,02815 0,18612 40,35

0,50000 0,7064 1,72706 -5,86353 0,07928 0,87976 38,38

1,10000 0,09096 2,15245 -6,07622 0,13144 1,87792 37,11

1,20000 0,09114 0,33349 -5,16675 0,13197 1,88928 5,74

2,00000 0,09260 0,33873 -5,16936 0,13624 1,98180 5,74

2,50000 0,09352 0,34200 -5,17100 0,13895 2,04113 5,74

В целом результаты согласуются с известными экспериментальными данными и оценками по приближенным методикам. На границе между первым и вторым участком происходит скачок значений величин и tf. Последняя колонка в таблице показывает величины теплового потока на участках длиной 0,1 м с координатой г и позволяет определить длину конденсатора для получения требуемой выходной мощности.

Результаты, полученные в данной работе, следующие:

1. Построена математическая модель конденсатора парожидкостного вертикального СОУ.

2. Разработана методика расчета конденсатора парожидкостного вертикального СОУ, в которой входными параметрами процесса являются температура конденсации пара и температура наружного воздуха.

3. На примере СОУ с хладагентом Я-22 показано, что величина располагаемой мощности конденсатора

существенно зависит от температуры конденсации пара.

Библиографические ссылки

1. Ананьев В. В., Улитин В. В. Моделирование термостабилизации грунтов с помощью сезонных замораживающих устройств // Актуальные проблемы механики, прочности и теплопроводности при низких температурах. Теория и методы замораживания грунтов: материалы Х1-й конф. СПбГУНиПТ, 2008. С. 48-53.

2. Бучко Н. А., Оносовский В. В., Соколов В. С. Охлаждение и замораживание грунтов с помощью сезоннодействующих теплопередающих устройств типа термосвай // Проблемы горной теплофизики : сб. тр. / Ленингр. гор. ин-т. Л, 1974. С. 118-122.

3. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. Новосибирск : Наука (Сиб. отд-е). 1970.

4. Теоретические основы хладотехники. Ч. II. Тепломассообмен / С. Н. Богданов, Н. А. Бучко, Э. И. Гуйго и др. ; под ред. Э. И. Гуйго. М. : Колос, 1994.

V. V. Ananiev

Scientifically industrial enterprise «Medgas» Ltd, Russia, Moscow

THE HEAT POWER OF THE PIPES OF VAPOUR-LIQUID GROUND FREEZERS. CONDENSER

A mathematical model of the vapour-liquid condenser of a vertical ground freezer is built, including formulas that allow calculating the parameters of the system without relying on various assumptions, which increases accuracy and reliability of the calculations.

© Ананьев В. В., 2012

УДК 624.139; 629.15; 624.953

В. Ф. Аристов, Д. А. Гуров

Научно-исследовательский институт космических и авиационных материалов, Россия, Переславль-Залесский

ЦИАНАТ-ЭФИРНЫЕ СВЯЗУЮЩИЕ, ПРЕПРЕГИ И УГЛЕПЛАСТИКИ

НА ИХ ОСНОВЕ

Рассмотрено использование цианат-эфирного углепластика.

В США, Франции, Японии для антенн космических аппаратов в настоящее время широко используются цианат-эфирные углепластики (ЦЭУП). В России из-за отсутствия производства ЦЭУП применяются устаревшие материалы - эпоксидные углепластики

(ЭУП) [1]. По прочности и жесткости ЦЭУП и ЭУП близки (табл. 1).

Высокая термостойкость ЦЭУП позволяет снизить вес антенн, убрав защитные экраны, необходимые для антенн, изготовленных из ЭУП. Низкое влагопогло-

Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов

щение ЦЭУП обеспечивает высокую стойкость к образованию трещин и позволяет увеличить срок службы антенн до 15-20 лет (по сравнению с 3-5 лет для антенн из ЭУП). Низкая температура отверждения ЦЭУП позволяет снизить дефекты формы антенн, возникающие из-за коробления металлической оправки, на которой они формуются.

Результаты сравнения показывают, что для изготовления крупногабаритных антенн и антенн, рассчитанных на длительную эксплуатацию (15 и более лет), перспективно использовать цианат-эфирные углепластики, для чего необходимо разработать Российские технологии производства цианат-эфиров и углепластиков. В настоящих тезисах излагаются результаты работ, проведенных НИИ космических и авиационных материалов в 2009-2012 гг. Была разработана оригинальная технология синтеза цианат-эфирного связующего для углепластиков. Получено положительное решение на это изобретение [2].

Изготовленные в лабораторных условиях в ООО «НИИКАМ» углепластики на основе цианат-эфиров по основным характеристикам соответствуют зарубежным аналогам лучших углепластиков, выполненных, например, на основе ЦЭУП EX-1515 фирмы Tencate (США) (http: www.tencate.com.).

При попытке произвести препреги на пропиточной машине PLS-250, предназначенной для импрегниро-вания углеволокна эпоксидными смолами, возникли

проблемы: цианат-эфирная смола при контакте с металлическими частями аппаратов, содержащими легирующие элементы металлов переходных групп, быстро полимеризовалась и теряла требуемую вязкость (табл. 2).

Используя методы термического анализа ДМА, ТМА, ДСК, исследовано влияние легирующих элементов, входящих в состав нержавеющей стали, из которой изготовлены пропиточные валы и дозирующий бак пропиточной машины: Fe3+, Sn4+, Sn2+, Ti4+, Zn2+, Zr4+, Ni2+. Полученные результаты подтверждают, что машина PLS-250 непригодна для работы с цианат-эфирными связующими и высокомодульными углеродистыми волокнами, что позволяет разработать современную пропиточную машину, исключающую каталитические взаимодействия с элементами машины и обеспечивающую сохранение структуры высокомодульного углеволокна при изготовлении препрега.

Библиографические ссылки

1. Reghunadhan C. P. Nair, Mathew Dona, Ninan K. N. Cyanate Ester Resins, Recent Developments. Advances in Polymer Sience. Vol. 155. 2001. P. 7-10.

2. Булавка В. Н., Аристов В. Ф. Российская Федерация. Заявка 2011144611/04(0668777) заявл. 03.11.2011 ; заявитель ООО «Научно-исследова-тельский институт космических и авиационных материалов».

Таблица l

Характеристики антенн, выполненных из ЦЭУП и ЭУП

Вид пластика Термостойкость, °С Влагопоглощение, % Температура отверждения, °С

ЦЭУП 250 менее 0,05 не менее 180

ЭУП 150 от 0,7 до 0,9 120-150

Таблица 2

Изменение вязкости цианат-эфирной смолы после введения отвердителя

Время Вязкость смолы, Па-с

стеклянная емкость металлическая емкость

До введения отвердителя 2,2 1,65

Спустя 1 ч 2,3 5,17

Спустя 2 ч 2,4 8,35

Спустя 4 ч 2,62 отвержденное состояние

Спустя 6 ч 2,85 отвержденное состояние

Спустя 8 ч 3,1 отвержденное состояние

V. F. Aristov, D. A. Gurov

Research Institute of Space and Aviation Materials, Russia, Pereslavl-Zalessky

CYANTE-ESTER BONDING AGENTS, PREPREGS AND CARBON FIBERS ON THEIR BASIS

The usage of cyanate-ester carbon is considered.

© Аристов В. Ф., Гуров Д. А., 2012