Научная статья на тему 'Улучшение физико-механических показателей эпоксидного связующего путем структурирования электромагнитными наноимпульсами в процессе отверждения'

Улучшение физико-механических показателей эпоксидного связующего путем структурирования электромагнитными наноимпульсами в процессе отверждения Текст научной статьи по специальности «Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства»

CC BY
4
0
Поделиться
Ключевые слова
ЭПОКСИДНЫЙ ОЛИГОМЕР / НАНОСЕКУНДНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИМПУЛЬСЫ / СТЕКЛОПЛАСТИК / ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ / ВЛАГОПОГЛОЩЕНИЕ

Аннотация научной статьи по общим и комплексным проблемам технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства, автор научной работы — Сомин Вадим Игоревич, Еренков Олег Юрьевич

В данной статье представлены результаты экспериментального исследования зависимости эксплуатационных свойств эпоксидного олигомера от параметров электрофизической обработки.

Похожие темы научных работ по общим и комплексным проблемам технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства , автор научной работы — Сомин Вадим Игоревич, Еренков Олег Юрьевич,

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Улучшение физико-механических показателей эпоксидного связующего путем структурирования электромагнитными наноимпульсами в процессе отверждения»

УДК 678

УЛУЧШЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭПОКСИДНОГО СВЯЗУЮЩЕГО ПУТЕМ СТРУКТУРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ НАНОИМПУЛЬСАМИ В ПРОЦЕССЕ

ОТВЕРЖДЕНИЯ Сомин Вадим Игоревич, магистрант (e-mail: Alhimik-zzz@mail.ru) Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет,

г. Комсомольск-на-Амуре, Россия Еренков Олег Юрьевич, д.т.н., профессор (e-mail: erenkov@list.ru) Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет,

г. Комсомольск-на-Амуре, Россия

В данной статье представлены результаты экспериментального исследования зависимости эксплуатационных свойств эпоксидного олиго-мера от параметров электрофизической обработки.

Ключевые слова: эпоксидный олигомер, наносекундные электромагнитные импульсы, стеклопластик, предел прочности, влагопоглощение

Полимерные композиционные материалы на основе эпоксидных олиго-меров благодаря своей легкости, химической стойкости к агрессивным средам, а также более низкой себестоимости производства находят широкое применение в самых различных областях. В настоящее время наибольший интерес представляет их использование там, где традиционно применялись лишь металлические материалы, в частности - в нефтегазовой сфере в качестве элементов технологических трубопроводов, химической аппаратуры и т. п.

Сегодня одними из самых распространенных полимерных композиционных материалов являются композиционно-волокнистые материалы, в частности, стеклопластики. Они легкие, дешевые в производстве, обладают более высокой удельной прочностью на разрыв, чем сталь, имеют низкую теплопроводность, химически стойки к атмосферным условиям и воздействиям агрессивных сред. Однако, стеклопластики имеют ряд недостатков, ограничивающих их широкое использование в качестве ответственных элементов инженерных сооружений. Одним из таких недостатков является невысокий предел эксплуатационных температур, при котором начинается структурная деградация материала. Как показывает практика, теплостойкость современных стеклопластиков колеблется в пределах 170 -240 °C и зависит от типа применяемого связующего [1] и отвердителя [2].

Другим существенным недостатком стеклопластиков является их структурная неоднородность: малейшее изменение в технологии изготовления влечет за собой значительное рассеяние механических, электрических и других показателей (достигающее 15—20% относительно средних значений даже при стандартных кратковременных испытаниях). При длительных испытаниях рассеяние увеличивается. Поэтому при определении ра-

ISSN 2411-9792

237

ботоспособности стеклопластиков в тех или иных условиях нельзя пользоваться средними значениями соответствующих характеристик.

Таблица 1 - Влияние отвердителя на теплостойкость стеклопластиков, по_лученных на основе эпоксидной смолы_

Отвердитель Предел прочности на изгиб, кгс/см2

Нагревание при 150 °С Нагревание при 260 °С

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Кратковременное Длительное (300 ч.) Кратковременное Длительное (200 ч.)

ж-Фенилендиамин 40,0 33,0 7,7 -

Диэтиламинопропиламин 9,2 - 7,0 -

Диэтилентриамин 6,3 - 6,3 -

Фенольная смола 38,0 - 32,4 5,6

Хлорэндиковый ангидрид 52,8 - 7,3 -

Таблица 2 - Изменение физико-механических показателей отвержденного _эпоксидного связующего при различных режимах отверждения_

Предел прочности, МПа Масса образца, г Доля поглощенной воды, % масс.

№ Режим отверждения Сухого После выдержки в воде (24 ч)

1 Без воздействия режим 1 (стандартный) 197 2,2378 2,2455 0,34

2 Без воздействия режим 2 (температура ниже на 15 %, время увеличено на 10 %) 199 2,0978 2,1049 0,34

3 Воздействие ЭМП (25 минут) 203 1,6488 1,6530 0,25

4 Воздействие НЭМИ (25 минут) 276 1,6508 1,6543 0,21

5 Комбинированное воздействие (10 минут) 251 2,1282 2,1323 0,19

6 Комбинированное воздействие (25 минут) 207 2,1121 2,1159 0,18

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Одним из перспективных способов повышения физико-механических свойств является структурирование связующего путем предварительной обработки изделия на этапе формования наносекундными электромагнитными импульсами, способствующими формированию дополнительных межатомных химических связей [3]. Применение электромагнитного перемешивания (длительность импульсов которого превышает длительность наноимпульсов) способствует сшиванию макромолекул связующего. При этом эффективность электромагнитной обработки может быть повышена в 1,5-2 раза при обработке связующего виброколебаниями [4].

Проведенные авторами исследования показывают, что применение вышеописанного способа отверждения повышает однородность структуры

связующего, снижает степень его влагопоглощения (рисунок 1) и повышает прочность (таблица 2).

Рисунок 1 - Доля поглощенной воды после выдержки испытуемых образцов в дистиллированной воде в течение 24 ч

Список литературы

1. Погодин-Алексеев, Г.И. Справочник по машиностроительным материалам: в 4 т. Т. 4. Неметаллические материалы. / Г.И. Погодин-Алексеев. Под ред. А.Н. Левина. - М. : Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1960. -724 с.

2. Андреевская, Г.Д. Высокопрочные ориентированные стеклопластики. / Г.Д. Андреевская. - М.: Наука, 1966. - 372 с.

3. Еренков О.Ю. Технология получения и обработка резанием полимерных композиционных материалов/ Комсомольск - на - Амуре: ФГБОУ ВПО «КнАГТУ», 2014.-143 с

4. Способ формования изделий из эпоксидной смолы. Патент на изобретение № 2422273 от 27.06.11. Авторы: О.Ю. Еренков, А.П. Богачев, В. Л. Никишечкин, В.П. Игумнов, П.В. Игумнов.

Somin Vadim Igorevich, student (e-mail: alhimik-zzz@mail. ru)

Komsomolsk-on-Amur state university, Komsomolsk-on-Amur, Russia Erenkov Oleg Youryevich, Komsomolsk-on-Amur state university, Komsomolsk-on-Amur, Russia

PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES IMPROVEMENT OF HARDENABLE EPOXY RESIN BY NANO-SECOND ELECTROMAGNETIC

IMPACTS STRUCTURING Abstract. There is a closed connection between epoxy resin exploitation features and elec-trophysical treatment mode. This article shows the experimental results of this research.

Keywords: epoxy resin, nano-second electromagnetic impacts, fiberglass, tensile strenth, moisture regain