CC BY
53
В.Р. Солонинки та мапс^в ведуться роботи з вивчення мщност та довговiч-ностi клейових з'еднань на основi ПВА. Одним iз напрямкiв цих робгт е дос-лiдження, вивчення та розроблення нових композицш на основi ПВА диспер-сiй вггчизняного виробництва.
Лiтература
1. Фрейдин А.С. Полимерные водные клеи. - М.: Химия, 1985-144 с.
2. Михайшвська Г.С., Панов В.В. Кш для склеювання деревини. - Льв1в: Афша, 2003. - 176 с.
3. Розенберг М.Э. Полимеры на основе винилацетата. - Л.: Химия, 1983. - 176 с.
4. Хрулев В.М. Синтетические клеи и мастики. - М.: Высш. шк., 1970. - 367 с.
5. Темкина В.З. Синтетические клеи в деревообработке. - М.: Лесн. пром-сть, 1971. - 286 с.
УДК 666.972 Проф. М.М. Гивлюд, д-р техн. наук - Львiвський ДУ БЖД;
доц. 1.В. Смченко, канд. техн. наук - Львiвська КА
ВИСОКОТЕМПЕРАТУРН1 ЗАХИСН1 ПОКРИТТЯ НА ОСНОВ1 НАПОВНЕНИХ ПОЛ1ОРГАНОСИЛОКСАН1В
Наведеш результати отримання вихщних складiв захисних покрить на 0CH0Bi наповнених оксидами алюмшю та циркошю полюрганосилоксашв. Вивчено змшу фазового складу покриття при на^ванш до температури 1773 К, його структуру та проаналiзовано перспективнi напрями використання.
Prof. M.M. Gyvlud - L'viv state university of safety of vital functions;
doc. I.V. Yemchenko - L'viv commercial academy
High-temperature protective coating on the basis of filling polyorganic siloxane
The information about receiving outgoing composition of protective coating on the basis of oxide filling zirconium and aluminum polisyloxanes is presented in the article. The changes of phase composition of coating during heating to 1773 K, its structure and perspective ways of use have been studied.
Постановка проблеми. Використання наповнених оксидними та силь катними матер1алами полюрганосилоксашв як високотемпературш жаростшю покриття показало, що матрично-армоваш керам1чш антикорозшш покриття не шддаються окисненню. Тому 1х можна використовувати для збшьшення довгов1чносп конструкцшних матер1ашв у широкому штерваш температур. Формування захисно! пшвки при низьких температурах нагр1вання (до 573 К) залежить як вщ природи тдкладки, так i вщ складу покриття. Наявшсть у полюрганосилоксашв оргашчно! складово! створюе передумови надiйного адге-зiйного контакту на межi подшу фаз у температурному iнтервалi термостабшь-ностi полiмеру. Найбiльш перспективним е покриття на основi наповнених алюмшш i цирконiю оксидами силiцiйорганiчних сполук, як при нагрiваннi до температури 573 К працюють у режимi лакофарбових, а вище - керамiчних.
Аналiз останнiх дослiджень i публшацш. Згiдно iз останнiми публь кащями вiтчизняних i зарубiжних вчених визначено переб^ процесу взаемо-ди на межi покриття - силiкатний чи конструкцшний матерiал в умовах його формування при затвердшш. Однi автори [1-3] пов'язують цi процеси iз особ-ливостями будови самого покриття, iншi [4-6] - iз будовою та структурою
пiдкладки, а переважна частина - iз будовою i структурою як покриття, так i пiдкладки [7-9]. При цьому питання впливу типу оргашчно1 i неоргашчно1 складово1, 1х концентраций температури закршлення i структури матерiалу на змшу механiзму протiкання хiмiчноl взаемоди вивчено не достатньо, особливо в умовах на^вання.
Мета роботи. На основi попереднiх дослiджень встановити вплив складу покриття на довговiчнiсть конструкцшних матерiалiв в умовах висо-котемпературного нагрiвання.
Результати досл1джень. Вихщт склади для захисних покрить одержу-вали методом сумiсного диспергування оксидного наповнювача у середовищi полiорганосилоксану. При помолi у кульових млинах, поряд iз подрiбненням наповнювача, проходить прививання полiмеру, яке створюе умови отримання седиментацiйностiйких композицiй. Тривалiсть помелу становить 125.. .150 год. i залежить, здебiльшого, вiд максимального розмiру частинок наповнювача, як повиннi бути не бшьше 25,0 мкм. Нанесення покриття здшснювалося методом пульверизаци або шляхом занурення на попередньо пiдготовленi поверхш конструкцiй пошарово або одноразово товщиною 250.400 мкм.
За допомогою комплексу сучасних методiв термодинамiчного i фiзи-ко-хiмiчного аналiзу вивчено процеси взаемоди алюмшш та цирконiю окси-дiв з полiорганосилоксаном в iнтервалi температур 473.1673 К при швид-кост нагрiвання 20.1000 град/хв. Показано принципову можливють синтезу захисних керамiчних покритпв iз заданими властивостями на основi мулiту, циркону i корунду при зниженш кшцево1 температури випалу на 100.300 градуЫв за рахунок високо1 реакцшно1 здатностi продуктiв термо-окисно1 деструкци полiорганосилоксану, а також збшьшення активностi наповнювача у процес механохiмiчноl обробки.
Процеси взаемоди мiж компонентами при нагрiваннi у системi силь цiйорганiчна зв'язка - алюмшш оксид, цирконш дiоксид вивчали за допомогою рентгенофазового аналiзу. Дифрактограми наповнено1 сумiшi у вихщно-му сташ (рис. 1) подана максимумами а-А1203 (ё/и = 0,343; 0,255; 0,208; 0,160 нм) та а-7г02 (ё/и = 0,369; 0,316; 0,283; 0,262; 0,254; 0,184; 0,181 нм). Низька штенсившсть даних рефлексiв викликана iзоляцiею зерен оксидiв шарами рентгеноаморфного полiмеру.
Нагрiвання композици до температури 873 К супроводжуеться термо-окисною деструкцiею оргашчно1 складово1 полiмеру. У мiсця розриву зв,язкiв силщш iз фенiльними i метильними радикалами проникають атоми оксиге-ну, яю, з'еднуючись iз силоксановим каркасом, утворюють просторово зши-тий неорганiчний рентгеноаморфний полiмер, який разом iз залишками зв'яз-ки екрануе зерна оксидiв-наповнювачiв.
Подальший випал при температурi 1173 К не приводить до будь-яких ютотних змш фазового складу, за винятком зростання штенсивност iснуючих рефлекшв оксидiв та появи нових з ё/и = 0,363; 0,260; 0,222; 0,189; 0,164; 0,154 нм, характерних для а-7г02, та ё/и = 0,238; 0,174 нм, характерних для а-А1203. Продуктiв термоокисно1 деструкцй полiоргaносилоксaну не виявлено через !х високу дисперснiсть та aморфнiсть.
Шдвищення температури до 1373 К викликае подальше незначне зрос-тання штенсивност всiх дифракцiйних максимумiв оксидiв-наповнювачiв. Поява рефлекЫв з ё/и = 0,403; 0,248; 0,211; 0,192; 0,187 нм незначно! штен-сивностi свiдчить про часткову кристалiзацiю силоксанових груп у виглядi в-кристобалiту.
Рис. 1.
Дифрактограми наповненого алюмшт оксидом i циркошю дюксидом полiметилфенiлсило ксану у ходi нагрiвання: а - вих1дн1; б - 873 К; в - 1173 К; г - 1573 К; д -1873 К
Подальше на^вання до 1573 К (рис. 1 г) не вносить змш у характер дифрактограми. Необхщно вщзначити незначне тдвищення рефлекЫв в-кристобалггу, що пояснюеться посиленням невпорядкованост силоксанового ланцюга при зростанш температури до 1573 К i наступному охолодженнi.
Пiсля випалу зразюв при температурi 1823 К у композицй вщбувають-ся значнi змши структури та фазового складу. На дифрактограмi з'являються дифракцiйнi максимуми мулггу (ё/и = 5,541; 0,342; 0,338; 0,288; 0,269; 0,221; 0,159 нм) та особливо штенсивних - циркону (ё/и = 0,443; 0,330; 0,252; 0,207;0,191; 0,171 нм).
Отже, оптимiзацiя механохiмiчного оброблення призвела до значного тдвищення дисперсност цирконiю дiоксиду та посилення контакту мiж його зернами та зв'язки. При нагрiваннi до 1873 К щ чинники приводять до взаемоди мiж 7г02 та силоксановими групами з утворенням циркону.
Внаслщок проведених рентгенофазових дослщжень встановлено, що в iнтервалi температур 1173.. 13 73 К проходить часткова кристалiзацiя про-дуктiв термоокисно! деструкци - силоксанових груп у виглядi в-кристобаль ту. На^вання до 1573 К тшьки посилюе його кристалiзацiю. Встановлено, що взаемодiя мiж компонентами композицп вщбуваеться в iнтервалi температур 1573.1873 К. Кристалохiмiчна структура дослщжувано! композицй
подана мул^овою та цирконовою фазами з домшками непрореагованих а-Л1203, а-7г02 та незначною кiлькiстю Р-кристобалггу.
Данi рентгенофазового анашзу пiдтверджуються ГЧ-спектроскошею.
Мiкроструктура композицш, випалених при 1773 К, представлена кристалами гексагонально! форми (мулiт), пластинчастими (циркон) i оплав-леними кристалами непрореагованого наповнювача i порами рiзного розмiру i конф^ураци.
Процес мулггоутворення у наповненому Л1203 i /г02 полiметилфешл-силоксанi (рис. 2) починаеться при температурi нагрiвання вище вщ 1573 К i найбiльш штенсивно проходить в iнтервалi температур 1653...1773 К. Процес цирконоутворення починаеться при на^вант до температури 1650 К, але його iнтенсивнiсть дещо вища вiд процесу мулiтоутворення, про що свiдчить крутий пiдйом криво! 5. 1з пiдвищенням температури iнтенсифiкуеться також процес кристобалiзацi! iз зростанням вмюту Р-кристобалггу (крива 6 рис. 2).
Рис. 2. Змта фазового складу покриття на основi наповненого А1203 i ZrO2 полтетилфентсилоксану при нагрiваннi: 1 - мулт; 2 - склофаза; 3 - А\203; 4 - 2Ю2; 5 - циркон; 6 - /З-кристобалт
Проведеними дослщженнями встановлено, що фазовий склад покриття поданий кристалами мул^у, циркону, непрореагованими частинками корунду, цирконш дюксиду та склоподiбно! фази. Наявшсть останньо! може впливати на властивост захисних покрить, особливо на розчиншсть основного армуючого компонента, мул^у, якому властиво розчинятися у склоподiб-нш фазi при високотемпературному на^ванш.
Стшюсть мулiтових армуючих волокон проти рекристалiзацi! при експлуатацi! в умовах високих температур у системах iз вмютом склоподiб-но! фази пов'язана з фазовим складом самого покриття. Чим менший у систе-мi вмiст склоутворювача, тим бiльша швидюсть охолодження розплаву. Здат-нiсть оксидiв до склоутворення визначаеться критерiем Гаршо-Канша, який мае такий вигляд:
Уу 4
Ус ' 3,
Л = X2
де: х - валентшсть; Уу i Ус - вщповщно сумарний об'ем пустот i катiонiв в одиницi маси.
Оксиди, як мають критерiй А бшьше 1000 е типовими склоутворюва-чами. 1з шести оксидiв-склоутворювачiв з критерiем бiльше 1000 найбiльш доцiльно використовувати БЮ2 i його вмiст у системi мае бути не меншим, нiж 30 мас.%. Для зниження температури плавлення без значного зменшення температуростшкост у склад покриття можуть входити вогнетривк оксиди (Л12О3, Mg0, СаО).
Шляхом коригування вихiдних складiв вихiдних композицш для захис-них покрить та режиму високотемпературно! експлуатацн можливо отримати фазовий склад i структуру i3 необхiдними i наперед заданими властивостями. Випробування розроблених складов захисних покрить показало вщсутшсть сль дiв корози при нагрiваннi сплавiв ОТ-4 i ХН78Т до температури 1473 К. При цьому довговiчнiсть зазначених сплавiв зростае вiдповiдно у 8.12 та 6.8 разiв.
Висновок. Розробленi склади вихiдних композицiй для захисних покрить на основi наповнених алюмшда та цирконiю оксидами полюрганоси-локсашв здатнi пiдвищувати довговiчнiсть конструкцiйних матерiалiв в умо-вах високотемпературного нагр1вання.
Л1тература
1. Харитонов Н.П. Физико-химические основы получения органосиликатных покрытий// В сб.: Жаростойкие покрытия для конструкционных материалов. - Л.: Наука, 1977. - С. 10-16.
2. Гивлюд М.М., Свщерський В.А., Федунь А.Б. Жаростшю антикорозшт захисш покриття для конструкцшних матер1ал1в// Мат. III М1жн. конф. - Льв1в, 1996. - С. 182-184.
3. Гивлюд М.М., Емченко И.В., Федунь Б.В. Керамические защитные покрытия на основе полиалюмосилоксанового связующего// Матер. Межднар. науч.-техн. конф: Наука и технология строительных материалов: состояние и перспективы развития. - Минск, 2005. - С. 74-76.
4. Гивлюд М.М., Вахула О.М., Топилко Н.1. Вплив температури нагр1вання на проце-си масопереносу в зош контакту покриття-тдкладка// Вюник НУ "Льв1вська пол1техшка": Xi-мiя, технология речовин та ix застосування. - 2004, № 497. - С. 131-134.
5. Гивлюд М.М., Пона М.Г., Вахула О.М. Х!м1чна стшкють захисних композицшних покритпв до ди агресивних середовищ// Вюник НУ "Льв1вська пол^ехшка": Х!м1я, технология речовин та ix застосування. - 2003, № 488. - С. 352-355.
6. Смченко 1.В., Гивлюд М.М. Шляхи регулювання властивостей оксидно! керамши, от-римано! 1з наповнених силщшоргашчних композищй// Науковий журнал Донецького ДУ еко-номши i торг1вл1 1м. Туган-Барановського. Сер1я: техтчт науки. - 2006, № 1 (29). - С. 148-152.
7. Гивлюд М.М., Смченко 1.В., Топилко Н.1. Шляхи регулювання фазового складу та структури цирконвмюно! керамши// Наук.-техн. зб.: Будiвельнi матерiали, вироби та саштарна теxнiка. - К. - 2006, вип. 22. - С. 21-24.
8. Гивлюд М.М., Смченко 1.В., Юзьк1в Т.Б., Тодореску А.Л. Вплив карборансилокса-ну на властивосп високотемпературних теплоiзоляцiйниx захисних покрить// Тези допов. М1жнар. наук.-техн. конф.: Технология i використання вогнетривiв i техшчно! керамiки в про-мисловосп. - Xаркiв: Каравела, 2007. - С. 55-56.
9. Гивлюд М.М., Смченко 1.В. Покриття для високотемпературного захисту конструкцшних матерiалiв// Зб. наук. праць: Мехашка i фiзика руйнування будiвельниx матерiалiв та конструкцш. -Львiв: Вид-во Каменяр. - 2005, вип. 6. - С. 472-476.
УДК 628.511 Проф. А.1. Дубинт, д-р техн. наук; доц. В.В. Майструк,
канд. техн. наук; асист. Р.1. Гаврилiв, канд. техн. наук -
НУ "Львiвська полiтехнiка"
ПЕРЕВ1РКА УМОВ ПОД1БНОСТ1 ГАЗОПИЛОВИХ ПОТОК1В МЕТОДОМ ОТОТОЖНЕННЯ КРИВИХ ЗАЛИШК1В ПИЛУ
Р1ЗНОГО ПОХОДЖЕННЯ
Проведено перевiрку подiбностi руху газопилових потокiв рiзного походження в прямотечшному циклонi з коаксiальною вставкою. За результатами перевiрки зроблено висновок про можливють використання дослiдженого циклону для очи-щення пилу рiзного походження.
Ключов1 слова: прямотечiйний циклон, критери подiбностi, характеристика пилу.
