Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ ЭПОКСИКАУЧУКОВ НА РЕЛАКСАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЭПОКСИПОЛИМЕРОВ С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ'

ВЛИЯНИЕ ЭПОКСИКАУЧУКОВ НА РЕЛАКСАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЭПОКСИПОЛИМЕРОВ С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
44
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
реакционноспособные эпоксикаучуки / деформация / память формы / напряженно-деформированное состояние / релаксация / муфтоклеевое соединение / reactive epoxy rubbers / deformation / shape memory / stress-strain state / relaxation / muffle-adhesive joint

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Строганов Виктор Федорович, Ахметшин Алмаз Салимович, Амельченко Максим Олегович, Строганов Илья Викторович, Стоянов Олег Владиславович

Одной из актуальных проблем полимерного материаловедения является модификация сетчатых полимеров реакционно-способными эластомерами, в том числе изготовление изделий с эффектом памяти формы (ЭПФ). Для регулирования упруго-деформационных характеристик эпоксидиановых полимеров аминного и ангидридного отверждения в работе в составе эпоксидных композиций применены эпоксиуретановые каучуки. Термоусаживающиеся муфты с ЭПФ изготавливали при деформировании на дорне в высокоэластическом состоянии эпоксиполимерных заготовок, полученных методом заливки и последующего отверждения в кольцевом зазоре пресс-формы. Установлено, что после дорнирования муфты находятся в напряженно-деформированном состоянии (НДС) о чем свидетельствуют данные по изменению уровня показателей модулей упругости, как в осевом, так и радиальном направлениях: до дорнирования Ех = 2,8 ГПа и Еу = 3,1 ГПа и после дорнирования Ех = 3,04 ГПа и Еу = 3,21ГПа. Показано, что после усадки (в результате релаксации) НДС муфт нивелируется (исчезает). Разработана муфтоклеевая технология соединений как полимерными, так и композиционными муфтами (стекло- и углепластиковыми) различных трубопроводов диаметром до 110 мм. Технология внедрена в опытно-промышленном масштабе на ряде предприятий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Строганов Виктор Федорович, Ахметшин Алмаз Салимович, Амельченко Максим Олегович, Строганов Илья Викторович, Стоянов Олег Владиславович

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

INFLUENCE OF EPOXY RUBBERS ON THE RELAXATION PROPERTIES OF EPOXY POLYMERS WITH A SHAPE MEMORY EFFECT

One of the urgent problems of polymer materials science is the modification of cross-linked polymers with reactive elastomers, including the manufacture of products with shape memory effect (SME). To regulate the elastic-deformation characteristics of amine and anhydride curing epoxy polymers, epoxy urethane rubbers are used in the composition of epoxy compositions. Heat-shrinkable couplings with SME were made by deformation on a mandrel in a highly elastic state of epoxy-polymer blanks obtained by pouring and subsequent curing in the annular gap of the mold. It has been established that after mandrel crimping, the couplings are in a stress-strain state (SSS), as evidenced by the data on the change in the level of elasticity moduli, both in the axial and radial directions: before crimping, Ex = 2.8 GPa and Ey = 3.1 GPa and after backing, Ex = 3.04 GPa and Ey = 3.21 GPa. It is shown that after shrinkage (as a result of relaxation), the stress-strain state of the couplings is leveled (disappears). A coupling-glue technology has been developed for joining both polymer and composite couplings (glass and carbon fiber) of various pipelines with a diameter of up to 110 mm. The technology has been implemented on a pilot scale at a number of enterprises.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ ЭПОКСИКАУЧУКОВ НА РЕЛАКСАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ЭПОКСИПОЛИМЕРОВ С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ»

УДК 678.074: 691-419 https://doi.org/10.24412/2071-8268-2021-3-38-43

влияние эпоксикаучуков на релаксационные свойства эпоксиполимеров с эффектом памяти формы

В.Ф. СТРОГАНОВ, А.С. АХМЕТШИН, М.О. АМЕЛЬЧЕНКО Казанский государственный архитектурно-строительный университет, Россия

И.В. СТРОГАНОВ, О.В. СТОЯНОВ

Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия

Одной из актуальных проблем полимерного материаловедения является модификация сетчатых полимеров реакционно-способными эластомерами, в том числе изготовление изделий с эффектом памяти формы (ЭПФ). Для регулирования упруго-деформационных характеристик эпоксидиановых полимеров аминного и ангидридного отверждения в работе в составе эпоксидных композиций применены эпоксиуретановые каучу-ки. Термоусаживающиеся муфты с ЭПФ изготавливали при деформировании на дорне в высокоэластическом состоянии эпоксиполимерных заготовок, полученных методом заливки и последующего отверждения в кольцевом зазоре пресс-формы. Установлено, что после дорнирования муфты находятся в напряженно-деформированном состоянии (НДС) о чем свидетельствуют данные по изменению уровня показателей модулей упругости, как в осевом, так и радиальном направлениях: до дорнирования Ех = 2,8 ГПа и Еу = 3,1 ГПа и после дорнирования Ех = 3,04 ГПа и Е = 3,21ГПа. Показано, что после усадки (в результате релаксации) НДС муфт нивели-

X у

руется (исчезает). Разработана муфтоклеевая технология соединений как полимерными, так и композиционными муфтами (стекло- и углепластиковыми) различных трубопроводов диаметром до 110 мм. Технология внедрена в опытно-промышленном масштабе на ряде предприятий.

Ключевые слова: реакционноспособные эпоксикаучуки, деформация, память формы, напряженно-деформированное состояние, релаксация, муфтоклеевое соединение.

Для цитирования: Строганов В.Ф., Ахметшин А.С., Амельченко М.О., Строганов И.В., Стоянов О.В. Влияние эпоксикаучуков на релаксационные свойства эпоксиполимеров с эффектом памяти формы // Промышленное производство и использование эластомеров, 2021, №3, С. 38-43. DOI: 10.24412/2071-8268-2021-3-38-43.

influence of epoxy rubbers on the relaxation properties of epoxy polymers with a shape memory effect

Stroganov V.F., Kazan State University of Architecture and Engineering, Russia Akhmetshin A.S., Kazan State University of Architecture and Engineering, Russia Amelchenko M.O., Kazan State University of Architecture and Engineering, Russia Stroganov I.V., Kazan National Research Technological University, Russia Stoyanov O.V. Kazan National Research Technological University, Russia

Annotation. One of the urgent problems of polymer materials science is the modification of cross-linked polymers with reactive elastomers, including the manufacture of products with shape memory effect (SME). To regulate the elastic-deformation characteristics of amine and anhydride curing epoxy polymers, epoxy urethane rubbers are used in the composition of epoxy compositions. Heat-shrinkable couplings with SME were made by deformation on a mandrel in a highly elastic state of epoxy-polymer blanks obtained by pouring and subsequent curing in the annular gap of the mold. It has been established that after mandrel crimping, the couplings are in a stress-strain state (SSS), as evidenced by the data on the change in the level of elasticity moduli, both in the axial and radial directions: before crimping, Ex = 2.8 GPa and E = 3.1 GPa and after backing, Ex = 3.04 GPa and E = 3.21 GPa. It is shown that after shrinkage

x y x у

(as a result of relaxation), the stress-strain state of the couplings is leveled (disappears). A coupling-glue technology has been developed for joining both polymer and composite couplings (glass and carbon fiber) of various pipelines with a diameter of up to 110 mm. The technology has been implemented on a pilot scale at a number of enterprises.

Keywords: reactive epoxy rubbers, deformation, shape memory, stress-strain state, relaxation, muffle-adhesive

For citation: Stroganov V.F., Akhmetshin A.S., Amelchenko M.O., Stroganov I.V., Stoyanov O.V. Influence of epoxy rubbers on the relaxation properties of epoxy polymers with a shape memory effect. Prom. Proizvod. Ispol'z. Elastomerov, 2021, no. 3, pp. 38-43. DOI: 10.24412/2071-8268-2021-3-38-43. (In Russ.).

За последние 20 лет накоплен достаточно большой опыт по разработке и применению различных полимерных материалов с эффектом памяти формы. Среди публикаций можно отметить монографии [1, 2] и обзорные статьи [3-6], а также публикации, в которых сообщаются ранее неизвестные сведения об особенностях восстановления формы деформированных образцов: реагирующие на раздражители [7], с «маг-

нитной» памятью формы [8], реагирующие на свет [9] и др. [10, 11].

Для практического применения в различных отраслях техники наиболее востребованы технологии с применением термоусаживающихся полимеров [12, 13], в том числе полимеров с сетчатой структурой [14, 15]. По комплексу свойств (механическая прочность, химическая стойкость, высокая адгезия, способность

эпоксиполимеров к совмещению и модификации другими реакционно-способными соединениями и пр.) наиболее привлекательны эпоксидные полимеры.

Наиболее распространенными промышленно выпускаемыми являются эпоксидиановые смолы. Однако они не лишены некоторых недостатков — жесткость и хрупкость полимеров после отверждения распространенными отвердителями — аминного и ангидридного типов.

В этой связи, целью работы стали исследования модификации низкомолекулярных эпоксидиановых смол марки ЭД-20 эпоксиуретановыми каучуками, разработка эпоксидных композиций аминного и ангидридного отверждения для получения термоусажи-вающихся полимеров с памятью формы и разработка технологий получения муфт для муфто-клеевых соединений трубопроводов.

Экспериментальная часть

Для получения эпоксикаучуковых композиций применяли:

• эпоксидиановые олигомеры (ЭО) промышленных марок, общей формулы:

а^-сн-сн-о^к-о-а^-сн-а^-о-^-к- о-сн2-сн-сн2

о

он

о

марки ЭД-20, эпоксидное число 21,5%, п = 0,2 (ГОСТ 10587-84);

• эпоксикаучуки (ЭК), олигоэпоксиуретаны: •ПЭФ-3АГ (ТУ 38.50302-89), эп. число — 912%, п = 12-17:

•ПДИ-3А (ТУ-38.103410-85), эп. число — 6-8%, m = 11-17, р = 24-26:

К = (СА^-^Н^ЧСА^ — бутандиен-изопреновый блок-сополимер; • отверждающие системы: •АФ-2 (ТУ 2494-511-00203521-94) — продукт взаимодействия фенола, формальдегида и этиленди-амина, общей формулы:

(ММ = 166,2; стехиометрический коэффициент Кс = 1,3-1,4 (27,3-29,4 масс.ч. на 100 масс.ч. ЭД-20, 21% эп. групп). Режим отверждения: 24 ч при 20-25оС;

•ТЭАТ-1, триэтаноламинтитанат (ТУ 609-112119-93, изм. 3) — продукт переэтерификации тет-рабутоксититаната бутилового эфира ортотитановой кислоты триэтаноламином.

Соотношение в композиции: 12-15 м.ч. ТЭАТ-1 на 100 м.ч. эпоксидных олигомеров ЭД-20 и ЭК. Режим отверждения: 3 ч — 80оС + 3 ч — 120оС.

• изо-МТГФА, изометилтетрагидрофталевый ангидрид (ТУ 38.103149-85 изм. №1-4) — жидкая смесь изомеров метилтетрагидрофталевого ангидрида.

Стехиометрический коэффициент (Кс) — 3,03,8, соотношение в композиции: 65,0-80,0 м.ч. изо-МТГФА на 100 м.ч. ЭД-20 и ЭК.

•ускоритель отверждения УП-606/2 — 0,3 м.ч. к изо-МТГФА.

Режим отверждения: 1 ч — 80оС, 1 ч — 100оС и 3 ч — 120оС.

Эпоксидные композиции готовили в соответствии с рецептурным составом (табл. 1) и заливали в кольцевой зазор собранной пресс-формы (рис. 1). Поверхность контакта частей пресс-формы и композиции предварительно смазывали кремнийорганичес-ким вазелином ВК-1. Отверждали по заданному режиму, после чего охлаждали форму и муфты до температуры ниже Тс полимера. Форму разбирали и полимерную муфт снимали с сердечника при помощи гидравлического пресса и трубчатой оправки. Таблица 1

Состав эпоксикаучуковых аминных и ангидридных композиций, м.ч. на 100 м.ч. эпоксидных олигомеров

Композиции

ЭА-1

ЭА-П

ЭА-Ш

ЭА-1У

ЭБ-1

ЭБ-П

ЭБ-Ш

ЭБ-1У

ЭВ-1

ЭВ-11

ЭВ-111

ЭВ-1У

ЭГ-1

ЭГ-П

ЭГ-Ш

ЭГ-1У

ЭД-1

ЭД-11

ЭД-Ш

ЭД-1У

ЭЕ-1

ЭЕ-11

ЭЕ-111

ЭЕ-1У

Смоляная часть

ЭД-20

90

80

50

40

90

80

50

40

90

80

50

40

90

80

50

40

90

80

50

40

90

80

50

40

ПЭФ-3АГ

10

20

50

60

10

20

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

50

60

10

20

50

60

ПДИ 3А

10

20

50

60

10

20

50

60

10

20

50

60

Отверждающая часть

АФ-2

28

26

22

20

27,5

25,5

21,8

20,5

ТЭАТ-1

15,0

14,5

13,0

12,5

14,5

14,0

13,2

12,4

изо-МТГФА

80,0

75,0

70,0

65,0

78,5

77,5

70,8

64,5

Для придания муфте эффекта памяти формы применяли оснастку, позволяющую осуществлять процесс ее деформирования (раздачи) с увеличением диаметра от d0 до d1, где d0 — внутренний диаметр заготовки до деформирования, а d1 — после деформирования (рис. 2). Деформирование выполняли при

Схема работы виброгасящей огнезащитной подвески трубопровода:

1 — опора подвеса, 2 — короб трубопровод^ — эластомерный подвес, 4 — теплоизоляция, 5 — трубопровод (Р — вес трубопровода)

Рис. 2. Схема снятия (а) и деформирования (б) полимерной муфты:

1 — опорная плита, 2 — дорн, 3 — втулка, 4 — полимерная муфта

надвигании муфты, нагретой до температуры выше Тс, на утолщенную часть дорна (рис. 2а), а после понижения температуры ниже Тс съем деформированной муфты производили путем перемещения (рис. 2б).

В результате получается изделие (муфта) с заданным процентом деформации, что достигается варьированием диаметров дорнов и рецептурным составом полимерной композиции.

Получение муфтоклеевых соединений заключалось в следующем: на разведенные концы соединяемых металлических или полимерных труб последовательно одевали термоусаживающуюся муфту (ТУМ), полученную методом дорнирования с предварительно нанесенным эпоксидным клеем (рис. 3). После этого производили нагрев соединения в две стадии, синхронизированные по времени: первая стадия — нагрев

Рис. 3. Муфтоклеевое соединение

для усадки муфты Ту, вторая — (при подъеме температуры) на 10-20оС выше Ту для отверждения клеевого слоя (табл. 2). Таблица 2

Характеристики эпоксикаучуковых полимеров и муфт

Композиция V % Евз- МПа Мс- кг/Кмоль Тс, оС V мин Ту, оС

ЭА-1 14,5 8,9 1340,5 98,0 100-105

ЭА-П 15,0 8,5 1470,0 95,0 18 100-105

ЭА-Ш 35,0 4,0 3030,5 60,0 65-70

ЭА-1У 79,5 1,6 6550,0 55,0 60-65

ЭБ-1 15,2 8,3 1450,5 105,0 100-110

ЭБ-П 15,7 7,8 1590,7 99,0 20 100-105

ЭБ-Ш 30,0 4,5 3150,8 70,0 75-80

ЭБ-1У 65,8 1,9 5980,5 58,0 60-65

ЭВ-1 15,5 8,5 1620,8 108,0 105-110

ЭВ-П 15,8 7,9 1780,5 105,0 20 105-110

ЭВ-Ш 56,0 3,9 4750,6 80,0 80-85

ЭВ-1У 85,5 1,7 7855,3 70,0 70-75

ЭГ-1 12,5 9,8 1350,6 105,0 105-110

ЭГ-П 13,7 9,0 1472,4 99,0 18 100-105

ЭГ-Ш 25,5 4,9 2750,3 90,0 95-100

ЭГ-1У 62,0 2,2 6310,5 85,0 90-95

ЭД-1 15,0 10,2 1510,7 115,0 115-120

ЭД-п 16,5 9,5 1670,58 112,0 20 115-120

ЭД-Ш 29,5 5,1 2550,5 95,0 95-100

ЭД-1У 60,9 2,2 5980,9 85,0 85-90

ЭЕ-1 13,2 9,7 1350,8 128,0 130-135

ЭЕ-П 15,4 8,9 1495,5 125,0 22 125-130

ЭЕ-Ш 55,6 3,5 5010,6 110,0 110-115

ЭЕ-1У 75,2 1,7 7590,3 90,0 90-95

Примечание. ев — относительное увеличение внутреннего диаметра полимерной заготовки при деформировании, %; Евэ — модуль упругости в высокоэластическом состоянии; Мс — среднестатическая молекулярная масса цепи между узлами сетчатого полимера, кг/К-моль; Тс — температура стеклования, °С; ту — время усадки, мин; Ту — температура усадки,оС.

Для исследования структурных характеристик эпоксикаучуковых полимеров применяли термомеханический

анализ (ТМА) [16], который проводили на автоматической установке в условиях одноосного сжатия при напряжении о = 6 МПа и скорости подъема температуры 1оС/мин, на образцах цилиндрической формы диаметром 10 мм и высотой 10 мм. По данным ТМА определяли температуру стеклования (Тс) и характеристики технологичности эпоксидных полимеров при изготовлении муфт: температуру перехода в высокоэластическое состояние (Твэ), температуру деформирования (Тд), относительное увеличение внутреннего диаметра полимерной заготовки при деформировании (ев) и эффективную плотность узлов полимерной сетки (ус), которую определяли из соотношения:

Vс = (2-р^а)/(3-Мс),

где р — плотность, N — число Авогадро, Мс — среднестатическая молекулярная масса цепи между узлами сетчатого полимера.

Важный топологический параметр пространственной сетки — Мс определяли по формуле Уолла: Мс = (3-p-R-T-eJ/o,

где р — плотность полимера, Т — температура, К, R — газовая постоянная, £вэ — относительная деформация высокоэластичности, о — напряжение, приложенное к образцу.

Процесс отверждения контролировали по изменению степени превращения функциональных групп (ГОСТ 12497-78), а время гелеобразования — по обрыву нити;

Золь-гель анализ проводили экстрагированием в ацетоне растворимых соединений, в аппарате Сокс-лета;

Деформационно-прочностные характеристики при сжатии определяли на испытательных машинах Р-50 при скоростях 1-5 мм/мин.

Выбор исходных материалов (смол, отвердителей, модификаторов) осуществлялся, исходя из следующих требований: компоненты композиций должны выпускаться отечественными производителями; обеспечивать технологичность и качество получения изделий при заливке и деформировании, а также их эксплуатационную пригодность для применения в муфто-клеевых технологиях соединениях разнородных трубопроводов.

Исследования проводили на эпоксидных композициях, состоящих из низкомолекулярных эпоксиди-ановых смол ЭД-20, реакционно-способных олигоди-енэпоксидных каучуков ПЭФ-3АГ (ЭК-1) и ПДИ-3А (ЭК-2), отличающихся химическим строением и содержанием функциональных (эпоксидных) групп. В эпоксидных композициях использовали отвердители аминного типа: АФ-2 («холодного» отверждения, без подвода тепла) и ТЭАТ-1 («горячего» отверждения, отверждение при 80 и 120оС) и ангидридного типа: цзо-МТГФА с ускорителем отверждения УП-606/2 (отверждение по ступенчатому режиму 80, 100 и 120°С). Содержание модификаторов реакционноспо-собных каучуков (эластомеров) в композиции варьировалось от 10 до 60 м.ч. в соотношении с эпоксиди-ановой смолой ЭД-20:ЭК (90:10; 80:20; 50:50; 40:60).

Отвердители вводились в композицию в стехиометри-ческом соотношении (см. табл. 1). Показано, что введение модифицирующих олигодиенэпоксидных каучуков обеспечивают возможность регулирования как вязкости, так и жизнеспособности композиций.

В полученных эпоксидных композициях определяли вязкость (п) и время жизнеспособности (тж) — показатели, обеспечивающие технологичность и качество полимерных заготовок:

• для АФ-2 — тж (при 25°С) 20-40 мин, п (при 50оС) от 0,5 до 1,0 Па-с;

• для ТЭАТ-1 — тж (при 90°С) 120 мин, пусл (при 50оС) от 60 до 200 с;

• для цзо-МТГФА — тж (при 150°С) 2-8 ч, пдин (при 25°С) от 25 до 35 Па-с (в зависимости от соотношения ЭД-20:ЭК);

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Обсуждение результатов

По результатам испытаний структурных и прочностных характеристик отвержденных полимерных заготовок установлено, что наиболее оптимальным в достаточно широком интервале уровне показателей обладают полимеры с содержанием 20±5% эпоксика-учуковых модификаторов: Тс — 95-125С, Мс — 14001800 кг/ К-моль, Евэ — 8,0-6,0 МПа, £в — 13,5-18%.

Для определения механических свойств (до дорни-рования) исследовали влияние разрушающего напряжения (оу) от состава композиции ЭД-20:ЭК (ПЭФ-3АГ) от 10 до 60 м.ч. каучука (табл. 3). Таблица 3

Зависимость разрушающего напряжения полимерных муфт от состава композиций (каучук и отвердитель)

Номер образца Содержание каучука ПЭФ-3АГ, м.ч. на 100 м.ч. эпоксидных оли-гомеров Тип отвердителя

изо-МТГФА ТЭАТ-1 АФ-2

Разрушаюи о цее напряжение ,, МПа

1 0 91,8 82,2 73,6

2 10 87,9 79,5 65,7

3 20 80,1 77,3 55,3

4 30 71,1 68,0 45,7

5 40 58,3 49,9 30,7

6 50 47,9 33,3 20,9

7 60 25,0 16,5 15,9

20 24 е = Ad/d, %

Рис. 4. Зависимость относительного увеличения внутреннего диаметра заготовки Ad/ d0 от внутреннего диаметра муфты D

И

Таблица 4

Прочностные характеристики муфт

До дорнирования После дорнирования После усадки (релаксации)

Ех, ГПа Vx Еу, ГПа Vy ^ ГПа Vx Еу, ГПа Vy Ех, ГПа Vx Еу, ГПа Vy

2,8 0,26 3,1 0,3 3,04 0,28 3,21 0,31 2,8 0,26 3,1 0,3

При исследовании процесса термоусадки на основе экспериментальных данных построена зависимость относительного увеличения внутреннего диаметра заготовки Лd/d0 (Лd = d1 - d0, где d0 — внутренний диаметр заготовки до деформирования, а d1 — после деформирования) от внутреннего диаметра муфты (рис. 4). Видно, что с увеличением диаметра муфт деформация в высокоэластичном состоянии значительно уменьшается. Для исследования влияния масштабного фактора на деформационные показатели были изготовлены муфты различных диаметров. Например, при диаметре муфты 10 мм степень деформации составила 21%, раздача заготовок до 22-25% приводила к их разрушению. При диаметре муфт 60 мм степень деформации составила 3,35%, раздача заготовок с большим диаметром приводит к их разрушению. Изготовление термоусаживающихся муфт диаметра 110 мм удалось только при 1,8% деформации.

Таким образом, эксплуатационные характеристики термоусаживающихся муфт зависят не только от состава выбранной композиции, но и от размера муфт, то есть выявляется масштабный фактор.

Для исследования влияния дорнирования на свойства полимерных муфт выполнены исследования по оценке напряженно-деформированного состояния муфт, определены прочностные показатели Ех и Еу полимерных муфт, а также структурный показатель — эффективной плотности узлов полимерной сетки до и после деформирования (табл. 4).

Видно, что после дорнирования уровень средних значений модулей упругости Ех и Еу исследуемых муфт выше уровня значений, полученных при испытании до дорнирования муфт (примерно на 8% и 4% соответственно). После усадки НДС в муфтах нивелируется (исчезает).

Анализ результатов сравнительных характеристик показателей исследованных полимерных муфт свидетельствует о высокой эффективности применения каучуков ПЭФ-3АГ и ПДИ-3А, которые могут использоваться для изготовления полимерных муфт. Однако с учетом условий выпуска (регулярности его наработки и стоимости компонентов) в промышленных масштабах на ПО «Завод СК» (г. Казань) для базовой рецептуры выбран каучук ПЭФ-3АГ.

Таблица 5

Оптимальные составы композиций для изготовления муфт (без разрушений)

Номер композиции Содержание компонентов, м.ч.

ЭД-20 ПЭФ-3АГ изо-МТГФА ТЭАТ-1 АФ-2

1 85±2% 15±2% 70±2% — —

2 80±2% 20±2% — 13±2% —

3 75±2% 25±2% — — 24±4%

По результатам испытаний установлены оптимальные составы композиций для изготовления муфт (без разрушений) (табл. 5).

На основании полученных результатов исследований, на основе рецептур эпоксикаучуковых композиций разработаны технологии получения композиционных муфт (стекло- и углепластиковых) перекрестной намоткой диаметром до 100 мм.

Разработанные муфты применены для изготовления муфтоклеевых соединений разнородных труб на ряде предприятий, как при ремонте, так и при изготовлении конструкций.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ / REFERENCES

1. Белошенко ВА., Варюхин В.Н. Эффект памяти формы в полимерах и его применение. — Киев: Наукова думка, 2005. — 192 с. [Beloshenko V.A., VaryukhinV.N. Effekt pamyati formy v polimerah i ego primenenie [Shape memory effect in polymers and its applications]. Kiev, Naukova dumka Publ., 2005, 192 p. (In Russ).].

2. Строганов В.Ф., Строганов И.В., Белошенко ВА. Эпоксидные полимеры с эффектом памяти формы: структура, свойства, применение. — Казань: Изд-во КГАСУ, 2017. — 244 с. [Stroganov V.F., Stroganov I.V., Beloshenko V.A. Epoksidnyepolimery s effektom pamyati formy: struktura, svo-jstva, primenenie [Shape memory epoxy polymers: structure, properties, application]. Kazan, KGASU Publ., 2017, 244 p. (In Russ.)].

3. Белошенко ВА., Варюхин В.Н., Возняк Ю.В. Эффект памяти формы в полимерах // Успехи химии. — 2005. — 74, №3. - С. 285-306. [Beloshenko V.A., VaryukhinV.N., Voznyak Yu.V. Uspehi himii - Russian Chemical Reviews. 2005, Vol. 74, № 3, pp. 285-306. (In Russ.)].

4. Zhang L., Ma S., Wang H., Liang Y., Zhang Z. Research progress of shape memory polymer deformation mode. Acta Chimica Sinica. 2020, №78, рр. 865-876.

5. Pretsch T. Review on the functional determinants and durability of shape memory polymers. Polymers. 2010, Vol. 2, Iss. 3, pp. 120-158.

6. Xia Y., He Y., Zhang F., Liu Y., Leng J. A review of shape memory polymers and composites: mechanisms, materials and applications. Advanced materials. 2021, Vol. 33, Iss. 6.

7. Meng H., Li G. A review of stimuli-responsive shape memory polymer composites. Polymer. 54(9).

8. Ze Q., Kuang X., Wu S., Wong J., Montgomery S.M., Zhang R., Kovitz J.M., Yang F., Qi H.J., Zhao R. Magnetic Shape Memory Polymers with Integrated Multifunctional Shape Manipulation. Advanced Materials. 2020, 32 (4).

9. Herath M., Epaarachchi J., Islam M., Fang L., Leng J. Light Activated Shape Memory Polymers and Composites: A Review. European Polymer Journal. 2020, Vol. 136.

10. Xie T. (2010). Tunable polymer multi-shape memory effect. Nature. 2010, Vol. 464, pp. 267-270.

11. Pilate F., Toncheva A., Dubois P., Raquez J.-M. Shape-memory polymers for multiple applications in the materials world. European Polymer Journal. 2016, Vol. 80, pp. 268-294.

12. Zhang X., Lin T., Tang Z., Sun K., Guo B. Sustainable shape memory polymers based on epoxidized natural rubber cured by zinc ferulate via oxa-Michael reaction. International Journal of Smart and Nano Materials. 2015, 6(4), pp. 195210.

13. Lin S., Lee E. K., Nguyen N., Khine M. Thermally-induced miniaturization for micro- and nanofabrication: progress and updates. Lab Chip. 2014, 14(18), pp. 3475-3488.

14. Xie F., Huang L., Leng J., Liu Y. Thermoset shape memory polymers and their composites. Journal of Intelligent Material Systems and Structures. 2016, Vol. 27, 2433-2455.

15. Алексеев К.П., Строганов В.Ф., Страхов Д.Е. Экспериментальное исследование механических характеристик муфто-клеевых соединений трубопроводов термоусажи-

вающимися муфтами из термореактивных материалов // Проблемы прочности и пластичности. — 2002. — 64. — С. 138-142. [Alekseev K.P., Stroganov V.F., Strakhov D.E. Problemy prochnosti i plastichnosti. 2002, vol. 64, pp. 138142. (In Russ.)].

16. Зезин А.Б. Высокомолекулярные соединения. — М.: Изд-во Юрайт, 2019. — 340 с. [Zezin A.B. Vysokomole-kulyarnye soedineniya [High molecular weight compounds]. Moscow, Urait Publ., 2019, 340 p. (In Russ.)].

информация об авторах/information about the authors

Строганов Виктор Федорович, д.х.н., проф., ФГБОУ ВО «Казанский государственный архитектурно-строительный университет» (КГАСУ). E-mail: svf08@mail.ru

Ахметшин Алмаз Салимович, соискатель, ФГБОУ ВО «Казанский государственный архитектурно-строительный университет» (КГАСУ)

Амельченко Максим Олегович, к.т.н., ст. преп., ФГБОУ ВО «Казанский государственный архитектурно-строительный университет» (КГАСУ)

Строганов Илья Викторович, к.т.н., доц., ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

Стоянов Олег Владиславович, д.т.н., проф., ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет». E-mail: ov_stoyanov@mail.ru

Stroganov Victor F., Doctor of Chemistry Sciences, Professor, Kazan State University of Architecture and Engineering (KSUAE).

E-mail: svf08@mail.ru

Akhmetshin Almaz S., applicant, Kazan State University of Architecture and Engineering (KSUAE)

Amel'chenko Maxim O., Candidate of Technical Sciences, Senior Lecturer, Kazan State University of Architecture and Engineering (KSUAE)

Stroganov Il'ya V., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Kazan National Research Technological University

Stoyanov Oleg Vl., Doctor of Technical Sciences, Professor, Kazan National Research Technological University.

E-mail: ov_stoyanov@mail.ru

INTERPLASTICA

Выставка INTERPLASTICA 2022 25-28 января 2022 г. МОСКВА РОССИЯ

• Ведущая выставка пластмасс и каучуков в России и Восточной Европе;

• Эффективная площадка для продвижения бизнеса и знакомства с новейшими технологиями от крупнейших компаний-лидеров отрасли;

• Концентрация в одном месте всех отраслевых тенденций для всей технологической цепочки производства и переработки пластмасс;

• Специальный проект «Recycling Solutions» в рамках выставки INTERPLASTICA 2022.

Подробная информация на сайте http://interplastica.ru/

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.