реферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук Київ 1999 Дисертац

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Міністерство освіти України

Державна академія легкої промисловості України

Яковлєва Раїса Антонівна

          УДК 678.686:66.046.516

          Для службового користування

          Прим. № __________

Регулювання технологічних і експлуатаційних властивостей композиційних полімерних матеріалів на основі епоксиполімерів

05.17.06 — Технологія полімерних і композиційних матеріалів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Київ — 1999

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано у Державній академії легкої промисловості України, Харківському державному технічному

університеті будівництва і архітектури

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор Пахаренко Валерій Олександрович, завідувач кафедри переробки полімерів і опоряджувального виробництва Державної академії легкої промисловості України, м. Київ.

Офіційні опоненти: – доктор технічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України Вознесенський Віталій Анатолійович, завідувач кафедри процесів і апаратів технології виробництва будівельних матеріалів Одеської державної академії будівництва і архітектури;

– доктор технічних наук, старший науковий співробітник Пєтухов Аркадій Дем’янович, заступник директора по науковій роботі Відкритого акціонерного товариства “Український науково-дослідний і конструкторський інститут по розробці машин і устаткування для переробки пластичних мас, гуми і штучної шкіри”, м. Київ;

–  доктор хімічних наук, професор Фабуляк Федір Григорович, професор кафедри хімічної тех-нології в’яжучих, полімерних і композиційних матеріалів Національного технічного університету “Київський політехнічний інститут”.

Провідна установа:  Український Державний хіміко-технологічний університет, м. Дніпропетровськ.

Захист відбудеться 2 червня 1999 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.102.04 при Державній академії легкої промисловості України за адресою: 252011, м. Київ, вул. Немировича-Данченка, 2.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Державної академії легкої промисловості України за адресою: 252011, м. Київ, вул. Немировича-Данченка, 2.

Автореферат розісланий “ 15 ” квітня  1999 р.

Вчений секретар            Т. С. Шостак

спеціалізованої вченої ради, к.т.н., доцент

Загальна характеристика роботиЗагальна характеристика роботи

Актуальність теми. Полімерні композиції та матеріали на основі епоксидних олігомерів широко застосовуються у ряді галузей промисловості завдяки унікальним властивостям і невичерпним можливостям їх модифікації. Однак вимоги сучасної техніки викликають гостру необхідність створення модифікованих епоксидних зв’язуючих для композиційних матеріалів із спеціальним комплексом властивостей: вогнестійких, електропровідних, вібропоглинаючих, електроізоляційних, стабільних у жорстких умовах експлуатації.

Здатність низькотемпературного твердіння епоксидних олігомерів при використанні аліфатичних амінів дозволяє значно спростити технологічний процес виготовлення виробів, не потребує використання високого тиску та температури. Разом  з цим при застосуванні епоксиамінних композицій для одержання композиційних матеріалів виникають значні труднощі, пов’язані з високою в’язкістю, малою життєздатністю і невисокими міцностними характеристиками у порівнянні з композиціями високотемпературного твердіння.

Перспективним напрямком регулювання технологічних властивостей епоксиамінних зв’язуючих є модифікація їх ди- та поліфункціональними олігомерами і створення на їх основі композитів із поліпшеними експлуатаційними характеристиками та спеціальним комплексом властивостей. Використання дисперсних наповнювачів дозволяє на тій же самій полімерній основі одержати ряд матеріалів із різноманітними властивостями, які не закладені в хімічній природі матриці. Тому розробка наукових основ щодо закономірностей спрямованого регулювання властивостей екологічно чистих композиційних матеріалів на основі олігомер-олігомерних зв’язуючих з поліпшеними експлуатаційними характеристиками є важливою науково-практичною проблемою.

Актуальність роботи засвідчує й те, що в ній вирішуються завдання модифікації епоксидних матеріалів і стабілізації їх властивостей у жорстких умовах експлуатації, поліпшення якості продукції, модернізації конструкцій обладнання, яке забезпечує прогресивні технології та керування процесом переробки реактопластів з використанням мікропроцесорної техніки.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано у межах координаційного плану Міносвіти України “Створення нових ефективних будівельних матеріалів, виробів та конструкцій на основі речовин органічного та неорганічного походження, технологій та обладнання для їх виробництва” (№№ держ. реєстрації 0196У002525, 0197У009997) і на замовлення Управління Державної пожежної охорони МВС України за темою “Розробка вогнестійких композиційних полімерних матеріалів з поліпшеними експлуатаційними властивостями” (№ держ. реєстрації 0197У006785).

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка наукових основ створення вогнестійких, електропровідних, вібропоглинаючих, електроізоляційних композиційних матеріалів, стабільних у жорстких умовах експлуатації, на базі олігомер-олігомерних зв’язуючих, дисперсних наповнювачів та розв’язання значної прикладної проблеми  —одержання обґрунтованих вихідних даних для розробки і створення більш досконалих технологій виготовлення виробів різного призначення з використанням мікропроцесорної техніки.

Для досягнення мети роботи вирішувались такі задачі дослідження:

— вивчення і встановлення основних закономірностей регулювання процесу структурування наповнених епоксидних композицій;

— визначення впливу мінеральних наповнювачів на реологічні властивості олігомер-олігомерних систем та композицій на їх основі та математичне моделювання процесу твердіння наповнених епоксиамінних композицій;

— розробки наукових основ створення композиційних полімерних матеріалів із спеціальними властивостями (вогнестійких, електропровідних, вібропоглинаючих, електроізоляційних)  на основі модифікованих епоксиполімерів;

— вивчення впливу кліматичних факторів на структуру і властивості модифікованих епоксиполімерів; прогнозування зміни діелектричних і фізико-механічних властивостей епоксиполімерів та строків експлуатації виробів;

— розробки технологічного процесу одержання композиційних матеріалів для відновлення конструкцій тунельних колекторів каналізаційних мереж та використання важкогорючих матеріалів для захисту дерев’яних конструкцій. Розрахунки параметрів розвитку пожежі;

— удосконалення технологічного процесу виготовлення виробів радіоелектронної та електротехнічної промисловості.

Наукова новизна одержаних результатів. Розроблено наукові основи регулювання хімічним формуванням (на прикладі епоксидних композицій), що дозволяють, базуючись на обмеженій кількості олігомерів, дисперсних наповнювачів та твердників, які виробляються промисловістю, створити цілий ряд епоксидних матеріалів з широким діапазоном властивостей. У рамках розроблених наукових основ сформований банк даних і алгоритми керування технологічним процесом виготовлення виробів методом хімічного формування на базі епоксидних композицій з використанням мікропроцесорної техніки.

Виконані теоретичні та експериментальні дослідження, які дали можливість встановити вплив на початкову стадію процесу твердіння епоксиполімерів хімічної будови реакційноздатних олігомерів, дисперсних наповнювачів, амінних твердників. Вперше показано, що мінеральні наповнювачі значно активізують процес взаємодії епоксидних і циклокарбонатних груп з вторинними аміногрупами твердників і, в умовах деформування системи швидкість твердіння циклокарбонатних груп у два рази вища, ніж епоксидних. На процеси структурування значно впливають кислотно-основні властивості  поверхні наповнювача та його взаємодія з олігомер-олігомерною системою на межі розділу фаз. Максимальний ефект прискорення спостерігається при введенні електрофільтрового шамоту, який має слабокислу поверхню.

Вперше визначено, що використання металізованих графітів змінює характер структуроутворення, приводить до переважно  лінійного зростання макромолекул на відміну від силікатних дисперсних наповнювачів, в присутності яких утворюються розгалуження. Створена математична модель початкової стадії процесу твердіння наповнених олігомер-олігомерних композицій.

Вперше встановлено, що застосування силікатних наповнювачів з кислою поверхнею у поєднанні з бромароматичними олігомерами підвищує вогнестійкість композитів, а з основною навпаки знижує вогнестійкість вихідних полімерів.

Вперше показано, що використання омідненого графіту дозволяє створити електропровідні полімери з високою адгезійною міцністю, стабільні в умовах тропічної вологості; поліетиленоксиду — підвищує діелектричні та міцностні властивості; N-фенілнафтиламіну-1 — поліпшує стабільність властивостей в умовах термоокислювального старіння.

Практичне значення одержаних результатів. На основі виконаних експериментально-теоретичних досліджень розроблені модифіковані епоксиамінні композиції та нові технології процесу виготовлення виробів підвищеної якості, принципово відмінного призначення в різних галузях промисловості. Створено екологічно чисті олігомер-олігомерні композиції, які не містять у собі токсичних органічних розчинників, каталізаторів, ініціаторів, що твердіють при невисоких температурах, без виникнення великих залишкових напруг та характеризуються високою адгезійною міцністю, а при введенні відповідних наповнювачів — зниженою горючістю, електропровідністю, вібропоглинаючими і електроізоляційними властивостями, стабільними в жорстких умовах експлуатації.

Створено банк даних і програмно реалізована система управління, яка дозволяє вибрати з нього композиційні полімерні матеріали з необхідним комплексом технологічних і експлуатаційних властивостей та у широкому діапазоні регулювати параметри технологічного процесу виготовлення виробів для будівництва, суднобудування, радіоелектронної та електротехнічної промисловості з використанням мікропроцесорної техніки.

Результати роботи впроваджені на підприємствах  ДКП “Харківкомуночиствод”, ВО “Моноліт” (Харків), заводі “Радіодеталь” (Воронеж), АК ЗТ “Проммонтажелектроніка” (Харків), АТ НДІРВ (Харків), Харківському метрополітені, НДІТП (Харків), ЦНДІКМ “Прометей” (Санкт-Петербург). Розроблена технічна документація на їх використання.

Особистий внесок здобувача. Всі включені до дисертації дослідження, виконані у співавторстві, проведені при безпосередній участі автора на всіх етапах роботи. Автору належать наукові ідеї роботи, постановка мети та завдань дослідження, вибір методик та об’єктів дослідження. Автор безпосередньо брав участь в експерименті, узагальненні та інтерпретації одержаних результатів, формулюванні та доведенні наукових положень, виготовленні та випробуванні дослідно-промислових виробів, розробці технічної документації на їх використання, впровадженні результатів роботи у виробництво.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на міжнародних конференціях: 7 конференції по калориметрії і термічному аналізу (Закопань, Польща, 1997), “Комп’ютер: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я” (Харків– Мішкольц, 1993, 1994), а також на конференціях “Розвиток технічної хімії в Україні” (Харків–Київ, 1995), “По фотохімії співдружності незалежних держав” (Київ, 1992); республіканських конференціях — 7-й та 8-й  українських конференціях з високомолекулярних сполук (Рубіжне, 1991, Київ, 1996), “Проблеми пожежної безпеки” (Харків, 1993, Київ, 1995, 1997), “Підвищення надійності і довговічності машин і споруд” (Київ, 1991), П’ятій міжреспубліканській науковій конференції студентів вузів СРСР “Синтез, дослідження властивостей, модифікація і переробка високомолекулярних сполук” (Казань, 1988), “Застосування пластмас у будівництві і міському господарстві (Харків, 1991), науково-технічних конференціях “Полімерні матеріали в машинобудуванні” (Іжевськ, 1989), “Герметизація радіоелектронної апаратури полімерними матеріалами” (Ленінград, 1989), “Захист металів від корозії органічними покриттями” (Ярославль, 1989), на щорічних науково-технічних конференціях ХДТУБА в 1989–1998 рр.

Публікації. Основний зміст дисертаційної роботи викладено у 31 друкованій праці, з яких 22 cтатті, 4 авторські свідоцтва на винаходи, тези 5 доповідей; з них 7 статей опубліковано без співавторства.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, шести розділів, висновків, списку цитованої літератури та додатків. Повний обсяг дисертації становить 490 сторінок, включає  66 рисунків, 46 таблиць, бібліографію (413 найменувань), 6 додатків, які мають обсяг 90 сторінок.

Основний зміст дисертаціїОсновний зміст дисертації

У вступі висвітлено стан проблеми та показана актуальність її вирішення, визначаються мета і задачі досліджень, наукова новизна, практична значимість роботи.

У першому розділі “Сучасні фізико-хімічні уявлення щодо регулювання експлуатаційних властивостей композиційних матеріалів на основі епоксиполімерів” вміщується аналіз наукових публікацій, присвячених сучасним уявленням регулювання фізико-хімічних, експлуатаційних властивостей композиційних матеріалів на основі епоксиполімерів та основним уявленням в галузі деструкції та стабілізації епоксиполімерів.

У першому підрозділі систематизовано дані про вплив різних домішок на властивості важкогорючих, електропровідних, вібропоглинаючих епоксиполімерів. Визначені сучасні напрямки одержання епоксиполімерів із спеціальним комплексом властивостей. Показано, що їх експлуатаційні характеристики значною мірою визначаються умовами протікання твердіння та процесами на межі розділу фаз полімер — тверда речовина. Однак єдиної теоретично обґрунтованої точки зору відносно перспективності і ефективності цих напрямків у сучасній науці немає.

В другому підрозділі розглянуто питання термічної та термоокислювальної деструкції та стабілізації епоксиполімерів. Проаналізовані роботи, присвячені вивченню механізмів деструкції та шляхів підвищення термостабільності епоксиполімерів. Розглянуто сучасні уявлення про механізми стабілізації та вплив різних домішок на стабільність властивостей епоксиполімерів. Показано, що більшість робіт присвячена деструкції і стабілізації лінійних полімерів. Щодо сітчатих полімерів подібної інформації набагато менше.

Після поглибленого аналізу даних спеціальної літератури визначені задачі дисертаційної роботи.

У другому розділі “Об’єкти і методи дослідження” наведено інформацію про використання матеріалів із обґрунтуванням їх вибору, методи вивчення композицій та спеціальні методи вивчення експлуатаційних характеристик полімерів і готових виробів.

Враховуючи практичну спрямованість роботи, об’єктами дослідження обрані матеріали промислового виробництва. Під час проведення досліджень були використані епоксидні олігомери ЕД-20, УП-631, УП-645, ЕА.

Для модифікації епоксидних олігомерів використовувались поліфункціональні реакційноздатні олігомери: гліцидиловий ефір поліоксипропілентріолу ГЕПТ-2 й трициклокарбонат поліоксипропілентріолу ТЦКПТ, а також дисперсні наповнювачі: тальк, маршаліт, електрофільтровий шамот (ЕШ), діоксид титану TiO2, слюда, біла сажа БС-30; металізовані графіти на основі графіту ГК-1, покриті міддю, нікелем, міднонікелеві.

Для підвищення стабільності деяких експлуатаційних характеристик епоксиполімерів використовувались антиоксиданти — вторинні ароматичні аміни і похідні гідроксипіперидину. Для твердіння композицій використовували твердники амінного типу: моноціанетилдіетилентриамін УП-0633М, діціанетилдіетилентриамін УП-0633. Для порівняльної оцінки властивостей епоксиполімерів використовували поліетиленполіамін А (ПЕПА), поліаміноамід ПО-300, триетаноламін, адукт бутилметакрілату з діетилентриаміном ДТБ-2.

У роботі використана комплексна методика досліджень, яка умовно складається з трьох груп методів: перша — дослідження процесів твердіння і технологічних властивостей епоксидних композицій (діелектричний метод, ІК-спектроскопії, ротаційної віскозиметрії); друга — дослідження структури і властивостей епоксиполімерів (термомеханічний аналіз, деріватографічні дослідження, диференціальна скануюча калориметрія, кисневий індекс, визначення механічних динамічних характеристик (tg ), стандартні методики для фізико-механічних і діелектричних властивостей; третя — спеціальні методи вивчення експлуатаційних характеристик полімерів і готових виробів.

Розроблені нові методики оцінки експлуатаційних властивостей створених матеріалів у готових виробах. Запропоновано метод дослідження міцності клейового шва керамічної плитки та інших плиточних матеріалів при згинанні, а також кілець з керамічною вставкою при стисненні.

Для визначення можливості використання розроблених матеріалів для ізоляції електровиробів, які працюють у контакті з водою, запропонована методика, яка наближається до реальних умов експлуатації: через обмотку, залиту компаундом і вміщену у воду, пропускали електричний струм силою 5–10 А протягом 5–6 годин. Проводили замір опору та геометричних розмірів зразка полімеру.

Запропонована нова методика оцінки наслідків пожеж і визначення ефективності вогнезахисту полімерних покрить елементів будівельних конструкцій, під дією теплового потоку, від сильного джерела теплового випромінювання (газового факелу). Сила теплового потоку, інтенсивність випромінювання відповідають умовам реальних пожеж. На заданих відстанях розташовують ряди елементів конструкцій. Критерієм оцінки дії теплового потоку є час затримання займання зразків; їх візуальний огляд.

Крім того, проводились спеціальні випробування розроблених матеріалів на підприємствах за затвердженими методиками.

У третьому розділі “Фізико-хімічні процеси при твердінні наповнених епоксиполімерів” розглянуто вплив дисперсних наповнювачів на процеси структуроутворення і реологічні властивості олігомер-олігомерних систем та композицій на їх основі. Проведено математичний опис реокінетики процесів твердіння наповнених епоксиамінних композицій.

Специфіка переробки епоксидних олігомерів, як і інших термореактивних матеріалів, полягає в об’єднанні процесів твердіння і виготовлення виробів. Тому при їх переробці важливо знати кінетику переходу олігомер — полімер, без чого неможливе раціональне управління процесом структуроутворення, створення оптимальних технологічних режимів твердіння і одержання матеріалів та виробів з необхідними властивостями.

Вивчено вплив будови і функціональності амінних твердників, реакційноздатних олігомерів (РЗО) і дисперсних наповнювачів на процеси твердіння епоксидних олігомерів діелектричним методом. Контролюючим параметром вибрана величина об’ємного електроопору. Найбільш характерні результати досліджень представлені у табл. 1.

Встановлено, що при використанні твердника УП-0633, що містить тільки вторинні аміногрупи, швидкість твердіння ЕД-20 приблизно у 1,5 раза менша, ніж при твердінні за допомогою УП-0633М, який має в своїй структурі первинні аміногрупи. При введенні РЗО аліфатичної будови олігоефірепоксиду ГЕПТ-2 і олігоефірциклокарбонату ТЦКПТ швидкість процесу в обох випадках знижується, але з ГЕПТ-2  меншою мірою. Показано, що в умовах процесу твердіння оксиалкіленциклокарбонатна група в ТЦКПТ менш реакційноздатна, ніж фенілгліциділефірна в ЕД-20 і оксиалкіленгліцидильна група в ГЕПТ-2. Дана обставина пов’язана з тим, що на початковій стадії твердіння у системі ЕД-20 + ГЕПТ-2 беруть участь як первинні, так і вторинні аміногрупи, а швидкість реакції циклокарбо-натних груп з вторинним аміном нижча майже на два порядки у порівнянні з первинним.

Введення у епоксидні композиції, що досліджуються, дисперсних наповнювачів приводить до збільшення швидкості процесу твердіння в усіх без винятку випадках. За ступенем впливу на прискорення процесу твердіння модифікованих ГЕПТ-2 і ТЦКПТ епоксиамінних композицій наповнювачі можна розташувати у такій послідовності в порядку зменшення:

    тальк > маршаліт > ЕШ

Активність силікатних дисперсних наповнювачів можна пояснити їх фізико-хімічними властивостями, зокрема наявністю гідроксильних груп на поверхні часток. Разом з тим необхідно відзначити високу швидкість твердіння у присутності гідросилікату магнію (тальк), який характеризується слабоосновними властивостями, меншою гідрофільністю і твердістю у порівнянні з слабокислим шамотом та відносно нейтральним діоксидом кремнію (маршаліт), в якому за рахунок високої адсорбційної здатності частина поверхневих гідроксильних груп блокується адсорбційною вологою або іншими низькомолекулярними речовинами.

Особливий вплив наповнювачі мають на процес твердіння під дією УП-0633. Так, наприклад, введення тальку в систему ЕД-20 + ГЕПТ-2 + + УП-0633  підвищує швидкість процесу структуроутворення більш ніж у 2–3 рази у порівнянні з ненаповненою системою.

З підвищенням кількості наповнювача у системі ЕД-20 + ТЦКПТ + УП-0633М швидкість твердіння пропорційно підвищується. Для системи ЕД-20 + ГЕПТ-2 + УП-0633М ця залежність перетинає максимум при ступені наповнення 40–60 мас.ч. При збільшенні кількості наповнювача  спостерігається зниження швидкості процесу.

Характерно, що при збільшенні кількості наповнювача до 40 мас.ч. швидкості твердіння для системи ЕД-20 + ГЕПТ-2 і ЕД-20 + ТЦКПТ приблизно рівні. При збільшенні ступеню наповнення (60 мас.ч. та більш) в умовах підвищеної в’язкості реакційна здатність оксиалкіленциклокарбонатних груп із аліфатичним аміном УП-0633М вища, ніж епоксидних груп ГЕПТ-2, що, мабуть, обумовлено меншою адсорбційною взаємодією циклокарбонатних груп з поверхнею наповнювача.

Для надання вогнестійкості епоксидним композиціям були вибрані епокситриброманіліновий олігомер УП-645 і епоксидний олігомер на основі тетрабромдифенілолпропану УП-631. Дані олігомери характеризуються підвищеною в’язкістю, тому їх використовували у суміші з ЕД-20 і ГЕПТ-2.

Доведено, що на процес твердіння композицій впливає  будова олігомерів. Твердіння триброманілінового олігомеру УП-645 проходить у декілька разів повільніше, ніж епоксидіанового олігомеру ЕД-20, при відносно високому значенні ефективної енергії активації процесу. Таке уповільнене твердіння УП-645 обумовлене наявністю в ароматичному кільці двох атомів брому в орто-положенні до гліцидиламінних груп, що створює просторові труднощі реакції взаємодії епоксид-амін.

При твердінні композицій на основі ЕД-20 у суміші з УП-645 вплив останнього починає виявлятися при співвідношенні ЕД-20 : УП-645 більш 70 : 30 мас.%, коли зменшується швидкість процесу. При використанні високов’язкого бромвміщуючого олігомера УП-631 в суміші з ЕД-20 спостерігається деяке підвищення швидкості реакції твердіння при співвідношенні ЕД-20 : УП-631 —  90 : 10 і 80 : 20 мас.%. Подальше підвищення вмісту УП-631 у композиції призводить до зниження швидкості твердіння, яка майже дорівнює швидкості твердіння олігомеру ЕД-20.

Проведено також дослідження впливу силікатних дисперсних наповнювачів на процеси твердіння епоксидних композицій, модифікованих бромвміщуючим олігомером УП-645 і олігоефірепоксидом ГЕПТ-2. Введення дисперсних наповнювачів у ці сумішеві композиції призводить, як і у випадку з ЕД-20 + ГЕПТ-2, до підвищення швидкості реакції твердіння і зниження енергії активації процесу, до того ж з підвищенням вмісту наповнювачів відносне зростання швидкості процесу сповільнюється при більших ступенях наповнення. У цьому випадку, за ступенем впливу на прискорення процесу твердіння епоксидних систем, наповнювачі можна розташувати у такій послідовності в порядку зменшення:

ЕШ > маршаліт > тальк

Це, очевидно, обумовлене тим, що слабокислі гідроксильні групи шамоту (рН =  6,0–6,5) мають більший каталітичний вплив на процес взаємодії гліцидилових груп з аміном у порівнянні з слаболужними гідроксильними групами тальку (рН = 8,0).

Встановлено, що в присутності силікатних наповнювачів швидкість процесу твердіння композицій, що містять у собі епокситриброманіліновий олігомер УП-645, знаходиться у прямій залежності від лужності наповнювачів.

Таким чином, проведені дослідження показали, що швидкість процесу твердіння епоксидних композицій на початковій стадії залежить від хімічної будови реакційноздатних олігомерів, твердників і фізико-хімічних властивостей та концентрації наповнювачів. Одержані результати дозволяють впливати на важливу стадію формування епоксиполімерів і наповнених матеріалів на їх основі та визначати оптимальні умови їх структуроутворення.

Проведена оцінка впливу наповнювачів різної природи на реологічні властивості олігомер-олігомерних систем і композицій на їх основі.

Показано, що на реокінетичних кривих ненаповнених композицій є дуже невеликий індукційний період сталої в’язкості, перехідна зона і ділянка різкого підвищення в’язкості (рис. 1а).

Для композицій ЕД-20 + ГЕПТ-2 + УП-0633М до деякої міри наповнення індукційний період практично зникає і виявляється тільки при високих показниках наповнення. Для системи ЕД-20 + ТЦКПТ + УП-0633М індукційний період відсутній і йде швидке зростання в’язкості, що вдвічі перевищує зростання в’язкості системи, модифікованої ГЕПТ-2. Це явище може бути обумовлене двома факторами: появою у процесі взаємодії ТЦКПТ з УП-0633М полігідроксиуретанових груп, які характеризуються великою здатністю до утворення внутрішніх і міжмолекулярних водневих зв’язків, та активним впливом деформування на швидкість утворення структур.

При введенні наповнювачів в усі досліджувані композиції спостерігається підвищення швидкості зростання в’язкості, але є деякі відхилення у поведінці систем залежно від активності твердника, функціональних груп РЗО та від вмісту і властивостей поверхні наповнювачів. Для епоксидної системи ЕД-20 + ГЕПТ-2 + УП-0633 швидкість зростання в’язкості при введенні наповнювачів збільшується пропорційно їх вмісту до 80 мас.ч. і зникає індукційний період. При високому ступені наповнення шамотом, який має слабокислу поверхню, у більшому ступені прискорюється ріст в’язкості у процесі твердіння в порівнянні з композиціями, наповненими нейтральним маршалітом і слаболужним тальком. Ці дані добре узгоджуються з електрокінетичними дослідженнями.

Зняті криві течії через 10—50 хвилин у процесі твердіння наповнених епоксиполімерів. Встановлено, що для композицій ЕД-20 + ТЦКПТ + УП-0633М та ЕД-20 + ГЕПТ-2 + УП-0633М, наповнених 20—60 мас.ч. тальку і ЕШ, спостерігається антитиксотропія в’язкості, з підвищенням напруги зсуву в’язкість композицій підвищується. Найбільш міцна структура утворюється при введені тальку.

Композиції, наповнені маршалітом, є аномальнов’язкими. При великих швидкостях деформування система веде себе як ньютонівська рідина. Із збільшенням терміну твердіння  під дією тих же швидкостей деформування значно знижується в’язкість, оскільки над процесами орієнтації переважають процеси твердіння, і близько до точки гелеутворення в’язкість практично постійна, незалежно від величини напруги зсуву. Такий характер зміни кривих течії спостерігається також для композицій ЕД-20 + ГЕПТ-2 + УП-0633, наповнених тальком, маршалітом і ЕШ. Одержані результати дозволяють встановити закономірності в’язкої течії епоксидних систем у процесі твердіння та їх поведінку при  навантаженнях, що часто використовується при переробці.

   

Рис. 1. Залежність в’язкості від часу твердіння і вмісту тальку

в композиції ЕД-20 + ГЕПТ-2 + УП-0633М, одержана

експериментально (а), після математичної обробки (б)

При створенні електропровідних композиційних матеріалів використовували графіти, покриті міддю,— М-5, М-7, М-8, нікелем Н-5 і міднонікелеві М-Н. Встановлено, що металізовані графіти значно підвищують в’язкість композицій на основі ЕД-20 + ГЕПТ-2 + УП-0633М, і процес твердіння протікає в умовах сильної адсорбційної взаємодії олігомерного зв’язуючого з поверхнею наповнювача. Це стосується  більше оміднених графітів, ніж нікельованих і виявляється на кривих структуроутворення оміднених графітів помітніше, ніж нікельованих, що сприяє формуванню більш упорядкованої структури полімерної матриці та заважає седиментації наповнювача.

Вивчено тиксотропне структуроутворення епоксиамінних композицій з комплексним наповнювачем (суміш тальку, слюди і білої сажі) і встановлена можливість формування стійкої тиксотропної структури.

При створенні епоксидних композицій зниженої горючості вивчали вплив галогенвміщуючих олігомерів, антипиренів на реологічні властивості епоксидних композицій. Як показали досліди, при введенні тальку, маршаліту, ЕШ в епоксидну систему ЕД-20 + УП-645 + ГЕПТ-2 + УП-0633М підвищується початкова в’язкість і прискорюється її зростання у процесі твердіння, особливо при використанні ЕШ. Меншою мірою  на зростання в’язкості при твердінні впливає тальк. Між тим при деформуванні утворюється більш структурована система при введенні тальку, ніж при використанні шамоту і маршаліту. Одержані результати корелюють також з даними електрокінетичних досліджень.

Проведено математичний опис реокінетики процесу твердіння наповнених епоксиамінних композицій. Для опису процесу були використані стандартні пакети програм, які застосовуються у сучасних комп’ютерах у середовищі Windows: MS Excel та Mathematica. За початковими експериментальними даними, поданими у табличній формі в середовищі Excel, будувались графічні залежності в’язкості композицій від часу твердіння, концентрації і хімічної природи наповнювача. Ці залежності інтерполювались рівняннями типу:

                  (1),

де:  — в’язкість композиції, Пас, t — час твердіння, хвилин; k1і k2 — коефіцієнти, що залежать від концентрації і природи наповнювача.

Потім із використанням програми Mathematica встановлювались залежності зміни значень коефіцієнтів k1 і k2 від природи та концентрації наповнювача, які інтерполювалися поліноміальним приближенням різних степенів.

Так, наприклад, для композиції ЕД-20 + ГЕПТ-2 + УП-0633 при введенні тальку одержані коефіцієнти при зміні t від 10 до 120 хвилин і концентрації наповнювача від 0 до 80 мас.ч., які описуються поліномами другого ступеня:

 k1 = 0,03323 – 0,0004281x – 0,0001176x2     (2),

 k2 = 0,04998 + 7x . 10–5 – 2x2 . 10–6       (3),

де: x — концентрація наповнювача, мас.ч.; k1 і k2 — коефіцієнти в рівнянні (1). Одержані таким чином математичні моделі у вигляді поверхні, на осях якої відкладені в’язкість, час твердіння і концентрація наповнювача (рис. 1б), дозволяють прогнозувати поведінку композицій у різні строки твердіння, при різній концентрації наповнювача та вибрати композиції з відповідною в’язкістю. Зіставлення одержаних з математичної моделі і експериментів значень в’язкості (рис. 1) дозволило зробити висновок про задовільний опис процесу твердіння наповнених епоксиполімерів. Означена модель може бути використана для прогнозування в’язкості під час твердіння для аналогічних систем.

Четвертий розділ — “Наукові основи розробки композиційних полімерних матеріалів із спеціальними властивостями на основі модифікованих епоксиполімерів” — присвячена визначенню наукових основ створення вогнестійких, електропровідних, вібропоглинаючих та електроізоляційних композитів. Одержані експериментальні результати віднесені до відповідних підрозділів, наприкінці кожного з них визначені математичні залежності між технологічними і експлуатаційними властивостями та складом композицій у вигляді поліноміальних рівнянь.

Перший підрозділ присвячений створенню композиційних матеріалів із зниженою горючістю. При розробці епоксидних композицій і матеріалів зниженої горючості проводилась фізико-хімічна модифікація епоксидіанового олігомера ЕД-20 олігомерами УП-631 та УП-645, що містять бром, олігоефірепоксидом ГЕПТ-2 та силікатними наповнювачами — тальком, маршалітом, електрофільтровим шамотом, який твердіє під дією моноціанетилдіетилентриаміну. Критерієм оцінки ефективності дії домішок була прийнята величина кисневого індексу (КІ). Матеріали з КІ = 27%,  як відомо, характеризують полімер як “самозатухаючий”, а з КІ — 30–40% відносяться до важкогорючих. Контроль за горючістю на повітрі здійснювали методом визначення стійкості полімерів до дії розпеченого стержня.

Встановлено, що самозатухаючі полімери на основі суміші ЕД-20 з УП-631 та УП-645 з КІ = 27% можуть бути одержані, відповідно, при мінімальній концентрації брому — 12–13, 19–20%. Ці дані свідчать про значну залежність інгібуючої дії галогенвміщуючих епоксидних олігомерів від їх хімічної будови. Методом диференціального термічного і термогравіметричного аналізу показано, що більш ефективну полум’яуповільнюючу дію епокситетрабромдіанового олігомеру УП-631 обумовлено тим, що він надає полімеру більшу стійкість до термоокислювальної деструкції і забезпечує збільшення виходу карбонізованого залишку в порівнянні з епокситриброманіліновим олігомером УП-645. Враховуючи технологічні властивості композицій, всі наступні дослідження виконані на олігомер-олігомерній системі ЕД-20 + УП-645 + ГЕПТ-2 + УП-0633М. Встановлено, що при спільному використанні бромвміщуючого олігомера і дисперсного електрофільтрового шамоту (алюмосилікату) (рис. 2) спостерігається значна інгібуюча дія на процес горіння епоксиполімерного композиту, на відміну від гідросилікату магнію (тальку), який підвищує горючість вихідного полімеру. Маршаліт (діоксид кремнію) за ефективністю інгібування полум’я займає проміжне положення між шамотом і тальком.

Дослідження методом ДСК термоокислювальної деструкції (ТОД) і високотемпературного піролізу при прямому контакті з розпеченою поверхнею металевого стержня наповнених бромвміщуючих епоксиполімерів показали, що в присутності дисперсного слабокислого шамоту в результаті активного впливу на процеси ТОД і піролізу відбувається зменшення горючих летючих продуктів піролізу і збільшується утворення коксу.

Встановлено, що на термостабільність і горючість бромвміщуючих епоксиполімерів суттєвий вплив виявляють кислотно-лужні властивості поверхні мінералів і наявність активних центрів.

Відомо, що експлуатаційні властивості епоксиполімерів і композиційних матеріалів на їх основі залежать від адгезійної взаємодії, структури, величини і релаксації залишкових напруг (зал.), особливо на межі розподілу фаз полімер — тверде тіло. Встановлено, що введення маршаліту та електрофільтрового шамоту сприяє зниженню зал у 2–3 рази, які складають 2,8–4 Мпа, й підвищенню адгезійної міцності до металів на 48–60% у порівнянні з ненаповненою композицією (рис. 3).

Вивчення впливу наповнювачів на структурні параметри полімеру, проведене шляхом дослідження термохімічних властивостей і визначення маси міжвузлового фрагменту ланцюга (Мс), частоти зшивок (nс), показало, що всі використані наповнювачі закономірно знижують відносну деформацію у високоеластичному стані і збільшують температурну межу склування. Спостерігається кореляція між термомеханічними і ДСК кривими. Однак різниця в температурному інтервалі склування у випадку ТМК методу іде за рахунок впливу механічного поля.

Характер переходу склування в епоксиполімері залежить від присутності і виду наповнювача. При введенні тальку і маршаліту Тс наповненого полімеру (ДСК — криві) вимірена на напіввисоті сходинки Cp практично така ж, як і в чистому зв’язуючому, але при цьому величина скачка Cp в переході знижується на 7; 30% відповідно. При введенні ЕШ величина  Cp знижується майже на 50%, а Тс збільшується на 4К, що свідчить про більш сильну межову взаємодію ЕШ з поверхнею матриці у порівнянні з тальком і зменшенням рухомості сегментів ланцюгів, що призводить до зниження ударної в’язкості, руйнівної напруги при гнутті.

Таким чином, шляхом зміни концентраційного складу епоксидних композицій можливе здійснення регулювання значень кисневого індексу, термостійкості, структури, адгезійно-міцностних властивостей і створення полімерів з необхідним комплексом експлуатаційних характеристик.

Для визначення деяких закономірностей спрямованого регулювання експлуатаційних властивостей важкогорючих епоксиполімерів визначені математичні залежності реологічних властивостей, кисневого індексу і міцностних показників від компонентного і концентраційного складу, часу твердіння епоксидних композицій. Обробка результатів проведена за допомогою методів математичної статистики. Вивчено системи, в яких змінювалось співвідношення між бромвміщуючим олігомером УП-645 (X1), наповнювачем (X2), а також часом після початку твердіння (X3). Інтервал зміни X1 склав 0–35 мас.ч., X2 — 0–60 мас.ч., X3 — 10–50 хвилин. Одержані рівняння регресії, визначені коефіцієнти кореляції і статистична їх значимість з використанням критерія Фішера. У загальному вигляді  yi описується рівнянням:     

             (4)

Наприклад, для композицій, наповнених маршалітом, залежність початкової в’язкості (y1), в процесі твердіння (y2), кисневого індексу (y3), руйнівної напруги при гнутті (y4), ударної в’язкості (y5) мають вигляд:

y1 = 8,85 + 0,69 x1 + 0,32x2 + 0,33x1x2;             (5)

y2 = 15,1 – 1,139 x1 + 3,62x2 + 6,25x3 +0,33x1x2 – 0,81x1x3 +

       + 0,24x2x3 + 0,55x1x2 x3;     (6)

y3 = 23,3 – 0,2 x1 + 1,4x2 + 0,4x1x2;             (7)

y4 = 106,75 + 33,25 x1 – 11,75x2 + 6,75x1x2;             (8)

y5 = 10,35 – 1,55 x1 – 6,825x2 + 0,2x1x2             (9)

Одержані математичні залежності можуть бути використані після переходу до реальних змінних, оскільки у рівнянні регресії x1, x2, x3 –– кодовані змінні, та дозволяють вибрати склад композиції, що відповідає необхідним вимогам при виготовленні конкретного виробу.

Таким чином, проведені дослідження дозволили встановити математичні залежності між технологічними та експлуатаційними характеристиками і складом композицій у вигляді поліноміальних рівнянь і спрямовано регулювати властивості вогнестійких композитів.

Другий підрозділ присвячений створенню електропровідних композиційних матеріалів. Як відомо, при використанні у полімерних матеріалах електропровідних металевих наповнювачів часто спостерігається їх швидка седиментація, що призводить до розслоєння матеріалу і погіршання електропровідності, а з використанням технічного вуглецю або графіту важко одержати однорідне диспергування їх у полімерній матриці і, як наслідок, одержати матеріали з високим рівнем адгезійно-міцностних властивостей.

Тому в роботі запропоновано використання металізованих графітів, які об’єднують у собі переваги і металевих, і графітових наповнювачів. Дисперсними електропровідними наповнювачами були: міднені графіти М-5, М-7, М-8, нікелеві і міднонікелеві, які розрізняються між собою розміром часток і вмістом металевих складових. Всі компоненти композиції добре змішуються один з одним і, як показали реокінетичні дослідження, у присутності металізованих графітів на початковій стадії твердіння до гелеутворення формується стійка структура, яка заважає процесу седиментації.

Визначення питомого об’ємного опору (v) і адгезійно-міцностних властивостей досліджуваних матеріалів у залежності від вмісту в композиції металографітових наповнювачів показало, що кращі властивості одержані при вмісті їх у композиції 50 мас.ч. на 100 мас.ч. ЕД-20. Характер залежності цих властивостей від концентрації наповнювача у композиціях ідентичний, має екстремальний вигляд, v дорівнює 1.10-5 Ом.м для оптимальних складів композицій. При цьому, очевидно, утворюється ланцюгова структура провідникового полімеру з тунельним механізмом провідності. Збільшення вмісту наповнювачів до 100 мас.ч. дає деяке збільшення значення v, а подальше підвищення вмісту наповнювачів у складі композицій сприяє покращанню електропровідності. Мабуть, при цьому відбувається зміна структури електропровідного полімеру до щільно упакованої і діє контактний механізм провідності. Одержані висновки підтверджуються термомеханічними дослідженнями. Введення електропровідних наповнювачів до складу композиції призводить до зниження температури склування на 3–10 К, збільшення Мс, зменшення nс. Встановлено, що оптимальні склади композицій характеризуються сталою електропровідністю під дією тропічної вологості протягом 1440 хвилин, доброю ударною в’язкістю (7–23 кДж/м2), адгезійною міцністю (7–14 Мпа).

Проведена математична обробка результатів аналогічна до описаної вище. Одержані поліноміальні рівняння для в’язкості і її зміни у процесі твердіння, питомого об’ємного опору після дії 98% вологості при температурі 313 К протягом 6.104 хвилин, адгезійної міцності, водо- і кислотостійкості, ударної в’язкості залежно від вмісту металізованих графітів. Одержані залежності адекватно описують технологічні та експлуатаційні властивості електропровідних композиційних матеріалів.

Третій підрозділ присвячений створенню вібропоглинаючих композиційних матеріалів. Для з’ясування можливості використання розроблених модифікованих епоксидних композицій, як вібропоглинаючих матеріалів, і визначення корисного температурного інтервалу демпфування коливань проведені дослідження по вивченню впливу кількості олігоефірепоксиду ГЕПТ-2 і олігоефірциклокарбонату ТЦКПТ на величину тангенса кута механічних збитків (tg ) та динамічну температуру склування. Кількість модифікатора змінювалась у межах 30–300 мас.ч. на 100 мас.ч. ЕД-20. Про завершеність процесу структурування виходили з величини гель-фракції. Характерно, що при використанні великої кількості модифікатора твердіння протікає достатньо повно, величина гель-фракції складає 80–95%.

Встановлено, що найкращими дисипативними властивостями характеризується композиція, модифікована 230 мас.ч. ТЦКПТ, для якої при температурі 296 К tg  складає 1,1. При введенні в дану композицію наповнювачів дисипативні властивості поліпшувались. Наповнювачами служили тальк, слюда та біла сажа, а також комплексний наповнювач, який складався із їх суміші. Вміст наповнювачів змінювався від 50 до 500 мас.ч. Найкращими дисипативними властивостями характеризується композиція, яка вміщує 50 мас.ч. слюди, або 35 і 75 мас.ч. комплексного наповнювача (tg  при цьому дорівнює 1,16–1,18). Оптимальні склади композицій характеризуються поліпшеними фізико-механічними властивостями, водостійкістю, адгезійною міцністю.

Таким чином, комплексними дослідженнями доведено, що епоксиполімери, модифіковані трициклокарбонатом поліоксипропілентріола і комплексним наповнювачем, характеризуються високою адгезійною міцністю до металів і добрими дисипативними властивостями, отже, можуть використовуватися для зниження рівня вібрацій великих металевих конструкцій. Композиції на їх основі мають стійкі тиксотропні властивості, як показали реокінетичні дослідження, і можуть наноситися на вертикальні поверхні.

Четвертий підрозділ присвячений створенню електроізоляційних композиційних матеріалів. Використання епоксиамінних композицій у радіоелектронній і електротехнічній промисловості часто обмежується їх високою в’язкістю, малою життєздатністю, значним екзотермічним ефектом процесу твердіння, виникненням великих залишкових напруг. Раніше проведеними нами дослідженнями доведена ефективність модифікації епоксидіанового олігомера гліцидиловим ефіром поліоксипропілентріолу і трициклокарбонатом поліоксипропілентріола, що дозволяє регулювати в’язкість, хімічну структуру, величину залишкових напруг, адгезійну міцність. Однак введення аліфатичних РЗО одночасно призводить до зниження термостійкості, водо- і хемостійкості епоксиполімерів. Тому для модифікації епоксидіанового олігомера одночасно використовували низьков’язкі РЗО і дисперсні мінеральні наповнювачі. Вивчено вплив тальку, маршаліту, електрофільтрового шамоту на адгезійну взаємодію, структуру, адгезійно-міцностні і діелектричні властивості, хемостійкість епоксиполімерів. Твердіння композицій проводили УП-0633 та УП-0633М.

Вивчено вплив РЗО, наповнювачів на кінетику зміни величини залишкових напруг у процесі твердіння, а також у результаті термічної обробки. При введенні тальку, маршаліту та ЕШ рівень зал. знижується більш ніж у 2 рази і дорівнює через 240 хв. 0,02 і 0,03 МПа. Зниження зал. після термообробки при температурі 423 К протягом 120 хвилин при введенні дисперсних наповнювачів складає 50–70% у порівнянні з ненаповненою композицією. За здатністю зменшувати зал. наповнювачі можна розташувати в ряд: ЕШ > маршаліт > тальк. У проведених дослідженнях прийнятий жорсткий режим термообробки для визначення поведінки полімеру в екстремальних умовах. Реально потрібна термообробка при температурі 353 К протягом 90–120 хвилин. У цьому випадку величина зал. композиції ЕД-20 + ГЕПТ-2 + УП-0633М, наповненої 40 мас.ч. ЕШ, дорівнює 0,1 МПа. Різне зниження залишкових напруг при введенні тальку, ЕШ, маршаліту можна пояснити різницею у процесі твердіння, взаємодією поверхні наповнювача із зв’язуючим.

Встановлено, що введення наповнювачів підвищує адгезійну міцність до алюмоборосилікатного скла, сталі 3, сплаву АМГ-6. Залежність від вмісту наповнювачів носить екстремальний характер, максимум знаходиться в межі 40–60 мас.ч. Введення в композицію ЕД-20 + ГЕПТ-2 + УП-0633М 40 мас.ч. тальку, маршаліту, ЕШ дозволяє підвищити адгезійну міцність на 20, 30, 40% відповідно у порівнянні з ненаповненою композицією.

Властивості сітчатих полімерів значною мірою визначаються структурними параметрами і регулярністю полімерної сітки. Встановлено, що введення наповнювачів дещо зменшує Тс і густоту сітки nc, збільщує Мс. При підвищенні кількості наповнювача структурні параметри сітки практично не змінюються. Для визначення залежності між структурою і макроскопічними властивостями полімерів вивчено зв’язок Мс з експлуатаційними властивостями наповнених епоксиполімерів у порівнянні з компаундом ЕЗК-6, який широко використовується у приладобудуванні (табл. 2).

Проведені дослідження показали, що епоксиполімери, які містять маршаліт і ЕШ, мають високу водо- і хемостійкість, низький коефіцієнт дифузії, який в основному обумовлюється хімічною природою фрагментів сітки та міжмолекулярною взаємодією між наповнювачем і зв’язуючим. Діелектричні властивості після довгочасної витримки у воді та розчині лугу майже не змінюються. Встановлена ефективність введення невеликої кількості поліетиленоксиду в епоксидні композиції, модифіковані олігоефірциклокарбонатом, для покращання технологічних, діелектричних властивостей, формування стабільної структури полімеру.

Одержані регресійні рівняння, які адекватно описують процес структурування, реологічні властивості і їх зміну в процесі твердіння, міцностні, діелектричні характеристики та їх зміну під дією агресивних середовищ, електроізоляційних композиційних матеріалів.

Таким чином, проведені дослідження дозволили визначити математичні залежності між технологічними і експлуатаційними характеристиками та складом композицій у вигляді поліноміальних залежностей і з їх використанням розроблена автоматизована система обробки інформації для вибору матеріалів з необхідним комплексом властивостей.

П’ятий розділ — “Вплив кліматичних факторів на властивості модифікованих епоксиполімерів і прогнозування їх поведінки в умовах експлуатації” — присвячена визначенню поведінки розроблених матеріалів в умовах впливу кліматичних факторів і вивченню можливості їх стабілізації.

Досліджено вплив довгочасного зберігання у звичайних умовах (з.у.), при кімнатній температурі; під дією температури 313 К, 98% вологості; 343 К; 343 К і 98% вологості протягом 4–12 місяців на структурні параметри, міцностні і діелектричні властивості епоксиамінних полімерів, модифікованих гліцидиловим ефіром поліоксипропілентріолу та трициклокарбонатом поліоксипропілентріолу. Для порівняння обраний компаунд ЕЗК-6, модифікований олігоефіракрілатом МГФ-9, затверджений ПЕПА, який широко застосовується при виготовленні виробів РЕА.

Встановлено, що для композицій, модифікованих ГЕПТ-2 і ТЦКПТ, затверджених УП-0633М, спостерігається незначне зростання Мс, яке у звичайних умовах складає через 18•104 хвилин 15–20%. Під дією температури 343 К протягом 24•104 хвилин Мс практично не змінюється, а при 313 К і 98% вологості та 343 К і 98% вологості відбувається зменшення Мс, що пов’язане з подальшим структуруванням. Менш стійкий до термоокислювальної деструкції компаунд ЕЗК-6 за рахунок наявності подвійних зв’язків у МГФ-9 Мс зростає на 30%, що призводить до старіння.

На основі проведених досліджень доведено, що епоксиамінні полімери, модифіковані олігоефірепоксидом і олігоефірциклокарбонатом, характеризуються стабільними властивостями при кімнатній температурі, а також при одночасному впливі 313 К, 343 К і 98% вологості протягом 6 • 104 хвилин. При більш тривалій дії вказаної температури і вологості структура і властивості епоксиполімерів змінюються.

Доведено, що характер руйнування епоксиполімерів при різних умовах старіння обумовлено: при термічному старінні — процесами структурування в об’ємі матриці, а при термовологому ще й поглинанням вологи і пластифікацією. Показано, що при термостарінні, незалежно від структури полімеру і початкового рівня ударної в’язкості, її зміна носить лінійний характер.

Визначено, що модифіковані композиції характеризуються стабільними діелектричними властивостями. Введення наповнювача підвищує стабільність полімеру. На основі одержаних результатів проведено розрахунок строку зберігання епоксиполімерів від основних впливових факторів (температури і вологості) у вигляді математичної залежності.

Основним методом підвищення стабільності властивостей полімерів в умовах термоокислювального старіння (ТОС) є введення речовин, які інгібують радикальні реакції окислення — антиоксиданти. В той же час дані по стабілізації епоксиполімерів обмежуються окремими статтями й патентами. Тому проведено дослідження по вивченню можливостей використання проти ТОС антиоксидантів амінного і поліфункціонального типу. Встановлено, що при введенні в епоксиполімер антиоксидантів: продукта взаємодії епоксидного олігомера Е-40 з 2,2, 6,6, тетраметил-4-гідроксипиперидину (ПФ-7) і N-фенілнафтиламіну-1 (А-1) в кількості 0,5 мас.ч. спостерігається збільшення періоду індукції в процесі окислення молекулярним киснем, наприклад,  при 443К з 3 хвилин для нестабілізованого епоксиполімеру до 90 і 70 хвилин відповідно. Ефективність дії вказаних антиоксидантів підтверджується також результатами термомеханічних досліджень модифікованих епоксиполімерів при довгочасному термічному старінні (398 і 423К) і даними диференціальної скануючої калориметрії.

Таким чином, встановлені умови, при яких розроблені полімерні матеріали тривалий час зберігають стабільні експлуатаційні властивості. Визначена ефективність використання амінного антиоксиданту для стабілізації експлуатаційних властивостей модифікованих епоксиполімерів. Встановлені математичні залежності, які дозволяють прогнозувати зміну властивостей полімерних матеріалів в умовах експлуатації.

У шостому розділі  — “Технологічні процеси одержання композиційних матеріалів на основі епоксиполімерів з регульованим комплексом властивостей та практичне застосування результатів” — розроблені технологічні процеси одержання і використання композиційних матеріалів у різних галузях промисловості.

В сучасних умовах в Україні виникла проблема відновлення і реконструкції конструкцій тунельних колекторів каналізаційних мереж, які відпрацювали свій термін. Під час корозії бетону каналізаційних труб тісно переплітаються хімічні і мікробіологічні процеси. В атмосфері колектора з’являється основний газоподібний компонент — сірководень, при окисленні якого тіоновими аеробними бактеріями утворюється сірчана кислота. Тому вибір матеріалів і методів проведення ремонтних робіт є одним з першочергових завдань.

Розроблена нова технологія ремонту ділянок тунельних колекторів, яка базується на використанні кислотостійких керамічних плиток, з’єднаних розробленим композиційним матеріалом на основі епоксидіанового олігомера, модифікованого олігоефірепоксидом і електрофільтровим шамотом, та виготовлення великогабаритних облицювальних листів та труб великого діаметру. Запропонована технологія дозволяє проводити ремонтні роботи без використання складної технологічної оснастки і дорогокоштуючої техніки, скорочує час проведення ремонтних робіт, може бути легко освоєна ремонтними службами, вибухо- і пожежобезпечна.

Така технологія була запроваджена при ремонті окремих ділянок каналізаційних мереж у м. Харкові, що дозволило знизити витрати при ремонтно-відновлювальних роботах.

Важкогорючі композиційні матеріали на основі епоксиполімерів та бромвміщуючих олігомерів, мінеральних наповнювачів використані як захисні покриття дерев’яних конструкцій. Визначені кисневий індекс та швидкість розповсюдження полум’я необробленої і покритої полімерними композиціями фанери. Випробування проводились в умовах, наближених до умов пожежі, при постійній дії полум’я. На основі одержаних результатів зроблено розрахунки температурного режиму і газообміну при пожежі у приміщеннях з самозатухаючим покриттям і без нього. Розраховані площа пожежі, середньооб’ємна температура, температура над вогнищем, біля дверей приміщення через 5–20 хвилин після його виникнення. Встановлено, що при обробці дерев’яних конструкцій вогнезахисною композицією температура пожежі на п’ятій хвилині складала 334 К, що у 2 рази менше, ніж необробленої конструкції. Така температура дозволяє проводити роботи по тушінню пожежі. По розробленій методиці проведені натурні випробування дерев’яних конструкцій з покриттям і без нього, під дією теплового потоку від факела природного газу. Встановлена ефективність використання важкогорючих полімерних покрить. В УКРНДІПБ визначено, що розроблені матеріали відносяться до групи важкогорючих. Розроблена технологічна документація, яка передана для запровадження в Харківському метрополітені.

В умовах швидкої зміни номенклатури і виробництва невеликих серій виробів радіоелектронної апаратури виникла необхідність розробки епоксидних заливальних та герметизуючих компаундів з широким спектром технологічних та експлуатаційних властивостей. В свою чергу це передбачає швидку зміну відповідних технологічних параметрів у процесі виготовлення виробів. Враховуючи дану обставину і базуючись на результатах реологічних досліджень, розроблених композицій, запропонована автоматизована система управління і контролю за процесом заливки і герметизації у розливній машині, яка є складовою частиною лінії з приготування і заливки компаундами виробів. Загальний вигляд розливної машини у спрощеному варіанті поданий на рис. 4.

Принцип дії розливної машини полягає у наступному: формівна каретка 2 з виробом 3 встановлюється на рухому основу 13, в цей момент включається ФД1. При включенні пускового вимикача приводиться в дію пневмоциліндр 10 шляхом подачі стисненого повітря формівна камера піднімається вгору до трубок. По закінченні піднімання каретки вмикається ФД2 і місткість 8, наповнена епоксидним компаундом, переміщується двигуном із заданою швидкістю. У цей момент компаунд через відкритий тарільчатий клапан 9 починає витікати з місткості і заповнювати лійки модельної плити. При завершенні операції заповнення компаундом лійок вмикається ФД3, вимикається двигун, що переміщує місткість, і вмикається вакуумний насос, що відсмоктує повітря з камери. Таким чином, компаунд, що заповнює лійки на основі різниці тиску  р у середині вакуумної частини камери і поза нею, заливається у вироби через трубку.

Перепад тиску р у трубці, через яку проводиться заливка епоксидним компаундом, згідно з законом Пуазейля при даних значеннях об’ємної витрати компаунда, радіуса і довжини трубки, пропорційний в’язкості компаунда в момент заливки.

Одержані в даній роботі математичні залежності зміни в’язкості епоксидних композицій у процесі твердіння дозволили вирішити завдання регулювання величини  р в автоматичному режимі з використанням ЕОМ. В однокристальну ЕОМ (ОЕВМ) типу К 1816ВЕ48 з дешифратором 7-го коду для індикації, 2/10 дешифратором для динамічної індикації, 8-ми розрядним і 7-ми сегментним індикатором та клавіатурою вводяться початкові дані для розрахунку в’язкості і відповідно р. Після обробки цих даних ОЕВМ видає керуючий сигнал на ЦАП (через паралельній порт виходу даних Д0...Д7), де протікає перетворення паралельного 8-ми розрядного двоїчного коду відповідно до необхідної величини р у напругу. Напруга, виходячи з ЦАП, надходить на операційний підсилювач і далі на двотактний транзисторний підсилювач струму, виповнений на компліментарній парі кремнієвих транзисторів. Після відповідного посилення сигнал подається на двигун постійного струму, з’єднаний через черв’ячну передачу, і лінійний повзунок із задвижкою, яка керує подачою робочого тиску від вакуум-насоса до розливної камери. Система керування величиною р у розливній камері є замкненою АСУ. Внаслідок проведених досліджень одержані початкові дані для проектування лінії для заливки і герметизації виробів РЕА, використані в ВО “Моноліт” (Харків).

Встановлені закономірності регулювання технологічними і експлуатаційними властивостями епоксиполімерів знайшли практичне застосування при розробці складів композиційних матеріалів, що відповідають необхідному комплексу властивостей. У ВО “Моноліт” (Харків) впроваджені заливний компаунд на основі епоксидіанового олігомеру, олігоефірепоксиду, тальку і N-фенілнафтиламіну-1 та герметизуючий компаунд на основі епоксидіанового олігомера, олігоефірциклокарбонату і поліетиленоксиду для виготовлення виробів РЕА. На заводі “Радіодеталь” (Воронеж) впрова-джено герметизуючий компаунд на основі епоксидного олігомера, олігоефірепоксиду, маршаліту при виготовленні конденсаторів. В АТ ЗТ “Проммонтажелектроніка” (Харків) впроваджена епоксидна композиція для електроізоляції центробіжного занурливого насосу. Використання цих компаундів дозволило скоротити виробничий цикл виготовлення виробів у 4–5 разів, підвищити їх якість і надійність, збільшити стабільність електричних параметрів у процесі довгочасної експлуатації та під дією агресивних середовищ. Розроблена нормативно-технічна документація.

Електропровідні епоксидні композиції використані для удосконалення технологічного процесу виготовлення радіоелектронної апаратури для медичної техніки. В АТ НДІРВ у виробництві ультразвукових датчиків впроваджено техпроцес монтажу печатних шлейфів до п’єзоелементів з використанням розробленої електропровідної композиції замість раніш використовуваного паяння припоєм. Через дуже малі розміри п’єзоелементів (0,0003 м) при пайці спостерігалось відслоєння металізації, перегрів і, як наслідок, неможливість використання дорогого датчика. Монтаж шлейфів електропровідною композицією підвищив строк використання придатних датчиків, знизив механічні напруги з’єднання і покращав акустичну згоду п’єзоелементів із демпфером і акустичною лінзою.

На підприємстві ЦНДІКМ “Прометей” (Санкт-Петербург) використані для віброзахисту зразків металевих конструкцій вібропоглинаючі композиції на основі епоксидного олігомера, олігоефірциклокарбонату і комплексного наповнювача. Розроблена технологічна документація.

Налагоджений промисловий випуск розроблених епоксидних компаундів на замовлення підприємств галузі в НДІТІП та проведені технологічні випробування даних компаундів і підготовлена технічна документація для включення їх у галузевий стандарт України.

У додатках розглянуто ряд методичних питань, математична обробка результатів досліджень та наведено документи, що підтверджують практичне використання розробок автора.

ВисновкиВисновки

1. Розроблені наукові основи фізико-хімічних закономірностей формування епоксиамінних композицій, що дає можливість регулювати технологічні і експлуатаційні властивості шляхом модифікації їх поліфункціональними реакційноздатними олігомерами і дисперсними наповнювачами. Встановлені закономірності дозволили створити цілий ряд епоксидних матеріалів з широким діапазоном властивостей і удосконалити технологічні процеси одержання виробів з їх застосуванням у різних галузях промисловості з використанням мікропроцесорної техніки.

2. Показано, що епоксидовані і циклокарбонатні олігоефіри в поєднанні з ціанетилованими амінами дозволяють в широких межах регулювати в’язкість і життєздатність композицій та завдяки наявності гнучких аліфатичних фрагментів забезпечують високу ступінь завершеності процесу твердіння при невисоких температурах і сприяють формуванню епоксиполімерів з більш однорідною, щільною структурною організацією і поліпшеною релаксаційною здатністю.

3. Встановлено, що введення дисперсних наповнювачів, незалежно від їх мінерального складу, прискорює процес твердіння на початковій стадії. Швидкість процесу залежить від кислотно-лужних властивостей поверхні наповнювачів, складу олігомер-олігомерних композицій і в присутності бромароматичного N-гліцидиламіну зростає з підвищенням кислотності поверхні наповнювача, а при введенні епоксидованих і циклокарбонатних олігоефірів — з підвищенням лужності його поверхні.

4. На основі дослідження впливу хімічної будови бромвміщуючих олігомерів і дисперсних наповнювачів на процеси термоокислювальної деструкції, кисневий індекс, встановлено, що використання силікатів лужного характеру призводить до збільшення при деструкції виходу летких речовин і зниження вогнестійкості епоксиполімерів. Спільне використання алюмосилікатів з кислою поверхнею і бромвміщуючих олігомерів змінює хід деструктивних процесів у напрямку збільшення виходу карбонізованого залишку, максимально інгібує процес горіння і сприяє утворенню “самозатухаючих” і важкогорючих епоксиполімерів.

5. Встановлені поліноміальні залежності реологічних і експлуатаційних характеристик від компонентного і концентраційного складу важкогорючих, електропровідних, електроізоляційних композитів на основі епоксиполімерів і з їх використанням розроблена автоматизована система обробки інформації для вибору матеріалів з необхідним комплексом властивостей.

6. Показано, що в присутності антиоксидантів амінного і поліфункціонального типів, різних силікатних наповнювачів покращуються і стабілізуються експлуатаційні властивості модифікованих епоксиполімерів в умовах довгочасного впливу підвищеної температури, вологості, рідких агресивних середовищ.

7. Розроблені нові спеціальні методики оцінки експлуатаційних властивостей важкогорючих покриттів, електроізоляційних заливочних компаундів, клейових складів у виробах електротехнічної промисловості і елементах будівельних конструкцій, що відображають реальні і екстремальні умови експлуатації.

8. На основі одержаних математичних залежностей, що враховують зміну початкової в’язкості і швидкість її зростання в процесі структурування від складу наповнених епоксиамінних композицій, розроблена програма управління технологічним процесом з використанням мікропроцесорної техніки, яка дозволяє регулювати параметри технологічного процесу при виготовленні якісних виробів для будівництва, суднобудування і радіотехнічної промисловості. Розроблені композиції і технологія їх переробки впровадженi у ВО “Моноліт”, АТЗТ “Проммонтажелектроніка”, НДІТП, АТ НДІРВ (Харків), ДКП “Харківкомуночиствод”, Харківському метрополітені, на заводі “Радіодеталь” (Воронеж), ЦНДІКМ “Прометей” (Санкт-Петербург). Розроблена технічна документація на їх використання.

Опубліковані праці, що відбивають основні положення дисертаціїОпубліковані праці, що відбивають основні положення дисертації

1. Яковлєва Р.А. Вібропоглинальні матеріали на основі модифікованих епоксиамінних композицій // Хімічна промисловість України.—1997.— № 3.— С. 46–49.

2. Яковлева Р.А. Свойства модифицированных эпоксиполимеров повышенной  огнестойкости // Экотехнологии и ресурсосбережение.—1997.— №4.— С. 30–33.

3. Яковлєва Р.А. Реологічні властивості наповнених епоксиамінних  композицій // Хімічна промисловість України.— 1997.— №5.— С. 22–24.

4. Яковлєва Р.А. Старіння модифікованих полімерів у присутності поліфункціональних стабілізаторів // Хімічна промисловість України.—1997.— №  5.— С. 24–27.

5. Яковлева Р.А. Определение закономерностей направленного регулирования технологических и експлуатационных свойств эпоксиполимеров  пониженной горючести // Проблемы пожарной безопасности.— Харьков: ХИПБ.—  1997.— №2.— С. 163–166.

6. Яковлева Р.А. Кислотостойкий композиционный полимерный материал  для восстановления конструкций тоннельних коллекторов канализационных сетей // Науковий вісник будівництва.— Харків: ХОТВАБУ, ХДТУБА,  1998.— №2.— С. 44–46.

7. Яковлева Р.А. Тиксотропное структурообразование в наполненных эпоксиполимерах // Пластические массы.— 1997.— №7.— С. 10–11.

8. Яковлева Р.А., Деревянко И.Г., Хмельницкий В.Н., Овсепьян А.Н. Трудногорючие композиционные материалы на основе эпоксидных олигомеров // Проблемы пожарной безопасности.— Харьков: ХИПБ.—1997.— Вып. 2.— С. 167–170.

9. Яковлева Р.А., Подгорная Л.Ф., Обиженко Т.Н. Электропроводящие  композиционные материалы на основе епоксидных олигомеров // Пластические массы.— 1997.— №3.— С. 5–7.

10. Яковлева Р.А., Подгорная Л.Ф., Обиженко Т.Н. Влияние наполнителей на процессы структурирования и свойства эпоксиаминных композиций // Пластические массы.— 1997.— №3.— С. 36–38.

11. Кузнецова В.М., Яковлева Р.А., Подгорная Л.Ф., Бей Ж.Н., Терещенко А.Ф., Остапчук В.К., Брагина Л.А. Влияние климатических факторов на свойства эпоксиаминных композиций // Пластические массы.— 1996.— №3.– С. 32–34.

12. Кузнецова В.М., Яковлева Р.А., Левченко В.И., Поляновская А.И. Процессы структурирования модифицированных эпоксиаминных  композиций // Пластические массы.— 1996.— №3.— С. 6–7.

13. Кузнецова В.М., Подгорная Л.Ф., Яковлева Р.А., Обиженко Т.Н., Данилюк О.А. Коррозионностойкие эпоксидные материалы // Химическая  промышленность.— 1994.— №2.— С. 21–23.

14. Яковлева Р.А., Деревянко И.Г., Гучмазов В.А. Использование композиционных полимерных материалов с пониженной горючестью для защиты деревянных конструкций // Проблемы пожарной безопасности.—  Харьков: ХИПБ.— 1998.—№3.– С. 171–173.

15. Салтавец В.И., Яковлева Р.А., Попов В.М., Семкив О.М., Попов Ю.В. Оценка воздействия теплового потока от факела пламени на деревянные образцы, обработанные различными огнезащитными составами // Проблемы пожарной безопасности.— Харьков: ХИПБ.— 1998.— № 4.— С. 169–171.

16. Кузнецова В.М., Яковлева Р.А., Токарь М.И., Садовская Т.К., Пет-ля И.И. Повышение химической стойкости и физико-механических свойств эпоксиаминных композиций путем легирования ароматическими аминами // Пластические массы.— 1990.— №7.—С. 71–73.

17. Яковлева Р.А., Кузнецова В.М., Токарь М.И. Полиномиальные зависимости реологических и адгезионно-прочностных свойств эпоксиполимеров, модифицированных полифункциональными олигоэфирами  // Композиционные полимерные материалы.— Киев: ИХВС.— 1988.— №38.— С. 37–40.

18. Яковлева Р.А., Кузнецова В.М., Бекетов В.Е., Бабакина И.В., Бей Ж.Н. Структура и свойства модифицированных эпоксиполимеров  // Композиционные полимерные материалы.— 1988.— №37.— С. 47–50.

19. Кузнецова В.М.,  Яковлева Р.А., Подгорная Л.Ф., Брагина Л.А. Модифицированные эпоксиполимеры с улучшенными эксплуатационными характеристиками для герметизации радиоэлектронной аппаратуры // Герметизация радиоэлектронной аппаратуры полимерными материалами.— Л.: ЛДНТП.— 1989.— С. 39–41.

20. Яковлева Р.А., Кузнецова В.М., Бекетов В.Е., Бей Ж.Н., Короткова А.Ф., Серебрянникова Т.А. Исследование процессов отверждения модифицированных эпоксидных композиций // Промышленно-технический опыт.— 1988.— № 12.— С. 33–35.

21. А.С. 1565860 СССР, МКИ С 08 L 63/02. Герметизирующая композиция /  Кузнецова В.М.,  Яковлева Р.А., Брагина Л.А., Бей Ж.Н., Терещенко А.Ф., Сахно М.Т., Никитченко М.Г.— № 4426109/23-05; Заявлено 18.04.88; Опубл. 23.05.90. Бюл. № 19.

22. А.С. 1558950 СССР, МКИ С 09 К 3/10;  Заливочный компаунд.  Кузнецова В.М., Яковлева Р.А., Токарь М.И., Батырова И.Б., Терещенко А.Ф., Бей Ж.Н., Коняшко Г.Ф.— № 4398624/23-05. Заявлено 28.03.88; Опубл. 23.04.90.—  Бюл. № 15.

23. А.С. 1550915 СССР, МКИ С 08 L 63/00. Радиационно-отверждаемая композиция.  Кузнецова В.М.,  Токарь М.И.. Попова З.Г., Данилюк О.А., Яковлева Р.А. Терещенко А.Ф., Бей Ж.Н., Хаустов В.Н., Горпенченко О.В., Панкова Т.Н.— № 4422074/23-05; Заявлено 07.05.88, “ДСП”.

24. А.С. № 1824901 СССР, МКИ С 09 J 9/02, 163/02. Токопроводящая адгезионная композиция /  Кузнецова В.М.,  Яковлева Р.А., Терещенко А.Ф., Бей Ж.Н., Курлова А.И., Подгорная Л.Ф., Заец Н.Н.— № 4848096/05. Заявлено 28.05.90. “ДСП”.

25. Yakovleva R., Popov V., Sopov V. The influence of epoxy olygomeric haloids (halogencontaining epoxy oligomers) on thermooxidizinc distruction of epoxy polymers // Proc. 7th conference on calorimetry and thermal analysis.— Zakopane (Poland).— 1997.— P. 180.

26. Яковлєва Р.А., Дерев’янко І.Г., Хмельницький В.М. Регулювання експлуатаційних характеристик композиційних полімерних матеріалів на основі епоксиполімерів // Тези доповідей Восьмої Української конференції з високомолекулярних сполук.— Київ: ІХВС АН України.— 1996.— С. 140.

27. Яковлєва Р.А., Підгорна Л.Ф., Кузнецова В.М., Попов Ю.В., Дерев’янко І.Г. Полімерні композиційні матеріали з пониженою горючістю // Тези доповідей Української конференції “Проблеми пожежної безпеки”.— Київ: УКРНДІПБ МВС України.— 1995.— С. 343.

28. Кузнецова В.М., Яковлева Р.А., Подгорная Л.Ф., Обиженко Т.Н. Направленное регулирование адгезионно-прочностных  свойств и пути снижения внутренних напряжений модифицированных эпоксиаминных композиций // Труды Междунар. конф. “Компьютер: наука, техника, технология, образование, здоровье”.— Том 2.— Харьков — Мишкольц: ХТПУ.— 1994.— С. 98–99.

29. Подгорная Л.Ф., Кузнецова В.М., Яковлева Р.А., Брагина Л.А. Токопроводящие эпоксидные материалы // Труды Седьмой республиканской конференции по высокомолекулярным соединениям (Рубежное).— Киев: ИХВС АН УССР.— 1991.— С. 140.

30. Вибропоглощающие модифицированные эпоксидные композиции /Кузнецова В.М., Яковлева Р.А., Позамонтир А.П.; ХПИ им. В.И. Ленина.— Харьков.— 1991.— 25 с.— Рус.— Деп. в УкрНИИТИ, № 787-7К91, 30.05.91 // Анот. в ж. РЖ Хим, № 20Т.—1991.— С. 16.

31. Современные физико-химические представления о возможности регулирования эксплуатационных характеристик эпоксиполимеров / Кузнецова В.М., Яковлева Р.А.; ХПИ им. В.И. Ленина.— Харьков.— 1990.— 17 с.— Рус.— Деп. в УкрНИИТИ, № 1533-Ук 90, 6.09.90.

Яковлєва Р.А. Регулювання технологічних і експлуатаційних властивостей композиційних  полімерних матеріалів на основі епоксиполімерів.— Рукопис. / Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.06 — технологія полімерних i композиційних матеріалів.— Державна aкадемія легкої промисловості України, Київ, 1999.

Дисертацію присвячено розробці наукових основ створення вогнестійких,  електропровідних, вібропоглинаючих, електроізоляційних  композиційних  матеріалів, стабільних у жорстких умовах експлуатації, на основі  олігомер-олігомерних зв’язуючих, дисперсних наповнювачів та одержання обґрунтованих вихідних даних для розробки і створення більш досконалих технологій виготовлення виробів. Виявлені основні закономірності  початкової стадії твердіння наповнених епоксидних композиций, які описані відповідними поліномами, та створення полімерних матеріалів із спеціальними властивостями на основі модифікованих епоксиполімерів.  Розроблені технологічні процеси одержання композиційних матеріалів для відновлення конструкцій каналізаційних мереж; автоматизована  система виготовлення виробів РЕА. Здійснена практична реалізація виконаних  розробок.

Ключові слова: модифікація, епоксидні олігомери, дисперсні наповнювачі, технологічний процес, експлуатаційні властивості.

R.A. Yakovleva. Regulation of technological and operational properties of compositional epoxide-polymer-based materials.— Typescript./ Thesis to competition for a Doctor of Technical Sciences Degree for specialty: 05.17.06 — technology of polymer and compositional materials.— State аcademy for light industry of Ukraine, Kyiv, 1999.

The given work concentrates on the development of scientific status for creation of fire-resistant, current-carrying, vibration-absorbing, electrical insulating compositional materials stable under extremely hard operational conditions, based on the olygomer-olygomeric binders, dispersion fillers and on the obtaining basic data to develop and create more complicated technologies of product manufacturing. It defines the basic rules for the initial stage of hardening of epoxide-filled compositions, which are described by the corresponding polynomials, and creation of polymer materials with specific properties based on the modified epoxide polymers. It develops technological processes of obtaining compositional materials for renewal of sewer systems; REA automatic production system. Perfomance of the developed product has been realized in practice.

Key words: modification, epoxide olygomers, dispersion fillers, technological process, operational properties.

Яковлева Р.А. Регулирование технологических и эксплуатационных свойств композиционных полимерных материалов на основе эпоксиполимеров.— Рукопись. / Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности: 05.17.06 — технология полимерных и композиционных материалов.— Государственная академия легкой промышленности Украины, Киев, 1999.

Диссертация посвящена разработке научных основ создания огнестойких, электропроводящих, вибропоглощающих, электроизоляционных композиционных материалов, стабильных в жестких условиях эксплуатации, на основе олигомер-олигомерных связующих, дисперсных наполнителей  и получения обоснованных исходных данных для разработки и создания более совершенных технологий изготовления изделий.

Выполнены теоретические и экспериментальные исследования, которые позволили установить влияние на начальную стадию отвежрдения  эпоксиполимеров, химического строения реакционноспособных олигомеров, дисперсных наполнителей, аминных отвердителей.

Показано, что эпоксидированные и циклокарбонатные олигоэфиры в сочетании с цианэтилированными аминами позволяют в широких пределах регулировать вязкость и жизнеспособность композиций и благодаря наличию гибких алифатических фрагментов обеспечивают высокую степень завершенности процесса структурирования при невысоких  температурах и способствуют формированию эпоксиполимеров с более однородной, плотной структурной организацией и улучшенной релаксационной способностью.

Установлено, что введение дисперсных наполнителей, независимо от их минерального состава, ускоряет процесс отвежрдения на начальной стадии, а скорость процесса зависит от кислотно-основных свойств поверхности наполнителей, состава олигомер-олигомерных композиций. В присутствии бромароматического  N-глицидиламина скорость процесса возрастает с повышением кислотности поверхности  наполнителя, а при введении эпоксидированных и циклокарбонатных олигоэфиров — с  повышением основности его поверхности. Создана математическая модель начальной стадии процесса отвежрдения наполненных олигомер-олигомерных композиций, позволяющая прогнозировать поведение композиций в различные сроки отвежрдения, при различной концентрации наполнителя и выбирать композиции с необходимой вязкостью.

Определены математические зависимости реологических и эксплуатационных характеристик от компонентного и концентрационного состава трудногорючих, электропроводящих, электроизоляционных композитов на основе эпоксиполимеров и  показана возможность регулирования технологических характеристик структуры, остаточных напряжений, адгезионной прочности, водо- и химстойкости и специального комплекса свойств путем использования олигоэфирциклокарбоната и олигоэфирэпоксида, а также дисперсных минеральных и металлизированных наполнителей.

Показано, что в присутствии антиоксидантов аминного и полифункциональног типов, различных минеральных наполнителей улучшается и стабилизируется  эксплуатационные свойства, модифицированных эпоксиполимеров в условиях долговременного воздействия повышеной температуры, влажности, жидких агрессивных сред.

На основе выполненных экспериментально-теоретических исследований разработаны модифицированные эпоксиаминные композиции и  новые технологии процесса изготовления изделий улучшенного качества, принципиально различного назначения в разных отраслях промышленности. Созданы экологически чистые олигомер-олигомерные композиции, не содержащие токсичных органических растворителей, катализаторов, инициаторов, которые структурируются при невысоких температурах, без возникновения больших остаточных напряжений и характеризуются высокой адгезионной прочностью, а при введении соответствующих наполнителей — пониженной горючестью, электропроводностью, вибропоглощающими и электроизоляционными свойствами, стабильными в жестких условиях эксплуатации.

В рамках разработанных научных основ сформирован банк данных и программно реализованная система управления, которая позволяет выбрать из нее композиционные полимерные материалы с необходимым комплексом технологических и эксплуатационных свойств и в широком диапазоне регулировать параметры технологического процесса изготовления изделий для судостроения, радиоэлектронной и электротехнической промышленности с использованием микропроцессорной техники.

Разработаны новые специальные методики оценки эксплуатационных свойств трудногорючих покрытий, электроизоляционных заливочных компаундов, клеевых составов в изделиях электротехнической промышленности и элементах строительных конструкций, которые отражают реальные и экстремальные условия эксплуатации.

Приведены результаты практической реализации и внедрения разработанных КПМ и технологии их переработки в Украине и в России. Создана нормативно-техническая документация на их использование.

Ключевые слова: модификация, эпоксидные олигомеры, дисперсные наполнители, технологический процесс,  эксплуатационные свойства.

Таблиця 1

Умовні кінетичні характеристики початкової стадії процесу твердіння систем на основі ЕД-20

Таблиця 2

Експлуатаційні властивості модифікованих епоксиполімерів

Рис. 2. Залежність величини КІ від вмісту тальку (1), маршаліту (2), ЕШ (3)

Рис. 3. Залежність адгезійної міцності при відриві до сталі (1, 2), до сплаву АМГ-6 (3, 4), епоксиполімеру ЕД-20 + УП-645 + ГЕПТ-2 + УП-0633М,  від вмісту  маршаліту (1, 3) і ЕШ (2, 4)

Рис. 4. Розливна машина: 1 — камера, 2 — формівна каретка, 3 — вироби РЕА, 

4 — двостороння модельна плита, 5 — ущільнююче кільце; 6 — лійка, 7 — трубка,

8 — місткість для компаунда, 9 — тарільчатий клапан, 10 — пневмоциліндр,

11 — вакуумний фланець, 12 — вакуумний насос, 13 — основа камери, 14 — вакуумна камера, 15 — рамка; ФД1, ФД2, ФД3 — фотодатчики, 16 — вакуумний клапан.

1. Кома и нарушения сознания
2. Введение В условиях рыночной экономики предприятия функционируют как самостоятельные субъекты коммерч
3. вверх ногами партнершей бедный теолог вынужден был вальсировать глядя сквозь этот драгоценный обруч нах
4. Деньги есть товар который функционирует в качестве меры стоимости и в качестве средства обращения.html
5. I В Северный союз вошли также Датсконорвежское королевство возглавляемое королём Кристианом V и Россия воз
6. Питьевой режим спортсменов
7. а Сметная стоимость 1565227 тыс
8. массу. В общем ценность белков ни у кого не вызывает сомнений однако практика показывает что на удивленье м
9. курсовой проект выполнен по предмету технология машиностроения
10. Развитие личности главного героя в романе А.С. Пушкина Евгений Онеги
11. тема является инерциальной
12. тема живлення карбюраторних двигунівРозділ- Технічні науки Система живлення карбюраторних двигунів Карб
13. Вариант 10 002006000000000810Дата 27
14. Детский сад комбинированного вида 156 Семицветик г
15. на тему- Мама каждому из нас всех людей дороже Краснодарский край г
16. РугонМаккары Саратов 1984
17. Похороните меня за плинтусом Павел САНАЕВПОХОРОНИТЕ МЕНЯ ЗА ПЛИНТУСОМ Меня зовут Савель
18. Українські видання Біблії
19. Теория и история культуры в структуре социогуманитарного знания.
20. СпектрСПБ Должность прохождения практики ~ менеджер по персоналу Выпол

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе