Исследование процессов структурирования и разработка композиционных материалов на основе ненасыщенных полиэфирных смол для машин и технологического оборудования предприятий сервиса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат технических наук Пашковская, Татьяна Ивановна

• Пашковская, Татьяна Ивановна
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Пашковская, Татьяна Ивановна

Введение

Глава 1 ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И РЕЖИМОВ СТРУКТУРИРОВАНИЯ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ НЕНАСЫЩЕННЫХ ПОЛИЭФИРНЫХ СМОЛ.

1.1. Анализ условий эксплуатации, материалов и причин выхода из строя подшипников скольжения и уплотни-тельных элементов машин и оборудования.

1.2. Состав и общая характеристика ненасыщенных полиэфирных смол и материалов на их основе.

1.3. Кинетические исследования процессов структурирования ненасыщенных полиэфирных смол и материалов на их основе.

1.4. Механические, технологические и эксплуатационные показатели отверженных композиций на основе ненасыщенных полиэфирных смол. у 1.5. Влияние условий эксплуатации на изменение показателей механических и триботехнических характеристик композиционных материалов на основе ненасыщенных полиэфирных смол.

1.6. Постановка цели и задач исследования.

Глава 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРИРОВАНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ.

2.1. Обоснование применения композиционного материала для повышения срока службы подшипников скольжения и уплотнительных элементов технологического оборудования предприятий сервиса.

2.2. Современные представления о кинетике гелеобразо-вания ненасыщенных полиэфирных смол.

2.3. Исследование кинетики структурирования ненасыщенных полиэфирных смол по технологическим параметрам

2.4. Кинетика изменения физико-механических характеристик отвержденных композиций на основе ненасыщенных полиэфирных смол.

2.5. Изменение показателей механических характеристик композиций на основе ненасыщенных полиэфирных смол в процессе эксплуатации.

2.6. Влияние состава и условий работы деталей на эксплуатационные характеристики полимерного композиционного материала.

Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРИРОВАНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ НЕНАСЫЩЕННОЙ ПОЛИЭФИРНОЙ СМОЛЫ ПН-1.

3.1. Исследование кинетики гелеобразования композиций на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН

3.2. Исследование кинетики структурирования композиций на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 по изменению объемной усадки.

Глава 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПРОЦЕССЕ СТРУКТУРИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ.

4.1. Исследование кинетики структурирования композиций на основе ненасыщенных полиэфирных смол по изменению показателей физико-механических характеристик.

4.2. Исследование изменения показателей механических характеристик композиции на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 при длительном воздействии повышенных температур.

4.3. Исследование влияния типа и концентрации наполнителя на срок службы композиции на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование процессов структурирования и разработка композиционных материалов на основе ненасыщенных полиэфирных смол для машин и технологического оборудования предприятий сервиса»

Современные предприятия бытового обслуживания характеризуются применением большой номенклатуры машин, аппаратов и технологического оборудования. В настоящее время вопросы повышения качества машин и оборудования сервисных предприятий имеют не только техническое, но и большое экономическое и социальное значение.

В процессе работы технологическое оборудование и машины подвергаются различным нагрузкам в соответствии с назначением изделия, а также нагрузкам, вызванным условиями эксплуатации. Под их воздействием детали и узлы изнашиваются, что приводит к повреждениям и отказам механизмов и машин в целом. С износом машин связана проблема их ремонта и технического обслуживания при эксплуатации.

Повышение срока службы технологического оборудования, машин и аппаратов бытового назначения лимитируется главным образом долговечностью деталей и узлов трения. Создание узлов с минимальными потерями на трение (например, за счет использования деталей из новых перспективных материалов) позволит сократить материальные затраты на эксплуатацию и ремонт, повысить производительность и т.д.

При создании новых композиционных материалов для машиностроения наиболее широкое применение нашли олигомеры низкотемпературного отверждения. Ненасыщенные полиэфирные смолы, используемые в качестве связующих для пластиков в машиностроении, применяются в качестве пленкообразующих и компонентов пропиточных и заливочных составов, клеев, замазок, полимербетонов и др. В качестве мономерного растворителя и сшивающего агента наибольшее распространение получил стирол. Это обусловлено его низкой стоимостью, хорошей совместимостью с полиэфирами, низкой вязкостью полученных растворов и высокой скоростью отверждения. В качестве инициирующей системы используют гипериз и нафтенат кобальта. В качестве функциональных добавок используют различные наполнители, улучшающие технологические и эксплуатационные свойства композиционных материалов.

Настоящая работа посвящена исследованию закономерностей технологических процессов структурирования и разработке композиционных материалов с использованием закиси меди, предназначенных для специфичных условий работы подшипников скольжения, уплотнительных элементов и других деталей машин и технологического оборудования бытового назначения.

Работа выполнялась на кафедре «Химия» и в отраслевой научно-исследовательской лаборатории «Избирательный перенос и водородное изнашивание» Московского государственного университета сервиса в соответствии с планами научно-исследовательских работ по темам «Разработка оптимальных режимов структурирования композиций на основе непредельных полиэфиров» и «Разработка научных основ создания металлоплакирующих композиционных полимерных материалов для уплотнительных элементов машин и оборудования».

Актуальность диссертационной работы определяется целесообразностью применения на предприятиях сервиса новых композиционных материалов, обладающих хорошими технологическими и эксплуатационными свойствами, для деталей машин и технологического оборудования, в том числе и в условиях ремонта.

Исследование параметров технологического процесса структурирования композиционных материалов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 проведено с использованием многофакторного планирования эксперимента. Экспериментальные исследования выполнены методом прямого физического моделирования.

Научная новизна диссертационной работы заключается в: полученных математических моделях процессов структурирования композиционных материалов на основе наполненной закисью меди ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1, позволяющих определять время гелеобразо-вания и полного отверждения в зависимости от состава ингредиентов в широком диапазоне его изменения (содержание гипериза - от 2 до 6 мае. частей, нафтената кобальта - от 3 до 6 мае. частей, наполнителя - до 200 мае. частей) и температуре процесса (40 - 80°С); выявлении единого механизма процесса структурирования композиционных материалов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 при различном количественном содержании ингредиентов в пределах исследованных температур (20 - 90°С); математической зависимости величины объемной усадки композиционных материалов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 от состава ингредиентов в указанном диапазоне его изменения; системе уравнений, описывающих зависимость величины показателей физико-механических свойств наполненных закисью меди материалов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 от температуры отверждения (20 - 90°С) и содержания нафтената кобальта (от 6 до 8 мае. частей); установленной зависимости модуля упругости при статическом изгибе от времени старения (до 200 часов), температуры (130 - 150°С) и количества наполнителя (до 200 мае. частей).

Практическая ценность результатов исследования.

Разработана система математических зависимостей, позволяющая создавать композиционные материалы на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 с заданными свойствами:

- определенной величиной объемной усадки, что дает возможность рационального конструирования технологической оснастки для получения пластмассовых изделий;

- рациональными показателями физико-механических свойств и трибо-технических характеристик.

Разработаны рекомендации по использованию композиционных материалов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 и определен диапазон концентраций наполнителя в композиционном материале для деталей машин и технологического оборудования предприятий сервиса.

Программа расчета параметров процесса гелеобразования позволяет производить определение составов и режимов отверждения композиционных материалов на этапе проектирования изделий для оборудования предприятий сервиса и технологических процессов их производства.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на 9 научно-технических конференциях, в том числе:

- научно-практических конференциях «Научно-техническая продукция ВУЗов бытового обслуживания — рынку 91-95» в 1991 и 1992 годах;

- научно-технических конференциях «От фундаментальных исследований-до практического внедрения» в 1993,1994 и 1995 годах;

- международных научно-технических конференциях «Наука - сервису» в 1996,1998,1999 и 2000 годах.

Публикации. Основное содержание диссертационного исследования опубликовано автором в 20 печатных работах.

Ряд положений диссертации изложен в отчетах по научно-исследовательским работам, выполненных на кафедре «Химия» и в лаборатории «Избирательный перенос и водородное изнашивание» Московского государственного университета сервиса.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, общих выводов по работе, библиографического списка, включающего 160 наименование и приложений. Содержание работы изложено на 158 страницах машинописного текста, включая 54 рисунка и 5 таблиц. Приложения выполнены на 30 страницах и включают результаты экспериментальных исследований; программу и результаты расчета времени гелеобразования композиционных материалов на электронно-вычислительной машине.

Заключение диссертации по теме «Процессы и аппараты химической технологии», Пашковская, Татьяна Ивановна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработаны математические модели процессов структурирования композиционных материалов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1, позволяющие расчетным путем определять время гелеобразования и полного отверждения при заданном составе ингредиентов (содержание гипериза -от 2 до 6 мае. частей, нафтената кобальта - от 3 до 6 мае. частей, наполнителя-до 200 мае. частей) и температуре процесса (40 - 80°С).

2. Показано, что механизм процесса структурирования композиционных материалов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 при различном количественном содержании ингредиентов в пределах исследованных температур (20 - 90°С) осуществляется по единому механизму.

3. Получена математическая зависимость величины объемной усадки композиционных материалов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 от состава ингредиентов (содержание гипериза - от 2 до 6 мае. частей, нафтената кобальта - от 3 до 6 мае. частей, наполнителя - до 200 мас.ч.) и температуре процесса (40 - 80°С). Полученная зависимость дает возможность рационального конструирования пресс-форм для изготовления изделий из композиционных материалов.

4. Предложена система математических уравнений, описывающих зависимость величины показателей физико-механических свойств композиционных материалов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 от состава ингредиентов и температуры процесса отверждения (20 - 90°С). Полученные уравнения дают возможность рационального подбора компонентов с целью получения композиционного материала с заранее заданными характеристиками. Адекватность разработанной системы зависимостей подтверждена экспериментальными данными.

5. Экспериментально установлено влияние температуры (130 - 150°С) на процесс старения композиционных материалов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1. Установлено, что существует критическое содержание наполнителя (100 мае. частей) в композиции, при котором после проведения термической обработки наблюдаются максимальные значения показателей физико-механических характеристик. Получена математическая зависимость модуля упругости при статическом изгибе от времени старения (до 200 часов), температуры (130 - 150°С) и количества наполнителя (до 200 мае. частей).

6. Теоретически обосновано и экспериментально установлено, что наилучшее содержание закиси меди в композиционном материале, обеспечивающее снижение интенсивности изнашивания в 1,7-2 раза составляет 32-47 мае. частей.

7. Разработаны рекомендации по использованию исследованных композиционных материалов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 для технологического оборудования предприятий сервиса, бытовых машин и приборов.

8. Разработана программа расчета параметров процесса гелеобразования композиционных материалов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1, позволяющая производить определение составов и технологических параметров процесса на этапе технологического проектирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлены и обоснованы величины рецептурного состава и технологических параметров процесса для решения практических задач производства и применения композиционных материалов и изделий из них на основе ненасыщенных полиэфирных смол на предприятиях бытового обслуживания, ремонтных предприятиях и заводах по производству технологического оборудования сервиса, а именно:

- время гелеобразования (жизнеспособности) для назначения условий выполнения работ;

- время полного отверждения и получаемые при этом физико-механические характеристики композиционных материалов для достижения требуемых эксплуатационных характеристик изделия;

- изменения свойств в процессе старения материала и учет их при определении начала и режимных параметров эксплуатации изделий;

- регламентный, обеспечивающий качество работ, контроль жизнеспособности материала на разных стадиях технологического процесса, в том числе и для определения условий транспортировки к месту проведения работ;

- усадку материала в процессе отверждения, позволяющую определить рациональную область применения материала, учесть конструктивные особенности изделий и исключить чрезмерные усадочные напряжения с потерей надежности;

- способы регулирования свойств композиционного материала для получения изделий разного назначения и учета условий их производства или ремонта за счет регулирования вязкости и растекаемости, исключения преждевременной потери технологических свойств, величины усадки, регулирования триботехнических характеристик, деградации свойств при старении;

- составы композиционных материалов и диапазоны применения концентрационных характеристик исходных компонентов, обеспечивающих регулирование свойств композитов и изделий из них в задаваемых пределах.

2. При исследовании процессов установлено, что процесс производства композиций, содержащих ненасыщенную полиэфирную смолу ПН-1 и инициатор - гипериз в количестве 2-10 мае. частей на 100 мае. частей смолы от-верждается при температурах 40 - 90°С по единому механизму. Причем при увеличении содержания гипериза от 2 до 6 мае. частей время гелеобразования уменьшается, а при дальнейшем увеличении (от 6 до 10 мае. частей) - увеличивается, то есть имеется экстремум.

С увеличением температуры отверждения от 40 до 90°С время гелеобразования уменьшается для всех исследованных композиций, а характер экспериментальных зависимостей остается неизменным. В образцах композиционных материалов, содержащих от 6 до 10 мае. частей гипериза наблюдалась сетка микротрещин. Появление микротрещин также отмечено в композиции, содержащей гипериз в количестве 2 мае. частей. Установлено, что для данной композиции наилучшее содержание гипериза составляет от 3 до 6 мае. частей. Указанные композиционные материалы характеризуются продолжительным временем гелеобразования, зависящим от температуры отверждения. При температуре отверждения Т = 40°С композиции имеют время гелеобразования от 157 до 200 мин.; при Т = 90°С - от 17 до 23 мин.

Установлено, что на поверхностях образцов, отвержденных при температуре 40°С присутствует клейкий слой не прореагировавшего (за счет ингибиро-вания воздухом) стирола. При изучении влияния состава композиции и температуры на время полного отверждения и максимальную усадку изделий установлено, что с увеличением концентрации гипериза увеличивается время полного отверждения композиции, а при повышении температуры время полного отверждения уменьшается.

Величина объемной усадки с увеличением содержания гипериза и температуры отверждения уменьшается. Для композиционного материала, содержащего 3 мае. части гипериза время полного отверждения при температуре 50°С составляет 600 мин., величина усадки составляет 7,0 %; при температуре 90°С эти характеристики соответственно имеют величину: 120 мин. и 6,0 %. Для композиционного материала, содержащего 6 мае. части гипериза время полного отверждения при температуре 50°С составляет 700 мин., величина усадки составляет 6,4 %; при температуре 90°С эти характеристики соответственно имеют величину: 140 мин. и 5,0 %. Изучение структурирования по изменению физико-механических характеристик композиций в процессе их отверждения при различном составе и температуре подтверждает выводы о зависимости времени полного отверждения композиций от состава и температуры процесса. Установлено, что при увеличении содержания гипериза и температуры отверждения твердость композиционных материалов снижается. Для композиционного материала, содержащего 6 мае. частей гипериза при температуре 50°С твердость составляет НВ = 138 МПа, а при температуре 80°С - НВ = 132 МПа.

3. Разработан композиционный материал (рецептура № 1), содержащий ненасыщенную полиэфирную смолу ПН-1 в количестве 100 мае. частей и гипериз в количестве 3-6 мае. частей [153], предназначенный для:

- пропитки подшипников скольжения пылесосов, бытовых стиральных машин и кофемолок, изготовленных из пористых материалов (бронзо-графит и железографит пористостью 12 - 14 % с дисперсностью исходных материалов 50 - 300 мкм);

- заделки дефектов литых деталей.

4. При осуществлении экспресс - ремонта и в других случаях при необходимости сокращения времени получения изделий в композиции на основе ненасыщенных полиэфирных смол вводится ускоритель нафтенат кобальта в количестве от 1 до 6 мае. частей на 100 мае. частей смолы с отверждением при температурах 20 - 80°С. Установлено, что при увеличении содержания нафте-ната кобальта на всем диапазоне исследованных концентраций время гелеобра-зования уменьшается. Скорость гелеобразования увеличивается для композиций, содержащих от 1 до 3 мае. частей нафтената кобальта, а при дальнейшем увеличении (от 4 до 6 мае. частей) - уменьшается, то есть имеется экстремум. С увеличением температуры отверждения от 20 до 80°С время гелеобразования уменьшается для всех исследованных композиций, а характер экспериментальных зависимостей остается неизменным. Установлено, что для базовой композиции наилучшее содержание нафтената кобальта составляет 3 мае. части, так как дальнейшее увеличение содержания ускорителя приводит к удорожанию материала при незначительном изменении скорости гелеобразования. При необходимости осуществления скоростного отверждения композиционных материалов содержание нафтената кобальта в базовой композиции рекомендовано повышать до 6 мае. частей. При этом при температуре отверждения Т = 20°С время гелеобразования составит 67 мин., а при Т = 80°С — всего 4 мин. Величина объемной усадки с увеличением содержания нафтената кобальта и температуры отверждения уменьшается. Для композиционного материала, содержащего 3 мае. части гипериза и 6 мае. частей нафтената кобальта при температуре 50°С величина усадки составляет 7,9 %; а при температуре 70°С - 7,3 %. Для композиционного материала, содержащего 6 мае. частей гипериза при температуре 50°С величина усадки составляет 6,4 %; а при температуре 70°С - 5,8 %.

Установлено, что экстремум существует и для твердости; при увеличении содержания нафтената кобальта до 6 мае. частей твердость увеличивается, при дальнейшем увеличении концентрации - от 6 до 8 мае. частей твердость уменьшается. С увеличением температуры отверждения твердость композиционных материалов снижается. Для композиционного материала, содержащего 6 мае. частей нафтената кобальта при температуре 20°С твердость составляет НВ = 150 МПа, а при температуре 90°С - НВ = 139 МПа.

5. Разработан композиционный материал (рецептура № 2), содержащий ненасыщенную полиэфирную смолу ПН-1 в количестве 100 мае. частей, гипериз в количестве 3-6 мае. частей и нафтенат кобальта в количестве 3-6 мае. частей, предназначенный для осуществления следующих операций выполняемых при ремонтных работах:

- пропитки подшипников скольжения пылесосов, бытовых стиральных машин и кофемолок, изготовленных из пористых материалов;

- склеивания металлических корпусных и других деталей при ремонтных работах;

- заделки трещин и других эксплуатационных дефектов при ремонте технологического оборудования и бытовой техники;

- заделки дефектов труб - течей, трещин и др. (со снятием давления в трубопроводе);

6. Для улучшения эксплуатационных свойств, в частности триботех-нических характеристик, уменьшения усадки и снижении себестоимости материалов в композиции на основе ненасыщенных полиэфирных смол введен наполнитель - закись меди в количестве от 30 до 200 мае. частей на 100 мае. частей смолы. Отверждение исследуемой композиции проводилось при температурах 40 - 80°С. Установлено, что при увеличении содержания наполнителя на всем исследованном диапазоне концентраций время гелеобразования уменьшается; с увеличением температуры отверждения от 40 до 80°С время гелеобразования уменьшается для всех исследованных композиций, а характер экспериментальных зависимостей остается неизменным. Установлено, что с увеличением концентрации наполнителя и температуры уменьшается время полного отверждения композиции. Величина объемной усадки с увеличением содержания наполнителя и температуры отверждения также уменьшается. Для композиционного материала, содержащего 3 мае. части гипериза, 6 мае. частей нафтената кобальта и 100 мае. частей наполнителя время полного отверждения при температуре 50°С составляет 80 мин., величина усадки сокращается до 4,4 %; при температуре 70°С эти характеристики соответственно имеют величину: 35 мин. и 4,0 %. Для композиционного материала, содержащего 200 мае. частей наполнителя время полного отверждения при температуре 50°С составляет 70 мин., величина усадки составляет 3,4 %; при температуре 70°С эти характеристики соответственно имеют величину: 30 мин. и 3,0 %. С увеличением количества наполнителя твердость композиционного материала уменьшается.

Разработан композиционный материал (рецептура № 3), содержащий ненасыщенную полиэфирную смолу ПН-1 в количестве 100 мае. частей, гипериз в количестве 3-6 мае. частей, нафтенат кобальта в количестве 3-6 мае. частей и наполнитель в количестве от 10 до 200 мае. частей [154], предназначенный для:

- заделки дефектов литых деталей;

- изготовления корпусов подшипников качения и отдельных частей сложных корпусных изделий технологического оборудования, имеющих большое количество армирующих элементов, в том числе при ремонте. Для изделий, которым по техническим условиям необходимо иметь высокую твердость (НВ = 130 - 150 МПа) рекомендуется использовать композиции, содержащие минимальное количество наполнителя (10-30 мае. частей).

7. При изучении процессов структурирования композиционных материалов на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 теоретически получены и экспериментально подтверждены математические зависимости:

- времени гелеобразования от содержания гипериза, нафтената кобальта, наполнителя и температуры отверждения; указанное соотношение рекомендовано для определения времени гелеобразования или состава композиции расчетным методом;

- времени полного отверждения от содержания гипериза, нафтената кобальта, наполнителя и температуры отверждения; рекомендовано для определения времени полного отверждения или состава композиции расчетным методом;

- объемной усадки от содержания гипериза, нафтената кобальта, наполнителя и температуры отверждения; рекомендовано для определения максимальной объемной усадки изделий при подборе ингредиентов композиционного материала и при конструировании пресс-форм;

- максимальной твердости от температуры отверждения и количества нафтената кобальта в композиционных материалах; рекомендовано для определения оптимальных режимов отверждения полиэфирных композиций, обеспечивающих получение изделий с максимальной твердостью;

- модуля упругости при статическом изгибе и твердости от количества наполнителя в композиции; рекомендовано к использованию при конструировании изделий для выбора необходимых значений модуля упругости, твердости и количества наполнителя.

8. В процессе эксплуатации изделия из полимерных материалов склонны к старению. При этом наиболее существенное влияние оказывает нагрев. Экспериментально установлено изменение величины модуля упругости при статическом изгибе, твердости и величины напряжения при статическом изгибе под воздействием длительного нагрева при температурах 130 - 150°С на композиции, состоящие из ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1, 3 мае. частей гипериза, 6 мае. частей нафтената кобальта и наполнителя. По результатам исследования установлены обобщенные зависимости твердости и модуля упругости при статическом изгибе от времени старения, температуры и количества наполнителя.

Анализ кинетических зависимостей изменения напряжения при статическом изгибе в процессе термического (ускоренного) старения показал, что длительное воздействие температуры 130°С оказывает различное влияние на рассмотренные композиции. У образцов, не содержащих наполнитель, происходит медленное снижение величины напряжения при статическом изгибе; у образцов, содержащих наполнитель, наблюдается вначале рост, а затем медленное уменьшение величины напряжения. В результате графической и математической обработки экспериментальных данных получена математическая зависимость величин напряжений при статическом изгибе, времени старения и количества наполнителя. Установлено изменение величины си/НВ в процессе старения при температуре, равной 130°С.

Установлено, что для достижения изделиями из композиционного материала твердости НВ = 150 - 170 МПа необходимо проводить термическую обработку - старение при температуре 130 - 150°С в течение 70 - 100 часов, а для достижения максимальной твердости - в течение 150 часов.

9. Введение активного наполнителя в композицию на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1 приводит к изменению эксплуатационных, в частности, триботехнических характеристик материала. Проведены экспериментальные исследования по определению суммарного линейного износа образцов из композиционного материала с добавками наполнителя (закиси меди) до 200 мае. частей и контробразцов, изготовленных из стали 45. Установлено, что наилучшее содержание наполнителя в композиционном материале, обеспечивающее улучшение его триботехнических характеристик, в частности снижение интенсивности изнашивания в 1,7-2 раза составляет 32 - 47 мае. частей.

Разработан композиционный материал (рецептура № 4), содержащий 100 мае. частей ненасыщенной полиэфирной смолы ПН-1, 3 мае. части гипериза, 6 мае. частей нафтената кобальта и 32 - 47 мае. частей закиси меди, предназначенный для изготовления подшипников скольжения и уплотнительных элементов для технологического оборудования (стирально-отжимных машин, машин химической чистки, центрифуг, сушильных шкафов) предприятий сервиса, машин бытового назначения, а также при ремонте указанных видов техники.

10. Полиэфирные смолы и композиционные материалы на их основе в процессе переработки являются пожароопасными и токсичными веществами.

При разработке технологических регламентов следует учитывать токсичность и пожароопасность компонентов, используя принятые в химических отраслях технические решения.

11. В настоящей работе проведены исследования по определению изменения физико-механических характеристик при воздействии повышенных температур в течение 200 часов. Дальнейшие исследования необходимо провести с увеличением продолжительности теплового воздействия на изделия из разработанных композиционных материалов до 8000 - 10000 часов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пашковская, Татьяна Ивановна, 2000 год

1. Азаров В.И., Цветков В.Е. Технология связующих и полимерных материалов. М.: Лесная промышленность, 1985. 216 с.

2. Айзенберг М.С. Исследование и расчет процессов отверждения полиурета-новых клеевых композиций бытового назначения. Дис. . канд. техн. наук. М.:МТИ. 1971.

3. Алыпиц И.М., Афанасьева Н.Г., Град Н.М., Коршунов М.А. //Пластические массы. № 3. Т.59. 1972.

4. Антифрикционная композиция. A.c. 1237683 СССР: МКИ С 08 L 67/06.

5. Архангельский Б.А. Пластические массы. Справочное пособие. Л.: Суд-промгиз, 1961. 720 с.

6. Аскадский A.A., Матвеев Ю.И. Химическое строение и физические свойства полимеров. М.: Химия, 1983. 248 с.

7. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. М.: Высшая школа, 1978. 319 с.

8. Байзенбергер Дж.А., Себастиан Д.Х. Инженерные проблемы синтеза полимеров. М.: Химия, 1988. 688 с.

9. Бакнелл К.Б. Ударопрочные пластики. Л.: Химия, 1981. 328 с.

10. Ю.Барабащук В.И., Крединцер Б.П., Мирошниченко В.И. Планирование эксперимента в технике. Киев: Техника, 1984. 200 с.

11. И.Бартенев Г.М. Прочность и механизм разрушения полимеров. М.: Химия, 1984. 280 с.

12. Бартенев Г.М., Зеленев Ю.В. Курс физики полимеров. Л.: Химия,1976. 288 с.

13. Бартенев Г.М., Лаврентьев В.В. Трение и износ полимеров. Л.: Химия, 1972. 240 с.

14. Барштейн P.C., Кирилович В.И., Носовский Ю.Е. Пластификаторы для полимеров. М.: Химия, 1982. 200 с.

15. Беленький С.И. Применение полимеров при ремонте и модернизации текстильного оборудования. М.: Легпромбытиздат, 1988. 192 с.

16. Белоусов В.Я. Долговечность деталей машин с композиционными материалами. Львов: Вища школа, 1984. 191 с.

17. Бельфер Ф.П. Исследование и расчет процессов отверждения резольных фе-нолоформальдегидных смол и клеевых композиций бытового назначения на их основе. Дис. . канд. техн. наук. М.: МТИ, 1969.

18. Бениг Г. Ненасыщенные полиэфиры. М.: Химия, 1968. 254 с.

19. Беспалов Ю.А., Коноваленко Н.Г. Многокомпонентные системы на основе полимеров. Л.: Химия, 1981. 88 с.

20. Бокшицкий М.Н. Длительная прочность полимеров. М.: Химия, 1978. 308 с.

21. Большакова Л.И. Исследование факторов, определяющих продолжительность склеивания карбамидными клеями. Дис. . канд. техн. наук. М.: МТИ, 1971

22. Бортников В.Г. Основы технологии переработки пластических масс. Л.: Химия, 1983. 304 с.

23. Брацыхин Е.А., Шульгина Э.С. Технология пластических масс. Л.: Химия, 1982. 328 с.

24. Браун Д., Шердрон Г., Керн В. Практическое руководство по синтезу и исследованию свойств полимеров. М.: Химия, 1976. 256 с.

25. Бюллер К.У. Тепло- и термостойкие полимеры. М.: Химия, 1984. 1056 с.

26. Вадас Э. Изготовление и ремонт деталей машин с пластмассовым покрытием. М.: Машиностроение, 1986. 320 с.

27. Ван Кревелен Д.В. Свойства и химическое строение полимеров. М.: Химия, 1976.416 с.

28. Влияние технологических параметров на свойства полимерных материалов: Отчет по НИР ГБ-31-81. М.: МТИ, № гос. per. 01850015860

29. Воробьева Г .Я. Химическая стойкость полимерных материалов. М.: Химия, 1981.296 с.

30. Говарикер В.Р., Висванатхан Н.В., Шридхар Д. Полимеры. М.: Наука, 1990. 396 с.

31. Гуль В.Е. Структура и прочность полимеров. М.: Химия, 1978. 328 с.

32. Гуль В.Е., Акутин М.С. Основы переработки пластмасс. М.: Химия, 1985. 400 с.

33. Егоренков А.И. Разработка модифицированных полимерных покрытий для узлов трения скольжения, работающих в широком интервале температур. Автореферат дис. . канд. техн. наук. М.: ВЗМИ, 1985. 23 с.34.3аявка 2310368. Франция, 1976.

34. Заявка 58-132015. Япония, 1983.

35. Заявка 58-132015. Япония, 1986.

36. Зубов П.И., Сухарева JI.A. Структура и свойства полимерных покрытий. М.: Химия, 1982. 256 с.

37. Зуев В.В. Синтез термотропных жидкокристаллических полиэфиров с вариацией центрального звена в мезогенной триаде. Дис. . канд. хим. наук. Л., 1988.

38. Зуев Е.С. Разрушение полимеров под действием агрессивных сред. М.: Химия, 1972. 228 с.

39. Испытательная техника для исследования механических свойств материалов. /А.П. Волощенко и др. Киев: Наукова думка, 1984. 318 с.

40. Испытательная техника: Справочник. В 2-х кн. /Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1982. Кн. 1. 528 с.

41. Испытательная техника: Справочник. В 2-х кн. /Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1982. Кн. 2. 560 с.

42. Калинычев Э.Л., Саковцева М.Б. Выбор пластмасс для изготовления и эксплуатации изделий: Справочник. Л.: Химия, 1987. 416 с.

43. Калитвянский В.И. //Электричество, 1955, № 10.

44. Канавец И.Ф. Исследование процесса отверждения термореактивных пресс-материалов по изменению структурно-механических свойств. Дис. . докт. хим. наук. М.: 1957.

45. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.: Химия, 1985. 448 с.

46. Кацнельсон М.Ю., Балаев Г.А. Полимерные материалы. Справочник. Л.: Химия, 1982. 317 с.

47. Киреев В.А. Краткий курс физической химии. М.: Химия, 1978. 624 с.

48. Кожевникова М.Н. Исследование и расчет процессов отверждения эпоксидных смол и клеевых композиций бытового назначения на их основе. Дис. .канд. техн. наук. М.: МТИ, 1970.

49. Козлов П.В., Папков С.П. Физико-химические основы пластификации полимеров. М.: Химия, 1982. 224 с.

50. Коляго Г.Г., Струк В.А. Материалы на основе ненасыщенных полиэфиров. Мн.: Навука i тэхнпса, 1990. 143 с.

51. Композиционные материалы: Справочник. /Под ред. Д.М. Карпиноса. Киев: Наукова думка, 1985. 592 с.

52. Кононенко А.П., Голубов Ю.Н. Уплотнительные устройства машин и машиностроительного оборудования. М.: Машиностроение, 1984. 105 с.

53. Конструкционные пластмассы. М.: Машиностроение, 1969.

54. Кравчук A.C., Майборода В.П., Уржумцев Ю.С. Механика полимерных и композиционных материалов: Экспериментальные и численные методы. М.: Наука, 1985. 303 с.

55. Крыжановский В.К. Износостойкие реактопласты. JL: Химия, 1984. 120 с.

56. Ли П.З., Михайлова З.В., Седов Л.Н., Качанова Е.П. Слоистые пластики на основе стекловолокна. //Пластические массы. 1960. № 3. с. 9-12.

57. Липатов Ю.С. Межфазные явления в полимерах. Киев: Наукова думка, 1980. 259 с.

58. Липатов Ю.С. Физико-химические основы наполнения полимеров. М.: Химия, 1991.260 с.

59. Литвинов В.Н., Михин Н.М., Мышкин Н.К. Физикохимическая механика избирательного переноса при трении. М.: Наука, 1979. 187 с.

60. Лосев И.П., Тростянская Е.Б. Химия синтетических полимеров. М.: Химия, 1964. 640 с.

61. Мадаминов Б.А., Поляков С.А., Бурумкулов Ф.Х., Андреева А.Г. Механизм водородного изнашивания торцовых уплотнений водяных насосов автотракторных двигателей. //Трение и износ. 1987. Т. 8, № 5. с. 879-887.

62. Майер Э. Торцовые уплотнения. М.: Машиностроение, 1978. 288 с.

63. Малкин А .Я., Аскадский А.А., Коврига В.В. Методы измерения механических свойств полимеров. М.: Химия, 1978. 336 с.

64. Малкин А.Я., Бегишев В.П. Химическое формование полимеров. М.: Химия, 1991.239 с.

65. Малкин А.Я., Куличихин С.Г. Реология в процессах образования и превращения полимеров. М.: Химия, 1985. 240 с.

66. Манитаев А.К. Исследование процессов неравновесной полиэтерификации и физико-химических свойств полиэфиров. Дис. . док. хим. наук. Нальчик, 1974.

67. Мельниченко И.М. Восстановление и повышение долговечности машин композиционными материалами. Мн.: Беларусь, 1989. 111 с.

68. Методика исследования водородного изнашивания материалов /В.М. Юдин, Д.Н. Гаркунов, М.Е. Ставровский и др. М.: Минбыт РСФСР, 1988. 39 с.

69. Метод оценки триботехнических свойств материалов на основе полимеров. MP 74-82. М.: ВНИИНМАШ Госстандарта СССР, 1982. 13 с.

70. Метод проведения триботехнических испытаний конструкционных и смазочных материалов в режиме избирательного переноса /А.К. Прокопенко, Д.Н. Гаркунов, Е.А. Панфилов и др. М.: Минбыт РСФСР, 1984. 40 с.

71. Михайлова З.В., Пугачевская Н.Ф., Коврига В.В. Наполненные композиции на основе ненасыщенных полиэфиров. //Итоги науки и техники. Сер. Химия и технология высокомолекулярных соединений. М., 1981. Т.14. С. 2-78.

72. Мур Д. Основы и применения трибоники. М.: Мир, 1978. 488 с.

73. Наполнители для полимерных композиционных материалов. Справочное пособие. /Под ред. Г.С. Каца и Д.В. Милевски. М.: Химия, 1981. 736 с.

74. НарисаваИ. Прочность полимерных материалов. М.: Химия, 1987. 398 с.

75. Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. М.: Химия. 1967.

76. Нильсен JI. Механические свойства полимеров и полимерных композиций. М.: Химия, 1978.

77. Оборудование предприятий по стирке белья и химической чистке одежды: Отраслевой каталог. В 2-х ч. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1986. Ч. 1. 492 с.

78. Павлов H.H., Садэ В.А., Кудрявцева Г.А. //Пластические массы, 1974, т. 56, № 3.

79. Патент 1493997. Англия. 1987.

80. Патент 4497918. США. 1985.

81. Пашковский И.Э., Ставровский М.Е. Повышение срока службы деталей узлов трения оборудования фабрик химической чистки и прачечных. В сб. Повышение срока службы машин и оборудования бытового обслуживания на основе триботехники. М.: МТИ, 1989. с. 73-79.

82. Пахаренко В.А., Зверлин В.Г., Кириенко Е.М. Наполненные термопласты: Справочник. Киев: Техника, 1986. 182 с.

83. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. /К. Хартман, Э. Лецкий, В. Шефер и др. М.: Мир, 1977. 552 с.

84. Повстугар В.И., Кодопов В.И., Михайлова С.С. Строение и свойства поверхности полимерных материалов. М.: Химия, 1988. 192 с.

85. Погосян А.К. Трение и износ наполненных полимерных материалов. М.: Машиностроение, 1977. 138 с.

86. Погосян А.К. Основные принципы подбора наполнителей для композиционных самосмазывающихся полимерных материалов. В кн.: Трение, износ исмазочные материалы Труды международной научной конференции, т. 2. М., 1985. с. 232-236.

87. Полиэфирная композиция: A.c. 812806 СССР: МКИ С 08 L 67/06

88. Полиэфирная композиция: A.c. 937487 СССР: МКИ С 08 L 67/06

89. Полиэфирная композиция: A.c. 937488 СССР: МКИ С 08 L 67/06

90. Полиэфирная композиция: A.c. 681082 СССР: МКИ С 08 L 67/06

91. Полимерные смеси. В 2-х т. T.l/Под ред. Д. Пола и С. Ньюмена. М.: Мир, 1981.550 с.

92. Полимерные смеси. В 2-х т. Т.2 /Под ред. Д. Пола и С. Ньюмена. М.: Мир, 1981.453 с.

93. Полимеры в узлах трения машин и приборов: Справочник. /Под ред. A.B. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 1980. 208 с.

94. Помогайло А.Д., Савостьянов B.C. Металлсодержащие мономеры и полимеры на их основе. М.: Химия, 1988. 384 с.

95. Принципы создания композиционных полимерных материалов. /A.A. Берлин и др. М.: Химия, 1990. 238 с.

96. Перлин С.М., Гильман Т.П., Лойтес А.З. //Пластические массы, 1960, № 10, с. 64.

97. Прокопенко А.К. Избирательный перенос в узлах трения машин бытового назначения. М.: Легпромбытиздат, 1987. 104 с.

98. Радин Ю.А., Суслов П.Г. Безызносность деталей машин при трении. Л.: Машиностроение, 1989. 229 с.

99. Рябов Д.В., Матвеевский P.M., Фукс И.Г., Буяновский И.А. Влияние медьсодержащих добавок на антифрикционные свойства пластичных смазок. //Трение и износ. 1989. Т. 10, № 6. с. 1100-1103

100. Саваренский В.В. Ремонт текстильного оборудования с использованием полимерных материалов. М.: Легкая индустрия, 1979. 88 с.

101. Сагалаев Г.В., Симонов Емельянов Н.Д. //Пластические массы, 1972, №2, с.48.

102. Седов JI.H. Синтез и исследование ненасыщенных полиэфиров и их сополимеров со стиролом. Дис. . канд. хим. наук. М.: МХТИ им. Менделеева, 1965.

103. Седов Л.Н., Авдеева Г.М., Ли П.З. Двухстадийный синтез ненасыщенных полиэфиров на основе триэтиленгликоля малеинового ангидрида и себаци-новой кислоты. //Пластические массы. 1968. № 10. с. 18-20.

104. Седов Л.Н., Авдеева Г.М., Ли П.З. Модификация химической структуры полималеинатов и полифумаритов для регулирования свойств сополимеров на их основе. //Пластические массы. 1973. № 4. с.7-12.

105. Седов Л.Н., Михайлова З.В. Ненасыщенные полиэфиры. М.: Химия, 1977. 232 с.

106. Седова О.И., Седов Л.Н. Отверждение ненасыщенных полиэфирных смол при пониженой температуре. //Пластические массы. 1984. № 1. с. 38-39.

107. Свириденок А.И., Мачюлис А.Н., Злотников И.И., Лисовский В.В., Ля-винскас P.E. Исследование свойств антифрикционных покрытий для узлов трения, работающих в условиях интенсивного теплового воздействия. //Трение и износ, 1986, т. 7, № 1, с. 156-160

108. Современные физические методы исследования полимеров. /Под ред. Г.Л. Слонимского. М.: Химия, 1982. 256 с.

109. Справочник по пластическим массам. /Под ред. В.М. Катаева, В.А. Попова и Б.И. Сажина. В 2-х т. М.: Химия, 1975.

110. Справочник по физической химии полимеров. В 3-х т. /Под ред. Ю.С. Липатова. Киев: Наукова думка, 1984. Т. 1 374 с. Т. 2 - 330 с.

111. Струк В.А. Роль трибохимического фактора в создании металлополимер-ных узлов трения. //Трение и износ. 1987. Т. 8, № 5. с. 862-870.

112. Струк В.А., Коляго Г.Г., Комадынко О.Н. Модифицированные полиэфирные связующие для антифрикционных композитов. //Трение и износ. 1986. Т.VII, № 3. с.522-526.

113. Скворцов A.A., Кабенин Н.Г., Попов Г.Г. //Электротехника, 1971, № 9.

114. Тагер A.A. Физикохимия полимеров. М.: Химия, 1978. 544 с.

115. Технология пластических масс. /Под ред. В.В. Коршака. М.: Химия, 1985. 560 с.

116. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. В 2-х кн. /Под ред. И.В. Кра-гельского и В.В. Алисина. М.: Машиностроение, 1979. Кн. 1. 400 с. Кн. 2. 358 с.

117. Турапов А. Исследование процесса отверждения ненасыщенных полиэфирных смол. Дис. . канд. техн. наук. М.: МХТИим. Менделеева, 1966.

118. Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник. /Л.А. Кондаков, А.И. Голубев, В.Б. Овандер и др. М.: Машиностроение, 1986. 464 с.

119. Уржумцев Ю.С., Майборода В.П. Технические средства и методы определения прочностных характеристик конструкций из полимеров. М.: Машиностроение, 1984. 168 с.

120. Фролов К.В. Методы совершенствования машин и современные проблемы машиноведения. М.: Машиностроение, 1984. 224 с.

121. Химикаты для полимерных материалов: Справочник. /Под ред. Б.Н. Горбунова. М.: Химия, 1984. 319 с.

122. Циркин М.З., Лаврушина Н.С. //Электротехника, 1971, № 7.

123. Черномордин Ю.А. Синтез и исследование разветвленных полиэфиров. Дис. . канд. техн. наук. М., 1967.

124. Ширанков Г.Ф. Исследование и расчет процесса отверждения карбамид-ных смол и клеевых композиций бытового назначения. Дис. . канд. техн. наук. М.: МТИ, 1969

125. Штопорова Т.И., Быкова Т.Н. Развитие производства полиэфирных смол. //Пластические массы. 1987, № 7. с. 5-6.

126. Юдин В.М., Ставровский М.Е., Саванчук Р.В. и др. Методы исследования водородного изнашивания узлов трения машин и агрегатов. В кн. Долговечность трущихся деталей машин: сборник статей. Вып. 5. М.: Машиностроение, 1990. с. 364 354.

127. Язон М.Г. Определение скорости испарения стирола в процессе отверждения полиэфирных стеклопластиков. //Производство и переработка пластмасс и синтетических смол. 1981. Вып. 3. с. 22-25.

128. Энциклопедия полимеров. В 3-х т. М.: Советская энциклопедия, 1972. Т.1. 1224 с. 1974.; Т.2. 1032 е.; 1977. Т.З. 1150 с.

129. Eckhfrdt G.Ungesattigte Polyesterhfrze. //Kunststoffe. 1986. Vol. 76, № 10. p.869-872.

130. Kar M., Bahadur S. Micromechanism of wear at polimer-metal sliding interface. //Wear, 1978, Vol. 46. p. 189-202.

131. Klosowska-Wolkowisz Z. //Polimery, 1984, Vol. 29, № 4.5.

132. Klosowska-Wolkowisz Z. //Polimery, 1985, Vol. 30, № 3.

133. Mitsui J., Hori Y., Tanako M. An Experimental Investigation on the Temperature Distribution in Circular Journal Bearings. //Journal of Tribology, 1986, № 4, p. 621-627

134. Polzer G., Meissner F. Grundlagen zu Reibang und Verschleiss. Leipzig: VEB Deutsher Verlag fur Grandstoffindustre, 1979. 323 p.

135. Simoni L. Técnica Italiana, 1971, Vol. 36, № 6-8, p. 213-216.

136. Sturm C.H. //Elektro-Tehnigce Zeitgchrift, 1962, Bd. 14, № 18, s. 483-486.

137. Hayashi T. //Danky sickene iho, 1967, Vol. 31, № 1, p. 144-154.

138. Работы автора no теме диссертации

139. Пашковская Т.И. Особенности гелеобразования непредельных полиэфирных компаундов. В кн.: Совершенствование технологических процессов и оборудования бытового назначения: внутривузовский сборник научных трудов. М.: МТИ, 1990, с. 118 124

140. Муравьев B.C., Пашковская Т.И. Исследование кинетики структурирования по изменению объемной усадки. В кн.: Научно-техническая продукция ВУЗов бытового обслуживания — рынку 92-95. Тезисы научно-практической конференции. М.: МТИ, 1992, с. 166

141. Пашковская Т.И. Особенности создания композиционных материалов на основе ненасыщенных полиэфирных смол. В кн.: Наука сервису: тезисы международной научно-технической конференции. М.: ГАСБУ, 1999, с. 29 - 30

142. Пашковская Т.И. Влияние условий эксплуатации на изменение механических свойств композиционного полимерного материала на основе НПЭС. В кн.: Исследования в области сервиса: академический сборник научных трудов. М.: ГАСБУ, 1999, с. 60 61

143. Пашковская Т.И., Нашивочников В.В. Методика и результаты исследования кинетики гелеобразования НПЭС. В кн.: Прогрессивные технологии и научные исследования в сфере сервиса: межвузовский сборник научных трудов. М.: МГУС, 1999, с. 78 81.

144. Пашковская Т.И., Нашивочников В.В., Сащенко Д.А. Исследование эксплуатационных характеристик композиционного материала на основе НПЭС. В кн.: Наука сервису: тезисы международной научно-технической конференции. М.: МГУС, 2000, с. 10 -11

145. Пашковская Т.И., Муравьев B.C. Исследование кинетики структурирования композиций на основе НПЭС по изменению твердости. В кн.: Наука -сервису: тезисы международной научно-технической конференции. М.: МГУС, 2000, с. 80 81

146. Пашковская Т.И, Муравьев B.C. Разработка методики исследования кинетики структурирования композиционных материалов на основе НПЭС. В кн.: Наука сервису: тезисы международной научно-технической конференции. М.: МГУС, 2000, с. 81 -82