Композиционные триботехнические материалы на основе олигомеров сшивающихся смол

Дипломная работа на тему Композиционные триботехнические материалы на основе олигомеров сшивающихся смол Выполнил Будько Юрий Анатольевич Руководитель Овчинников Е.В. Зав.кафедрой Струк В.А. Адрес BudzkoYuri mail.ru г. Гродно Содержание Введение 5 Глава I. Литературный обзор по теме Композиционные триботехнические материалы на основе сшивающихся смол 6 1.1. Типы композиционных материалов 2. Самосмазывающие материалы на основе сшивающихся связующих 3. Выбор типа сшивающегося связующего для изготовления материала. 4. Уникальность кремня 1. Непознанный кремень 2. Взаимодействие кремня с водой и обнаруженные при этом эффекты 3. Физико-химические и иные свойства кремня 18 1.4.4. Исследование термической стабильности кремня методами термогравиметрии и ДТА-анализа 5. Применение активированной кремнем воды в медицинской практике 21 Глава II. Методы исследования 1. Метод термического анализа 2.Определение коэффициента трения и удельного износа 3. Атомно-силовая микроскопия АСМ 4. Определение ударной вязкости 5. Рентгеноструктурный анализ 31 Глава III. Исследование структуры и свойств полимерных материалов, модифицированных кремнийсодержащими добавками 1. Результаты рентгеноструктурного анализа 1.Рентгеноструктурный анализ кремня 2. Рентгеноструктурный анализ ПЭНД, модифицированного кремнием 2. Стойкость полимера к термоокислению по ДТА и ТG анализу 3. Ударная вязкость полимера 4. Триботехнические характеристики 44 Глава IY. Технология изготовления триботехнических материалов на основе полимеров 1. Принципы создания композиционных материалов на основе полимеров 2. Изготовление изделий методом контактного формования 3. Изготовление изделий методами свободного и центробежного литья 4. Технологический регламент изготовления композиционных материалов на основе ненасыщенных полиэфирных смол 5. Механическая обработка полиэфирных материалов 57 Глава Y. Требования техники безопасности при работе с полиэфирными смолами и инициирующими добавками 1. Хранение полиэфирных смол и инициирующих добавок 2. Переработка полиэфирных смол 64 Литература 68 Введение Развитие современного машиностроения невозможно без решения многих проблем в области полимерного материаловедения, играющих роль в обеспечении надежности и долговечности машин и механизмов, приборов и различных устройств.

Существенное снижение материалоемкости производства можно обеспечить за счет массового применения эффективных видов металлопродукции, пластических и других прогрессивных материалов.

Наиболее широкое применение в машиностроении нашли такие крупнотоннажные полимеры, как полиамиды, полиолефины, фенолформальдегидные и эпоксидные смолы.

Потенциальные возможности крупнотоннажных полимеров изучены достаточно хорошо, однако реализованы не полностью.

Особенно перспективно в качестве связующих композиционных материалов КМ конструкционного назначения применение олигомеров низкотемпературного отверждения.

При этом наиболее важным является применение ненасыщенных полиэфирных смол НПЭС , используемых в качестве связующих для стеклопластиков в судостроении, строительстве, машиностроении, в качестве пленкообразующих и компонентов пропиточных и заливочных составов, клеев, замазок, для изготовления товаров народного потребления.

Целью работы являлось изучение структуры и свойств полимеров, модифицированных кремнием.

Кремний является дешевым материалом. Кроме того, установлено его уникальное воздействие на воду происходит активация воды. А активированная кремнием вода оказывает положительное влияние на организм человека, животных 16 . Вот мы и попытались исследовать влияние кремния на структуру и физико-механические свойства материалов.

Исследования проводились на полиэтилене низкого давления. Этот материал выбран потому, что он является более технологичным и дешевым, по сравнению с эпоксидными и фенолформальдегидными смолами.

Глава I. Литературный обзор по теме Композиционные триботехнические материалы на основе сшивающихся смол

Глава I. Литературный обзор по теме Композиционные триботехнические материалы на основе сшивающихся смол 1.

Типы композиционных материалов

Связующие могут быть разделены на термопласты способные размягчаться и... В настоящее время наибольшее распространение получили термореактивные ... Целью создания композиционного материала является объединение схожих и... Композиционные материалы, оказавшиеся и экономичными, и удобными в про... Выбор того или иного армирующего наполнителя определяется ценой, соста...

Самосмазывающие материалы на основе сшивающихся связующих

На основе этого связующего создана группа композиционных материалов и ... Все большее распространение в машиностроении получают композиционные м... В последние годы внимание привлекают ненасыщенные полиэфирные смолы. Под действием температур в зоне фрикционного контакта на поверхности п... Для узлов трения с повышенными требованиями по надежности и долговечно...

Выбор типа сшивающегося связующего для изготовления материала

Кроме таких добавок в состав связующего вводят загущающие добавки-окси... Период с момента введения инициирующей системы до гелеобразования назы... Управляя параметрами желатинезации и резиноподобного состояния, удаетс... Хороший эффект достигается при введении в сшивающее на основе полиэфир... Эксплуатационные преимущества ненасыщенных полиэфирных смол заключаетс...

Уникальность кремня

Уникальность кремня 1.4.1.

Непознанный кремень

. Более четырех столетий кремень исправно служил для поджига пороховых з... Много лет и немало совместных усилий понадобится ученым разных направл... Более поздние цивилизации продолжали использовать кремень для производ... 1.4.2.

Взаимодействие кремня с водой и обнаруженные при этом эффекты

Взаимодействие кремня с водой и обнаруженные при этом эффекты. Научный и практический интерес представляет исследование поведения АКВ... Пропитывающими жидкостями служили дистиллированная вода, активированна... Проведено сравнение величин коэффициента поверхностного натяжения и ко... измеренные величины отличаются тоже примерно в два раза.

Физико-химические и иные свойства кремня

Физико-химические и иные свойства кремня. Кремень красный отличается от других исследованных минеральных образов... Зарегистрирован эффект уменьшения исходного количества бария и кальция... Исследованы возможности стабилизации продления сроков годности широко ... 1.4.4.

Исследование термической стабильности кремня методами термогравиметрии и ДТА-анализа

. Таблица 1 Температура, 0С Потери массы TG , 3,0 - 3,5 мм 1,2 - 2,0 мм ... Это связано не с широким диапазоном разложения каких-то фракций, наход... Интервал разложения составляет около 300 0С. Метод термического анализа основан на регистрации изменения массы обра...

Применение активированной кремнем воды в медицинской практике

О неожиданных свойствах кремня, судя по всему, в Беларуси знали с древ... Гнойное отделяемое из трофических язв обычно содержит обильную коккову... При перевязке утром и вечером такая язвенная поверхность покрывается с... Синявским установлено, что на пятый-шестой день после приема АКВ 6-8 р... Кроме этого, АКВ снижает холестерин крови, особенно при ожирении.

Глава II. Методы исследования

Глава II. Метод термического анализаТермоаналитические методы служат для исследо... Метод дифференциальной термогравиметрии ДТG основан на измерении скоро... Поэтому важно установить, какое влияние на процесс разложения оказывае... При квазиизотермическом режиме работы в начальной стадии эксперимента ...

Определение коэффициента трения и удельного износа

2. Блок датчиков измерения характеристик и параметров трения 3. Определение коэффициента трения и удельного износа. Опыты проводились на трибометре ПД-1А. .

Атомно-силовая микроскопия АСМ

Таким образом, при регистрации сил взаимодействия градиента сил провод... Аналитический зонд АСМ представляет собой Г-образную консольно закрепл... Сканирование острия зонда над измеряемой поверхностью осуществляется п... Сканирование. Обработка данных.

Определение ударной вязкости

Ударная вязкость в данной работе определялась на маятниковом копре RM-... Расстояние между опорами можно регулировать соответственно размерам об... 2.5. 14 Современный дифрактометр является сложной установкой, в которой осу... РТ- рентгеновская трубка, Д- детектор, РГ- регестрирующее устройство, ...

Результаты рентгеноструктурного анализа

Результаты рентгеноструктурного анализа 3.1.1.

Рентгеноструктурный анализ кремня

ТО при 3000С вызывает появление рефлекса при 23,70, 24,30, 28,80 исчез... За основу составления этих таблиц приняты значения межплоскостных расс... ТО при 1000С вызывает появление рефлекса при 120, 38,90, 39,70 исчезно... Графики зависимостей степени кристалличности и размера кристаллитов от... .

Стойкость полимера к термоокислению по ДТА и ТG анализу

Стойкость полимера к термоокислению по ДТА и ТG анализу. Это видно из таблицы 4 и рис. 7, 8. Таблица 4 Зависимость температур термических процессов от концентрации... 3.3.

Ударная вязкость полимера

Ударная вязкость полимера Ударная вязкость образцов определялась на маятниковом копре. Наибольшей ударной вязкостью, как выяснилось, обладает полиэтилен с добавкой 1 кремния.

Образцы для опытов применялись прямоугольного профиля площадью 75 мм2. Результаты опыта приведены на рис. 9 Рис. 9 3.4.

Триботехнические характеристики

Триботехнические характеристики Триботехнические испытания проводились на трибометре ПД А. Как выяснилось из результатов исследования, наибольшим коэффициентом трения обладает образец с содержанием 3 кремния, наименьшим - с содержанием 0,1 и 0,5 18,19,20 . Установлено также, что с увеличением скорости скольжения образцов увеличивается коэффициент трения и удельный износ.

Результаты исследований приведены на рис 10, 11. Рис.10. Рис.11

Глава IY. Технология изготовления триботехнических материалов на основе полимеров

Глава IY. Технология изготовления триботехнических материалов на основе полимеров 4.1.

Принципы создания композиционных материалов на основе полимеров

Эксплуатационная долговечность машин и механизмов в ряде случаев опред... Современные композиционные материалы на основе полимеров позволяют реш... В последние годы широкое распространение получил метод повышения фрикц... При снижении температуры в зоне трения скорость миграции смазки замедл... Реализация трибохимического принципа создания металлополимерных узлов ...

Изготовление изделий методом контактного формования

Контактное формование изделий из стеклопластика осуществляют в формах,... На подготовленную оснастку форму, шаблон наносится плоской кистью, там... Воск буроугольный 17,1 мас. ч. После высыхания разделительного слоя рабочую поверхность оснастки покр...

Изготовление изделий методами свободного и центробежного литья

Вулканизация силиконовой формы длится 6-24ч при 20-250 С. Количество компонентов отверждающей системы ускорителя и инициатора по... 2.3. Из ковша смесь заливать в формы, совершая круговые движения по перимет... Каждое изделие осматривается визуально. Не допускается наличие трещин ...

Механическая обработка полиэфирных материалов

Материалы на основе полиэфирных смол могут подвергаться всем видам мех... При работе с мягкими полировальными кругами, детали подвергают окончат... Выводы Так, технология изготовления материалов на основе ненасыщенных ... Композиционные материалы на основе ненасыщенных полиэфирных смол допус... Разработан метод регенерации отходов композиций на основе ненасыщенных...

Глава Y. Требования техники безопасности при работе с полиэфирными смолами и инициирующими добавками

Глава Y. Требования техники безопасности при работе с полиэфирными смолами и инициирующими добавками 5.1.

Хранение полиэфирных смол и инициирующих добавок

Складское помещение должно отвечать требованиям, предъявляемым к помещ... . Для предотвращения пожара необходимо хранить смолы в плотно закупоренн... Источники электрического освещения располагаются вне помещения. Полиэфирные смолы хранят в бочках или бидонах из стали, алюминия или о...

Переработка полиэфирных смол

Ненасыщенные полиэфирные смолы - пожароопасные и токсичные материалы. В состав полиэфирных композиций входит ряд компонентов, которые имеют ... Цех по переработке полиэфирных смол должен отвечать требованиям, предъ... Помещения, в которых приготавливаются и обрабатываются полиэфирные ком... После работы необходимо мыть лицо и руки только горячей водой, сначала...

Литература

Литература 1. Отчет по теме Разработать состав и технологии изготовления абразивного материала для обработки деталей сложной геометрической формы. Науч. рук. Струк В.А - Гродно, 1996. 2. Справочник по композиционным материалам. Под ред. Дж. Любика т1, т2 М. Машиностроение, 1988. 3. Струк В.А. Антифрикционные материалы на основе полимерных связующих Гродно, 1996. 4. Композиционные материалы.

Справочник под общей ред. В.В.Васильева, Ю.М. Тарнопольского М. Машиностроение, 1990. 5. Седов Л.Н. Состав и свойства полиэфирных связующих для пресскомпозиций М 1975. 6. Моисеева И.П Верин С.П Семенова Н.И. Тиксотропные антикоррозионные грунтовки для защиты надводных поверхностей судов. -1975. 7. Сырье и полупродукты для лакокрасочных материалов. Справочное пособие. Под ред. М.М. Гольдберга М 1978. 8. Седов Л.Н Михайлова З.В. Ненасыщенные полиэфиры М 1977. 9. Справочник по пластмассам.

Под ред. В.М. Катаева, В. А. Попова, Б.И.Сажина М 1975. 10. Азаров В.И Цветков В.Е. Технология связующих и полимерных материалов М. Лесная промышленность, 1985. 11. Новые материалы в технике и науке М Наука, 1976. 12. Коляго Г.Г Струк В.А. Материалы на основе ненасыщенных полиэфиров Минск Навука i тэхнiка, 1990. 13. Костин П.П. Физико-механические испытания металлов, сплавов и неметаллических материалов М. Машиностроение, 1990 256 с. 14. Вегман Е.Ф Руфанов Ю.Г Федорченко И.Н. Кристаллография, минералогия и рентгенография М. Металлургия, 1990 262с. 15. Струк В.А Минюк Г.Е. Лабораторный практикум по курсу Физика и химия полимеров Гродно ГрГУ, 1995 64с. 16. Феномен кремня реальность и перспективы. Сборник трудов первого Республиканского научно-практического семинара Минск, 1993 126с. 17. Гуль В.Е Акутин М.С. Основы переработки пластмасс М. Химия, 1985 400 с. 18. Охлопкова А.А. Триботехнические и механические характеристики модифицированного политетрафторэтилена Трение и износ 4 Т.17 1996 С. 550-553. 19. Миронов В.С. Технологическое управление триботехническими характеристиками слоистых полимерных композиций Трение и износ 3 Т.16. -1995. -С.527-536. 20. Ольшевский О.З. Исследование триботехнических характеристик композиционных материалов на базе ПЭНД Физика конденсированных сред Тезисы докладов YI Республиканской научной конференции студентов и аспирантов Под ред. Лиопо В.А Гродно ГрГУ, 1998 С.147. 21. Кузнецов В.М. Смеси полимеров М. Химия, 1979 304с. 22.Менсон Дж Сперлинг Л. Полимерные смеси и композиты Под ред. Ю.К.Годовского М. Химия, 1979. -440с. 23. Тупов И.И Кострикина Г.И. Химия и физика полимеров М. Химия, 1989 432 с. 24. Портной К.И Солибенов С.Е Светлов И.Л Чубаков В.М. Структура и свойства композиционных материалов М. Машиностроение, 1979 255с. 25. Полимерные смеси Под ред. Д.Пола, С.Ньюмака М. Мир, 1981 455с. 26. Гольдадэ В.А Струк В.А Песецкий С.С. Ингибиторы изнашивания металлополимерных систем М. Химия, 1993 240с. 27. Струк В.А. Лабораторный практикум по курсу Материаловедение для инженерных специальностей Гродно ГрГУ, 1991 66с. 28. Бортников В.Г. Основы технологии переработки пластических масс Л. Химия, 1985 304 с. 29. Гуль В.Е Кузнецов В.Н. Структура и механические свойства полимера М. Высшая школа, 1979 352с. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ СШИВАЮЩИХСЯ СМОЛ Будько Ю.А. Руководитель Овчинников Е.В. Гродненский государственный университет имени Янки Купалы 230023 Гродно ул. Ожешко, 22 Развитие современного машиностроения невозможно без решения многих проблем в области полимерного материаловедения, играющих роль в обеспечении надежности и долговечности машин и механизмов, приборов и различных устройств.

Наиболее широкое применение получили ненасыщенные полиэфирные смолы, содержащие в качестве мономерного растворителя и сшивающего агента стирол.

Перспективно применение связующих для композиционных материалов, используемых при обработке различных поверхностей, неорганических полимерных материалов.

В ряде технологических процессов обработки ответственных деталей с высокими требованиями к качеству поверхности используется абразивный инструмент специального назначения.

Этот инструмент разработан на основе органического или неорганического связующего и абразивного компонента оксидов кремния, алюминия, алмазного порошка и т.д Выбор связующего, дисперсности и состава абразивного компонента определяется технологическими условиями изготовления детали и эксплуатационными требованиями.

Традиционной технологией изготовления абразивного инструмента является горячее прессование композиционного материала с последующей обработкой рабочей поверхности. Такая технология сопряжена с большими материальными и энергетическими затратами и не позволят получать инструмент сложной геометрической формы.

Таким образом, целью нашей работы явилось изучение свойств композиционных материалов для абразивного инструмента на основе полимерных связующих холодного отверждения, которые могут быть применены для обработки деталей из конструкционных и оптических материалов, В том числе больших геометрических размеров и сложной конфигурации. Объектом исследования являются триботехнические композиционные материалы на основе ненасыщенная полиэфирная смола, содержащая абразивный наполнитель Al2O3 ненасыщенная полиэфирная смола, содержащая наполнитель с добавками ультрадисперсных синтетических алмазов.

По триботехническим испытаниям определили оптимальную концентрацию модификатора в полиэфирной смоле.

Для исследования физико-механических свойств образцов применялись различные методы определение твердости, ударной вязкости, прочности при изгибе, набухание материала в смазывающей охлаждающей жидкости.

Установлено, что введение ультрадисперсных синтетических алмазов повышает физико-механические характеристики образцов на 20-30 . 1.Струк В.А Антифрикционные материалы на основе полимерных связующих. Гродно, 1996 г. Таблица Результаты расчета рентгенограмм ПЭ с различной концентрацией кремнияРеф-лекс ПЭНД 0,05 Кремния ПЭНД 0,1 кремния ПЭНД 0,5 кремния ПЭНД 1 кремния ПЭНД 3 кремния d n I I Im d n I I Im d n I I Im d n I I Im d n I I Im 1 9,8 4,53 52 0,21 9,8 4,53 61 0,25 9,8 4,53 58 0,24 9,8 4,53 62 0,25 2 10,8 4,11 245 1 10,8 4,11 245 1 10,8 4,11 245 1 10,8 4,11 245 1 10,8 4,11 245 1 3 11,9 3,74 115 0,47 11,9 3,74 131 0,53 11,9 3,74 127 0,51 11,9 3,74 132 0,54 11,9 3,74 164 0,67 4 13,3 3,35 21 0,09 13,3 3,35 50 0,20 5 15,0 2,98 11 0,04 15,0 2,98 16 0,07 15,0 2,98 17 0,07 15,0 2,98 15 0,06 15,0 2,98 22 0,09 6 18,1 2,48 38 0,16 18,1 2,48 43 0,18 18,1 2,48 52 0,21 18,1 2,48 50 0,20 18,1 2,48 56 0,23 7 19,8 2,27 26 0,11 19,8 2,27 35 0,14 19,8 2,27 43 0,18 19,8 2,27 43 0,18 19,8 2,27 50 0,20 8 20,3 2,22 24 0,10 20,4 2,21 32 0,13 20,4 2,21 34 0,14 20,4 2,21 36 0,15 20,4 2,21 38 0,16 9 20,8 2,17 24 0,10 20,8 2,17 30 0,12 20,8 2,17 33 0,13 20,8 2,17 34 0,14 20,8 2,17 43 0,18 10 21,5 2,10 23 0,09 21,5 2,10 31 0,13 21,5 2,10 41 0,17 21,5 2,10 40 0,16 21,5 2,10 42 0,17 11 21,9 2,07 16 0,07 21,9 2,07 21 0,09 21,9 2,07 25 0,10 21,9 2,07 26 0,11 21,9 2,07 27 0,11 12 23,4 1,94 16 0,07 23,4 1,94 19 0,08 23,4 1,94 24 0,10 23,4 1,94 24 0,10 23,4 1,94 27 0,11 13 24,5 1,86 9 0,04 24,4 1,87 9 0,04 24,4 1,87 14 0,06 24,4 1,87 12 0,05 25 1,82 12 0,05 14 26,5 1,73 22 0,09 26,5 1,73 27 0,11 26,5 1,73 37 0,15 26,4 1,73 33 0,13 15 27,4 1,67 13 0,05 27,4 1,67 16 0,07 27,4 1,67 21 0,09 27,4 1,67 22 0,09 16 28,6 1,61 11 0,04 28,5 1,61 12 0,05 28,5 1,61 12 0,05 28,6 1,61 14 0,06 17 30,6 1,51 8 0,03 30,8 1,50 8 0,03 30,8 1,50 12 0,05 30,8 1,50 9 0,04 18 32,3 1,44 6 0,02 32,2 1,44 4 0,02 32,2 1,44 8 0,03 32,3 1,44 8 0,03 19 33,8 1,39 6 0,02 33,8 1,39 5 0,02 33,8 1,39 8 0,03 33,8 1,39 9 0,04.