автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Самоорганизация структуры фурановых полимерных клмпозиций

Саратовский государственный технический университет

На правах рукописи

ВОРСИКОВ Леонвд Юрьевич

САМООРГАНИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ ФУРАНОШХ ШИМЕНШ КОМПОЗИЦИЙ

Специальность - 05.23.05 "Строительные штериалц и изделия"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов - 1994

Работа выполнена в Саратовском государственной техническом университете.

"Научшй руководитель - тандпдат технических наук, доцент

Нващешш Ю.Г.

Офздпальнш оппонента - член корреспондент 1-.Щ, доктор

•технических наук, профессор Артекешсо O.E.

кандидат технических наук Хрипунов В.Л.

Ведущая организация - "Лаборатории коулозицлонш'х материалов" НИИ Хш.так СГУ.

Защита состоится " 31 " ?.-арта____19Э4 года а I300 часов d ауд. 201 на заседзшга рогионаньного сиоця.тшзкровишого со:зота К 053.50.02 по ирпсугдегоэт учено" степени кпчдгото то:-нпчссют наук в Саратовской госудярсгюнпоч тсхнпчоог.отл ушинр • ектето по адресу: 4100IG, г.Саратов, j-n.Потоаеиптогля, 77.

С диссертацией ио:шо озюкокптьс.* я fj'viinoiere уштстсиггз-ц-

Автореферат разослан "_"_________________ 1934 гола

74ßintii с о кр а та рх, рдоюиашгого опзили&кжроьшшого сокс-г., доктор техиачоекпх паук, ,>

профессор / ,, В.Т5Ло"?7?г'Чоп

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Создание эф^ектпвшк и окономлчных по составу материалов с заранее заданными свойствами и рациональных технологий их получения является актуальнейшей проскемой современного материатоведения. Весьма плодотворно данная проблема решается в последнее время на пути получения и знедрешш композицимшых строительных материалов (Ю), закономерности структурообразовання которых наиболее полно раскрываются в рашеах полнетруктурной теории. Использование полимерных композиционных материалов типа поликербетонов в условиях нового строительства и реконструкции действующих производств, связанных с применением агрессивных сред,показало их высокую техянко-оконошческую эффективность.

Одшш из наиболее распространенных полямербетонов. является фурановый, обладающий при относительно низкой стоимости, практически универсальной химической стойкостыэ.

Зурановые комяозициошше материалы представляются как открытые сло^шоорганизоватше материальные системы. В открытых системах возникают пространственно-временные структуры, под-доршшаеше внешними потопли, превыташрш критические порога, Вынуздешгая эволюция системы определяется параметрами "накачки", которые для фурановнх композитов характеризуются внутрешшмн (катализаторы, наполнители) и внешними (температура, давление) фактораш.

Отсюда перспзктавнкл направлением на пути улучшения фази-ко-мохашгческих и эксплуатационных характеристик таких материалов является поиск новых отвзрдителзй. и наполнителей шли-функционального действия. Требуют дальнейшего развитая вопросы структурообразованая п оптнмизацш! свойств полшэрного связующего и полимербетонов, совершенствования заводской технологии изготовления изделий из них и изучение химического сопротивления в различных агрессивных средах. Изучение специфических (диэлектрических, антифрикционных) свойств фурзновых композитов позволит расширить области их применения.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии о гоо-бвдкэтаоЗ темой СГТУ 1.10.91.14 "Разработка и углубление

научных основ создашш полимерных композиционных материалов с' 'заданными свойствами", выполняемой по заказ-наряду СПИ 12(П) на 1991-1993 г.г. (if- гос.pgr. 0I9I0043322).

Цель и задачи и с -с л е д о в а н к й . Целью работы являются теоретические и экспериментальные и с -следования структурообразования н деградации в агрессншшх средах фурансвых композитов' как слсшюоргаиизованных мате -риальных сиотом.

Для достижения поставленной цели ресалпсь следующие за -дачи.

1. Развить модельные представления о процессах структуро-• образования на различных этапах эволюции материальной система

с иривлечешюм электрофизических методов исследования.

2. Провести экспериментальное изучение процессов деградации фуранового композита в воде при 20°С.

3. Дать модельное представление о деградации фурановых

Ш.1.

4. Разработать эффективные составы фурановых композитов, обладающих антифрикционными свойствами.

5. Осуществить апробации результатов исследований в производственник условиях.

Научная новизна. С позиции концепции порядок-беспорядок слсглоорганизовашшх патериалыых систем установлены новые "заглномерности-нротегапия процессов структурообразования фуранового связующего. Установлена роль водн в форьированпп структуры фуранового связующего. Разработан •способ направленного регулировзшш структуры и свойств связующего с наполнителями полифуякцконального действия. Разработан экспресс-метод нерлзрупаэдого контроля физико-механических характеристик комлознтоэ но параметрам электропроводности н диэлектрической проницаемости. Предложена математическая модель деградации фуранешх композитов в воде, учитывающая процессы самоорганизации.

Практическая значимость. Разработаны эффективные составы фурановых полимербетонов, отверг.« даемае сульфосалкцпловой кислотой, с повышетгой хгслстойкостш. Предяол;еш составы прасскомпозктов, содержащие полифункцио-иалышо компоненты, которые проявляют каталитическую активность и являются наполнителями. Данные составы рекомендована для изготовления штучных изделий элементов покрытия пата, а

такие для изготовления элементов легконагружешшх узлов тре- • ния.

На защиту выносится:

- комплекс теоретических и экспериментальных данных по изучению критических и нелинейных явлений в слозшоорганизо-ванной фурановой системе;

- разработанный способ изготовления фурановых композитов, отвергаемых сульфосалицкловой кислотой;

- составы фурановых пресскомпозитов, предлагаемых дая штучных элементов покрытия пала, а такяе для рабочих г "чыен-тов узлов трощш;

- экспресс-метод неразрушапцего контроля фурановых композитов.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при разработке технологии изготовления штучных элементов покрытия пола на заводе эмалированных изделий

г.Саратова. Составы фурановых пресскошозитов приняты к внедрении для изготовления рабочих элементов в легконагружен-ных узлах трешш скольжения на АО "Саратовский метизный завод" и АО -"Микрошлиф" в г.Саратове.

Основные положения и результаты исследований, приведенные в диссертационной работе, опубликованы в четырех работах и доложены на научно-технических конференциях Саратовского государственного технического утшверситета в I99I-I993 г.г.; на зональном семинаре "Защита строительных _ конструкций от коррозии" (Пенза, IS9I г.); па научно-практической конференции "Экологические аспекты технологии производства строительных материалов"-(Пенза, 1992 г.); на межреспубликанской научно-технической конференции "Экология и ресурсосбережение" (Могилев, IS93 г.); техническая новизна исследований зшцшце-на авторским свидетельством » 170ВЭ22.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, >1""х глав, общих выводов, библиографии из 114 наименований отечественных и зарубежных источников и прилскешгё, содерзит 114 страниц машшошеного текста, 38 рисунков и 15 таблиц.

б

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Приведены обобщения и анализ литературных данных по современному состоянию вопроса. Процессы структурообразовашш ш.1 рассматриваются в контексте теоретических представлений и практических результатов,полученных в рамках полиструктурной теории, разрабатываемой профессором В.И.Соломатовым и его научпой школой. Для интерпретации экспериментальных данных по сложно-организущтлся системам, шиш являются КС1Л, привлекаются современные нелинейные теории физики. Представления о макро- н микроструктуре благодаря использовать концепции порядок-беспорядок (изучение и описание коллективных явлений, наблюдающихся при фазовых превраще1шях) позволяют эффективно описывать слог-ные материальные системы. В этой концепции особешю интенсивно развиваются два фундаментальных направления физики: физика 1фи-тических явлений и физика нелинейных явлений (синергетика).

Синергетический подход к КСМ связан с выявленными в последнее время новыми явлениями при структурообразовашш ц структурной деградации. Установлено, что процессы структурной организации деградации, происходящие в материалах на стадиях технологи-' ческой переработки и эксплуатации, как правило, - автоволновые. -Исходная фнзико-хзшаческая система наполнитель-полимер является термодинамически неравновесной. Энергетическое воздействие при отверэденни материала выводит систему из стационарного состоятся и в силу кооперативного характера протекающих процессов, приводит к образовании автоволн.

Автоволновый характер наблюдается и при структурной деградации КСМ в агрессивных средах. Это объясняется распадом и перегруппировкой связей в объемном перколяционном кластере. Наличие этих даишх указывает на определенну» общность в механизмах структурообразовашш и деградации КСМ. На совремешюм этапе развитие физико-химических основ получения композитов с комплексом заданных свойств с позиций концепции полиструктурной теории, порядок-беспорядок требует получения новых экспериментальных дашкх.

Для достижения цели были проведены исследования начальных втылов' структлзообразования электрофизическими методами. В качестве электрофизических методов были выбраны: ультразвуковой,

метод переменного тока и измерение диэлектрической проницао- > мости. Ультразвуковые исследования проводились на дефсктоско-пе ГСП УК-КГЖ. Электропроводность изучалась на"мосту переменного тока Р-5021. Диэлектрическая проницаемость снималась _ на панорамном измерителе КСВН Р2-45.

В качество объекта" исследования выбран композиционный материал на основа фурфуроаюцзтоновой смолы (ТУ 64.II.17-89), отвергаемой бензолсульфо- (БОК) (ТУ 6-36-0204229-25-90) -и сульфо с алицпл ов о й (ГОСТ 4470-02) кислотами. Наполнителями служили: кварцевая мука, порошки дисулндаа молибдена и графита, бронзовая пудра. 13 качестве мелкого заполнителя использовался речной кварцевый песок фракция 0,63-1,25 мм. В ка' честве крупного заполнителя - грагштннй цебень фршещш 5,020,0 мм. Исследования свойств полимерного связующего ФА?.! проводили на образцах балочках 0,02 х 0,02 х 0,08 м, а полимер-бетона на образцах .балочках 0,04 х 0,04 х 0,16 м.

Удельная поверхность наполнителей составляла 200-450 м^/кг н определялась на приборе ПСХ-2.

Дп оценки 'термостойкости, характера взаимодействия полимера САМ с ппнерзлыпета яопалшгселякя приложил цотод комплексного термического анализа. Исследования выполняли на де-ркаатогра'Оз Лкр.'ты ЬШ сзстсдо Пауляк-Ордой (ВНР).

Длд изучения механизма отверждения смолы ОЛИ султ^осалч-щиоЕой ""слотоц использовалась -¡Ц-спектроскопия. ИК-спзхтри были получай на образцах в области 400-4000 см~~ на спектрометр?. и I? -20 при интенсивности пропускания более 50/5.

Кислотно-основное .свойства кэтерпалов оценивали по тН ззодшсс ватяяов на иономере ЗВ-74.

Анализ данних полученных электрофизическими методам, покачивает, что процесс структурообразовштя шурановых композиция носит автоволногтЗ характер. Процесс проходит через стадии устойчивы." состояний, то есть имеется проявление диссипатив-кнх структур. При полимеризации «1'УрановоЗ шжпозишт имеет место изтастзбилх-яое состояние гидкоИ фазы,из которой получается новая твердая макро-Хаза. Метастабильноо состояние характеризуется возникновением зародыяей новой фазн и возмопшм

( их исчезновением до возникновения зародыша выше критических г размеров. В наполненном фурановом композите сначала отмечается возникновение двумерной, а затем и трехмерной структуры.

Результаты,полученные при прохождении ультразвуковых колебаний через фурановую композицию,показывают, что интенсивные структурные преобразования в композите протекаит в течение первых двух суток. Дальнейшие структурные изменения без• наложения внешнего воздействия.-; носят несущественный характер и происходят вблизи равновесного состояния система, .

Измерения на мосту переменного тога показывают, что процесс образования твердой фазы характеризуется в целом двумя тенденциями: агрегатирование наполнителя, что эквивалентно увеличению параллельно соединешшх проводников и увеличению электропроводности, и связывание БСК в результате реакции полимеризации, что эквивалентно падению электропроводности. Преобладание той или иной тенденции определяет волновой характер кривой электропроводности во времени (рис. I). При постоянном значении электропроводности процесс отверждешгя практически заканчивается* Установлено, что в течение 45-60 минут термообработки наблюдается разупорядочение структуры композита, то есть, цепи..бесконечного, кластера, образованного на начальном этапо, разрывается^ о чем'свидетельствует умень-. шегаю величины электропроводности.-Л дальнейшем происходит перегруппировка связей, наблвдаотса увеличение электропроводности, ее величина 'в конца. тор1.:ообработкк превосходит исходное значение, что указывает'да восстановление шркедяцшшой структуры и протекании процессов доотзераденяя композиции.

Величина диэлектричесГиСй '¡гоогсщаемосгп фуранозого композита в процессе огворздзПпя*СЕ020Ш изменяется волнообразно. При термообработке ее значение. .скачкообразно уменьшается, что указывает lia критические явления, топеходапре в материале. Следует отметить, что диэлектрическая проницаемость является шкроокошязскрй^'характеристикой вещества, обусловлена его природой и ыокет качественно характеризовать адсорбционную способность канородакк наполнителей и степень взаимодействия в контактной . зоне гетерогенных структур. Кроме того,установлено, что диэлектрические характеристики обладают достаточно шрокой .иф^мшноотьв н могут быть ис-

а- • ■''

Изменение электропроводности фурановых композитов с различными наполшиелями при отверлдешш

Ti 1;зс.

I-графитоЕцл наполнитель; 2-0:шзрний наполни? íil kjx^v::-З-кварцэвиЛ н^пат}ательcic:ci.ïï гельаï (IIIJ.

Рис. I

пользованы: для контроля кинетики отверздсния и старения, хи-' мических реакций и процессов, для оцени! влажности и других физических свойств наполненных композитов.

Для композиционных материалов электротехнического назначения ваяна стабильность физико-механических, диэлектрических и других свойств в процессе эксплуатации изделий. Установлено, что оптимальное сочетание диэлектрических и механических свойств фурановых кошозитов наблюдается при содержании отвер-дителя в интервале 12-17 тсо.% от массы полимера. Воздействие повышенных температур (Ю0°С) ведет к снижению водопоглощения, что способствует улучшению диэлектрических характеристик. Воздействие агрессивной среды (2% раствор серной кислоты) но приводит к значительным изменешшм диэлектрических свойств. Диэлектрические свойства зависят от температуры, влажности окру-аающей среда и времени экспозиции образцов перед замером и испытанием и не коррелируют с процессами деградащш фурапового связующего.

При анализе результатов, подученных при измерении прочностных и электрически характеристик, была обнаружена хорошая корреляция мезду пзмзнешюм значения предела прочности на изгиб при экспозиции в воде (80°С) к значенном электропроводности испытываемых образцов (рис. 2). Кроме того, при сравнении"" характеристик "стеиень-наполнония^электроироводность" для графитового наполнителя, было показаночто*при оптимальной сте-пиш наполнения имеет место резкое увеличение электропроводности. На основашш полученных экспериментальных данных контроль параметров электропроводности и диэлектрической прошщас-иости предлагается в качестве экспресс-метода для опрзделония степени отворвденая и механических характеристик фурапових композиционных материалов.

Процесс деградации фурановых' композитов изучался ' по математической модели догродащш: й-Т~

Ш)*(1- 0^5IN (0г-Т))- е 3 . «>

где ll t~C)~ коэффициент водостойкости в момент времени "С •

Q , Q^ - параметры, имеющно смысл амплитуды и частоты ^ колебания соответствешю;

Q3 - параметр, определяющий коэффициент водостойкости на длительных временных интервалах при практически паяном затухании колебаний.

Корреляция механических свойств и атсктропролодности фуранового котлпозита при экспозиции в воде 80°С

I-ягодол прочности на сжатие; 2-нредзл прочности на изгиб; 3-?ло-;'гропроподность.

Изучалась водостойкость фуранового связующего ОЛМ + БСК +' (кварц (Н/П = I) при 20°С в течение 360 суток. Для обработки полученных данных использовалась самая простая возможная модель о нелинейной процедурой оценивания параметров методом наименьших квадратов (МНК).

Нелинейная процедура МНК заключалась в следующем. Проводился поиск параметров формулы (I), для которых целевая функция

i=i 1 1

где N - число временных точек серии;

экспериментально наблюдающийся коэффициент водостойкости при времени экспозиции f ; ■R (, 0j - вычислешшй по формуле (I) коэффициент во-_ достойкости в момент времени ТГ при параметрах Q ; Q - вектор параметров , Q¡¿ , 63 ; достигает своего MHHin.iyi.ia. Для оптимизации значений параметров использовался метод Ныотона-Рафсона-Гаусса, Вычисления проводились по программам, реализованным на языке программирования ~ "Бэйснк", на-ПЭВМ "Электргагака-МС 0511".

Изучение водостойкости показало, что в системе "полимер-._ наполнитель" протекают процессы самоорганизации, ослабляющие деструктивное влшпше, что выратается в затухающих колебаниях зависш.юсти коэффициента водостойкости от времени. Мезду-амплитудой колебаний в< и водостойкостью Q-¡ существует зшшси-мость - чем меньше амплитуда колебаний, тем выше водостой -кость. Общий экспоненциальный спад прочности объясняется деградацией полимерной матрицы, Область оптималышх составов отвечает наиболее устойчивому кластеру и в этом случае наблюдается обычлый экспоненциальный спад прочности.

В работа приводятся результаты экспериментов по оптимизации состава полимерного связующего с использованием нового отвзрдителя - сульфосалпцпловой кислоты. Установлено, что опь. тимальные физико-мэханичоскио характеристик! полимерного связующего соответствуют 12-20 масс.# отвердителя от массы полимера.

Сульфосатицпловую кислоту перед введением в реакцию наносят на наполнитель при совместном помоле. Модифицированный таким о зразой наполнитель вводят в ФА.М и прозодят его диспергц-

рование ультразвуком на частоте 30-35 кГц в течение 15 мннут. , Данный прием позволяет увеличить мехашгаеские характеристики полимерного связующего на 15-18^ по сравнению с механическим . перемешиванием композиции. После дисяергировашш композицш укладывалась в формы и отвергалась при комнатной температуре 8 часов.

Реяпм термообработки полимерного связующего был выбран исходя из донных ДТА, измерения диэлектрической прошщаемости и механических испытаний. Термообработка фурановых композитов, отверадаемых сульфосалициловой кислотой, проводится при 140°С.. Подъем температуры до рабочей осуществляется в течение 45 минут, далее следует выдерлска при 140+1°С в течение 3-5 часов и сшгаение температуры до комнатной в течение 1,5-2 часов.

Методом ИК-спектроскошт показано, что сульфосалицлловая кислота, благодаря наличию у нее трех активных групп, шицлиру-ет протекание реакции полимеризации смолы ФЛ1Л (ФА) по разным направлениям. Полимеризация ФА.М протекает по карбошиышм группам (поглощошге в области 3400 и 1720 см-*) по сопряженной с карбонильной группой! двойной связи (поглощзгехе в области 1720 п 1660-1610 см"1) и полшсоидснсация с образованием простых эмиров (поглощение в области 1170-1150 см"*).

При анализе данных ДТЛ образцов связующих, отверздешшх БСК и сульфосалшсиовой кислотой, отмечено, что для последней при сравнении-с исходными образца!, ти наблюдаются'меньшие изменения потерь по массе (5,1) после экспозиции в воде при 80°С в течешш 7 дней, чем для образцов с БСК'(20$)» У исходных образцов потери по массе составляют БОЯ. Таете изменения потерь по массе

■ объясняются вымыванием отверднтеля в контактирующий раствор. Даншй факт указывает на наличке' взаимодействия сульфосалицлло-вой кислоты с полп.крпой матрицей. По данным ДТЛ кажущаяся

■ онерпщ активации реакции полимеризация ФА.Ч сульфосалкциловой кислотой (33,3 кал/г) меньше, чем ка~ут;алсл энергия активации при .использовании БСК (91,5 кал/г) . .Меньшее значение энергии активации указывает па ганьшй энергетический барьер, а следовательно на более выгодные условия протекания реакции полимеризации при непальзепашп! сульфосалицичовой шюлоты по сравнению с БСК.

На основе полимерного снязупщего, отвергаемого сульфосалициловой кислотой разработана полимербетонная смесь >0 попы-

1 пенными характеристиками. Состав подшербетонной смеси праве-1 дан в табл. I.

Таблица I

Состав пояимербетонной смеси

К о м п о н е н т ы Содержание, масс.;?

Оурфуродацетоновый мономер ' • 10,0-10,6

Сульфо салициловая кислота 1,4 - 2,6

Кварцевый напслилтолъ 10,0-12,5

Крупный заполнитель - гранитный щебень 50,0 - 52,0

Мелкий кварцевый заполнитель остальное

Данный псшшербетон характеризует предел прочности на изгиб - 15,9+18,2 МПа и предел прочности на сжатие - 90,5-102,ОШа.

Коэффициент водостойкости полпмербетона, отвергаемого сульфосалициловой кислотой - 0,82-î0,86, что вшле коэшфициоц-тов водостойкости аналогичных полпмербетонов с отвердителямя: фосфорный ашщрцд (0,71-0,70) п БСК (0,6). Результаты изморе-miii pu водных вытядск пелкмербетопов с кислотиими отвордителя-ми приведены на рис. 3. Из -рисунка видно,-что меньшее смещение

• рН в кислую область наблвдается для образцов с сульфосалицшш-вой кислотой. Дашшо результаты козведяют рекомендовать ноли-ыербетопную смесь, отверсэдаецтр сульфосалициловой кислотой, для изготовления зрсутьвадочсских. ванн,, в которих uosoio будет использовать раствори чувствительные к пзмснспст рП.

Дня изготовления мелких/ Кслиыорбетошшх изделий типа плат и блоков футеровки довольно'перспективным является метод прессования при формовании, лапользовашйз которого медат обеспечить высокую точность изготовления изделия, пкотнуи структуру и высокую прочность. Для изготовления .проссмлтерпалов был", применен в качестзо цапал1п1тс;ш: дисульфид молибдена - вещество, обладающее аптифрикцкошшмц свойствами. Он использовался гак самостоятельно, так к в смесях с бронзовой пудрой и (или) графитом. Дисульфид колабдсиа имеет структуру, сходцув со структурой графита, но благодаря наличии У атомз молибдена вакантных атомных орбиталей он участвует в реакшш нолимери-защш (паликсндансацип) фурфуролацетонового мономера как кислота Льзиса. Вывод о тем, что дисульфид молибдена наполнитель полпфункцаонзлыгого действия,подтверждается данными ИК-сиект-роскошш.

Изменение показателя рН водных вытякек образцов фурановых лолшербетонов с различными отвердителя-ми при ЗКОИ031ЩИИ в воде 80 С.

Отвердители: 1-сульфосалицнловая кислота; 2-С:1!г3ол-сульфокислота; З-фосфорный ангидрид.

Рис. 3

В лабораторных условиях были отработаны составы пресскомпо-зитов. Метод прессования был опробован для изготовления плит размером 0,1x0,1 м и толицгаой до 0,02 м и для изготовления цилиндров диаметром 0,05 и и высотой до 0,08 м. Технологическая схема получения пресскатериалов включала следующие стадии:

- подготовка сырья;

- подготовка прессформ;

- загрузка и смешение компонентов;

- загрузка прессформ;

- олодное отверздение композиции;

- прессование изделия;

- термообработка под давлением;

- извлечение изделия из прессфорш.

Составы фурановых пресскомпозитов приведеш в табл. 2.

Таблица 2

Составы фураковых пресскомпозитов

Компоненты Содержание в пресскомпозите ,шсс.$

Mt составов

I 2 ' 3 4" 5

Фурфуролацетоновый мономер 32-44 32- -44 32-44 32-44 32-44

Отвердитель 8-II 8- -II 8- -II 8-II 8-II

Дисульфид молибдена 45-60 20- -30 25- -30 25-30 17-25

Бронзовая пудра ' - '25- -30 10- -15 - -

Графит - 10- -15 20-30 20-25

Пиритный огарок - - .8-10

Подготовь сырья включает в себя получение наполнителя с дисперсностью 200-450 ы^/кг и высушивании его до влажности не более 1%. При использовании в качестве отвердителя сульфосади-цилобой кислоты проводят совместный помол отвердителя с наполнителем, взятых в необходимее соотношениях. Из отвердителя ЕСК готовят расплав, î ''л долкен иметь температуру не менее 20°С.

Подготовка прессформ заключается в нанесении на рабочие поверхности аптиадгезива (парафин), подогрев их до 50-60°С и изготовлении прокладок под пуансоны из полиэтилена ели фторопласта.

Подготовленное сырье в необходимых пропорциях загружают в смеситель и проводят механическое перемешивание в течение 2-3

мгаг/т. Затем проводят ультразвуковое дпспергировашю частотой 30-35 кГц и течошгс 15 минут.

Загрузка прессформ включает, в себя заполнение рабочего пространства прессматрицы необходимой дозой полимерной композиции 'л виброуплотнениэ смеси в течение 1,5-2 минут.

Холодное отвершмпте композиции заключается в выдержке па-гругешюх прессформ в точешге 1-1,5 часа.

Прессование изделия производится при удельно:.! давлении 40- ' 55 Ша, При прессовании производится подъем температуры до 140°С в течение 20 минут.

Тор.даобрэботка под давлохшем заключается в видорзлсанип прессформ! при температуре 140°С в течешю I часа."

Проссформа разбирается в горячем состояния. Изделие из ирессматрнш гептрессовнвается специальным устройством.

Свойства фурановых прессматерпзлов представлещ! п табл.3.

Таблица 3

¿изико-мехашпсские и структурные характеристики Фурановых прессматериалов

состава Р. с г-с.. к Ша ИВ 5 ' 3 , ^ г/см2 (X , см3/г

I ' 70 . 26 0,07 0,0003

2 60 23 о,оээ 0,0С03

3 54 22 0,004 0,0055

4 50 18 0,113 0,0015

5 55 22 0,074 0,С025

'- - предел прочность на слатие;

^ - твердость по Бринеллю;

_ ;1СТПр1См00ТЪ;

_ п0рлстость.

Состав Л 5 предложен для изготовления штучпих элементов покрытия полз и блоков футеровки г-львзшггеских ванн.

Для всех составов прессматерпалоп.проводились зспнташш па тренио. Коэффициенты сухого трения по стала просскишознтов имели значс;п:я в интервале 0,10-0,33. Состава Я.'5 I л 2 были предложены для изготовления рабочих элементов узлов трения скольжения в качестве материалов способных за.»,менять дорогостоящие и дефицитные бронзы.

Фураиовые пресскомпозиты принят к внедрению на Саратовской 'заводе эмалированных изделий, на АО "Саратовский метизный завод" и АО "Шкрошлиф" г.Саратова,

Ожидаемый экономический эффект на АО "Саратовский метизный завод" от замены бронзовых втулок в подающих механизмах станков по изготовлению метизов на изделия из пресскомпозитов составляет 2451798 руб. в ценах июня 1993 года (расчет произведен на серию 500 шт.).

ОБЩИЕ ШВОДЦ

1. фурановые композиционные материалы представляют собой слохноорганизованныо открытые системы. В открытых материальных системах возникают пространственно-временные структуры, поддергиваемые внешними потоками, превышающими критические пороги, то есть имеют место диссипативные структуры. Установлено, что крупномасштабные спонтанные флуктуации играют решающую роль в формировании диссипативных структур. в области 1фити -ческой неустойчивости. Макроскопические флуктуации, стабилизирующие когерентную структуру, зависят от внешних условий,но сохраняет при этом черты случайности.

2. Экспериментальные исследования свидетельствуют, что процессы структурной организации и структурной деградации, происходящие в КСМ на стадиях технологической переработки и эксплуатации, как правило - автоволновые процессы. Причем-таки е процессы имеют место не тсшысо в пространстве, но и во времени.

3. На основании данных, полученных электрофизическими методами, выявлены новые закономерности структурообразования фурановых композитов• Скачкообразное изменение диэлектрических свойств фурановой композиции при термообработке свидетельствует о процессах самоорганизации. Изучение кинетики отверждения фурановых композиций методом переменного тока показывает, что порог протекания как для реальной системы, рассмотренной в данной работе, так и для существенно отличающихся модельных и идеальных систем, рассматриваемых в перколя-цмонной теории, оказывается практически одинаковым. Это свидетельствует о единой природе процессов структурообразования всех этих систем.

4. Изменение коэффициента водостойкости фурановых композитов связано с оптимальностью состава. Для оптимальных составов композитов изменешго коэф^гциента водост'Ьсости йлизко к экспоненциальной зависимости. Математическая модель деградация ФУрз-нового связухлдего позволяет объяснять водостойкость композита

в пироксм интервале изменения структурообразующее факторов и прогнозировать эволюционные изменения системы под воздействием агрессивной среды.

5. Разработаны составы лолкмербатонов с повышенной водостойкостью (коэфГащгсиг водостойкости - 0(В2-0,86) с яслользо-вшпгем в качестве отлордлтелд суль'1осал:щиловоЛ гл слоги. массовая доля суль'йосшшшхяовой кислоты л составе полимера, позволяя тл пс.т/"п:ть гзккпзльную стоаснь охверэдеггая и онхишдь-игде {.¡е-ацлчссгао характеристики, составляет 12-20 глее.,5.

6. Гязрботзи? скосов л резоя ултэтразвуковой шипящая •пстотии ."0--25 кГц ллгл.лрлогэ связуллого. отлер-дйологп пул^-Г;;сзллл1:;.о'; ллслсло.";.

7> тодо.ч л.лпд:олл сво."сти -'/тллеллл лоллелл-

' "Л'Л ": : ■'./'1I•; т;гг : 'Г'"- ;-л»---•<-. ;т-г ^* ••г-г1^тт

'Г.....ллд:;л длудзлггллсолол лроплггллтптл., Л лплоолло лолтроли-

зхрч сисзутаот туупточм атоктгопротдпостл гемко-глта. л-ллллдл: лотеро;! л'у'1^ лллзлгл':'.! лл сл;\лепле придела лллглоотл чя. ^ 10^. Т:пллл;дп диолоктрдчсскс

с'л л'.лст лолеблтел: ллл характер изменения и ззлиент от сто-гтсI?:' лглегллуллл салзулл.зго, Зл-ллош'е лтого параметра улень-!"Ч''-ТСЯ с роСТСЛ СТеДЛЛЛ! о'глзрддонхл егдзул'тго.

3, Глзработпла технология лолулолля фурпновт: проссколло-гг.туд о пэга-аат^пегд пата&шащонплздого действия диоул^пдсп леллбдена, сбладеюл.зго пптл 1>рлклгло!пид,'л свойством. СслдалллЛ :лояР!ЛЧвекйЛ лТфокт от примзиенгл ф.трлпозлк нроссгогпозптоя л". АО "СяротовоетИ «гетчзяиЯ завод" составляет 2451793 руб. в по!'пх ллпя 1593 года.

Слпо:;:;;;а по.юления и результаты дяссортяцясттой рзЛггч очубтйкп'пгч в ся^'втах пуйтокшпвве.

I. ;1в'л:;?лко ¡О.Г., Поляков В.!!., Яелтоп П.1С., Воронков Л.Ю. С'л:оарг 1т:лэ;!;гл;1 структуры Тургтолых композитов яри деградации л " лд-з //Зл^тл отрс;1гольллл конструкций от корроята: Тез. покд.понпльпзгэ семинара.- Пенза, 1391. - С.51-52.

2. Иващенко Ю.Г., Александров В.Б., Воронков Л.Ю. Модифи-^ цировашше фурановые связующие //Экологические аспекты технологии производства строительных материалов: Тез.докл.научно-практ.конф. - Пенза, 1992. - С.46.

3. Иващенко Ю.Г., Александров В.Б., Воронков Л.Ю., Шо-шин Е.А. Вторичныо ресурсы в производстве полимерных композитов //Экология и ресурсосбережение: Тез.докл.межреспубликанской научно-техн.конф. - Могилев, 1993. - С.63.

4. Иващенко Ю.Г., Александров В.Б., Воронков Л.Ю. Электрофизическое проявление структурообразования полимерных композиционных материалов // Композиционные строительные материалы (структура, свойства, технология): Межвузовский научи, сб. - Саратов: Изд-во Саратов.гоо.техн.ун-та, 1993. - С.13-19.

5. A.c. ü 1708922 СССР МКИ С 23 С 22/13. Состав для нанесения твердосмазочного антифрикционного покрытия /А.Г.Вадива-сов, В.П.Глазков, Л.Ю.Воронков, А.В.Зацаршин, Ю.Б.Штефанов. СССР.

ВОРОНКОВ Леонид Юрьевич

САМООРГАНИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ 4УРАН0ШХ ПШПС.ЕИЖ КОМПОЗИЦИЙ

I.

Автореферат

Ответственный за выпуск к.т.н. Г.Ф.Повитков Корректор Л.А.Скворцова

Подиисано U lu'.ij I i. Буы. оберт Тираж 100

22.02.94

Формат 60X84 1-I&

Уч. — изд. л. 1,1

Усл. —печ л. 1,16 эка. 3a*ai 33

Сараишскпй 1 и-ударсикчишн и'.хннчссмш упньер сии-т

•1UHI1Ü 1. Саратов, ул. Нолиюхиичсч'ьаи. 77

l'oraiipiiin С РТУ. 411X116 г. Саратв, )л. Полите* пи'иская, 77