автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Методы исследования, прогнозирования и моделирования эксплуатационных свойств термоусаживаемых текстильных материалов

На правах рукописи

✓ л ^г

( _ ><"* У

Рымкевич Ольга Васильевна

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ТЕРМОУСАЖИВАЕМЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность

05.19.01 - Материаловедение производств текстильной и лёгкой промышленности

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г * моя 2013

Санкт-Петербург 2013

005540080

005540080

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна».

Научный руководитель: Цобкалло Екатерина Сергеевна

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Шляхтенко Павел Григорьевич

доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна», главный научный сотрудник лаборатории ОТМ Бронников Сергей Васильевич доктор физико-математических наук, профессор ФГБУН «Институт высокомолекулярных соединений российской академии наук», ведущий научный сотрудник

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки «Институт проблем машиноведения российской академии наук», Санкт-Петер бург

Защита состоится «Г7» декабря 2013г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212.236.01 при ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» по адресу: 191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 18, ауд. 241.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна». Текст автореферата размещен на сайте СПГУТД: http://www.sutd.ru

Автореферат разослан «15» ноября 201 Зг.

Ученый секретарь • / Витковская Раиса Федоровна

диссертационного совета ," /

Общая характеристика работы Актуальность работы. Сфера использования технического текстиля, обладающего специальными свойствами, чрезвычайно обширна. Производство технического текстиля - одна из самых быстрорастущих отраслей промышленности. К текстильным материалам со специальными свойствами относятся текстильные термоусаживаемые полотна в виде трубок, обладающие большими значениями усадки или так называемым эффектом памяти формы. Материалы с эффектом памяти формы при температурных воздействиях, способны возвращаться к своим первоначальным формам и размерам, усаживаясь на предметы различных форм, обеспечивая тем самым хорошую защиту от воздействий окружающей среды, химических веществ, электрическую изоляцию. В настоящее время исследований, посвященных данным материалам, очень мало. Одним из актуальных вопросов в исследовании текстильных термоусаживаемых полотен остается моделирование их свойств в различных температурно-временных режимах, а также прогнозирование величины усадки текстильных полотен в зависимости от усадки входящих в состав полотна компонентов — нитей.

Цель работы состоит в разработке методов исследования, прогнозировании свойств волокнистых материалов с эффектом памяти формы, в моделировании характеристик эксплуатационных свойств термоусаживаемых технических текстильных полотен на основе усадки входящих в его состав нитей. Основные задачи работы:

- Разработать методы исследования процесса термоусадки нитей, входящих в состав текстильного термоусаживаемого полотна;

- Исследовать термодеформационные процессы нитей-компонентов текстильного термоусаживаемого полотна в различных температурно-временных режимах;

- Разработать способы описания термодеформационных процессов волокнистых материалов, обладающих эффектом памяти формы;

- Разработать физическую модель структурных процессов волокнистых материалов с эффектом памяти формы;

- Выявить влияние температурных воздействий на механические свойства нитей, входящих в состав текстильного термоусаживаемого полотна;

- Изучить процессы усадки технического текстильного полотна в различных температурно-временных режимах;

- Разработать методы моделирования процессов термоусадки текстильного термоусаживаемого полотна на основе усадки входящих в его состав нитей;

- Выявить область рабочих температурных режимов текстильных термоусаживаемых материалов.

Научная новизна работы:

- Выявлены закономерности усадки текстильного полотна и составляющих его нитей в различных температурно-временных режимах;

- Разработаны модели для описания прогнозирования процесса усадки нитей, составляющих текстильное полотно;

-Разработана модель структурных переходов волокнистых материалов с эффектом памяти формы. Определены основные энергетические состояния полимера с эффектом памяти формы;

- Предложены методы моделирования и прогнозирования усадки термоусаживаемого полотна на основе усадки нитей, входящих в его состав;

- Для моделирования процесса термоусадки нитей в свободном состоянии и режиме изометрического нагрева предложено общее уравнение деформации для нити с эффектом памяти формы.

Практическая значимость работы:

- Разработаны методы описания термодеформационных процессов синтетических нитеи, обладающих эффектом памяти формы, позволяющие прогнозировать их усадку в различных температурно-временных режимах;

- Разработан метод прогнозирования усадки текстильного полотна на основе усадки составляющих полотно нитей, позволяющий контролировать качество посадки полотна на изделия до стадии температурных воздействий;

- Выявлены температурно-временные области воздействий для задания необходимых режимов эксплуатации термоусаживаемых текстильных материалов;

- Разработаны методы моделирования и прогнозирования усадки текстильного термоусаживаемого полотна на основе составляющих его компонентов.

Достоверность полученных результатов, выводов и рекомендаций обеспечена объективной тарировкой испытательного комплекса ГЖТКСЖ 1122 и других приборов, обоснованным объемом выборок исследуемых образцов применением методов математической статистики и критериев согласия' рекомендуемых ГОСТом, а также апробацией результатов работы.

Апробация результатов работы. Результаты работы доложены на международной научной конференции и 7-ой и 9-ой всероссийской олимпиаде ггп«ДЬ? УЧеНЫХ "Наноструктурные, волокнистые и композиционные материалы" (СПб, -012 г; СПб 2013.); XVI международном научно-практическом семинаре Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы 8МАЛТЕХ-2013" (Иваново, 2013 г.); II международной научно-практической конференции "Тенденции и инновации современной науки" (Краснодар, 2012 г.); III международной научно-практической конференции Инновационные технологии в сервисе" (СПб, 2012 г.); всероссийской научно-техническои конференции "Строительная теплофизика и энергоэффективное проектирование ограждающих конструкций зданий" (СПб, 2009 г.); международной научно-практической конференции "Инновационные процессы в сфере сервиса-проблемы и перспективы (СПб, 2009 г.);

Реализация результатов. Результаты работы внедрены в ООО "Алексис" и ООО "ВторЭнергоРесурс".

Публикации. По материалам опубликовано 11 печатных работ 3 из них в изданиях, входящих в "Перечень ВАК..." , список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертационная работа включает введение 6 глав, выводы, список использованных источников (195 наименований) ' 4 приложения. Работа изложена на 176 страницах, содержит 74 рисунка и 15 таблиц'

Содержание работы

Во введении дано обоснование актуальности темы работы.

Первая глава содержит обзор публикаций, посвященных термоусаживаемых материалам и эффекте памяти формы. Показано, что в основном научные работы в данной области относятся к исследованию трубок из термоусаживаемых полимерных материалов. Вопросы, относящиеся к методам исследования, прогнозирования и моделирования эксплуатационных свойств термоусаживаемых текстильных материалов со сложнокомпонентной структурой остаются практически не

ОСНОВА

УТОК

изученными. На основании литературного обзора в данной главе сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена описанию используемых материалов, методам исследования их структуры и свойств.

Исходные материалы. В качестве объекта исследования было взято термоусаживаемое текстильное полотно в виде трубки диаметром 0=10 см ГппоЗНШЫК ХТРБ с продольным швом из ткани полотняного переплетения.

Уменьшение диаметра термоусаживаемой трубки обеспечивается уточными нитями -полиэтиленовой (ПЭ) мононитью с эффектом памяти формы (нить 1) и комплексной полиэтилентерефталатной (ПЭТФ) (нить2). Продольный размер задается ПЭТФ текстурированными нитями основы (3) (рисунок 1). Как будет показано в главе 3, основным термоусаживаемым компонентом является уточная

Рисунок 1 - Схема .термоусаживаемой модифицированная ПЭ мононить (1),

трубки обладающая эффектом памяти формы.

Формирование эффекта памяти формы у нити осуществляется в 3 этапа:

1. Облучение нити потоком высокоэнергетических заряженных частиц, при котором происходит разрыв химической связи углерод-водород с последующим образованием связи углерод-углерод между соседними цепочками макромолекул, т.е. на этом этапе образуются сшивки между линейными макромолекулами ПЭ;

2. Ориентационная вытяжка нити при температуре, близкой к температуре плавления;

3. Охлаждения нити с фиксацией полученного неравновесного состояния. Определенные характеристики компонентов термоусаживаемого полотна приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Характеристики нитей, образующих термоусаживаемое полотно.

Нить Линейная плотность, Т, текс Разрывное напряжение, ар, МПа Разрывная деформация, £Р,% Модуль упругости £о,ГПа

Уточная ПЭ мононить с эффектом памяти формы 60 295 24 1,7

Уточная ПЭТФ нить 40 400 24 2,2

ПЭТФ нить основы 200 330 23-26 2,5

Методы исследования свойств текстильного полотна и его компонент - нитей.

Температурные исследования величины поперечной и продольной деформации текстильного полотна и нитей производились в свободном состоянии в электропечи ЗКОЬ 58/350 в диапазоне температур 100-200 "С при различных временах теплового воздействия: 1-20 минут. Нижняя и верхняя границы температурного интервала были установлены исходя из следующего: 100 °С - температура начала усадки нитей, 200 С - температура, выше которой начиналась деструкция ПЭ уточной мононити. Продольная деформация

ирод '

1,-1,

'100%, <

где и.

— усадка нитей рассчитывалась по формуле ¡2 — длины нитей до и после усадки; поперечная

деформация нитей рассчитывалась по формуле

ьпопер :

A-D,

■100%

где Du D2

диаметры нетей до и после усадки; поперечная деформация - усадка текстильного полотна рассчитывалась по формуле ' ' "

■100%

, где du dy - диаметры трубки до

1

и после усадки. Химический состав нитей был исследован на инфракрасном Фурье-спектрометре Vertex-70 фирмы Bruker в диапазоне частот 5000-500 см"' с применением микроприставки НПВО фирмы Pike. Деформационно-прочностные свойства нетей исследовали на основе диаграмм растяжения, полученных на универсальной установке "Instron-1122". Исследование изометрического нагрева также проводились также на установке "Instron-1122". Удельное сопротивление термоусаживаемого полотна было определено трехконтактным методом.

Третья глава посвящена изучению процесса термоусадки основного термоусаживаемого компонента полотна - уточной ПЭ мононити с эффектом памяти

формы, его моделированию и прогнозированию. На основании структурных исследований показано, что термоусаживаемая мононить по химическому составу - радиационно сшитый полиэтилен.

Изучены термодеформационные процессы ПЭ мононити с эффектом памяти формы в различных температурно-временных режимах. Получены экспериментальные зависимости усадки ПЭ мононити в температурном диапазоне 100-200 С от времени температурного воздействия t, стремящиеся к стабилизационному значению; некоторые из них представлены на рисунке 2. Максимальная усадка ПЭ нити составила порядка 90%. 1

Для разработки методов описания и прогнозирования усадочных свойств предложен подход, основанный на разбиении структуры сшитого ПЭ на множество элементарных объемов-кластеров, представляющих собой участки макромолекул,

соединенных сшивками. Кластеры могут находиться в двух состояниях - свернутом и распрямленном с линейными размерами а и b соответственно. Процесс термоусадки состоит в переходе кластеров из состояния 3 в состояние I. На рисунке 3 представлена зависимость энергии состояния кластера U от степени его растяжения d. Участок кривой 1-2 соответствует технологическому процессу вытяжки (стадия 2); участок 2-3 - процессу охлаждения нити (стадия 3)'. Процесс усадки имеет термоактивационный .характер. В основе структурного механизма свертывания кластеров лежат корпоративные транс-формулееХОДЫ' ВР6МЯ УСаДКИ (реализации -Р-с-гош переходов) рассчитывается по

10 15 20 '

Рисунок 2 -Зависимость усадки ПЭ мононити от времени воздействия

b d Рисунок 3 - Энергия

состояния кластера

1=10е*т, (1)

где ^Ю"6 (с), {/23 - энергия активации процесса термоусадки (кДж/моль). Определена энергия активации - высота потенциального барьера 01Ъ —65-68 кДж/моль.

Поскольку зависимости £„род(0 имеют экспоненциальный вид и стремятся к

стабилизационному значению, было предложено описать зависимость усадки ПЭ нити от времени температурного воздействия с помощью уравнения (2):

'щюд

(0 =

(2)

где

100 120 140 180 180 200

т,сс

1- %; 2- § мин"1 Рисунок 4 - Зависимости величин максимальной усадки и § от

температуры для ПЭ мононити

Г ирод " Усадка мононити с эффектом памяти формы; С шах - максимальная усадка Построив график 1п(1 - е"Р°д) от времени I и получив

линейные зависимости, определен коэффициент

Р

- в области 115-200 °С (рисунок 4). Определена

зависимость £тах от Т для ПЭ нити. Предложенный подход позволяет рассчитать значение усадки нити

при любой заданной температуре в диапазоне 115-Рпсунок 5 - Неравномерная 200 °С. На рисунке 2 пунктирной линией указана поперечная деформация теоретическая зависимость усадки уточной ПЭ

уточной ПЭ мононнти

мононити при температуре 135 С.

В диапазоне 125 — 130 °С выявлена особенность

изменения диаметра ПЭ мононити: поперечная деформация происходит

неравномерно по длине нити (рисунок 5). Для характеристики степени неравномерности поперечной деформации мононити с эффектом памяти формы

введён коэффициент разброса где скв -

среднеквадратичное отклонение; (1 - среднее значение диаметра мононити по всем характерным областям. На рисунке 6 представлены зависимости Уа от времени ( для 125 и 130 °С. Чем выше температура и больше время I при данной температуре, тем Уа оказывался меньше. Стремление

5 Ш 15 20<-м,ш

1-12^ °С- 2 -130 °С К нулю сг означает, что при данном температурном

Рисунок 6 - Зависимость режиме поперечная деформация ПЭ мононити с

I> от времени теплового эффектом памяти формы становилась равномерной

воздействия для уточной по все" Длине нити в пределах точности измерений. ПЭ мононити

Предложен подход для объяснения указанной неравномерности усадки заключающийся в наличии спектра состояний кластеров в потенциальной яме 3 те' наличии "множественных потенциальных барьеров"(рисунок 7). В силу

технологического получения

термовытянутого сшитого полимера точка 3 не может являться единственным состоянием кластеров. Потенциальная яма 3 представляет собой спектр

Рисунок 7 переходов "множественных

барьеров

■ Энергетическая модель кластеров с учетом потенциальных

времена выхода потенциальной ямы приблизительно равны величины. Значения усадки существенно

кластеров 3 велики

из и

по порядку стабилизации меньше

максимально возможной (смотри рисунок 2). Осуществляются только некоторые переходы из верхних энергетических состояний. После того, как кластеры находящиеся в потенциальной яме 3, перешли через первый потенциальный барьер и оказались в состоянии 3', без дальнейшего повышения температуры они не смогут преодолеть следующий потенциальный барьер и деформация переходит в состояние стабилизации. В температурном диапазоне 125-130 °С, где наблюдается неравномерность усадки по диаметру, происходят более сложные процессы-некоторые кластеры могут перейти в состояние 3' и затем в 3", некоторые остаются в состоянии 3. Вследствие чего возникает неравномерность значений диаметра поперечной деформации. Чем больше время теплового воздействия, тем больше кластеров, обладающих меньшей энергией, успевают перейти через первый и последующие потенциальные барьеры, как следствие, неравномерность поперечной деформации становится меньше. В диапазоне температур 135-200 °С все кластеры находящиеся в потенциальной яме 3 на разных энергетических уровнях спектра' приобретают способность преодолеть потенциальный барьер и оказаться в состоянии 3 . Как следствие, процесс усадки равномерен.

Предложенное уравнение (2) позволяет описывать и прогнозировать усадку нити во времени только в режиме постоянной температуры. Изучаемые нами материалы в процессе эксплуатации подвергаются и другим видам воздействия Например, насадка термоусаживаемого материала на изделие с определёнными размерами и затем нагревание трубки. В этом случае усадка не наблюдается ей препятствует форма изделия, но в результате такого воздействия возникают внутренние напряжения, которые требуют оценки и прогнозирования. Такой режим соответствует режиму изометрического нагрева. Существуют и другие более сложные эксплуатационные режимы, например, сначала свободная усадга затем изометрический нагрев и др. Для моделирования и прогнозирования величины деформации в различных режимах ПЭ мононити с эффектом памяти формы было предложено использовать общее уравнение деформации. Вывод этого уравнения основан на использовании статистических методов, учитывая вероятности перехода кластеров через потенциальный барьер и изменение их числа за единицу времени в различных энергетических состояниях. Общее уравнение деформации имеет вид-

Тк{е~е1

2

У^упр"

Же кТ

кт

(3)

-утр/ ■ V- -уПр,, — , л--У ^

где г - деформация нити; е)Г1р- квазиупругая часть деформации; С/,3 - высота потенциального барьера относительно состояния 1; у- коэффициент, зависящий от

структуры и свойств нити; % ■

2 т08

кТ

- безразмерный параметр, являющийся

функцией температуры;

А,

е +1

линейная плотность кластеров; Ы0 - полное число Ъ - а - единичный квант деформации

кластеров; £0-первоначальная длина образца; 8 (

кластера; к - —-; - величина, обратная вероятности перехода в единицу времени

р

в направлении 1-3.

В настоящей работе общее уравнение деформации было применено к двум режимам -свободной усадки при нагревании и изометрического нагрева уточной ПЭ

нити (глава 5). Из уравнения свободной усадки была получена формула для коэффициента р:

380 400 420 440 4вОТ,К

1 - АУЗЬ %: 2-и'и, % Рисунок 8 - Зависимость вероятности переходов кластеров ПЭ мононити через потенциальный барьер в направлении 1-3 и 3-1

Р =

За

-{\+е кт )

Ъг

„ кТ

(4)

где 1-0 - коэффициент, определяющий вероятность переходов кластеров через потенциальный барьер в единицу времени, (с" ). Используя полученные экспериментальные значения (3, были определены величины: энергия С?,,=25 кДж/моль (рисунок 3), характеризующая глубину потенциальный ямы для кластеров, находящихся в состоянии 3 относительно нулевого уровня; энергия ¿712 =¿7^+(71э=90

кДж/моль, характеризующая высоту потенциального барьера в направлении'31-3; коэффициент ^-1-10® с"'; вероятности энергетических переходов кластеров \¥пи И' '

через потенциальный барьер за единицу времени в направлении 1-3 и 3-1 Зависимости »'¡3 (Т) и 1У}](Т). представлены на рисунке 8.

Уравнение (3) для режима термической усадки в свободном состоянии с учетом формулы 4 имеет следующий вид:

.(1-е

)

"„род шах V1 с ) , (5)

где Г - время, измеряемое в минутах. Это уравнение было применено для оценки усадки в свободном состоянии ПЭ мононити от времени. Хорошее совпадение

теоретических и экспериментальных зависимостей £л/)од(0 показывает возможность применения уравнения 5 к расчету £прод.

Четвертая глава посвящена исследованию усадки двух других компонентов полотна - уточной комплексной ПЭТФ нити (нить 2) и ПЭТФ нити основы (нить 3). Определен химический состав нитей методом ИКС. Показано, что обе нити являются полиэтилентерефталатными. Исследованы зависимости усадки этих нитей от времени теплового воздействия в диапазоне температур 100-200 °С. Две уточные нити - ПЭ

мононить и ПЭТФ комплексная нить являются уточными и обеспечивают поперечную усадку текстильного полотна Показано, что усадка уточной комплексной ПЭТФ (рисунок 9) нити в значительной степени меньше усадки уточной ПЭ мононити с эффектом памяти формы(рисунок 2). Так как зависимости, представленные на рисунке 9, имеют экспоненциальный характер, они также были описаны уравнением (2). На рисунке 10 представлены зависимости коэффициента р и максимальной продольной усадки £тах от температуры Т для уточной комплексной ПЭТФ нити. Полученная зависимость позволяет построить

110:С

5 10 15 201*мин

Рисунок 9 - Зависимость усадки уточной

комплексной ПЭТФ ннти от времени воздействия

шлх 13 12 11 10

I млн теоретическую зависимость усадки уточной комплексной ПЭФТ нити в диапазоне 115-200 °С.

0.9

100 120

140

Т.

160 'С

180 200

0,5

/?, МИН'1

Рисунок 10 - Зависимости величин Р и максимальной усадки от температуры

дтя комплексной ПЭТФ нити

100 120 140 160 180 200Т,'С Рисунок 11 - Зависимость максимальной усадки ПЭТФ нити основы

На рисунке 9 пунктирной линией изображена теоретическая зависимость комплексной нити

от времени ? для температуры 120 °С. Полученные результаты позволяют в температурном диапазоне 115-200 °С определить для любой температуры необходимый температурно-временной режим для заранее заданной усадки. Таким образом, предложенный метод прогнозирования применим не только к термоусаживаемым нитям, но и к объектам с не столь большими значениями температурных деформаций.

В процессе эксплуатации термоусаживаемого полотна для выбора оптимального температурного режима, обеспечивающего заданную усадку, необходимо знать, как изменяются ее продольные размеры для учета возможного нежелательного уменьшения длины текстильного полотна. Проведены исследования усадки ПЭТФ нити основы, значения которой оказалась незначительными -максимальная усадка не превышает 5% (рисунок 11). Так как в процессе усадки полотно подвергается воздействию температур, которые могут вызывать процессы термодеструкции в нитях, необходимо исследовать изменение механических свойств

компонентов текстильного полотна в различных температурно-временных режимах

Пятая глава посвящена изучению механических свойств нитей текстильного полотна. На рисунке 12-14 приведены диаграммы растяжения нитей, составляющих полотно и подвергнутых температуре воздействия 100 °С.

50 25 а. %

1 - исходная ишь; 2 -1 мин; 3 -5 мин; 4-10 млн; 5-15 мин; 6-20 мин Рисунок 13 - Диаграммы растяжения уточной

комплексной ПЭТФ шли

5 10 15 20 26

1 - исходная нить; 2 -1 мин; 3 -5 мин; 4-10 мин; 5-15 мин; 6-20 мин Рисунок 14 - Диаграммы растяжения ПЭТФ нити основы

10 20 30 40 е, 'А 1 - исходная нить; 2 -1 мин; 3 -5 мин; 4-10 мин; 5 - 15 мин; 6-20 мин Рисунок 12 - Диаграммы растяжения уточной ПЭ мононити

Влияние температуры и времени теплового воздействия на характеристики механических свойств нитей - разрывное напряжение ор, и разрывную деформацию £Р в режиме стабилизации показано на рисунках 15,16. Разрывные напряжения ПЭ нити с повышением температуры падают, в то время как для ПЭТФ нитей практически не изменяются. Наличие максимума на зависимости ср(Т) для ПЭ нити объясняется следующим: при температурных воздействиях одновременно идут два процесса -термоусадки и термодеструкции. Увеличение термоусадки нити проводит к возрастанию в то время как процесс термодеструкции - к возникновению дефектов в структуре, которые "обрывают" процесс деформирования. Падение разрывных деформаций нити, подвергнутой температурному воздействию свыше 150 С, подтверждает начало деструкционного процесса в полиэтилене.

о. МП а

100 120 140 160 180 200г-с

1 - уточная ПЭТФ нить;

2 - ПЭТФ нить основы;

3 - уточная ПЭ мононить Рисунок 15 - Зависимость разрывного напряжения от температуры

°100 120 140 160 180 200

т;=с

1 - уточная ПЭ мононить;

2 - ПЭТФ шгть основы;

3 - уточная ПЭТФ нить Рисунок 16 - Зависимость разрывной деформации от температуры

Также были прослежены изменения начального модуля упругости Е от времени теплового воздействия для нитей, составляющих полотно (рисунки 17-19).

5 10 15 201 иик

Рисунок 17 - Зависимость модуля упругости уточной ПЭ МОНОН1ГГИ от времени теплового воздействия

мэ 'с

200-С

о 5 ю »5 го'.»™» Рисуют 18 - Зависимость .модуля }П)Р)Т0СТИ угочиой комплексной ИЭТФ нити от времени тепловою

воздействия

О 5 10 15 го1.»««

Рисунок 19 - Зависимость модуля упругости ПЭТФ нить основы от времени теплового воздействия

В реальных условиях эксплуатации термоусаживаемые материалы подвергаются изометрическому нагреву. Были проведены испытания ПЭ нити в этом режиме, для которого уравнение (3) будет иметь вид:

У '4т

©

А

-£ + е{е кТ +е

кТ

Уравнение (6) было применено к двум температурным областям: 20-110 °С и 110-200 °С. После некоторых упрощений уравнение (6) приобретает вид:

АГ(Г-293),при7":20-110°С, где К=10_3Па/К

о= I иГ (7)

С|-£уГ(1 + елг),приГ:110-200 °С, где С,=3-Ю-13 Па/К0'5

На рисунке 20 представлены экспериментальная (1) и теоретическая (2) зависимости сг(Т) при изометрическом нагреве ПЭ нити.

¿>■1 О^.Ом-м

40 80 120 160 200Т,°С

1 - экспер. зависимость;

2 - теорет. зависимость Рисунок 20 - Режим изометрического нагрева уточной ПЭ мононити с эффектом памяти формы

0 40 80 120 160 200 т'с Рнсунок 21 - Зависимость удельного сопротивления текстильного полотна от температуры воздействия

Так как одно из основных назначений термоуеаживаемого полотна -обеспечить электроизоляцию кабеля, необходимо оценить изменение его удельного сопротивления вследствие температурного воздействия. Для исходного полотна значение удельного сопротивления составляло ру = 1-Ю9 Ом-м. Из зависимости РФ) (рисунок 21), следует, что с повышением температуры воздействия значение р полотна повышается, что может быть связано с уменьшением числа воздушных промежутков в структуре полотна.

Шестая глава посвящена изучению и моделированию свойств термоуеаживаемого текстильного полимерного полотна на основе свойств составляющих его нитей. Для выбора оптимального температурного режима при эксплуатации термоуеаживаемого полотна необходимо исследовать характер усадки полотна при различных температурных воздействиях. Проведены исследования поперечной е„ и продольной £прод усадки полотна в диапазоне 100-200 °С (рисунок 22).

с полгр' "

200 ;С

О 5 10 15 2СП. мин

Рисунок 22 - Зависимость поперечной усадки

текстильного полотна от времени теплового

воздействия

1 - ^тахз 2- МИН1

Рисунок 23 - Зависимости р н ^шах от температуры для текстильного полопи

Показано, что усадка полотна в области 100-115 °С незначительна. Гарантированная поперечная усадка (уменьшение диаметра трубки) в 50 % достигается в области температур выше 180 °С. Показано, что максимальная £

прод

полотна достигает 10 %. , т.е. в условиях эксплуатации необходимо учитывать изменение и продольных размеров полотна.

Построив график • £"

1п(1-

-) от времени t и получив линейные зависимости,

определен коэффициент /?=- в области 115-200 °С, представленный на рисунке 23.

На рисунке представлена также зависимость £шах(Т) для полотна. Предложенный подход позволяет рассчитать значение £„ текстильного полотна при любой заданной температуре в диапазоне 115-200 °С. На рисунке 22 пунктирной линией указана теоретическая зависимость ¿'„текстильного полотна при температуре 120 °С.

Моделирование свойств текстильного полотна на основе свойств составляющих его нитеи было выполнено с помощью двух подходов: метод №1 и метод №2 Метод №1 основан на представлении ПЭТФ нитей основы линейными стержнями Усадка ограничивается свободным пространством между ПЭТФ нитями основы и их

способностью сжиматься до критического значения Ь. Метод №2 основан на учете большего числа факторов: сил упругости при деформации полотна, свободного пространства между нитями и £прод усадки уточных нитей. С помощью метода №1

£„ полотна в зависимости от количества нитей

дг

основы рассчитывается по формуле: £ =1-66—, где

%

N — число нитей по основе на всю ширину исследуемого полотна, Ыа =60 - число нитей по основе в исходном полотне. Определенный экспериментально коэффициент Ь (рисунок 24)

позволяет рассчитать значение усадки полотна £„ для любого количества основных ПЭТФ нитей. Метод №2 позволяет рассчитать до осуществления процесса термоусадки ширину текстильного полотна после усадки, тем самым, осуществляя контроль за качеством посадки полотна на объект. Расчет Еп полотна осуществляется по формуле

(8)

120 140 160 180 2007-*с

Рисунок 24 - Зависимость критической толщины b от температуры

ирод

Рп

где £прод- усадка уточной ПЭ мононити с эффектом памяти формы; £п-прогнозируемая усадка термоусаживаемого полотна; N — число ПЭТФ нитей по основе в выбранном полотне; рн -плотность уточных ПЭ мононитей, приходящегося на единицу длины, см"1, d - диаметр термоусаживаемого полотна, см. Коэффициент а' определяется из экспериментальной зависимости (рисунок 25). Формула 8 применима к текстильному полотну полотняного переплетения любого начального диаметра d, количеством основных нитей N, плотностью уточных ПЭ мононитей рн и отношением количества уточных ПЭ мононитей к количеству уточных комплексных ПЭТФ нитей 1:1. На рисунке 26 приведены экспериментальная и теоретические зависимости усадки текстильного полотна по методам №1 и №2 от относительного числа N/'N0 ПЭТФ нитей основы для температуры 180 °С.

О 7

0,5

100 120 140 160 ISO 200

Рисунок 25 - Зависимость коэффициента а' от температуры воздействия

0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00"""*

1 - эксперимент, зависимость;

2 - метод ЛЬ2:

3 — метод Л%1

Рисунок 26 - Зависимость

усадки полотна от

относительного числа МЛТ0

нитей основы

Выводы:

1. Разработаны методы исследования термодеформационных процессов волокнистых материалов.

2. Выявлены особенности процессов термической усадки в различных температурно-временных режимах полотна и составляющих его нитей: наличие стабилизационных значений усадки; областей равномерной и неравномерной усадки; затухающего характера усадки.

3. Разработаны методы описания и прогнозирования температурной усадки нитей, составляющих текстильное полотно.

4. Предложена модель структурных переходов волокнистых материалов с эффектом памяти формы. Определены основные энергетические состояния-уточной ПЭ мононити с эффектом памяти формы.

5. Предложено общее уравнение деформации, описывающее различные режимы деформирования нитей с эффектом памяти формы на основании которого разработан метод моделирования режимов свободной усадки и изометрического нагрева.

6. Установлено влияние температурных воздействий на механические и диэлектрические свойства термоусаживаемых полотна и составляющих его нитей.

7. Выявлены области температурных и временных воздействий, позволяющие находить режимы эксплуатации, обеспечивающие требуемую усадку материалов.

8. На основе экспериментальных результатов разработаны методы моделирования и прогнозирования усадки текстильного термоусаживаемого полотна иа основе составляющих его компонентов.

9.Подана заявка на патент "Способ посадки термоусаживаемой трубки на кабель" №2013141772 от 11.09.2013.

Автор выражает глубокую благодарность за помощь при выполнении диссертационной работы сотрудникам кафедры сопротивления материалов СПГУТД-Северо-западному центру по контролю качества и сертификации лекарств' Рымкевичу Павлу Павловичу за помощь в разработке методики моделирований усадки термоусаживаемых полотен.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

Статьи в рецензируемых журналах, входящих в Перечень... ВАК РФ:

1. Рымкевич, О.В. Влияние температурных режимов на усадку модифицированной полиолефиновой мононити термоусаживающейся трубки / О.В. Рымкевич, Е.С. Цобкалло // Известия вузов. Технология легкой промышленности. - 2012. - №2.- С. 13 -16.

2. Нестационарный теплоперенос через многослойные изделия текстильной и швейной промышленности / О.В. Рымкевич, А.Г. Макаров, A.C. Горшков, П.П. Рымкевич // Известия вузов. Технология легкой промышленности -2010 -№3-т 9 - С.44-47.

3. Рымкевич, О.В. Описание вязкоупругости полимерных материалов статистическим методом / О.В. Рымкевич, П.П. Рымкевич, A.A. Романова // Технико-технологические проблемы сервиса. - 2013. - №1(23). - С.26 -30.

Статьи в научных сборниках, тезисы докладов и материалы конференций:

4. Рымкевич, О.В. Особенности деформации полимерного материала в различных температурных режимах / О.В. Рымкевич, Е.С. Цобкалло // Сборник тезисов докладов международной научной конференции и 7-ой всероссийской олимпиады молодых ученых "Наноструктурные, волокнистые и композиционные материалы ". СПб, май 2012 г. - С.69. '

5. Рымкевич, O.B. Физическая модель структурных переходов в термоусаживающихся полимерных нитях / О.В. Рымкевич, Е.С. Цобкалло, П.П. Рымкевич // Материалы II Международной конференции "Тенденции и инновации современной науки". Краснодар, сентябрь 2012 г. - С.79.

6. Рымкевич, О.В. Особенности деформации термоусаживаемой модифицированной полиолефиновой нити / О.В. Рымкевич, Е.С. Цобкалло // Сборник тезисов докладов международной научной конференции и IX всероссийской олимпиады молодых ученых "Наноструктурные, волокнистые и композиционные материалы". СПб, май 2012r.-C.75.

7. Рымкевич, О.В. Общее уравнение деформации модифицированной полиолефиновой нити с эффектом памяти формы и применение его к расчету кривой для изометрического нагрева / О.В. Рымкевич, Е.С. Цобкалло // XVI международный научно-практический семинар Физика волокнистых материалов хтруктура, свойства, наукоемкие технологии и материалы SMARTEX-2013. Иваново, май 2013 г. - С.51-57.

8. Физико-математические основы для описания нестационарной теплопроводности через ограждающие конструкции при наличии теплопроводных включений / П.П. Рымкевич, О.В. Рымкевич, М.В. Хохлова и др. // Строительная теплофизика и энергоэффективное проектирование ограждающих конструкций зданий: сб. тр. П всероссийской научно-технической конференции: Изд-во Политехнического университета. СПБ, декабрь 2009 г. - С.58-67.

9. Рымкевич, П.П. Рымкевич О.В., Горшков A.C. Математическое моделирование процессов нестационарной теплопроводности через ограждающие конструкции при наличии теплопроводных включений / П.П. Рымкевич, О.В. Рымкевич, A.C. Горшков //Строительная теплофизика и энергоэффективное проектирование ограждающих конструкций зданий: Сборник трудов II всероссийской научно-технической конференции.: Изд-во Политехнического университета. СПБ, 2009 г. - С.133-137.

10. Рымкевич, О.В. Нестационарное прохождение тепла через стенки зданий при наличии нескольких механизмов теплопроводности / О.В. Рымкевич //«Инновационные процессы в сфере сервиса: проблемы и перспективы»: Сборник трудов международной научно-практической конференции СПб., октябрь 2009 г. -Т.З. С.345-348.

11. Рымкевич, О.В., Уравнение состояния термоусаживающихся полимерных трубок / О.В. Рымкевич, П.П. Рымкевич, A.A. Романова // Сборник материалов III международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в сервисе» СПб., октябрь 2012 г. - С.371.

Подписано в печать 11.11.2013. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,0. Формат бумаги 60x84 1/16. Тираж 100 экз. Заказ № 187 Отпечатано в типографии СПГУТД, 191028, г. Санкт-Петербург, ул. Моховая, 26.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна"

04201454980

Рымкевич Ольга Васильевна

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ТЕРМОУСАЖИВАЕМЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

си

Специальность 05.19.01. - материаловедение производств текстильной и

легкой промышленности

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Цобкалло Екатерина Сергеевна

Санкт-Петербург 2013

Оглавление

Стр.

Введение.........................................................6

Глава 1. Полимеры с эффектом термоусадки........................11

1.1. Термоусаживаемые материалы............................11

1.2. Полимеры, применяемые при производстве термоусаживаемых

текстильных изделий....................................14

1.2.1. Полиэтилен.......................................14

1.2.2 Полиэтилентерефталат..............................15

1.3. Эффект памяти формы.....................................16

1.3.1. Межмолекулярная сшивка химическими связями.......16

1.3.2. Технологии сшивки полиэтилена.....................18

1.3.2.1. Технология пероксидной сшивки..............18

1.3.2.2. Технология радиационной сшивки.............19

1.3.2.3. Технология силановой сшивки................21

1.4. Отличие свойств полиэтилена, сшитого различными способами..................................................21

1.5. Способ производства термоусаживаемых трубок из полиэтилена.................................................26

1.6. Особенности эффекта памяти формы в стеклообразных полимерах..................................................28

1.7. Исследования с помощью изометрического нагрева............32

1.8. Новейшие исследования эффекта памяти формы...............34

1.8.1. Свет и эффект памяти формы........................34

1.8.2. Полимер с памятью в четыре формы..................35

1.9. Выводы по главе 1........................................37

Глава 2. Объекты исследования и методы испытаний...............39

2.1. Объекты исследования....................................39

2.1.1. Уточная модифицированная полиолефиновая мононить с эффектом памяти формы..................................40

2.1.2. Комплексная уточная полиэтилентерефталатная нить.....43

2.1.3. Полиэтилентерефталатная нить, направленная по основе. . 43

2.2. Методы исследования.....................................43

2.2.1. Определение линейной плотности нитей................43

2.2.2. Температурные исследования.........................44

2.2.3. Методы исследования структурных процессов. Метод инфракрасной спектроскопии..............................46

2.2.4. Механические испытания............................49

2.2.4.1. Оценка прочностных и деформационных свойств из диаграмм растяжения................................49

2.2.4.2. Изометрический нагрев.......................49

2.3. Определение удельного сопротивления текстильного

термоусажимаемого полотна...................................51

2.4 Статистическая обработка результатов измерений. Оценка погрешностей измерений......................................52

Глава 3. Изменение геометрических размеров компонент

термоусаживаемого текстильного полимерного полотна в различных

температурно-временных режимах.................................55

3.1. Структурные исследования методом инфракрасной

спектроскопии................................................55

3.2 Изменение геометрических размеров уточной полиолефиновой мононити в различных температурно - временных режимах.........56

3.2.1 Особенности усадки уточной термоусаживаемой ПЭ мононити с эффектом памяти формы........................57

3.2.2 Физическая модель термоусадки модифицированной полиэтиленовой мононити с эффектом памяти формы..........59

3.2.3 Оценка высоты энергетического барьера С/гз.............61

3.2.4. Моделирование процессов термоусадки термоусаживаемой мононити из модифицированного полиэтилена на основе механических моделей....................................63

3.2.5. Особенности поперечной деформации мононити.........69

3.2.6 Особенности деформации термоусаживаемой модифицированной полиэтиленовой мононити с эффектом памяти формы в области температур 125- 130 °С....................71

3.3. Общее уравнение деформации термоусаживаемой ПЭ мононити с эффектом памяти формы в различных режимах...................79

3.4. Оценка вероятности энергетических переходов кластеров через потенциальный барьер за единицу времени.......................91

3.5. Выводы по главе 3........................................93

Глава 4. Особенности термической усадки ПЭТФ нитей - уточной комплексной и направленной по основе.............................94

4.1. Структурные исследования методом инфракрасной спектроскопии..............................................94

4.2. Изменение геометрических размеров уточной комплексной ПЭТФ нити в различных температурно-временных режимах..............95

4.3. Уравнение зависимости усадки уточной комплексной ПЭТФ нити от температуры и времени теплового воздействия.................97

4.4. Изменение геометрических размеров основной ПЭТФ нити основы различных температурно-временных режимах...................101

4.5. Выводы по главе 4.......................................102

Глава 5. Механические свойства и изометрический режим нагрева ПЭ мононити с эффектом памяти формы. Механические свойства ПЭТФ нитей. Электрические свойства текстильного полотна..............103

5.1. Механические свойства...................................103

5.1.1. Исследование механических свойств уточной ПЭ мононити с эффектом памяти формы.................................103

5.1.2. Исследование механических свойств уточной комплексной

ПЭТФ нити............................................ 109

5.1.3 Исследование механических свойств основной ПЭТФ нити, направленной по основе..................................115

5.2. Режим изометрического нагрева уточной ПЭ мононити с эффектом памяти формы.....................................118

5.3. Удельное сопротивление текстильного термоусаживаемого полотна....................................................124

5.4. Выводы по главе 5.......................................127

Глава 6. Изучение и моделирование свойств термоусаживаемого текстильного полимерного полотна на основе свойств составляющих его нитей.......................................................128

6.1. Изменение геометрических размеров текстильного полотна в различных температурных режимах............................128

6.2. Уравнение зависимости усадки текстильного термоусаживаемого

полотна от температуры и времени теплового воздействия.........130

6.3 Моделирование свойств текстильного полотна на основе свойств составляющих его нитей.....................................134

6.3.1 Модель линейных приближений......................134

6.3.2 Модель реальных приближений...................... 140

6.3.2.1. Зависимость коэффициента усадки текстильного полотна от количества ПЭТФ нитей основы по методу реальных приближений.............................149

6.3.2.2. Зависимость усадки текстильного полотна от плотности уточных ПЭ мононитей....................152

6.4. Повышение качества посадки текстильного полотна на кабели под воздействием температуры...................................153

6.5. Выводы по главе 6.......................................155

Заключение.....................................................156

Библиографический список используемой литературы..............158

Приложения....................................................177

Введение

Интенсивное развитие промышленности и техники ставит перед материаловедением задачи получения новых материалов, повышение ресурса работы традиционных материалов, разработки оптимальных режимов эксплуатации, задании надежных методов прогнозирования работоспособности. Полимерные волокна, нити, пленки, а также композиционные материалы на их основе стали незаменимыми в изделиях бытового и технического назначения, деталей автомобилей, аэро- и приборостроения. Эффективность производства полимерных материалов существенно зависит от развития соответствующих разделов материаловедения. Расширение областей применения и условий эксплуатации полимерных материалов требуют качественного исследования их деформационных свойств [1-2].

Также интенсивное развитие новых медицинских и биотехнологий формирует потребность в получении новых материалов, обладающих необычными, новыми свойствами и называемые "умными" или "интеллектуальными" материалы К таким материалам относятся термоусаживаемые полимерные материалы. Термоусаживаемые материалы нашли широкое применение во многих отраслях промышленности и в первую очередь в электротехнике, за счет достаточно высокого электрического сопротивления. Кроме электротехники применяются также в автомобилестроении, авиастроении, приборостроении, энергетике, и во многих других областях промышленности. Это новый перспективный и простой в применении материал, обладающий очень хорошими эксплуатационными свойствами. Прежде всего, это высокое электрическое сопротивление, стойкость к воздействию низких температур и агрессивных сред: кислот, щелочей и нефтепродуктов. Впервые термоусаживаемы материалы были получены в начале 50-х годов в США. Применение термоусаживаемых материалов в кабельной промышленности привело к снижению затрат на соединительные роботы, намного повысило прочность и

долговечность кабельных соединений. Эти материалы одинаково хорошо подходят для помещений и наружного применения [3-5].

Природа термоусаживаемых трубок весьма обширна. Одним из малоизученных видов термоусаживаемых трубок являются текстильные термоусаживаемые трубки - полотна. На сегодняшний день нет глубоких исследований таких полотен. Термоусаживаемые текстильные полотна отличаются тем, что за счет усложнения ее структуры, в частности, многокомпонентности и вида переплетения, можно широко варьировать ее свойства, степень продольной и поперечной усадки. Одним из основных компонентов термоусаживаемых текстильных полотен выступает модифицированный сшитый полиолефин, чьи межмолекулярные цепочки в технологическом процессе сшиваются между собой. Благодаря этому полимер приобретает "эффект памяти формы". Эффект памяти формы отражен в работах узкого круга авторов, в частности в работах В.А. Белошенко, A.B. Стригина, Р.А.Каюмова, В.Н. Варюхина, Ю.В. Возняка и др. [6-9]. Однако исследований таких многокомпонентных материалов, как текстильные термоусаживаемые полотна, в состав которых помимо модифицированной полиолефиновой нити могут входить и другие полимерные нити с разными степенями усадки, накладывая тем самым ограничения на зависимость усадки, электрического сопротивления текстильного полотна от различных температурно - временных воздействий, не велось. Так же, одним из важных направлений в исследовании термоусаживаемых текстильных полотен является прогнозирование ее величины усадки в зависимости от усадки основного термоусаживаемого компонента, плотности уточного и основного переплетения составляющих трубку компонентов. Данное направление позволит повысить качество посадки термоусаживаемой трубки на различные предметы, в частности, кабели, что обеспечить хорошую изоляцию и защиту от вредного воздействия окружающей среды на кабель и не допустить излишнюю усадку изделия для предотвращения потери прочности термоусаживаемой трубки.

Поэтому цель данной работы — разработка методов исследования,

-г

прогнозировании свойств волокнистых материалов с эффектом памяти формы, моделирование характеристик эксплуатационных свойств термоусаживаемых технических текстильных полотен на основе усадки входящих в его состав нитей.

Основными задачами исследования являются:

- Разработать методы исследования процесса термоусадки нитей, входящих в состав текстильного термоусаживаемого полотна;

- Исследовать термодеформационные процессы нитей-компонентов текстильного термоусаживаемого полотна в различных температурно-временных режимах;

- Разработать способы описания термодеформационных процессов волокнистых материалов, обладающих эффектом памяти формы;

- Разработать физическую модель структурных процессов волокнистых материалов с эффектом памяти формы;

- Выявить влияние температурных воздействий на механические свойства нитей, входящих в состав текстильного термоусаживаемого полотна;

- Изучить процессы усадки технического текстильного полотна в различных температурно-временных режимах;

Разработать методы моделирования процессов термоусадки текстильного термоусаживаемого полотна на основе усадки входящих в его состав нитей;

- Выявить область рабочих температурных режимов текстильных термоусаживаемых материалов.

Научная новизна работы:

- Выявлены закономерности усадки текстильного полотна и составляющих его нитей в различных температурно-временных режимах;

- Разработаны модели для описания прогнозирования процесса усадки нитей, составляющих текстильное полотно;

-Разработана модель структурных переходов волокнистых материалов с эффектом памяти формы. Определены основные энергетические состояния полимера с эффектом памяти формы;

- Предложены методы моделирования и прогнозирования усадки термоусаживаемого полотна на основе усадки нитей, входящих в его состав ;

- Для моделирования процесса термоусадки нитей в свободном состоянии и режиме изометрического нагрева предложено общее уравнение деформации для нити с эффектом памяти формы.

Практическая значимость работы:

- Разработаны методы описания термодеформационных процессов синтетических нитей, обладающих эффектом памяти формы, позволяющие прогнозировать их усадку в различных температурно-временных режимах;

- Разработан метод прогнозирования усадки текстильного полотна на основе усадки составляющих полотно нитей, позволяющий контролировать качество посадки полотна на изделия до стадии температурных воздействий;

- Выявлены температурно-временные области воздействий для задания необходимых режимов эксплуатации термоусаживаемых текстильных материалов;

- Разработаны методы моделирования и прогнозирования усадки текстильного термоусаживаемого полотна на основе составляющих его компонентов.

Апробация результатов работы

Результаты работы доложены на международной научной конференции и 7-ой и 9-ой всероссийской олимпиаде молодых ученых "Наноструктурные, волокнистые и композиционные материалы" (СПб, 2012 г; СПб 2013.); XVI международном научно-практическом семинаре "Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы 8МА11ТЕХ-2013" (Иваново, 2013 г.); II международной научно-практической конференции "Тенденции и инновации современной науки" (Краснодар, 2012 г.); III международной научно-практической конференции

"Инновационные технологии в сервисе" (СПб, 2012 г.); всероссийской научно-технической конференции "Строительная теплофизика и энергоэффективное проектирование ограждающих конструкций зданий" (СПб, 2009 г.); международной научно-практической конференции "Инновационные процессы в сфере сервиса: проблемы и перспективы (СПб, 2009 г.).

Публикации. По материалам опубликовано 11 печатных работ, 3 из них в изданиях, входящих в "Перечень ВАК...".

Глава 1. Полимеры с эффектом термоусадки

Глава посвящена литературному обзору по тематике диссертации. Освещен класс термоусаживаемых материалов, изложены известные способы формирования эффекта памяти формы у полиэтилена и его свойства.

1.1. Термоусаживаемые материалы

Возрастающее количество электронных элементов в текстильной, автомобильной и других промышленностях требуют дополнительных мер по обеспечению электроизоляции, защиты устройств от вредного воздействия окружающей среды и химический веществ [2, 10]. Одной из широко используемых и оправданных с экономической точки зрения технологий для изоляции и герметизации проводки, жгутов, защиты мест соединений проводов и различных элементов электрооборудования стало применение термоусаживаемых материалов в виде трубок, термоусаживаемых трубок с внутренним клеевым слоем, специальных изделий - муфт, колпачков и их комбинации с термо - и не термопластичными клеями и герметиками. Благодаря своим уникальным свойствам около 50% производимых в Европе термоусаживаемых продуктов потребляется автомобильной промышленностью.

Одним из перспективных направлений является производство термоусаживаемых трубок из технического текстиля. Термоусаживаемые трубки из технического текстиля — современный, простой в применении высокотехнологичный материал, нашедший широкое применение в электротехнике, энергетике, автомобилестроении, авиастроении, приборостроении и многих других областях промышленности [3]. Основное свойство термоусаживаемых трубок — сжиматься (или усаживаться) под воздействием температуры. При этом усадка происходит только в поперечном направлении (трубка уменьшается в диаметре) и практически не наблюдается в продольном [6].

Термоусаживаемые материалы изготавливаются из различных полимеров, подвергнутых специальной обработке. Чаще всего

термоусаживаемые материалы изготавливаются из композиций на основе полиолефинов (полиэтилена), но используются и другие материалы, например: поливинилхлорид, поливинилиден, фторопласт-4, полиэтилентерефталат, фторсодержащие эластомеры, кремнийорганическая резина, синтетические резины (неопрен, ЕРЭМ) и т.д [3, 11-12]. Термоусаживаемые текстильные матер�