автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Строительные композиты с повышенными вибропоглощающими свойствами

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Г - ИСКРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

О МАИ 1335

На правах рукописи

ЧЕРКАСОВ Василий Дмитриевич

УДК 691'.327.175:62-752:674-817-41:630*863:674.046

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОМПОЗИТЫ С ПОВЫШЕННЫМИ ВИБРОПОГШЦАВДШ СВОЙСТВАМИ

05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 1995

РЗииТЗ ВЫЛСЛНёНа В МОСКОВСКОМ ОрдсКа л£КККЗ К ОрДеНа ТруДОЕ го Красного знамени государственном университете путей сообщени

Официальные оппоненты: действительный член Российской акадеыи архитектуры и строительных наук, доктс технических наук, профессор В.М.Бондаренко,

член-корреспондент Российской акадеыя архитектуры и строительных наук, доктс технических наук, профессор А.П.Прошин,

доктор технических наук, профессор И.И.Наназашвшш Ведущая организация: Центральный научно-исследователега институт строительных конструкций.

Защита состоится "с2 " 1995 г. в ча;

на заседании диссертационного совета Д 114.05.08 при Носков! ком государственном университете путей сообщения по адрес] 101475, Москва А-65, ул. Образцова, 15, ауд. .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московски государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослав

1995 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный п< чатью, просим направлять по адресу диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.И.Кшок

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Создание полимерных композиционных материалов с высокими вибропоглощающими свойствами, сочетающих высокую демпфирующую способность с хорошими физико-механическими и санитарно-гигиеническими свойствами, обеспечивающих снижение расхода энергии, ресурсов и трудоемкости при их изготовлении, является актуальной задачей материаловедения.

Развитие техники, связанное с увеличением скоростей и мощностей машин и механизмов, привело к значительному возрастанию вредных шумов и вибраций, понижающих надежность работы механизмов, ухудшающих условия труда. Одним из основных способов эффективного снижения вредных шумов и вибраций является применение в конструкциях, подверженных воздействию динамических нагрузок, материалов с высокими вибропоглощающими свойствами. В связи с этим разработка материалов с высокими вибропоглощающими свойствами становится чрезвычайно актуальной и требует незамедлительного решения. Эффективными материалами для борьбы с шумами и вибрациями оказались полимёрные и древесные композиционные материалы.

Несмотря на широкое применение этих вибропоглодающих материалов, некоторые проблемы их структурообраэования и высокого демпфирования остаются малоизученными. Современная технология изготовления древесных«- йспшодиционных' материалов требует применения дорогостояща я токсичных синтетических смол, не позволяет получать экологически чистые материалы с высокими физико-механическими и вибропоглощающими свойствами.

Перспективным направлением совериенствования технологии производства вибропоглооэющих древесных композиционных материалов представляется применение биотехнологического процесса для пред-

1

варительной обработки древесного и другого растительного сырья целью выделения в нем природного клеящаго вешэства. Это позволи получать экологически чистые древесные композиционные материал на природных клеящих веществах с высокими физико-механическими вибропоглопрющими свойствами.

Цель работы заключается в создании высокодемпфируш щих композиционных материалов и разработке технологии их изготов ления. В таком аспекте задачи исследования формулируются следую щим образом.

1. С позиций современных представлений механики и физики яв лений обосновать теоретические предпосылки и пути создания высо кодемпфирущих композиционных материалов.

2. Установить основные закономерности вибропоглощения в по лидорных композиционных материалах и разработать предложения п повышению вибропоглощапцих свойств композитов.

3. Провести изыскания аффективных полимерных вяжущих и на полнителей для вибропоглощапщих материалов и разработать способ повышения вибропоглощапщих свойств полимерных вяжущих.

4. Выявить зависимость виСропогшцаицих свойств композита о с труктурообразущих факторов и оптимизировать составы полимерны композиционных материалов по показателям вибропоглощения.

5. Установить влияние частоты колебаний, температуры и амп литуды деформаций на вибропоглощащив свойства композитов.

6. Обосновать теоретические предпосылки получения вибропог-лощающих древесных композиционных материалов на природных клеят веществах, используя последние достижения химии и микробиологии.

' 7. Выявить и оптимизировать технологические' параметры био технологического процесса выделения природного клеящего веществ: в древесном и другом растительном сырье и изготовления древесны 2

«

»¿позиционных материалов на природных клеящих веществах.

8. Разработать древесные композиционные материалы из биоло-мески активированного растительного сырья и оптимизировать их юйства.

9. Осуществить внедрение вибропоглощаших композиционных ма-;риалов в конструкциях, подверженных воздействии вибрации.

Научная новизна. Разработаны высокодемпфирувщие шимерные и экологически чистые древесные композиционные ыатери-ш. Выявлены мехапиэш высокого демпфирований в композитах. Тео-1тически и зксперкиентаз&но установлена зависимость виброяогло-икцсх свойств композиционных материалов от структурообразущих кторов. Подобраны аффективные вяяуцие, наполнители и заполяите-I для вибропоглощдазя материалов.. Разработаны способы потяге нет ¡бропоглощияях свойств композиционных материалов. Впервые с '.пользованием биотехнологии разработана технология производства »логически чистых вибропоглоярщюс и отделочных дрэвэснкз ком-)з:щиошшх материалов без применения синтетических вякунщх. Тео-(гячески и экспериментально обоснована возможность Еыдэлев:га йгродного клеящего вег^эства в древесном и другом растительно« ¡рье лигнинрззрушшощает грибами. РазрзСотан технологический прочее выделения природного клеявдэго вещества из древесного и дру-1ГО растительного сырья и оптимизированы его основные технологи-ские параметры. Еыявлены оптимальные условия изготовления дре-сных композиционных материалов из биологически активирозакяого |рья. Подобраны эффективные упрочняюще добавки для древесных «позиционных материалов на природных клеящих веществах. Уставлены основные физико-механические и внбропоглоЕушзге свойства лимерных и древесных композиционных материалов.

Практическая ценность работы. Разра-

3

ботанныэ вибропоглсщзищке композиционные материалы эффективны для устройства вибропоглощэвдих покрытии, фундаментов под оборудование, полов с интенсивным режимом работы транспорта и другого оборудования, вибропоглодающих зашивок легких ограждений помещений. Применение биотехнологического процесса для выделения природного клеящего вевдэства из древесного и другого растительного сырья в производстве древесных композиционных материалов позволяет снизить расход энергии и давление прессования, избежать использования дефицитных, дорогостоящих и токсичных синтетических смол.

Реализация работы. Разработанные вибропогло-щавдие материалы прошли опытно-промьшеннуп проверку на предприятиях Республики Мордовия (Чамзинский комбинат комплектов строительных конструкций, Комсомольский трест коммунального хозяйства« Кадошкинсюм электротехнический завод). Применение вибропоглощаю-щих материалов на этих предприятиях позволило снизить уровень шума на производстве на 4-25 дБ, что привело к улучшению условий труда. Экономический эффект от применения вибропоглощающих материалов в фундаментах под оборудование составил 53,22 руб с 1 м3, а в полах 7,82 руб с 1 м2 (в ценах до апреля 1990 г.).

Технология производства древесных плит на природных клеящих веществах с применением биотехнологии прошла опытно-промышленную проверку во ЕНИИдрев на промышленной линии по производству лигно-углеводных древесных пластиков. По заказу Министерства путей сообщения России ВНИИдрев разработал проект опытно-промышленной технологической линии по производству древесных плит на природных клеящих веществах с применением биотехнологии мощностью 3,5 тыс. м3 в год. Применение биотехнологии для предварительной обработки древесного сырья впервые позволило получать древесные плиты на природных клеящих веществах по технологическому режиму производства 4

древесностружечных плит на синтетических ряяулгих. Стошоста древесных шля* тга грт^слпгк ¡"з.т-лх вецэствах на 14-23 X нк".э, чей дрэзееноструяэчшх ллит яа сгопетичссгез: воядах.-

Апробация. Основные результаты исследований дииадн-вазпса и обсуядашсь на метдукарсдной ютфэренция по етроитежьвда компсэнцкояльа« материале." з Ташкенте, на 12 республиканских и рэ-гаонагьных коифвровцяях, семинарах и совогззяпх.

П у б л и к а ц и и. По результатам исследований олублик: :ако 50 печатных работ, получепо 11 авторских свидетельств на ивобретз-вия, 2 патента ?Э и 4 нолэ^ггьпнз рггэгоя на «гедзчу патента РЭ.

Объем работы. Диссертационная работа состоят из введения, пяти глзз, основных выводов, списка использованной литературы и 1 прилегания. Диссертация содержит 249 страниц ).?злп*.помесного текста, 31 таблицу, 117 рисунков. Библиографический список включает 296 отечественных и зарубежных источников. В приложениях приведены акты промышленного Енедрения, методы статистической обработки.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе излажен анализ литературных данных

ю структурообразовагаго, механизмам высокого демпфирования,

*

:войствам и применению различных вибропогяощащах композиционных гатериалов. Установлено, что вибропоглощащие композиционные материалы, как правило, двухкомпонентные систем. Сдна из компонент Яладает высокими демпфирующими свойствами, а вторая является уп-ючнящей. Выявлено, что вибропоглодащие свойства всех кошози-даонных материалов зависят от свойств составляющих их компонентов I параметров образующихся структур. Отмечена перспективность [рименения в качестве вибропоглощагацих материалов полимерных и

5

древесных композиционных материалов.

Современное представление о механизмах высокого демпфирова ния, физике явления и структуре вибропоглощзщах композиционны материалов основывается на работах Е.С.Сорокина, Г.С.Писаренка

A.И.Цейтлина, Ю.К.Фавстова, A.C. Никифорова, А.П.Яковлева

B.И.Саломатоза, А.Н.Бобршевз, П.Г.Комохона, В.Ц.Еондаренко.

Анализ исследований показывает, что, несмотря на определен

ный опыт использования полимербэтонов в конструкциях, подвергай них воздействию динамических нагрузок, а листовых древесных ком позиционных материалов в вибропоглощаищих зашивках легких огрет дений помещений, вопросы высокого демпфирования, структурообразс вания в этих материалах остаются малоизученными. Технология изго товления листовых древесных композиционных материалов несовершек на и требует нетрадиционного подхода к ее совершенствовании, полимерных композиционных материалах недостаточно полно выявлен влияние полимерного вяжущего, наполнителей и заполнителей различ ной природы, а такие структурообразующих и внешних факторов н вибропоглощающиэ свойства, не оптимизированы составы композитов Полимерные композиционные материалы нудцаготс» в улучшении вибра поглощающих свойств, поэтому необходимо разработать способы повы шения их.

Во второй главе с позиций современных представ лений механики, физики явления и полиструктурной теории обоснова ны теоретические аспекты получения высокодемпфирушрх композитов

В композиционных материалах различает несколько структур С точки зрения практической технологии достаточно рассмотрени наиболее общей структуры полимерных композиционных материалов н уровнях микроструктуры, присущей СЕягуюагда, и макроструктуры, зса рактерной для композита в целом, б

Макроструктура полишряого композиционного ютзриала предс-авляется состоящей из двух компонент: непрерывной компоненты -атрицы и крупного заполнителя, распределенного в ней. При упру-ои заполнителе диссипация анергии з композите сосредоточена в сновном в области контакта зерен заполнителя с патрицей. С уче-о.м этого виоропоглояёзяще свойства полимерных композиционных ма-ериатюв на уровне макроструктуры кы предлагаем анализировать а модели в виде двух сферических частиц ззлолнитедл, контактирует): через слой матрицы. Эф^ктивний комплексный модуль сдвига ля композита в этом случае будет иметь следующий вид:

Г 3,Т

с - с_м_

где Вя - модуль сдвига матрицы; v, \'иах - соответственно онцектрацип и предельная концентрация заполнителя.

Используя принцип упруго-вязкоупругой аналогии, мы получили сражения модулей накопления и потерь композита-.

Сгк' = • ^

где * = Ш^т^Жг ъ -коэ№цкент потерь

атрицы.

Коэффициент потерь композиционного материала с упругим за-олнителем на уровне макроструктуры равен:

При упругом яедиссипативном заполнителе рассеяние энергии в омпозите на уровне макроструктуры происходит только в матрице, аполиитель необходим в этом случае для повышения модуля упругое-

ти и модуля похерь композита. Рост последнего показателя приводит к повиаенио эффективности вибропоглощения.

»¿ккроструктура полимерного композиционного материала представляется в виде непрерывной компоненты - полугарного влкуцэго, в котором расположены частивд наполнителя в ьзде с£с-р усредненного диаметра с^ = 6'/рЗ , выраженного через дисперсность.

В зависимости от содержания пзполнктеля коипозиционкке материала подразделяются на кадонаполкэнкыэ и Еысскойалолкекнью. В малокзлодненкых композиционных материалах частши наполнителя отстоят друг от друта и не оказывают друг на друга никакого влияния. Композит с малой объемной долей включений ш предложили моделировать в виде изолированного упругого включения, окруженного слоем матрицы и помещенного в бесконечную изотропную среду с искомыми эффективными характеристиками. Комплексные модули объемного сжатия и сдвига такого композита равны:

где Кщ*, Кп* - соответственно комплексные модули объемного сжатия матрицы и наполнителя; вп* - соответственно комплексные модули сдвига матрицы и наполнителя; v - объемное содержание наполнителя.

Используя принцип упруго-вяэкоупругой аналогии, мы получили выражения модуля на- .зпления и потерь при объемном сжатии:

к; = к; +

1 + и-я-) (к:-к*)/(к:+4/з в;) ;

(<?„»-б£) у

1 +

(Кп-Ютг

/

ц," __ V* . _ГКп-Кт)У .

" Кт + *+ 0 --* 4/з¿Г) '

где Кщ', Кщ" - модули накоплений и потерь при объемном слагай матрицы; Кп*, Кп" - модули накоплений и потерь при объемном сжатии наполнителя; (V. - модули накоплений и потерь при ;двиге матрицы.

Коэффициент потерь малонаполненного композиционного материала при объемном сжатия определяется следущим выражением:

= -Ки- —

к;

\

В 2Г

\ +

ш.

В/А

где П - коэффициент потерь матриад; А = ~ 1 з

п _ V . 4 • г _ _ <| • -л _ 1 . А. МА.

в"1+ з к ' с к5г 1 ' з к:

Модули накопления и потерь ыалокшшпегаого композита яря :джге имеет вид:

+ 7Т7Р

в*-а* +_

где к«*. К*''» Кп*. Кп" - соответственно модуля накопления ( потерь матрицы я наполнителя при объемном сжатия ; 3«', (Зп" - соответственно модули накопления и потерь при сдвиге «нрицы и наполнителя.

КгмДфм си!1 ит псперь ■еет сземшрк жхц:

иошозжга щж сдаяге

А'п 1 +

i , A'v

' 1+сг-гг)А'В'

гдеС| - ксайшэкат ютерь щврщвд А ' = Cxn' ~ Gíí j • ws . p. _ 6(Kw + .

ЯГ

Щш усхавие Кп" > t^' в Кд" « Ifc," ш Ga' > G*' в Si" « Ça"' шцгая» А > О; С - -1; А* > О; А" - -6»**. В зтсм случае хря увешчвии о©ьа«ого сидераашв яшшпд Судет про-шлцдд'гь схахеняв uafjsz потерь к коайфщвента потерь ыажшаяо*-esнаста яавоава. В гид с зяк митиппдшипмн иптгиия« с упругая веди-ччт wiiiiuit ишяпврот Oy дут ве ajjenou ш кяСро-

яшвзестве вваапцаехя в касгазите v > О, Ж отдельные частвде его сЯдшиа в вх qamsue схов вшваот uzaceteíc-гвавать между ссОак, оОрагуя в зазс^зх шхду частв$5шв иввиочкув ститауру мзх|ш$1. Ввяят tero. что феиэанвые сюв ппимвра обладает ориеита^ак1>-уццуид:удрннии i -щукту^щотдястпгтки в BSBUOSK-ясв кржггаыжчжхггы!, щенка сикается усвженнав цричнаетыв по сраврршвп со структурой абвааай ызяряар. amoBEbsav составу псшяераого гашознщюнвого махервала соответствует 10

средгст толщена ядгнст гшгдмрршн «втркцы СЪ), ямясз^нсн одним пз осгсзгнх показателей структур тапгагята. 3 света с эгага г ш-сокоичпшнанинт кекпозктаз частиц наполнителя кпнтакжяэувт друг с другга! через вжезя? паснернам «¿трипа, поэтому лжяяишдя энергия я упругая ааерття з ест Судут сссредоточены в оймчи контакта частиц. > Ксхида та этого структуру "шггакссзвогзвжвсго юшозята, по нзаэчу нвгнво, преяпичтитехьЕее исдэгкрсгатъ в ажда дезт контзктеруеезее тареэ подкиернув плэяку частгц нзгааЕзгтеля. Ожккыкк пзрзиетр2нз тагей нслехр. янггютя срадзесгзгжлткеекзе расетогзэ кгжяу частички а г тшг^за гагаерЕзй тшекяв I». Ез ятг^пгяя работы ыодехз легуезко сгеззгзэее ЕкрахгЕа» эЯееткгнотэ мщугя уцрутгетг иЕогеиасзкневнпго етмзозита с упругим ззпознз-тагем:

гле £« - медуза упругости тапшерЕого зяхуврго; О. — с/ т П "

Ь = с! [(^Г

С учетом этого эффективная модухъ усрутостя якгет гад:

Ек=Ет(1 + Щез#0)*-1] )•

Мсяуги вакгтгнЕЯ и готерь яшгта соотиагстЕеяна равна-.

Е^ = Е'„,-& ; Е* =

ЕОЗффКЩЕНТ ПОТЕРЬ тач11ЖЛ»Ч'»''' »и»Ц«Ц»1 ь.У1И'р катэ-

рюха ЯрШВ1 2ХД:

П= = — П * Е^ Ея

и

где г) - коэффициент похерь полмерного впуцэго. >т

В высоковапоятвяшс композитах с упругим наполнителем рассеяние анергии Суде* происходить в основном в ппгаморном вяжущем. Наполнитель оказывает влшгош топко на модуль упругости и модуль похерь композита, повывая их при увеличении его количества.

Из этого следует, что при упругом заполнителе мбршоглоцао-цие свойства композита в основном определяются вкСропогхоцапрми свойствами пешмерного вяжущего.

Увеличение содержания наполнителя больяе предельной концентрации приводит к дефициту полимерного вяжущего, необходимого для форсирования двухкомлонентной структуры композиционного материала, и образованно в нем пор. В результате образования пор в композиционном материале появляется новый механизм диссипации анергии - рассеяние анергии при проскальзывании частиц относительно' друг друга, процессы рассеяния анергии в твердых телах выступает как проявление множества элементарных актов контактного взаимодействия внутри твердых тел между элементами структуры. Контактное взаимодействие осуществляется на так называемых пятнах касания или фактических площадках взаимного скольжения. При рассмотрении взаимодействия двух частиц наполнителя без полимерной пленки найдено количество рассеиваемой га цикл анергии при проскальзывании:

^-щия —вга>

где О. - радиус пятна касания;^ - коэффициент трения скольжения; (эд - модуль сдвига наполнителя; Ро - нормальная сила в области контакта; С} - касательная ста в области контакта.

Величина рассеиваемой при проскальзывании энергии колебаний возрастает с увеличением числа контактов, на которых происходит 12

троскальзываиие. Количество таких контактов будет увеличиваться ю пере образования пор. Интенсивность этого процесса, а следовательно, и количество контактов с несовершенной связью можно сосвенно оценить введением нового понятия - удельный свободный эбъем наполнителя:

Уп »

где V, уПр - соответственно концентрация и предельная кон-;ентрация наполнителя в композите.

Диссипация энергии при проскальзывании тесно связана в ком-юзите с удельным свободным объемом наполнителя и определяется следующим выражением:

С учетом того, что при проскальзывании рассеяние энергии >Сусловлено свойствами наполнителя, установлено следующее выра-юние, описывающее коэффициент потерь сверхвысоконаполненного юмпозита:

пк = г * пг-^.

Таким образом, показано, что в сверхвысоконаполненных компо-итах рассеяние энергии будет возрастать с увеличением удельного вободного объема наполнителя.

Далее теоретически показано влияние наполнителя с высокими ;иссипативными свойствами на вибропоглопрющие свойства композита. Ьлучены выражения для расчета эффективных модулей сдвига и оСъ-много сжатия композита с диссипативным наполнителем:

гдвд1 н Я- коэффициенты Лат матрицы; Лог модуль упругости наполнителя при сжатии; и ^ - соответственно коэффициенты потерь при сдвиге в сжатия; у - количество диссипативного наполнителя.

Выражения для расчета коэффициента потерь композита, содер-жацэго наполнитель с высокими дассяпатявяыми свойствами, ними следующий вид:

для продольных ваш:

п - ■» 4/ЗЯ» . К. +4/31"« '

для поперечных волн:

п -Лк

Ъ-иг '

где

•4/3^

Установлено, что введение в полимер диссипативного наполнителя повывает коэффициент потерь и модуль потерь композита. Изменение ¿тих характеристик происходит при увеличении количества дисрипативного наполнителя и потерь в нем, но ведет к снижеЮю модуля упругости в прочности композиционного материала. Поэтому количество этого наполнителя в композите должно быть таким, чтобы не происходило снижение модуля упругости и прочности. Наиболее 14

существенное влияние ва демпфируют» свойства композиционного материала может оказать наполнитель, имеющий высокий коэффициент потерь и низкий модуль упругости.

Выявлено влияние силы адгезионных взаимодействий между наполнителем и свягущим. Установлено, что ослабление этих взаимодействий облегчит протекание релаксационных процессов, даст возможность более полно реализовать деформационные свойства полимера и повысить демпфирующие свойства композиционного материала.

Адгезионные взаимодействия между наполнителей и свягущим могут быть уменьшены введением на границу раздела между наполнителем я свягущим третьей компоненты - тонкого межфазного слоя.

Дня определения эффективных модулей композиционных материалов с межфазным слоем, а по ним и характеристик вибропоглощащих свойств использован метод самосогласованного ноля, проблема взаимодействия частиц в композите сведена к задаче об изолированной сферически-слоистой частиц», погруженной в материал матрицы и находящейся в однородно« внешнем воле. Ва основе решения задачи об одном включении получены выражения объемного модуля сжатия и модуля сдвига композиционного материала с межфазным слоем в сле-дуощеш вдде:

где Кщ и - модуль объемного сжатия и модуль сдвига матрицы; V - объемное содержание слоистого наполнителя; ч*, од - коэффициенты, учитывающие влияние межфазного слоя:

КС _ I/1 . _ /пг4 /1

^ - Г\ ~ 1\(П , С7< - (7 Сг/в •

Модули накопления и потерь композиционного материала с мех-фазным слоем при объемном сжатии и сдвиге имеет следующий вид:

к: = к^ /1 -

З2гч:

\ + ^

< ЗК Аб?;

>

ггз.

\

У + по' 6 пс + га» )' 1 + в:) *

\ + 1

Используя выражения модулей накопления и потерь, мы получил формулы для расчета коэффициентов потерь, которые равны: при объемном сжатии: -

I)

\ + Р/С

__

< +Ъ/А

1в

где в=згг^; +

V - объемная концентрация наполнителя;/7- коэффициент потерь

'О)

'атрицы.

Коэффициенты 41*, 41", учитывающие влияние некфазного слоя :а демпфирующие свойства композита^ равны:

¥^-00*0(0'-»').

где О. - радиус частицы наполнителя с меифазным слоем; й -адиус частицы наполнителя; при сдвиге:

'1- М 1

1 +2МК/Р

а

да 0= гг^ ; м= 1 *;

Коэффициенты 42', 42" равны:

+ т^^Х3^"*4 г 0(а'" Т?1);

a¡ = -jf + ЗУ«МФС+ 2 У;«*)(а3- 7?3>

- - i V3 ¿ УГг)(а^- p/).

Предполагая, что А,С и F,t¡,P,K - некоторые констангы, харги-теризущиэ упругиэ свойства матрица, fcia увеличения дегазируй-S9QC свойств коупозздзовяых шгвриагов со сяоксгш нашишигегвм необходимо шподпевш слэдущэго условия:

ъ< о ; В >0 ; D/c -с 1 j M¿0; G>C. ото возкгкгю при

Kí„ Kíí, ' 1 Gi >1'

в сБзгп с 8тку Ошю установлена, что ыэяфазнкй слой в кахо-кщконном штарааге веоЗходкь» шполнять из ц&тврнзга с ыодужш уярутсста ыэеьеэ к иодулоы потерь бсшьаэ, чэы у ыатршиг. "

Поаучэну шшатичвевш вдраходкг, сгоаигзк^э вазшжлост:. коэффициента цотерь ползаэриого композиционного наторкала от частоты кодзбагпш:

_____ _о те

ma-i íPcoY ^ ¿E(o))[j н- (Jba))n]e '

где (Ь , П - постояикь® материала, - частота KOseüavKÍ;; BmtL\г шксгааланое значешю модуля упругости. Набученная зависимость когйицпента. потерь от частота казв-баппй цоиет использоваться при наложении частотного и температурного факторов. Для учета совместного аваяшзя пг дз^пфз^уиг^э свойства гагериазз частот колебаний и тешкрауры используется принцип тешературко-частотной зквиезлэнтеостй. Согласно этому принципу зкспзримзктальные данные, полученные при определенной 18

«гетоте и гешэратурв, могут Сыть распространены на друтув частоту я тезтгратуру с помогаю парскэтра приведенной частоты гдей)-¡¡ействнтеданая частота, «¿т- функция температуря, определяемая злэдующиа Еиркгэшои:

0 + I -То

гдэ Сь Со, Т0 - постоянные, зависни?® от сеойстл иаторхага. При известном коБф&щззнте смеданяя о£г гавпсагость коэффи-зонта потерь от частота иадеОазшй п температуры коггно прэдста-!ЯЯ в мвдувтэм виде:

I ¿Е С/ +(]5Шт)]

3 третьей главе приведены результаты по раз-;гботко вябропоглоцазцих лолиг'эрккх к.о;.аог;щг:снют материалов. Ьздсбракы полияэрнкэ ппзуп?» для гпбропоглощасэдх композиционных шорпалоз и ксследогана их вибропоглощрлщга свойства в шрохом :ешэратурнон диапазоне. Установлено, что перспективными вяйущкми гбгстгсп сетчатые подгсгеры и рэакаионкоспосоОше одпгомеры, дет-51Э сетчатой полшэр после отверждения. таковуггл полжерями явля-зтся эпоксидные смола, кеяасыщзкнкэ полнзфарные сипла и олкгозфир-¡кркглты. Выявлено, что проявление вкбропоглоцзяцшс свойств у ;етчатых палкмзроз вызвано пашгчкэм внутреннего граоэшвз. Возыоя-гостз внутреннего Ерг^енкя обусловливается знутркмоленудярными юрками Врангель пух двикеннй атомных групп около различных осей. 5разртелыше двкяения (степени свободы) около оси полимерной цешз названы вращением группы СНг и всей эфирной группы, а степени ;вободы, относящиеся к боковым группам, вызваны вращением метша-гай группы СНэ, связанной непосредственно с полимерной цепью. С

19

учетом атыу произведена оценка вибропогловунщих свойств пас; мерных вядущих по химическому строению полимерной цепи. Накбал! □ее количество степеней свободы имеют полимерные цепи олигоэфиг акрилата, за ним следуют полиэфирные смолы и самое низкое знача ние степени свободы имеют полимерные цепи эпоксидной смолы. Экс периментальные исследования вибропоглощгющих свойств полимаран вяжущих показали, что наиболее высокие потери наблюдаются у ои гоэфиракрилата, затем у полиэфирных смол и саше низкие потери эпоксидных смол. Таким образом, была установлена связь вибропог лощающих свойств полимерных вяжущих с их химическим строение* Исследованы вибропоглощающве свойства полимерных вяжущих в шире ком температурном интервале. Установлено, что у всех ис с ледова:: ных полимеров наблюдается общая закономерность изменения моду! упругости и коэффициента потерь от температуры. С повыгением те* пературы динамический модуль упругости уменьшается, а коэффицкеь потерь возрастает. У исследованных полимеров характер изменен!: модуля упругости и коэффициента потерь от температуры отличаэте только положением релаксационных областей. Наиболее резкий пере ход из стеклообразного состояния в высокоэластическоэ и при бола низкой температуре наблюдается у олигеэфиракрилата и у полиэфир ных смол. У эпоксидных смол этот переход происходит при более Еа соких температурах.

Выявлена зависимость коэффициента потерь полимерных вяжу«? от амплитуды деформации и частоты колебаний. При возрастании агяз литуды деформации происходит увеличение коэффициента потерь поли мерного вяжущего. Повышение частоты колебаний приводит к снижена коэффициента потерь полимерного вяжущего. Установлено, что воз растание частоты колебаний до 103 Гц менее интенсивно снижает ко - эффицкент потерь, а дальнейшее повышение частоты до 104 Гц приво 20

дит к резкому его сникают.

Найдено оптимальное количество отвард:ггеля, сСеспечЕязг/ю стабильность вибропогло^зщих и физико-мвханичоских свойств.

Показало, что вибропоглсцавщие свойства полимерных вягущет метано улучшить пластификацией и направленным регулированием кх химического строения. В большей степени в улучшении вкбропоглоиз-вдгх свойств нуждается эпоксидная смола. Для нее подобраны эффективные пластифицирукикэ добавки - олигоэфиракрилзт ЫГ©-9, ПВЛ, каучук. Установлено, что наиболее высокими вибропоглос^Е-гзал свойствами обладает эпоксидная смола, пластифицированная сикго-эфиракрияатом ИГЭ-9. Найдено оптимальное количество пдасткфациру-ощих добавок: олигоэфиракрилата НГФ-9 - 15-207., ПВА - 5%, каучука - 201. При ВЕедоики такого количества пластифицирущрк добавок происходит увеличение коэффициента потерь эпо:ссидной сиолы в 2 раза, модуля потерь в 1,5-2 раза.

Установлено, что направленное регулирование хгалгчэского строения полимерного в идущего можно осуществить сополшеризацизй эго с другими мономерами, способными увеличить подвижность сегментов полимерной цепи вяжущего и благодаря этому повысить его вибропоглощающие свойства. Выявлено, что для сополшеризации эффективны полиизоцианаты, т.к. они обладают высокой реакционной способностью. Проведена сополимериаация полшзоцианата Суркзон АТГД-65 с эпоксидной смолой. Исследования вибропоглоцазщкх свойств эпоксидной смолы, модифицированной полиизоциакатом Сури-зон АТГД-65, показали, что их сополимеризация поЕьшзет козффзпщ-энт потерь в 3 раза, модуль потерь в 2 раза, прочность в 1,5 ра--за. Выявлено, что оптимальное количество полшзоцианата, при котором вибропоглощетщие свойства эпоксидной смолы становятся наи-Золее эффективными, составляет 10%.

Исследовано влияние природы наполнителя и его количества k¡ екЗропэглоз^кещэ свойства полимерных коыпогкциолпых материалов, Установлено, что эффективными наполнителями для впЗропогдощзезе ызтерпалов является наполнители с развитой структурой шшерала. 1 иш относятся наполнители с нитевидной, игольчатой, пластинчато; или чезух5чат.ой.£дрцой частиц. Оптииапыюз объемное содерхшш ка-поянетелп в композиционных ыатеркалах с э^октиеяи,® Екбропоглго-цашщиш свойствам составляз? 0,5-0,7. Вшвлгко влияние дисперсности наполнителя па вибрсаогдщвддо свойства композитов. Установлено, что вцзохке E;:6ponor£os532s3í3 свойства емезт композиты ( наполнителей удельной поверхяссгаз 1000-ESGQ с\г/г. йсследоваш влияние запоХнитеда иа вибропоглограгде свойства композитов. Установлено, что десткий заполнитель не влияет на козффщг.ект потерь кзшозята, во повышает его модуль потерь. Высокие вибропог-лоарщве свойства jarear композиционные материалы с гранитным за-шлвителаи при плотных его упаковках.

Показано влияние наполнителя с высокими дисишативгадл свойствами на вибропоглощдоцие свойства полимерных композиционны: материалов. Установлено, что наполнитель с высокими диескпатнвними свойствами повышает коэффициент потерь и модуль потерь noido вита, но снииаэт его модуль упругости и прочность. В связи с эти количество такого наполнителя должно быть ограничено. Вдавлено, что высокими диссипативными свойствами обладают эластомарнш материалы - резиновая крошка и др., высокопористыэ шнеральныэ материалы - шлак, термолит, асбестоцементиые отходы и др. Предложено с помощью наполнителя с высокими диссипатившш свойствам i

улучшать вибропоглощающие свойства полимерных кошоэиционкых материалов с жестким наполнителем. Для этого часть жесткого нзпзд-22

жгеяя отменяется палоллителем с ducgivsjsi днсскпативгалш свойс-■згмя. Установлено, чтс при замене ч.?сти ххсткого наполнителя нссипативнын происходит увеличение коэффициента потерь я модуля отерь композита соответственно а 1,2-1,8 и 1,1-1,3 раза. Бшвле-о, что оптимагьноэ еодер.гзЕН-э резиновой кроаки в обцзм объеме осткого и диссипатизного ездс.тлптзлэн ссстазляэт 10-202., а ac-гстонэмэнтпызс отходов и теркслита 20-30".

Исследовано влияние силы адгезионного взаимодействия между адоянителем и noswopmiM вгхуцта на взйропогяоззащие свойства олниерных композиционных катерк?.лоз. Установлено, что силу адге-

ионеого взанксздэйствия MS-W н?л0лнитвл8м и пошшэром мокео с злить созданием на поверхности наполнителя ультратонкого мелфззно-о слоя, выявлено, что для мсйразяого слоя наиболее эффективны ластификаторн полимерных вяяуцкх. Создание ыегфазного слоя ка аполнитело кз олигсзфиргкрилата КГФ-9 привело к повкиешя коэ|>-ициеита потерь эпоксидного комюзита в 1,5-2,6 раза. На =;:5рз-оодярэкдо свойства подшкэркш композиционных материалов оказы-£эт влияние юлщзна ободочки мэг-фззного слоя. Ее увеличение при-одпт к позиаегагэ тозффициента потерь композита и снкг-ениз его одуля упругости, прочности. Найдена оптимальная толщша сЗоло'-гкн ежфаэпого елся из отгоа&яракрялата КГФ-9, которая составляет ,07-0,12 от диаметра частиц наполнителя.

Изучены вкЗропоглац-сг^е свойства тшшерОетояов »врхасной труктуры. Полимерные композиционные материалы каркасной структу-а можно рассматривать как разновидность композитов с кеяйозпш леем на заполнителе. Установлено, что дэмпфируюгшз свойства ¡миозитов каркасной структуры обусловлены в основном рзссевнкем иергии в матрице и в меньшей степени в шгэе каркаса. Эффективные

23

виОропогяга^щяа свойства в&эвт композиты с достигав каркасом и высокодемпфирущэй матрицей. Выявлено влияние клея каркаса на демпфирующие свойства композитов каркасной структуры. Установлено, что при склеивании каркаса материалом с модулем упругости меньше, а коэффициентом потерь больше, чем у матрицы, происходит увеличение коэффициента потерь компбзита. Увеличение толщины клеевой оболочки в каркасе такие приводит к повышении коэффициента потерь композита. Найдена оптимальная толщина клеевой оболочки, которая составляет 0,051-0,102 диаметра заполнителя.

Исследована зависимость коэффициента потерь полимерных композиционных материалов от амплитуды деформации, частоты колебаний и температуры. Установлено, что у полимерных композиционных материалов с жестким наполнителем и заполнителем наблюдается амплитуд оне зависимое демпфирование и слабо выраженная зависимость коэффициента потерь от частоты колебании в диапазоне частот 101-10э Гц. Для композиционных материалов, модифицированных диссипативным наполнителем, композитов с наполнителями, имеющими на поверхности межфазный слой, характерно амплитудозависимое демпфирование. Выявлено, что температурная зависимость характеристик демпфирования полимерных композиционных материалов определяется аналогичной зависимостью для полимерного вяжущего, но в отличие от нее температурная зависимость характеристик демпфирования композита смещена в область более высоких температур.

В четвертой главе приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований по получению экологически чистых вибропоглощающих древесных композиционных материалов на природных клеящих веществах. Показано, что для зашивок легюос ограждений помещений на транспорте и их отделки перспективны листовые древесные композиционные материалы (древесностружечные и 24

ревесноволокнистью плиты). Однако применение этих материалов от-аничено их высокой вредностью, обусловленной токсичностью син-етических вяжущих. Установлено, что экологически, чистые древес-ые композиционные материалы можно получить, используя в произ-одстве этих материалов природное клеящее вещество.

На основе . последних достижений биологии и химии древеси-ы выявлено, что в древесном в другом растительном сырье содер-ится природное клеящее вещество - лигнин и близкие к нему поли-ахарвды (гемицеллюлоза). Для получения материалов на природном леящем веществе без добавления синтетических связующих необходи-о предварительно выделить в древесном и другом растительном ырье природное клеящее вещество. Анализ существующих технологий зготовления материалов на природных клеящих веществах показал, то они энергоемки, имеют низкую производительность и не позволят получать качественные материалы. Установлено, что перспективны способом выделения природного клеящего вещества в древесном и ругом растительно! сырье является энзиматическое воздействие, дя этих целей наиболее подходят дереворазрулающие грибы - нси-:отрофы, которые интенсивно синтезируют гидролитические и окисли-ельные ферменты. К ним относятся грибы, вызывайте белую гнкгь ¡ревесины (Р.ивПпиз, Р1еигои13, СогЮ1из, ,Р.СГ>гу£05рог1ив1).

Теоретически и экспериментально выявлена стадия разложения ;ревесного и другого растительного сырья лигнинразрушагацими гримами, при которой сырье становится пригодным для производства ма-■ериалов без применения синтетических вяжущих. Установлено, что вксималъное выделение лигнина в растительно! сырье происходит в юнце стадии активного роста лигяинразруиащвго гриба. Теорети-юски установлена связь количества освобожденного лигнина в рас-

25

тигельном сырье с основнши Оиотвхнологическими параметрами прс цесса его выделения:

си = Си].{*-С^£к,ЕДК,/тУв+'*/Ув +

+ К,/ К5[С]. Е< (1 ) У, 3 ссз'/^а°10} ,

где С Ье-]- концентрация освобожденного лигнина; СЬс1 о - п чадная концентрация лигноцеллшоэ¡&С- доля критической биомасс от соответствующей предельной критической величины; константе показывающая, какое количество Сахаров образуется из 1 г суОстрг та, Ко - удельная поверхность субстрата, смг/г; Ё1 - величю предельного насыщения ферментом единицы поверхности субстрат г/см2; Кв - константа скорости гидролиза полисахаридов адсорбирс ванным ферментом; Ке - константа адсорбции фермента; ш - конста! та хиэнеподдержания; Ух. ^Е - экономические коэффициенты соо1 вегственно для образования биомассы и ферментов.

Высокой реакционной способностью древесное сырье обладас при максимальном количестве освобожденного лигнина. Показано, 41 природное клеящее вещество способно образовывать химические свя< с другими компонентами древесины, а также со связующими вещда вами.

Разработан биотехнологический процесс выделения природнея клеящего вещества в древесном и другом растительном сырье. Капе вую роль в любом биотехнологичаском процессе играет культура к пользуемых микроорганизмов. в связи с этим проведен отбор лигни разрушающих грибов.

I

Выявлено, что высокоактивный гемицелдолазный комплекс продз цирует гриб РЛ1ег1пиз. Оптимальная температура культивировав! этого штамма 28-30°С. Эффективность роста грибов зависит от вя) 26

ютительного сырья, доступности в нем питательных веществ для штеза биомассы. Проведенные нами исследования показали, что на-ioise Еятепсотпый рост грнбов наблюдается на растительном сырье высоким содержанием редуцирующих Сахаров. Таким сырьем является ювесина лиственных пород - береза, дуб, осина, а также отходы

юпчатниха (гуза - пая),_виноградная лоза. На древесных отходах

юйиых пород скорость роста гриба ниже, чем на лиственных. Хоро-Л рост гриба набапдается при культивировании на смеси древесных ходов хвойных и лиственных пород. На размножение грибов оказы-ет влияние крупность сырья. Установлено, что наиболее эффектив-* этот процесс идет на сырье крупностью 0,63-3 мм.

Дереворазругапдее гривы, как все гетеротрофные органигш, дучают необходшую анергию только в процессе респирации, т.е. спят. Лш'шшрааруимщим грибам присущ аэ ровный тип дыхания, е. дыхание у них осуществляется только при достаточной содержа-■ кислорода в субстрате. Потребность лигнинразрушающих грибов в слороде рассчитана по элементному балансу и составляет около 45-0,84 г Ог на 1 г биомассы. Выявлены следующие варианты прошенной технологии ферментации: твердофазная и жидкофааная. зработанм peso« ферментации сырья. Существенны* фактором при ердофазной ферментации является начальная влажность сырья. Ус-новлено, что она должна Оль 65-80 X.

Эффективность жидкофазной ферментации зависит от соотнооения дной и твердой фазы. Установлено, что оптимальное количество евесного сырья в культуральной жидкости составляет 10-16 Z по все. Среди веществ, поступающих в клетку из культуральной жид-сти, кислород вследствие высокой скорости потребления грибами

27

является основам лимитирующим фактором. Установлено, что зффек т явный рост лигнинразрушавщего гриба при жидкофааной ферментаци происходит при рОг в пределах 70-100% насыщения. Установлено, чт поддержание рОг в этих пределах необходимо осуществлять перемеши ванием с аэрацией воздухом. Оптимальная скорость мешалки при дс полнительной продувке воздухом составляет 250 об/мин.

Сделано сравнение вариантов ферментации растительного сырья Показано, что эффективным вариантом является жидкофазная ферме» тация.

Разработан режим горячего прессования древесных композициов ных материалов на природных клеящих веществах. Найдены оптималь ные условия прессования: влажность сырья - 22-25 X, температура 200-210°С, продолжительность процесса - 0,66 мин/мм, давление 3,5-4 МПа.

Исследованы физико-механические и вибропоглощающие свойств древесных композиционных материалов на природных клеящих вещесз вах. Установлено, что высокими физико-механическими и вибропоглс щающиыи свойствами обладает материалы с плотностью 1000 кг/м3 более.

Активизация древесного и другого растительного сырья лигнга разрушающими грибами способствует увеличению прочности в 1,6-2, раза, водостойкости в 2 раза и более.

Показано положительное влияние биологической активизацк сырья на свойства древесностружечных плит на синтетических вяжз щих. Установлено, что древесностружечные плиты из биологичес)1 активированного сырья имеют прочность при изгибе в 1,2-1,7 разг а водостойкость в 2 раза выше, чем плиты из неактивированно: сырья. По вибропоглощающим свойствам плиты на природных клеящ> 28

фствах превосходят стекаошастят я другие плитные материалы I синтетических вяжущих, основным достоинством древесных ксмпо-цнонных материалов на природных клеящих вецествах является выжив санитарно-гигиенические свойства.

В пятой главе наложен опыт использования вибро-лмоязпцнх полимерных композиционных материалов в вибропоглова-рос покрытиях, в фундаментах под оборудование, подмоторных пли-IX и полах. Показана эффективность применения вябропоглоцапяк итмерных композиционных материалов в этих конструкциях. Уста->влено, что благодаря применении высокодемпфирущих полимерных »позиционных материалов в вибропоглощавщих покрытиях,- в фунда-»нтах под оборудование происходят снижение уровня шума в поме ар-га на 4-25 дБ и амплитуды колебаний оборудования, размещаемого к таких фундаментах, на 20-30 г. В результате этого улучшаются ¡ловия труда на производстве.

Проведен опыт промышленного производства древесных пластиков применением биотехнологии во ВНИИдрев на промывленной линии по юизводству древесных пластиков. Установлена эффективность притеняя биотехнологического процесса в предварительной обработке зевесного и другого растительного сырья с целью выделения при-здного клеящего вещества. Предварительная обработка древесного (рья лигнинразрушашими грибами впервые позволила получить дре-;сные пластики на природных клеящих веществах по технологическо-т режиму производства древесностружечных плит на синтетических жущих. в лаборатории ВНИИдрев проведены испытания древесных шстиков на природных клеящих веществах, изготовленных с приме-->нием биотехнологии. Установлено, что по физико-механическим ¡ойствам они удовлетворяют требованиям ГОСТ 10632-89 и имеют гоимость на 14-23 X ниже, чем древесностружечные плиты. По зака-

29

sy Министерства путет сообцркЕЯ России БВВДдрежм разработан ig ект технпдпгическпй линии ira производству древэсаи пластиков природных Kiezxfsx вегрствах с применением Сготахнагсган. Дрш вцдстзо древесаъп rmrr вз бшшдчшипш ахтиыграванного древеснг сырья рагмвцвво sa отечественной хккея маэкй юдаосте СП-5, i пускага^й нежты да ТУ Ш 13-П27ЭБ43-100-94. Расшива мощное производства 3,5 тыс. ip ъ год ери выпуске шжт с мавевмахьв талщвнпй до ZD мм. Техкодогвв нзготоьгэняя древегаяд шаг вз Сг логически аккширозанваго жрсвеского ецрья на этоС хвевв сшшяд 0ï с тбхвошгшх ^jkmumbf|jy*tffffl ыцгагуц ^fuijtf

аоетружаикнх влит, с тел яишь рэвшзрй, что в каиаствб жклущ цршенаэтея вцщкщвое Kzesape вецвегжо, ввдехеягсе в раггиехы сырье ^лгякнрагртшо^ми гркЬамн, а технология вгавваег дсопее таЕ-Еае операции: щжготоваезиэ 1узатура*ЬЕой ыцшаа в îsjac тациа древесного гнрьи.

ОСаОЕШЕ ввозы

1. На основе полиструетурной теории разработаны иитапу^м фиц^иарк ппгамррлив ж ярежешв ипмппяигршкгаэ юхершш. Baeja подучены кппчееттенаыв аздпшяя коэффициента я модули поте от структу¿дoCpaarymgax пасторов.

2. На осЕсае теоретвчвеквх иаигтяввй оСосшвзиы трвйсааши связущям, някозшюедм, гасолнвтелим в другвм кампошвтзш, оба печввяярш висосяи уровень вйфсшглпфвкя, тф^рщу дядчтвд^вм цу в методы направленного фггтмиртувшпш структуры дДд^ строительных компоавтов. Показано, что демпфирущие цьойсхва ко повита с упругшю наполнителем в заполнителем зависят в основа

ОТ аиЯрдпгц'ИГцу^ля^ гцпрпуВ HûZÂÉrpHGrû ВВД7ЦЕГО* a yapfl'SB В 30

иитега и залолнятея не огагнаазст рлпиния на рассеяние энергии пягозитэ, нп увеличивают его модуль упругости и модуль потерь, пра этом эффективность зиСрогоглщБНия. Установлена, что t паяученяз ксапсзятз с эффективными виброгоглпиающйыя свс":-зхх яплЕчаство упругих наполнителей ж заполнителей- а нем доля-Оют близко ж предела ной концентрации

3. Еызззззо, что перспективными Еп.ттаерньаги вяхуз^вд для рспсглсивацяг штериалоэ задастся сетчатые полимэры и реаяци-астюсоб^® олтгскоры, н-иу^м сетчатый ixosnssp после отверлде-. Устзнозлззо, что высокеын виСрсггоглсцзсцил! свспствает сб-scr пслгз^ярЕна смолы, ад>ц'цафцрадфи^;чты. Показано, что зибро-¿ицдщ-ц^ свойства пазгыврныг за&уярл. нсяшо псшдгтв яаяравлеэ-

gery дауОадя ai химического строе hits, которое осущестзля-з i я.ц "ч^'чтгятая&л я соотлимеразаг^эй ппикерксго вялучего с гея сЕшзверамн я ысяаыераааг. Екяалэны эффективна я2ести£л-¡тздге добазкя для эпоксидных сааз - олягозфирагфллаг МГЭ-д, 5JK, пнд. Ейайоже васокаэ взйрсгсглсззггг® свойства яжв? вшдныв аята, пласти^яцярсаанзю агатсэфЕракрялатом ИГЭ-9. исвлако оптимальное содзрзаапв пдлстгфяцирушг^ас добавок в чсиднся смсле - ахигоэфяракразата МГЭ-9 - 15-20 5, каучука -ШД. - 5 Z. Проведена саполаерагагггя эпоксидной смолы с по-ídejssarcíí. Оптимальное количество тт а и иагя ¡.минат* а кплюзи-с~-тялдет 10 Z. Установлено, что мцддЕакацаз: эпоксидной смо-юл и иаипуялятом повьезйт ее коэффициент потерь ж модуль упру-3 в два раза.

4. (tepeделены наполнителн для вибрицоглиуц цкдх полимерных пзитсз. Тстаяаяхвпо, что нззСолве зффегаяаншш на шд нвлявт-грезда Есега наполнители с развитой структурой н еыэщяв ните-ув, игольчатую, пластинчатуц или чшауйчвдц форму частиц. Оп-

31

тямааьное количество наполнителя в композиционных материалах эффективными виОропоглоуидими свойствами составляет 0,6-0,' Вибропоглоцавцие свойства полшерных композиционных материал наиболее эффективны при введении наполнителя с удельной повер: ностьи 1000-2500 см*/г. Выявлено, что жесткий заполнитель не вл яет на коэффициент потер» композита, но повывает его модуль л терь. Высокие вибропоглоцавщие свойства имеют композиционные м териалы с гранитам заполнителем при плотных его упаковках.

5. Установлено идетиш наполнителя с высока« дассааатявны свойствами на вибропоглофоаре свойства ватерного компоэвцио ного материала. Теоретически подучены к экспериментально по тверцдены количествен»« зависимости основан характеристик дем фярувдих свойств комюввта от дассаватвааа свойств ввполвителя структурообрагукарп факторов. Выявлено, что высокими диссипати наш свойствами обладают эластомерам» материалы - резиновая крс ка в др., выссжопорвстые мгоермммв материалы - «лак, термоля асбестоцементам отходы в др. Показано, что ваполиателв с висок и дугтшитма свпйстммв оказались еффектввиаш дав пгвмвпч вабропоглсяворв свойств кмкмивровшх материалов с упруга» а полните леи. Устававвево, что пря авмеве часта меткого ванолшп ля диссжпатившы происходит уваяпавм коэффициента потерь 1,2-1,8 рааа в модуля потер» в 1,1-1,3 рам. Оптимальное содер» вве резиновой крем в обцэм объеме меткого в дассвпаагвввого 1 полнителей составляет 1СЪ20 X, а асбестоцвмевтяых отходов в « молита го-зо I.

6. Установлено, что ввбропоглоцвшне свойства полимере композиционных матервалов зависят от силы адгезионного в за» действия между наполнителем в подтерши вяодт. При с ниже! 32

зы адгезионного взэгмодейст-вия меяду нвподягтеяэм и поликернкм увгличивавтся £Ибропогло-зп:?ю свойства композита. Силу 'езкоызого взаимодействия мэлду наполЕлгелеч я "полг^'эрсм кто .«эяятъ созданием на поверхности шшокЕПтелл удатргтспксго мэд-нгого слоя. Теоретически получены ¡юглгаостзэквкэ зависимости ювных карактеркстзтк вкбропоглот^чгдх сзойста г.с:'лозита от :йств материала мэ^азного слоя и его то:гг;пту. Зля создания на юрхности наполнителя кежфаэного слоя ре'юнеи^тптся эластсмер-> материалы - каучуки, вязкие яидкостя - плздя:£:'каторы, терио-¡амически несовместимые с полимерным Е^язлеко, что

г мекфазного слоя наиболее эффективны плгстнфйсаторы полимерных суцих. Создание межфазного слоя на наполнителе из олигоэфирак-[ата МГФ-9 повысило коэффициент потерь эпоксидного композита в ¡-2,5 раза. Показано, что вибропоглощавщие свойства композитов 1исят от толщины оболочки межфазного слоя. Увеличение толщины »лочки межфазного сдоя приводит к росту коэффициента потерь огазита, но снияаат его модуль упругости и прочность, опткмаль-[ толщина оболочки мекфазного слоя из олигозфиракрилата мго-д :тавляет 0,07-0,12 от диаметра частиц наполнителя.

7. Изучены вибропоглощащие свойства полнмербетсноз каркас-[ структуры. Установлено, что их демпфирующие свойства обуслов-¡ы ъ основном рассеянием энергии в матрице и в мэньсей степени дее каркаса. Эффективные вибрспоглошдащпе свойства имеют поли->бетоны с жестким каркасом и високодемпфиругоцей матрицей. Выяв-;о, что в полимербетонах каркасной структуры с жесткой матрицей «ас необходимо склеивать вязкоупругим материалом с высокими тфирующими свойствами и модулем упругости ниже, чем у матрицы, шальная толщина клеевой оболочки з таких композитах составля-0,051-0,102 диаметра заполнителя.

8. Впервые созданы экологически чистые и высокодемпфирующи древесные материалы на природных клеящих веществах для зашива легких ограждений и отделам помещений. Для выделения природног клеящего вещества б растительном сырье впервые применено энзнмэ тическое воздействие лигнинразрушакщих грибов.

9. Теоретически и экспериментально обоснована стадия фермен тац:га растительного сырья, пригодная для производства древесин композиционных материалов. Получена теоретическая зависимость кс личества освобожденного лигнина от параметров биотехнологическог процесса - количества биомассы и ферментов, дисперсности расти тельного сырья. Показано, что высокой реакционной способность растительное сырье обладает в конце стадии активного роста на не лигнинразрушащзго гриба, т.е. при максимальном количестве освс божденного лигнина. Выявлено, что активность роста лигнинразруиг щего гриба на растительном сырье зависит от его вида и крупное ти. Хороши рост наблюдается на древесном сырье лиственных поре и смеси лиственных и хвойных пород крупностью 0,63-3 мм. Устаног лено, что культивирование лигнинразрушающих грибов на раститель ном сырье должно производиться при температуре 28-30°С и отсутс твии лимита по кислороду.

10. Установлено, что промышленная реализация биотехнологг ческого процесса выделения природного клеящего вещества в* растр тельном сырье осуществляется твердофазной и жидкофазной ферме!: тацией. Показано преимущество жидкофазной ферментации растителг ного сырья перед твердофазной. Выделение клеящего вещества в рас тительном сырье при жидкофазной ферментации происходит в теченк трех суток. Оптимальное содержание твердой фазы в жидкой соста* ляет 10-15 7. по массе.

34

11. гЗЗрЗиОТЗК СПОСОи Трансформации 5И0Л0ГлЧ9иКИ активИрОЕЗ-эго растительного сырья в пластик путем горячего прессования, мишзпрован режим горячего врессогашя яровосзак пластиков на зиродных клеящих Еецествах из биологически активированного рас-ггельного сырья. Установлено, что оптимальная температура прес-эвания - 200-210°С, влажность сырья - 22-25 7«, продолжительность зоцесса - 0,66 мин/мм, давление - 3,5-4 МПа. Впс-рше разработана зинципиальная технологическая схема производства экологически гетых древесных пластиков с применением биотехнологии.

12. Определены виброноглощадщие свойства древесных пластиков 1 природных клеящих веществах. Установлено, что гф$ект1пшы).&1 '.бропоглощающими свойствами обладают пластики плотностью ЮО кг/м3 и более. Выявлено, что вибропоглощающпе свойства дре-;сных пластиков на природных клеящих веществах превосходят виб-шоглощанщие свойства некоторых видов стеклопластиков. Показана шисшость прочности и водостойкости древесных пластиков на при-)дных клеящих веществах от их плотности. Высокую прочность и во->стойкость имеют пластики плотностью 1000 кг/м3 н более. Уста-)влено изменение показателей физико-механичесгих свойств пласти->в из биологически активированного сырья по сравнению с древесин пластиками из сырья, не подвергавшегося ферментации: повыше-;е прочности при изгибе в 2-2,4 раза, стихение водопоглощения и шсухания в 2-3 раза. Предлоасено улучшать физико-механические юйства пластиков добавлением в сырьевую смесь небольшого колите тва синтетических вяжущих.

13. Разработана заводская технология получения композитов на •рмореактивных вяжущих, получившая внедрение на предприятиях ■спублики Мордовки (Чз.мзинсклп комбинат комплектов строительных

25

конструкций, стройгрх Алэкееезского коммунального хозяйства, Че зинскоэ доро-^по-стронтелькое управление, Кадошкинский элэктротб ннческнй завод). Пртаекэнпэ полимерных композиционных ыатерааз в Бкбропоглс~авз5гх покрытия::, фундаментах под оборудование и г лах позвзкта снизить уровень пума на 4-25 д5 и улучшить уело! работы на предприятиях. Новизна разработок защищена 11 авторсю свидетельствами на изобретен:;:?.

14. Обоснована заводская биотехнология производства эколо! чэоз! чистых вкОропоглагцсНЦта древесных пластиков и разработ регламент. По заказу Нзпшстерства путей сообще! России разработан проект технологической линии по произведем древесных пгастжов на природных клеящих вев^е-гвах и веде-; строительство первого завода мощностью 3,Б тыс.м3 в год. Нови; созданной биотехнологии защищена патентом и 4 положительными I пениями о выдаче патента.

Основные результаты работы содержатся в следующих публика!

ях:

1. Черкасов В.Д. Вибропогловравдае свойства полимерных компо; ционвых материалов //Научные решения актуальных задач тра! порта." И.: МИИТ, 1993.- N874.- С.121-131.

2. Черкасов В.Д. Демпфирующие свойства композиционных матер! лов с межфазяым слоем //Научные решения актуальных за; транспорта.- М.: МИИТ, 1992. - N 871.- С.137-142.

3. Черкасов В.Д. Демпфирующие свойства полимерных композицш ных материалов //Вестник Мордовского университета.- 1991 N 1.- С. 70-74.

4. Черкасов В.Д. Теоретическое обоснование создания древес! биокомпозитов //Вестник Мордовского университета.- 199!

N 1.- С. 65-70.

Черкасов В. Д. Демпфирующие свойства композитов //Полиструк-

/

турная теория композиционных строительных материалов.- Ташкент: ФАН, 1991.- С.298-309.

Черкасов В. Д. Выбор и исследование полимерных связующих для вибропоглощапцях компоаициокиых материалов //Современные строительные композиты и их технология. - Саранск, 1994.-С. 141-150.

Исследование демпфирующих свойств полимербетонов каркасной структуры /В.Д.Черкасов, В.Т.Ерофеев, Н.И.Мищенко //Вестник Мордовского университета.- 1994,- N 2.- С.68-70. Строительные биотехнологии и биокомпозиты /В.И.Соломатов, В.Д.Черкасов, В.П.Селяев и др. //Изв. высш. учеб. заведений. Строительство. - 1993.- N7,8.- С.42-44. Соломатов В.И., Черкасов В.Д. Демпфирующие свойства композиционных материалов //Использование промшленных отходов для изготовления строительных конструкций и материалов: Тез.докл.- Саранск, 1983. - С. 21-22.

Черкасов В.Д., Соломатов В.И., Селяев В.П. Расчет демпфирующих свойств композиционных материалов // Научные исследования и их внедрение в строительной отрасли: Тез.докл.- Саранск, 1989,- С.80-82.

Исследование демпфирующих свойств полимербетонов /в. И.Соло-матов, В.Д.Черкасов, В.П.Селяев, А.Н.Лукин //Научные исследования и их внедрение в строительной отрасли: Тез.докл.-Саранск, 1989.- С.56-57.

Черкасов В.Д., Лукин А.Н. Динамические свойства композиционны/: материалов с ниэкомодульными добавками // Эффективность

37

внедрения научно-технических разработок ученых Мордовског госуниверситета в производство: Тез.докл.- Саранск, 1986. С.46-47.

13. Биохимические технологии и биодеградация композиционных ма териалов /В.И.Соломатов, В.П.Селяев, В.Д.Черкасов, Е.Т.Еро феев //Использование промышленных отходов для изготовлени строительных конструкций и материалов: Тез.докл.- Саранск 1988.- С.4-5.

14. Виотехноюгические принципы получения строительных материа лов /В.И.Соаоыатов, В.Д.Черкасов, В.П.Селяев и др. //Струк турообразование, технология и свойства композиционных строи тельных материалов и конструкций: Тез.докл.- Саранск, 1990. С.З.

15. Экологически чистые древесностружечные плиты /В.И.Соломатов В.Д.Черкасов, В.П.Селяев и др. //Структурообразоваиие, тех нология и свойства композиционных строительных материалов конструкций: Тез.докл.- Саранск, 1990.- С.27.

16. Демпфирующие свойства каркасных бетонов /В.И. Содоыатоа

B.П.Селяев, В.Т.Ерофеев, В.Д.Черкасов и др. //Структурообра зование, технология и свойства композиционных строительны материалов и конструкций: Тез.докл.- Саранск, 1990.

C.22-24.

17. Демпфирующие свойства полямербетона /В.Д.Черкасов, В.И.Соло матов, В.П.Селяев, А.Н.Лукин //Структурообразование, техно логин и свойства композиционных строительных материалов : конструкции: Тез.докл.- Саранск, 1990.- С. 25-27.

18. Способ изготовления древесноцементных композитов /В.Д.Черка 38

сов, В.И.Соломатов, В.П.Селяев и др. //Современные композиционные материалы и интенсивная технология их производства: Тез.докл.- Саранск, 1991. - С. 22-23.

По результатам исследований получены авторские свидетельства

патенты:

1. A.c. 625949 СССР, М.кл.В 32 В 27/32. Слоистое изделие /Ю.Б.Потапов, В.И.Соломатов, Н.А.Кокурин, В.Д.Черкасов и др. //Открытия. Изобретения. - 1978. - N 36. - С.69.

2. A.c. 631622 СССР, Ы.кл.Е 04 С 3/29. Строительный композиционный материал /Ю.Б.Потапов, В.И.Соломатов, В.Д.Черкасов, Н.А.Коютин //Открытия. Изобретения. - 1978. - N 41. -С.122.

3. A.c. 1214879 СССР, М.кл. Е 04 С 3/00. Строительный комбинированный слоистый элемент /В.И. Соломатов, В.П. Селяев, В.Д.Черкасов, П.И.Новичков, А.П.Федорцов //Открытия. Изобретения. - 1986. - N 8. - С.175.

4. A.c. 1428732 СССР, М.кл. С 04 В 26/14. Полимерная композиция /В.П.Селяев, В.И.Соломатов, В.Т.Ерофеев, В.Д.Черкасов и др. //Открытия. Изобретения. - 1988. - N 37. - С.105.

5. A.c. 1521751 СССР, М.кл. С 09 J 3/00. Мастика /В.И.Соломатов, А.П.Федорцов, В.П.Селяев, В.Д.Черкасов и др. //Открытия. Изобретения. - 1989. - N 42. - С.102.

6. A.c. 1451137 СССР, М.кл. С 04 В 40/02. Способ изготовления облицовочных плиток /В.П.Селяев, В.И.Соломатов, В.Д.Черкасов, В.Т.Ерофеев и др. //Открытия. Изобретения. - 1989. -N 2. - С.81.

7. A.c. 1618739 СССР, М.кл. С.04 В 28/04, 18/16. Сырьевая смесь

39

для изготовления асбестоцементных изделий /В.И. Солома В.Д.черкасов, В.П.Селяев, В.А.Русаков и др. //Откры Изобретения. - 1091. - К 1. - С.71. 8. A.c. 1713914 СССР, Ы.кл. С 08 L 97/02. Сырьевая смесь изготовления строительных изделий /В.и.Ооаоматов, В.Д.Чв] сов, В.П.Оеляев, В.А.Русаков и др. //Открытия. Изобрете!

- 1992. - N 7. - С.68.

9. Патент 1835409 РФ, II. кл. в 27 N 3/02. Способ изготовления

териалов из отходов древесины /в.И.Соломатов, В.Д.Черка

B.П.Селяев, В.А.Русаков и др. //Открытия. Изобретения 1992. - N 7. - С.68.

10. Патент 2017594 РФ, М.кл. С1 В 27 N 1/02. Способ изготовл< древесных пластиков /В.Д.Черкасов, В.И.Соломатов, В.Г.! земцев и др. //Открытия. Изобретения. - 1994. - N 16,

C.71.

11. A.c. 1754985 ОССР, М.кл. С 04 В 7/00, 22/10. $яяу! /В.И.Соломатов, В.П.Оеляев, А.П.Синиция, А.В.Гусш В.Д.Черкасов и др. //Открытия. Изобретения. - 1992. - N

- С.105.

12. A.c. 1724680 СССР, М.ка. С 04 В 40/00, 26/02. Способ и; товлениа композиционного материала /В.П.Селяев, В.И.Соле тов, 1.Д.Ч»риасов, В.Т.Ерофеев и др. //Открытия. Изобрс имя. - 1982. - N 13. - С.90.

13. A.c. 1772095 СССР, М.КЛ. С 04 В 28/02, С 04 В 24/24. Bei ная смесь /В.И.Соломатов, В.П.Селяев, В.Т.Ерофеев, В.Д.' касов и др. //Открытия. Изобретения. - 1992. - N 40. - С.

14. Пол. ревение о выдаче патента РФ по заявке N 5049524/0! 24.06.92. Пресс-масса для изготовления древесных i /В.И.Соломатов, В.Д.Черкасов, В.П.Оеляев, В.А.Русаков и ;

5. Пол. решение о выдача патента РФ по заявке N 5022113/05 от 16.01.92. Способ изготовления лнгноуглеводных древесных пластиков /В.Д.Черкасов, В.И.Соломатов, В.П.Селяев, В.Русаков и др.

6. Пол. решение о выдаче патента РФ по заявке N 5042281/05 от 15.05.92. Сырьевая смесь /В.И.Соломатов, В.П.Селяев, А.И.Ко-ротин, В.И.Бузулуков, В.Д.Черкасов и др.

7. Пол. решение о выдаче патента РФ по заявке N 5049055/05 от 24.06.92. Сырьевая смесь /В.И.Соломатов, В.П.Селяев, А.И.Ко-ротин, В.И.Бузулуков, В.Д.Черкасов и др.

Подписано в печать 10.03.96. Объем 2,0 п.л. Тираж 120 экз. Заказ » 315.

Типография Издательства Мордовского университета. 430000, Саранск, ул. Советская, 24.