Государственое унитарное предприятие «фан ва тараккиёт»

§2.3. Методика и установка для модификации композиционных полимерных материалов и покрытий путем ультразвуковой обработки

Ультразвуковые колебания частотой в диапазоне 200 - 1000 кГц ускоряют реакции гидролиза, полимеризация и процессы окисления веществ [80;с.134-138]. Кро­ме того, в этом диапазоне частот с возрастанием интенсивности колебания увеличивается не только химическое, но и механические воздействия ультра­звука, как диспергирование ингредиентов и интенсивность перемешивания [81;с.130-135], улучшение однородности состава, т.е. процессы, которые особенно важ­ны при получении композиционных полимерных материалов.

При высокой частоте и мощности ультразвуковых колебаний крупные частицы дисперсных систем не успевают колебаться в этом диапазоне частоты и на частицу действует сила инерции, пропорциональная его массе. Частицы, не выдерживающие интенсивных колебаний разделяются на более мелкие частицы. Кроме того, под воздействием импульса большой частоты и длительности в растворах полимеров происходят значительные необратимые структурные изменения и высокий режим ультразвуковой обработки не дает им возможность заново восстанавливать свои первоначальные структуры и свойства [82;с.198-200].
К особенностям ультразвуковых колебаний высокой частоты и мощности также можно отнести их иницирующие и деполимеризующие действия. Следует отметить, что деструкция полимеров под воздействием ультразвука происходит, в большинстве случаев, при высокой их молекулярной массе и при больших мощностях (3-25 Вт/см²) ультразвуковых колебаний. В этом случае важную роль играет ударная волна и неоднократное поле течения, об­разующиеся при захлоповании пузырьков.
Под воздействием ультразвуковых колебаний на границе двух систем образуются интенсивные вихревые микропотоки, максимальные скорости которых доходят до нескольких метров в секунду. Это позволяет получить эмульсии даже из несовмещающихся жидкостей, способствует ускорению процессов теплопередачи и массообмена в системе. Однако, скорость пото­ков зависит от частоты звука и вязкости среды, и чем больше интенсивность и частота колебаний, тем больше скорость потоков [68;с.15-18, 83;с.200-204,84;с.138].
Следует предполагать, что образование активных радикалов при сравнительно высоких частотах и мощностях ультразвука, приводит к ускорению процессов полимеризации, увеличивает взаимодействие связующего с напол­нителями. А интенсивные вихревые микропотоки улучшают диффузию ком­понентов полимерной композиции, тем самым улучшая их однородность и способствуя диспергированию и равномерному распределению наполнителей и температуры в полимерной системе, что является необходимым условием для получения композиционных полимерных материалов и покрытий на их основе.
На основе вышеизложенного обсуждения, нами для обработки полимерной композиции выбрана ультразвуковая установка с частотой 1000 кгц, позволяющая обрабатывать полимерные композиции, варьируя мощность ультразвуковых колебаний от 80 Вт до 250 Вт. Ультразвуковой генератор предназначен для проведения каталитических, полимеризационных процес­сов, для получения дисперсных систем и т.п.
Ниже приводятся технические данные установки:
Питание……………………………………..220 В, 50гц
Потребляемая мощность………………….1,5 квт
Номинальная мощность осциллятора…...250 Вт
Номинальная частота осциллятора……...1000 кгц
Управление мощностью осциллятора……6 ступеней от 80 Вт до 250 Вт
Время прогрева…………………………….Около 1 минуты
Продолжительность действия……………Около 8 час.
при полной мощности...........охлаждении водой с температурой 15°С
Тип и размер и излучателя……Кремневая пластинка диаметром 50мм,
толщиной 4 мм, S=20mm
Среда…………………..………..трансформаторное масло
Вес………………………………150 кг
Сущность способа заключается в том, что ультразвуковая обработка композиции производится в два этапа, вначале готовится смесь связующего,
пластификатора и наполнителя и ультразвуковой обработке. При этом происходит равномерное распределения компонентов полимерной композиции в объеме, диспергирование наполнителей и улучшение смачиваемость частиц наполнителя связующим, ускорение диффузии жидкой фазы в поры и трещины наполнителя.
В таблице 3 показано изменение свойств фурано-эпкосидных покрытий от продолжительности предварительной обработки композиций