Повышение долговечности машиностроительных композиционных полимерных и лакокрасочных материалов и покрытий путём понижения внутренних напряжений и разработка технологии их получения”

“Повышение долговечности машиностроительных композиционных полимерных и лакокрасочных материалов и покрытий путём понижения внутренних напряжений и разработка технологии их получения”


Леженкин Никита Игорьевич
Ферганский Политехнический Институт студент группы 31-20 ТМО
(998) 90 5291096; [e-mail]


Ёкубов Мухаммадкодир Мукумжон угли
Ферганский Политехнический Институт студент группы 31-20 ТМО
(998) 91 2823574; [e-mail]


Мухитдинов Равшан Баходиржон угли
Ферганский Политехнический Институт студент группы 31-20 ТМО
(998) 90 3022612; [e-mail]


Аннотация: В данной статье были рассмотрены способы повышения долговечности композитных материалов


Ключевые слова: лакокрасочные материалы, эрозионностойкие покрытия, эрозионный износ, полимерные композиционные материалы.


Развитие современной техники требует новых конструкционных материалов, превосходящих по своим прочностным, упругим и другим свойствам традиционные. К числу наиболее интересных и перспективных относятся полимерные материалы (пластики, эластомеры, волокна), и в первую очередь наполненные. Конструкционные полимерные материалы все чаще применяют в современном машиностроении, причем их используют в тех случаях, когда ни один другой материал не отвечает все более возрастающим требованиям новой техники. В настоящее время полимеры и материалы на их основе серьезно потеснили такие основные конструкционные материалы, как железобетон, металл, дерево. Возможности полимерных материалов чрезвычайно широки благодаря многообразию полимеров и наполнителей, неисчерпаемой вариабельности составов композитов на их основе и методов их модификации..

Основным технологическим приемом получения полимерных композитов длительное время являло механическое смешение наполнителя и полимерной матрицы. Полимеризационное наполнение – химическая прививка катализатора либо инициатора к поверхности наполнителя и последующая полимеризация или сополимеризация мономеров на этих поверхностях – возможно, открывает новую страницу в химии и технологии композитов. Развитие технологии композиционных полимерных материалов в настоящее время определяется научными исследованиями в области полимерного материаловедения, поскольку проблема взаимодействия наполнителей и матриц весьма многогранна. Современный человек сталкивается с полимерными материалами не только в технике, но и в повседневной практике, поэтому знание основных свойств этих материалов и умение правильно использовать их постепенно становятся необходимыми все более широкому кругу людей. Поэтому в данном пособии приведены основные принципы получения и использования полимерных композиционных материалов и сведения о наиболее важных видах композитов. Основным классом материалов, удовлетворяющих жестким, часто противоречивым друг другу требованиям, таким как обеспечение минимальной массы конструкций, максимальной прочности, жесткости, надежности, долговечности при работе в тяжелых условиях нагрузки, при высоких температурах и в агрессивных средах являются ком- позиционные материалы.

Слово «композиция» (от лат. compositio – составление, связывание) широко применяется в художественной литературе, музыке, скульптуре, графике. Исходя из этого говорят о литературно-музыкальной композиции или о музыкальной композиции, состоящей из различных произведений и отрывков. Если перенести эти рассуждения на понятие «композиционный материал», то в самом общем случае композиционным материалом является материал, состоящий из каких-либо различных частей. Достаточно известно определение, согласно которому: композиты – это материалы, состоящие из двух или более компонентов (армирующих элементов и скрепляющей их матрицы) и обладающие свойствами, отличными от суммарных свойств компонентов. При этом предполагается, что компоненты, входящие в состав композита, должны быть хорошо совместимыми и не растворяться или иным способом поглощать друг друга. В широком смысле композиционный материал – это любой материал с гетерогенной структурой, т. е. со структурой, состоящей минимум из двух фаз. Такое определение позволяет отнести к композиционным материалам абсолютное большинство металлических материалов, поскольку они либо намеренно создаются многофазными, либо считаются однофазными, но в них есть неметаллические включения. Полимерные материалы также можно отнести к композитам, поскольку кроме основного компонента (полимера) в них присутствуют различные наполнители, красители и др. Материалы природного происхождения (кости человека и животных, древесина) также можно отнести к композиционным.
Например, древесина представляет собой композицию из пучков целлюлозных волокон трубчатого строения, скрепленных матрицей из органического вещества – лигнина.
Для того чтобы выделить композиционные материалы (КМ) искусственного происхождения, подчеркнуть их характерные особенности наиболее полным считается определение, согласно которому к композитам относятся материалы, обладающие рядом признаков:
1 состав, форма и распределение компонентов материала «запроектированы заранее»;
2 материал не встречается в природе, а создан человеком;
3 материал состоит из двух или более компонентов, различающихся по химическому составу и разделенных выраженной границей;
4 свойства материала определяются каждым из его компонентов, которые должны присутствовать в материале в достаточно больших количествах (больше некоторого критического содержания);
5 материал обладает такими свойствами, которых не имеют его компоненты, взятые в отдельности;
6 материал неоднороден в микромасштабе и однороден в макромасштабе.

Полнота и характер протекания этих процессов являются во многом определяющими факторами для качества готового изделия. Кроме-того на качество готовых изделий влияют и деструктивные процессы в полимере, протекающие с повышенной скоростью в результате термических и механических воздействий на материал со стороны рабочих органов машин в процессе переработки.

Необходимую форму изделию из термопласта можно придать путем развития высокоэластической или пластической деформации. Из-за высокой вязкости материала, скорость протекания процессов деформации низкая. В зависимости от физического состояния полимера в момент формования, в готовом изделии достигается различная степень неравновесности из-за неполной релаксации внутренних напряжений. Это накладывает определенные ограничения на температурный интервал эксплуатации изделий, полученных различными методами. Увеличение доли высокоэластической составляющей деформации ведет к снижению верхнего температурного предела вплоть до температуры стеклования полимера.
Для защиты полимерных композиционных материалов (ПКМ) от эрозионного износа в настоящее время широко применяются покрытия на основе фторкаучуков и хлорсульфированного полиэтилена, для которых характерна нелинейная зависимость износа от толщины. Показано, что эрозионная стойкость покрытий на основе фторкаучуков может быть повышена путем нанесения в качестве внешнего слоя покрытия с большей твердостью. В ряде случаев достаточной эрозионной стойкостью обладают эпоксидные покрытия на основе эмалей ЭП-586 и ЭП-5236. Снижение электризуемости эрозионностойких систем покрытий достигается применением токопроводящей эпоксидной грунтовки ЭП-0181. Для защиты ПКМ в настоящее время наибольшее применение получили ЛКП на основе фтор- каучуков (эмали КЧ-5185, КЧ-5230) и хлорсульфированного полиэтилена (эмаль ХП-5184). Характерной особенностью материалов на основе эластомеров является зависимость интенсивности эрозионного износа от толщины покрытия [8–11]. Поэтому эрозионностойкие эмали на основе эластомеров должны наноситься толщиной не менее 150 мкм, что подтверждается зависимостью эрозионной стойкости покрытия на основе эмали КЧ-5185 от его толщины (рис. 1). Исследование эрозионной стойкости проводили с использованием установки «Тайфун», имеющей следующие параметры:
Интенсивность подачи абразива на образец, г/с . . . . . 0,37
Скорость абразива, м/с . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Размер частиц абразива, мм . . . . . . . . . . . . . . . . 0,5–0,8
Площадь образца, подвергающаяся эрозии, мм . . . 10×33.
Указанные ЛКП используют в системах покрытий, которые состоят из нескольких слоев различного назначения. Так, эмаль КЧ-5185, как правило, применяют в системе, состоящей из выравнивающего шпаклевочного слоя, адгезионного грунта, влагозащитного слоя и самой эмали КЧ-5185 как эрозионностойкого слоя. Общая толщина такого покрытия без учета шпатлевки 200– 250 мкм. Применение систем таких покрытий на деталях радиотехнического назначения требует учета влияния толщины покрытия на радиотехнические характеристики деталей при их расчете. При нанесении влагозащитного слоя не на адгезионный грунт, а на слой эмали КЧ-5185 эрозионная стойкость системы покрытия возрастает на 30–50%. К эрозионностойким покрытиям относятся также покрытия на основе эмалей ЭП-586 и ЭП-5236. Эти эмали на основе жестких эпоксидных связующих по сравнению с эластомернымипокрытиями имеют линейную зависимость эрозионной стойкости от толщины и высокую эрозионную стойкость при толщинах 100–120 мкм. Эмаль ЭП-586 (серая) может быть использована для окраски деталей радиотехнического назначения. Диэлектрическая проницаемость пленки эмали (ε) не более 4,5 отн. ед. Эмаль ЭП-5236 рекомендована в системе с эрозионностойкой шпатлевкой ЭП-0065 для окраски лопастей винтовентиляторов

Вывод Анализ научно-технической литературы и охранных документов позволил выявить составы и комплекс технических характеристик эрозионностойких радиопрозрачных композиций для защиты от эрозионного износа деталей из ПКМ. Установлено, что в качестве полимерного пленкообразователя для получения эрозионностойкихпокрытий могут применяться эпоксидные, полиимидные, полиуретановые олигомеры. Широкое распространение как в нашей стране, так и за рубежом нашли эрозионностойкие покрытия на основе модифицированных эпоксидных олигомеров. Обладая рядом ценных свойств, они имеют существенный недостаток – невысокую атмосферо стойкость.

Список литературы:

1. Андриевский, РЛ. Наноструктурные материалы / Р. А. Андриевский, А. В. Рагуля. — Москва : Академия, 2005. — 192 с.
2. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение : учебник для технических вузов / Б. Н. Арзамасов [и др.]. — Москва : МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2001. — 648 с.
3. Волокнистые и дисперсно-упрочненные композиционные материалы / под редакцией Н. В. Агеева. — Москва : Наука, 1976. — 214 с.
4. Волокнистые композиционные материалы / под редакцией М. X. Шоршорова. — Москва : Машиностроение, 1983. — 320 с.
5. Волокнистые композиционные материалы : перевод с английского / под редакцией Дж. Уитона и Э. Скала. — Москва : Металлургия, 1978. — 238 с.с