տուն » Պայմանները » Կոմպոզիտային նյութերի մեխանիկական հատկությունների որոշման նոր մեթոդներ. Երկու մատրիցային կոմպոզիտային կառուցվածքների ոչ գծային դեֆորմացիա

Կոմպոզիտային նյութերի մեխանիկական հատկությունների որոշման նոր մեթոդներ. Երկու մատրիցային կոմպոզիտային կառուցվածքների ոչ գծային դեֆորմացիա

Որպեսզի ճիշտ հասկանաք, թե ինչի մասին է այս հոդվածը, նախ պետք է ճիշտ սահմանել արտահայտությունը՝ ջերմապլաստիկ կոմպոզիտային նյութեր (T.K.M.) և ոչ մի դեպքում չշփոթել միացության հետ, քանի որ խոսքը բոլորովին այլ նյութերի մասին է: Այսպիսով, ի՞նչ է ջերմապլաստիկ կոմպոզիտային նյութը (կոմպոզիտ): երկու կամ ավելի բաղադրիչներից բաղկացած տարասեռ բազմաֆազ նյութ է՝ դրանց միջև հստակ միջերեսով և որակապես նոր հատկություններով՝ պահպանելով յուրաքանչյուր բաղադրիչի քիմիական ինքնությունը: Այն բաղկացած է պլաստմասե հիմքից (մատրիցից), որը ծառայում է որպես կապող նյութ, և տարբեր բաղադրիչների ներդիրներից՝ փոշու, մանրաթելերի և այլնի տեսքով (լրացուցիչ)։ Մատրիցը ապահովում է նյութի ամուրությունը, լարումների փոխանցումը և բաշխումը լցավորիչի միջև, որոշում է կոմպոզիտի խստությունը, ջերմությունը, խոնավությունը, հրդեհը և քիմիական դիմադրությունը, դրա տեխնոլոգիական, ինչպես նաև ջերմաֆիզիկական, էլեկտրական և ռադիոտեխնիկական հատկությունները: Գործառնական և տեխնոլոգիական հատկությունների օպտիմալ համադրությունը ուղղված է մատրիցայի և լցոնիչի հատկությունների և բովանդակության կարգավորմանը, նրանց միջև փոխազդելով փուլային սահմանում, լցանյութի կողմնորոշման վրա: Մի քանի մատրիցների (պոլիմատրիցային կոմպոզիտներ) կամ տարբեր բնույթի լցոնիչների (հիբրիդային կոմպոզիտներ) օգտագործումը ընդլայնում է կոմպոզիտների հատկությունները վերահսկելու հնարավորությունները։ Պոլիմերների հիմնական դասերը օգտագործվում են որպես ջերմապլաստիկ կոմպոզիտային նյութերի մատրիցա: Հիմնական ջերմապլաստիկ պոլիմերների ժամանակակից տեսականին, կախված դրանց առաձգական-ամուր հատկությունների և դեֆորմացիոն ջերմակայունության մակարդակից, պայմանականորեն բաժանվում է երեք խմբի.

Ըստ մոլեկուլային կառուցվածքի՝ ջերմապլաստիկները բաժանվում են երկու խմբի՝ ամորֆ և բյուրեղային։ Կառուցվածքի առանձնահատկություններից ելնելով արտադրողների համար մեծագույն հետաքրքրություն են ներկայացնում երկրորդ խմբի պոլիմերները, որոնք կարող են առաջարկել ֆիզիկական ավելի բարձր մակարդակ. մեխանիկական հատկություններև քիմիական մեծ դիմադրություն:

Ջերմապլաստիկների համաշխարհային արտադրության ծավալը (1990 թվականին՝ 86 մլն տոննա, 2000 թվականին՝ 150 մլն տոննա, 2010 թվականին, ըստ կանխատեսումների՝ 258 մլն տոննա) զգալիորեն գերազանցում է ջերմապլաստիկների համաշխարհային արտադրության ծավալը։ Որպես լցոնիչներ կարող են օգտագործվել պինդ լցոնիչներ՝ փոշու, տարբեր երկարությունների մանրաթելերի, տարբեր քիմիական բնույթի մանրաթելերից ձևավորված հյուսված և ոչ հյուսված կառուցվածքների տեսքով։ Կախված կատարված գործառույթներից, լցոնիչները բաժանվում են երեք խմբի.

իներտ- բարիտ, դոլոմիտ, բնական կավիճ, մարմար և այլն: Դրանց օգտագործումը պայմանավորված է վերջնական արտադրանքի արժեքը նվազեցնելու ցանկությամբ, երբ ընդունելի է նյութի հատկությունների որոշակի վատթարացում.

Ակտիվ- հիմնականում հիմնված է բնական սիլիկատների վրա՝ վոլաստոնիտ, կաոլին, միկա, տալկ: Նրանց բարելավված տեխնոլոգիական հատկությունները որոշվում են «բնականորեն որոշված գործոններով. մասնիկների ձևը, դրանց անիզոտրոպության մակարդակը, մասնիկների մակերեսի քիմիան պոլիմերների նկատմամբ.

Ֆունկցիոնալացված կամ մակերեսային ձևափոխված:Հայտնի է, որ կոմպոզիտային նյութերի որակը և մրցունակությունը բարելավելու համար կարևոր է օրգանական և/կամ անօրգանական միացություններով լցանյութերի մակերեսը ֆունկցիոնալ ձևափոխել, ինչը հնարավորություն է տալիս լցոնողին տալ լրացուցիչ հատկություններ, որոնք բարելավում կամ օպտիմալացնում են կարևոր պարամետրերը: ջերմապլաստիկից։ Դա լցանյութերի երրորդ խումբն է, որն առավել հեռանկարային է ջերմապլաստիկ կոմպոզիտային նյութերի արտադրության համար:

Վերոնշյալի կապակցությամբ լցոնիչը դառնում է հատուկ հատկությունների կրող, ինչը հնարավորություն է տալիս լրացնել, փոխարինել կամ պահպանել համապատասխան տեխնոլոգիական հավելումները: Լցանյութերի օգտագործումը պոլիմերներում թույլ է տալիս վերահսկել արտադրանքի հատկությունները կիրառությունների ամենալայն շրջանակում:

Թերմոպլաստիկ կոմպոզիտային նյութերը կարող են պայմանականորեն բաժանվել հետևյալ խմբերի՝ կախված վերջնական արտադրանքի պահանջվող որակներից և ծավալից.

Լցված - հանքային լցոնիչների ներդրման շնորհիվ ավելացել են ամրության բնութագրերը - կոշտություն, ամրություն, նեղացման դիմադրություն;

Դանդաղ այրվող - բարձրացել է հրդեհային դիմադրությունը և չի ապահովում այրումը առանց բոցի արտաքին աղբյուրի հատուկ հավելումների՝ հրդեհային հետաձգողների ներդրման պատճառով.

Սոսինձ - աճել են սոսինձային հատկությունները պոլիմեր-պոլիմերային, պոլիմեր-մետաղ համակարգերում և այլն: փոփոխելով այնպիսի համապոլիմերներ, ինչպիսիք են.

Ցրտադիմացկուն - բարձրացել է ցածր ջերմաստիճանի դիմադրությունը հանքային լցոնիչների և էլաստոմերների ներդրման շնորհիվ.

Խաչաձև կապակցված - պոլիմերի ճառագայթման կամ քիմիական խաչաձև կապի պատճառով բարձրացել է ջերմային դիմադրություն, ամրություն և կոշտություն.

Polymatrix - ունեն լրացուցիչ հատկություններ, որոնք տարբերվում են բազային դասերից՝ տարբեր դասակարգերի պոլիմերների խառնման պատճառով.

Հիբրիդ - ունեն կոմպոզիտային հատկությունների կարգավորման ընդլայնված տարբերակներ՝ տարբեր բնույթի լցոնիչների ներդրման շնորհիվ:

Ժամանակակից նյութագիտության առաջատար խնդիրներից մեկը ջերմապլաստիկ կոմպոզիտային նյութերի նոր սերնդի ստեղծումն է, որը կբավարարի արտադրողների և սպառողների բավականին հակասական պահանջները:

Բառարան.

Պլաստիկ (պլաստմասսա, պլաստմասսա)- պոլիմեր պարունակող կառուցվածքային նյութեր, որը արտադրանքի ձևավորման ժամանակ գտնվում է մածուցիկ վիճակում, իսկ շահագործման ընթացքում՝ ապակեպատ վիճակում. Կախված մածուցիկից ապակե վիճակի անցման պատճառից, որը տեղի է ունենում արտադրանքի ձուլման ժամանակ, պլաստմասսաները բաժանվում են ջերմապլաստիկների և ջերմապլաստիկների:

Պոլիմերներ- բարձր մոլեկուլային միացություններ, որոնց մոլեկուլները (մակրոմոլեկուլները) բաղկացած են մեծ թվով կրկնվող խմբերից կամ մոնոմերային միավորներից՝ փոխկապակցված քիմիական կապերով։

Ջերմապլաստիկներ- պոլիմերային նյութեր, որոնք տաքացնելիս թույլ են տալիս բազմակի անցում կատարել մածուցիկ վիճակի:

ջերմապլաստիկա, ջերմակայուն պլաստմասսա- պոլիմերային նյութերը, երբ տաքացվում են կամ կարծրացուցիչների ազդեցության տակ, վերածվում են չլուծվող և չլուծվող վիճակի.

Էլաստոմերներ- պոլիմերներ և դրանց վրա հիմնված նյութեր. Ունենալով բարձր առաձգական հատկություններ իրենց գործողության ջերմաստիճանների լայն շրջանակում: Տիպիկ էլաստոմերներն են ռետիններն ու ռետինները:

Պոլիմերային միացություններ- ջերմակայուն օլիգոմերների (էպոքսիդային և պոլիեսթեր խեժեր, հեղուկ սիլիկոնե ռետիններ) կամ մոնոմերների (մետակրիլատներ, պոլիուրեթանների սինթեզի մեկնարկային նյութեր) վրա հիմնված կոմպոզիցիաներ, որոնք նախատեսված են էլեկտրական, ռադիոտեխնիկական և էլեկտրոնային սարքավորումների հաղորդիչ սխեմաների և մասերի մեկուսացման համար: Միացությունների հիմնական պահանջները՝ ոչ ցնդող նյութեր; բավականաչափ բարձր կենսունակություն; ցածր մածուցիկություն.

Պոլիմերների ջերմային դիմադրություն- ջերմաստիճանի բարձրացման հետ կարծրություն (այսինքն՝ չփափկելու) պահպանելու ունակություն։ Այս դեպքերում ջերմային դիմադրության քանակական ցուցանիշը ջերմաստիճանն է, որի դեպքում նմուշի դեֆորմացիան մշտական բեռի պայմաններում չի գերազանցում որոշակի արժեքը:

dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2015-0-6-9-9

UDC 541.6:539.25

ԹԵՐՄՈՊԼԱՍՏՆԵՐՈՎ ՓՈՓՈԽՎԱԾ ՍԻՆԹԵՏԻԿ ԽԵԺԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՎԱԾ ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՓՈՒԶ ՄՈՐՖՈԼՈԳԻԱՅԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ՄԵԹՈԴԱԿԱՆ ՀԱՐՑԵՐ (գրախոսություն)

Պոլիմերային կոմպոզիտային նյութերի (PCM) կոտրվածքի դիմացկունությունը բարձրացնելու արդյունավետ միջոց է սինթետիկ խեժերի փոփոխումը ջերմապլաստիկներով: Նման համակարգերում կառուցվածքի ձևավորումը ուղեկցվում է միկրոֆազային տարանջատմամբ՝ բնորոշ փուլային մորֆոլոգիայի ձևավորմամբ։ Դիտարկվում է արվեստի վիճակը«Ռեակտոպլաստ-թերմոպլաստ» համակարգերի ֆազային մորֆոլոգիայի էլեկտրոնային մանրադիտակային ուսումնասիրություններ և դրանց վրա հիմնված PCM: Դիտարկվում են փուլային մորֆոլոգիայի ուսումնասիրության հետևյալ մեթոդաբանական խնդիրները. հետազոտության մեթոդի տեղեկատվական բովանդակության մակարդակը, միկրոկառուցվածքի բնորոշ տարրերի հակադրման արդյունավետությունը, հիմնական ձևաբանական պարամետրերի և դրանց չափման մեթոդների ընտրության հիմնավորումը:

Ներածություն

Պոլիմերային նյութերի գիտության մեջ կարևոր միտում է ջերմապլաստիկների սպասարկման հատկությունների բարելավումը, երբ դրանք փոփոխվում են ջերմապլաստիկներով: Նման մոդիֆիկացիայի հիմնական նպատակը դրա վրա հիմնված ջերմապլաստիկ և կոմպոզիտային նյութերի կոտրվածքային ամրության բարձրացումն է: Ազդեցության և ճաքերի դիմադրության բարձրացումը հատկապես կարևոր է ինքնաթիռների արդյունաբերության մեջ օգտագործվող նյութերի համար:

Բազմաթիվ ժամանակակից գիտական աշխատություններում շեշտվում է նոր նյութերի մշակման ժամանակ «կոմպոզիցիա-տեխնոլոգիա-կառուցվածք-հատկություններ» մոտեցման կիրառման անհրաժեշտությունը։ Այս մոտեցումը արդյունավետ է նաև պոլիմերային կոմպոզիտային նյութերի (PCM) մշակման համար՝ կոտրվածքի դիմացկունության բարձրացումով: Բաղադրիչների ֆիզիկաքիմիական հատկությունների և ջերմապլաստիկ-սինթետիկ խեժի խառնուրդի բաղադրության վերահսկումը հնարավորություն է տալիս ստեղծել նոր կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ նյութեր՝ նախապես որոշված հատկություններով: Հիմնական պարամետրերից մեկը, որով հնարավոր է կարգավորել և վերահսկել ջերմապլաստիկ-թերմոպլաստ համակարգի վրա հիմնված նյութի հատկությունները, նրա ֆազային ձևաբանությունն է: Ներկայումս PCM-ների կառուցվածքային-փուլային վիճակի ազդեցությունը դրանց հատկությունների վրա ինտենսիվ հետազոտության առարկա է։ Անբաժանելի մաս գիտական աշխատություններ PCM պոլիմերային մատրիցների ցրող հատկությունների բարելավման համար ֆազային մորֆոլոգիայի ուսումնասիրությունն է և դրա ազդեցությունը նյութի սպասարկման հատկությունների վրա:

«Reactoplast-thermoplast» համակարգերը զգալիորեն տարբերվում են փուլային մորֆոլոգիայից: Կախված բաղադրիչների կոնցենտրացիայից և թերմոդինամիկական համատեղելիությունից, պնդացման քիմիական ռեակցիայի սկզբի ջերմաստիճանից և մի շարք այլ գործոններից՝ ձևավորվում է տարբեր փուլային մորֆոլոգիայով և միջերեսային կպչունությամբ կառուցվածք։ Եթե սկզբնական ռեակցիայի խառնուրդը ջերմապլաստիկի միատարր լուծույթ էր սինթետիկ խեժի մեջ, ապա երբ պնդացման ռեակցիան շարունակվում է, ջերմապլաստիկի լուծելիությունը նվազում է՝ խեժի մոլեկուլային քաշի ավելացման պատճառով: Մեկ այլ կարևոր գործոն, որը ազդում է բաղադրիչների թերմոդինամիկական համատեղելիության վրա հալման ռեակցիայի ընթացքում, սինթետիկ խեժի քիմիական կառուցվածքի փոփոխությունն է, երբ ֆունկցիոնալ խմբերը վերածվում են ռեակցիայի արտադրանքի: Ջերմակայուն-թերմոպլաստ համակարգերի մեծ մասում, որոնք հետաքրքրություն են ներկայացնում գործնական տեսանկյունից, փոխակերպման հետագա աճը հանգեցնում է միկրոֆազային տարանջատմանը: Առաջնային մորֆոլոգիան ձևավորվում է հիմնականում ժելացումից առաջ α-փուլում (ջերմոպլաստիկով հարստացված փուլ): Երկրորդային փուլային մորֆոլոգիայի ձևավորումը կարող է դիտվել β-փուլում (ջերմոպլաստիկ հարստացված փուլ) α-փուլում ժելացումից հետո: Երկրորդային փուլային մորֆոլոգիայի պարամետրերը զգայուն են թերմոսերտ-թերմոպլաստ համակարգի նախամշակման ջերմաստիճանի նկատմամբ: Կախված «սինթետիկ խեժ-ջերմոպլաստիկ» համակարգի հատկություններից և ամրացման ռեժիմի պարամետրերից, փուլային տարրալուծումը կարող է ընթանալ միջուկավորման և աճի մեխանիզմով, ողնաշարի բաժանման մեխանիզմով կամ խառը տիպով: Նման մորֆոլոգիական պարամետրերը, ինչպիսիք են ցրված փուլի չափը, տարածական բաշխումը և մասնիկների չափի բաշխումը, կախված են փուլային տարրալուծման մեխանիզմից:

Թերմոպլաստիկի կոնցենտրացիան նախնական ռեակցիայի խառնուրդում հիմնական պարամետրերից մեկն է, որը որոշում է բուժվող նյութի ֆազային մորֆոլոգիան: Ջերմապլաստիկ կոնցենտրացիայի աճով ֆազային ձևաբանությունը ցրված մորֆոլոգիայից անցնում է սկզբում համընդհանուր, այնուհետև փուլային հակադարձ մորֆոլոգիայի (նկ. 1): Շատ ավելի դժվար է ընդհանրացնել պնդացման ջերմաստիճանի ազդեցությունը միկրոկառուցվածքի մորֆոլոգիական պարամետրերի վրա, քանի որ այն փոխում է փուլային տարանջատման և բուժիչ քիմիական ռեակցիաների արագությունների հարաբերակցությունը: Գիտական և տեխնիկական գրականության վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ ջերմապլաստիկներով ձևափոխված սինթետիկ խեժերի վրա հիմնված նյութեր մշակելիս միկրոկառուցվածքային ուսումնասիրություններում հիմնական ուշադրությունը հատկացվում է ջերմապլաստիկի կոնցենտրացիայի, քիմիական կառուցվածքի և մոլեկուլային քաշի ազդեցությանը և ամրացման ջերմաստիճանային ռեժիմին: նյութի փուլային մորֆոլոգիայի վրա. Ներկայումս ակտիվ հետազոտություններ են իրականացվում՝ ուղղված ֆազային մորֆոլոգիայի և միջերեսային կպչունության կարգավորմանը՝ օգտագործելով կոմպաբիլիզատորներ (նյութեր, որոնք նվազեցնում են միջերեսային մակերևութային լարվածությունը և մեծացնում միջերեսային կպչունությունը պոլիմեր-պոլիմերային միջերեսում):

Բրինձ. 1. Ֆազային մորֆոլոգիայի տեսակը.

ա - ցրված; բ - քուն-շարունակական; գ - փուլային հակադարձմամբ; դ - դրա հարաբերությունները ջերմապլաստիկի կոնցենտրացիայի հետ

Էլեկտրոնային մանրադիտակը նմուշների պատրաստման մասնագիտացված մեթոդների հետ համատեղ պոլիմերային խառնուրդների ֆազային մորֆոլոգիայի ուսումնասիրության տեղեկատվական մեթոդ է: Ֆազային մորֆոլոգիայի էլեկտրոնային մանրադիտակային ուսումնասիրության հիմնական մեթոդաբանական խնդիրներն են՝ հետազոտության մեթոդի տեղեկատվական բովանդակության մակարդակը, միկրոկառուցվածքի բնորոշ տարրերի հակադրման արդյունավետությունը, հիմնական ձևաբանական պարամետրերի և դրանց չափման մեթոդների ընտրության հիմնավորումը: Այս հարցերի լուծումը, զուգորդված ուսումնասիրվող պոլիմերային նյութի կառուցվածքի ձևավորման ֆիզիկաքիմիական գործընթացների խորը ըմբռնմամբ, կնպաստի էլեկտրոնային մանրադիտակի զարգացմանը՝ որպես «կազմ- տեխնոլոգիա-կառուցվածք-հատկություններ» նյութերում, որոնք հիմնված են «ռեակտոպլաստ-թերմոպլաստ» համակարգերի վրա. Այս հոդվածը քննարկում է ջերմապլաստիկներով փոփոխված սինթետիկ խեժերի վրա հիմնված նյութերի ֆազային մորֆոլոգիայի էլեկտրոնային մանրադիտակային ուսումնասիրությունների ներկա վիճակը և այդ ուսումնասիրությունների արդյունքների կիրառումը: Աշխատանքում տրված բոլոր միկրոլուսանկարները հոդվածի հեղինակների կողմից ձեռք են բերվել ջերմապլաստիկ-թերմոպլաստ համակարգերի էլեկտրոնային մանրադիտակային ուսումնասիրությունների ժամանակ (քանի որ հոդվածը վերաբերում է ընդհանուր մեթոդաբանական խնդիրներին, նյութերի կոնկրետ դասերի մասին տեղեկություն չի տրամադրվում):

Նյութերի կառուցվածքի ուսումնասիրության ինֆորմատիվություն

էլեկտրոնային մանրադիտակով «ռեակտոպլաստ-թերմոպլաստ» համակարգերի հիման վրա

Ջերմակայուն-ջերմոպլաստ համակարգերի էլեկտրոնային մանրադիտակային ուսումնասիրությամբ տրված հիմնական տեղեկատվությունը փուլային մորֆոլոգիայի տեսակն է, փուլերի երկրաչափական բնութագրերը և դրանց տարածական բաշխումը։ Առաջնային փուլի մորֆոլոգիան (տարրալուծումը α- և β-փուլերի) ուսումնասիրվում է սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակով (SEM): Նյութերի կառուցվածքի կազմակերպման այս մակարդակի համար է, որ հայտնի են հատկությունների որոշ հարաբերական կախվածություններ փուլային մորֆոլոգիայի պարամետրերից։ Հետաքրքիր առանձնահատկությունկառուցվածքի ձևավորումը, որը կանխատեսվում է փուլային տարանջատման թերմոդինամիկական վերլուծության հիման վրա՝ օգտագործելով Ֆլորի-Հագգինսի միջին դաշտի մոդելը, երկրորդական փուլային մորֆոլոգիայի ձևավորումն է β-փուլի տարրալուծման ժամանակ: Երբ β-փուլը քայքայվում է, ջերմապլաստիկով հարստացված տիրույթների (γ-փուլ) դիսպերսիա է առաջանում ջերմապլաստիկով հարստացված շարունակական փուլում (δ-փուլ): Երկրորդային փուլի մորֆոլոգիան հետազոտվում է փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակի (TEM) միջոցով միկրոտոմի վրա պատրաստված ենթամիկրոնային հատվածների վրա: Գիտական գրականության մեջ կան ընդամենը մի քանի աշխատություններ, որոնք նվիրված են կառուցվածքի այս մակարդակի կազմակերպման ուսումնասիրությանը, հետևաբար, չկա տեղեկատվություն նյութերի հատկությունների վրա երկրորդական փուլի մորֆոլոգիայի պարամետրերի ազդեցության մասին: Նկ. Նկար 2-ում ներկայացված են պոլիսուլֆոնով ձևափոխված էպոքսիդային ջերմակայունության ֆազային մորֆոլոգիայի միկրոգրաֆիկները:

Բրինձ. 2. Հիմնական ( ա) և երկրորդական ( բ) Ջերմակայուն-թերմոպլաստ համակարգի փուլային մորֆոլոգիա

Էլեկտրոնային մանրադիտակի հետազոտության տեղեկատվական բովանդակությունն այժմ զգալիորեն ավելացել է վերլուծական էլեկտրոնային մանրադիտակի օգտագործման շնորհիվ, որը մեթոդների մի շարք է, որը միավորված է ընդհանուր առաջադրանքով՝ տեղեկատվություն ստանալ փուլերի տարրական կազմի և քիմիական կառուցվածքի մասին: Ռենտգենյան սպեկտրային միկրովերլուծության օգտագործումը հնարավորություն է տալիս բացահայտել պոլիմերի տարածական բաշխումը խառնուրդում, եթե այն պարունակում է հակադրվող ատոմներ: Օրինակ, եթե «ռեակտոպլաստ-թերմոպլաստ» համակարգի ջերմապլաստիկ բաղադրիչը պոլիսուլֆոնն է (պարունակում է ծծմբի ատոմներ), ապա հետազոտողը կարող է եզրակացություն անել պոլիսուլֆոնի բաշխվածության վերաբերյալ ծծմբի բնորոշ ռենտգենյան արտանետման ինտենսիվությունից։ ատոմներ. Անալիտիկ փոխանցման մանրադիտակով պոլիսուլֆոնով ձևափոխված էպոքսիդային ջերմակայքում ծծմբի կոնցենտրացիայի պրոֆիլի կառուցման օրինակը ներկայացված է Նկար 3-ում: 3. Ցույց է տրվում, որ բնորոշ փուլային գոյացությունները համապատասխանում են կոորդինատի երկայնքով ծծմբի կոնցենտրացիայի փոփոխությանը, ինչը հնարավորություն է տալիս որոշել հայտնաբերված կառուցվածքային տարրերի բնույթը: Ջերմակայուն-թերմոպլաստ համակարգի տարերային միկրովերլուծության ժամանակ տարածական լուծունակությունը զգալիորեն մեծանում է հաղորդման անալիտիկ էլեկտրոնային մանրադիտակի մեթոդների կիրառման ժամանակ: Անալիտիկ էլեկտրոնային մանրադիտակի սկանավորման մեթոդն ավելի բազմակողմանի է և տարրական կազմի մասին տեղեկատվություն է տալիս ոչ միայն միկրոկառուցվածքային, այլև ֆրակտոգրաֆիկ հետազոտություններում:

Բրինձ. 3. Ծծմբի կոնցենտրացիայի պրոֆիլը պոլիսուլֆոնով ձևափոխված էպոքսիդային ջերմակայանում

Ռենտգենյան սպեկտրային միկրովերլուծության սահմանափակ կիրառելիությունը պոլիմերային նյութերի ուսումնասիրության համար պայմանավորված է այս մեթոդի ցածր զգայունությամբ ցածր ատոմային թվերով (C, O, N և այլն) տարրերի նկատմամբ, ցածր էլեկտրական հաղորդունակությամբ և անբավարար ճառագայթային-ջերմային կայունությամբ: պոլիմերների մեծ մասը: Այս մեթոդի մեկ այլ թերությունն այն է, որ այն տրամադրում է միայն տարրական կազմի մասին տեղեկատվություն: Խոստումնալից մեթոդ, որը զուրկ է վերը նկարագրված բազմաթիվ թերություններից, էլեկտրոնային միկրոսկոպիկ պատկերի ձևավորումն է՝ հիմնված էլեկտրոնի էներգիայի կորստի բնորոշ սպեկտրոսկոպիայի տվյալների վրա (ECEE): Այս մեթոդի օգտագործումը տեղեկատվություն է տալիս փուլերի քիմիական կառուցվածքի մասին, հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել փուլային գոյացությունները պոլիմերային խառնուրդներում, որոնք բաղկացած են միայն ցածր ատոմային թվով տարրերից՝ առանց հատուկ հակապատկեր նմուշի պատրաստման, ինչպես նաև զգալիորեն մեծացնում է քանակական տարրական վերլուծության ճշգրտությունը։ նման համակարգեր. Այս մեթոդի կիրառմամբ «բիս(վինիլֆինիլ)էթան-պոլիֆենիլեն օքսիդ» համակարգում հայտնաբերվել են միկրոֆազային տարանջատման նշաններ և կառուցվել են թթվածնի բաշխման քարտեզները (և, հետևաբար, պոլիֆենիլենային օքսիդով հարստացված փուլի) տարածական լուծաչափով։ մինչև 10 նմ:

Նմուշի պատրաստման հատուկ մեթոդներ

էլեկտրոնային մանրադիտակի համար

Նմուշի պատրաստման հիմնական խնդիրն է հասնել նյութի միկրոկառուցվածքի ուսումնասիրված անհամասեռությունների միջև լավագույն հակադրությանը: Կախված էլեկտրոնային մանրադիտակի մեթոդից և համակարգի կառուցվածքային-փուլային վիճակի մասին պահանջվող տեղեկատվությունից. տարբեր մեթոդներհակադրվող. TEM հետազոտության համար նմուշները պատրաստվում են միկրոտոմի միջոցով: Օսմիումի տետրոօքսիդ OsO 4-ը և ռութենիումի տետրօքսիդը RuO 4-ը միկրոտոմի հատվածների կոնտրաստային ներկման ամենաարդյունավետ միջոցներն են: Օսմիումի տետրոքսիդն օգտագործվում է չհագեցած կապերով բաղադրիչներ պարունակող ֆազերը գունավորելու համար: RuO 4-ն ավելի արդյունավետ է ջերմակայուն-թերմոպլաստ համակարգերի փուլային մորֆոլոգիան հակադրելու համար, քանի որ այն ինտենսիվորեն գունավորում է եթեր, սպիրտ, ամին և արոմատիկ խմբեր պարունակող բաղադրիչներ:

SEM-ի դաշտի խորությունը հնարավորություն է տալիս կիրառել այս մեթոդը զարգացած մակերեսային ռելիեֆով նմուշների ուսումնասիրության համար: Այս առումով, SEM մեթոդով փուլային մորֆոլոգիան ուսումնասիրելու համար պոլիմերային մատրիցայի ճեղքերը կատարվում են ջերմաստիճանում. հեղուկ ազոտ. Ստացված նմուշները հարմար են միջերեսային կպչունության և ցրված փուլի մասնիկների չափերի բաշխման կոպիտ գնահատման համար: Ֆազային մորֆոլոգիայի քանակական վերլուծության վերաբերյալ շատ աշխատություններում օգտագործվում է ընտրովի լուծիչով փորագրություն: Օրգանական լուծիչներով փորագրումը հանգեցնում է ջերմապլաստիկ փուլի ամբողջական հեռացմանը և ապահովում է էլեկտրոնային մանրադիտակի պատկեր, որը հարմար է ուղղակի ստերեոմետրիկ քանակական վերլուծության համար: SEM-ի համար նմուշի պատրաստման մեկ այլ հայտնի մեթոդը բարակ հատվածների պատրաստումն է: Այս դեպքում, ինչպես միկրոտոմիայի դեպքում, ֆազային մորֆոլոգիայի ուսումնասիրությունն իրականացվում է նյութի երկչափ կտրվածքի վրա, և իրական տարածական մորֆոլոգիական պարամետրերը որոշելու համար անհրաժեշտ է տվյալների որոշակի մաթեմատիկական մշակում։

Պարամետրեր, որոնք որոշվում են որակական և քանակական վերլուծությամբ

փուլային ձևաբանություն և դրանց կապը նյութի մակրոսկոպիկ հատկությունների հետ

Ֆազային մորֆոլոգիայի որակական պարամետրը, որի վրա ամենամեծ ազդեցությունն ունեն «սինթետիկ խեժ-ջերմապլաստիկ» համակարգի հատկությունները և այս համակարգի բուժիչ պարամետրերը, ֆազային մորֆոլոգիայի տեսակն է։ Այս պարամետրը կարևոր տեղեկատվություն է տալիս նյութի ցրող հատկությունների մասին: Ցույց է տրված, որ ընդհանուր դեպքում կոտրվածքի ամրությունը մեծանում է ցրված մորֆոլոգիայից ֆազային շրջադարձով մորֆոլոգիայի անցնելիս: Միևնույն ժամանակ, տարբերվում են ֆազային մորֆոլոգիայի օպտիմալ տեսակի վերաբերյալ տվյալները, որոնցում միաժամանակ ձեռք է բերվում կոտրվածքի ամրության զգալի աճ և ջերմապլաստիկների արժեքավոր հատկությունները (բարձր մոդուլ, ջերմակայունություն, օրգանական լուծիչների նկատմամբ դիմադրություն և այլն), պահպանվում են: Թերթում նշվում է, որ հատկությունների օպտիմալ համակցությունը ձեռք է բերվում ջերմապլաստիկի առավելագույն հնարավոր ծավալային մասնաբաժինով ցրված մորֆոլոգիա ձևավորելիս, մինչդեռ հոդվածում նշվում է, որ ամենաարդյունավետ մորֆոլոգիան այնքան շարունակական է: Այս աշխատանքները ցույց են տալիս այնպիսի քանակական մորֆոլոգիական պարամետրի վերահսկման անհրաժեշտությունը, ինչպիսին է ջերմապլաստիկի ցրված փուլի ծավալային բաժինը: Այս պարամետրի որոշումը SEM մեթոդով առավել ճիշտ է իրականացվում բարակ հատվածի վրա: Համաձայն առաջին հիմնական ստերեոմետրիկ հարաբերակցության՝ նյութի մեջ փուլի ծավալային բաժինը հավասար է հատվածի հատվածի ֆազային հատվածների զբաղեցրած մասին։

Այլ կարևոր քանակական ձևաբանական պարամետրեր են փուլերի չափը և մասնիկների չափի բաշխումը: Այս պարամետրերի ուղղակի չափումն իրականացվում է պոլիմերային մատրիցայի ցածր ջերմաստիճանի չիպերի միջոցով: Այս պարամետրերի ավելի ճշգրիտ արժեքները կարելի է ձեռք բերել բարակ հատվածների կամ միկրոտոմի հատվածների ուսումնասիրությունից ստացված տվյալների հատուկ մաթեմատիկական մշակմամբ: Աշխատանքում նկարագրված են մաթեմատիկական մշակման ալգորիթմը և մոդելը, որի հիման վրա իրականացվում է մաթեմատիկական մշակումը։ Թերթում նշվում է, որ փոփոխված ջերմապլաստիկի հատկությունների օպտիմալ համադրությունը ձեռք է բերվում, եթե ջերմապլաստիկի ցրված փուլի չափը գտնվում է 0,1-ից մինչև 10 մկմ միջակայքում: Ջերմապլաստիկի ցրված փուլի մասնիկների չափը կախված է ջերմապլաստիկի կոնցենտրացիայից, պնդացման ջերմաստիճանից, զուգորդիչների օգտագործումից և մի շարք այլ գործոններից: Ցրված մորֆոլոգիայի ձևավորման ժամանակ ջերմապլաստիկ փուլի մասնիկների չափը մեծանում է ջերմապլաստիկի կոնցենտրացիայի աճով: Նախնական ամրացման ջերմաստիճանի բարձրացումը կարող է հանգեցնել մասնիկների չափի հակառակ միտումների: Գիտական գրականությունը նկարագրում է ջերմապլաստիկ փուլի մասնիկների չափի և՛ աճը, և՛ նվազումը նախնական ամրացման ջերմաստիճանի բարձրացմամբ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ջերմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է պինդացման քիմիական ռեակցիայի արագության և ֆազային բաժանման արագության բարձրացմանը: Այս պրոցեսները հակառակ կերպ են ազդում ջերմապլաստիկի ցրված փուլի մասնիկների չափի վրա, և որի պրոցեսն ավելի մեծ չափով կուժեղանա ջերմաստիճանի բարձրացման հետ և որոշում կպչուն պոլիմերային մատրիցայի փուլային մորֆոլոգիան: Մի շարք աշխատանքներ ցույց են տալիս, որ մորֆոլոգիայի ձևավորումը ջերմապլաստիկ մասնիկների բի- կամ պոլիմոդալ չափերի բաշխմամբ հանգեցնում է նյութի ցրող հատկությունների լրացուցիչ աճի: Մասնիկների չափի նման բաշխվածությամբ փուլային մորֆոլոգիա կարող է ձևավորվել սինթետիկ խեժը տարբեր քիմիական բաղադրության ջերմապլաստիկների հետ համատեղ փոփոխելով կամ պնդացման ռեակցիայի բարձր արագությամբ:

Ֆազային մորֆոլոգիայի պարամետրերի որոշումը կարևոր տեղեկատվություն է տալիս ջերմակայուն-թերմոպլաստ համակարգերի ֆրակտոգրաֆիկ ուսումնասիրություններ կատարելիս: Ներկայումս նկարագրված են ցրված ջերմապլաստիկ մասնիկներով պոլիմերային մատրիցների ցրիչ հատկությունների բարձրացման որակական մեխանիզմներ և առաջարկվում են կարծրացման քանակական մոդելներ։ Թերմոպլաստիկներով ձևափոխված ջերմապլաստիկների հիմնական ամրապնդման մեխանիզմները ներառում են ջերմապլաստիկ մասնիկներով ճաքի կամրջումը, ջերմապլաստիկ մասնիկների ճեղքով պարուրումը, մատրիցում կտրող ժապավենների և միկրոճաքերի առաջացումը: Պոլիմերային մատրիցայի ցրող հատկությունները ամենաարդյունավետ բարձրացնող մեխանիզմը համարվում է ջերմապլաստիկի ցրված փուլի մասնիկների կողմից ճաքի կամրջումը, որն ուղեկցվում է այս մասնիկների պլաստիկ ձգումով և պատռվածքով: Այս մեխանիզմն իրականացվում է ջերմապլաստիկ փուլի միջերեսային կպչունության և նանոմասնիկների բարձր չափերի դեպքում: Նկ. Գծապատկեր 4-ը ցույց է տալիս էպոքսիդային ջերմակայունության պոլիմերային մատրիցայի քայքայման մակերեսները, որը ձևափոխված է պոլիսուլֆոնով, համատեղ ֆազային մորֆոլոգիայով: Դիսպերս մորֆոլոգիայի բնագավառում կառուցվածքի բնորոշ տարրը պլաստիկ դեֆորմացիայի արդյունքում ոչնչացված ջերմապլաստիկ մասնիկներն են։ Մորֆոլոգիայի տարածքը փուլային հակադարձմամբ բնութագրվում է կոտրվածքի մակերեսի բարդ ռելիեֆով, որն առաջանում է ջերմապլաստիկ էպոքսիդային կոշտ մասնիկների շուրջ աճող ճեղքով և ջերմապլաստիկի շարունակական փուլի պլաստիկ դեֆորմացմամբ:

Հաշվի առնելով այն փաստը, որ ջերմակայուն-թերմոպլաստ համակարգերը օգտագործվում են որպես ժամանակակից PCM-ների պոլիմերային մատրիցներ, կարևոր խնդիր է ֆազային մորֆոլոգիայի փոփոխությունը ամրապնդող լցանյութի առկայության դեպքում: Մի շարք հետազոտական աշխատանքներ նվիրված են ամրապնդող լցանյութի մանրաթելերի քիմիական բնույթի ազդեցության և դրանց մակերեսի վիճակի համակարգված ուսումնասիրությանը փուլային մորֆոլոգիայի որակական և քանակական պարամետրերի վրա: Թուղթը ցույց է տալիս, որ ապակե մանրաթելերի շուրջ էպոքսիդային ջերմապլաստիկով հարստացված շերտ է գոյանում, ինչը բացասաբար է անդրադառնում PCM-ի ցրիչ հատկությունների վրա: Ածխածնի և արամիդային մանրաթելերի շուրջ նման շերտ չի հայտնաբերվել։ Թերթում նշվում է ջերմապլաստիկի ցրված փուլի միջին մասնիկների չափի աճը ամրապնդող լցանյութի մանրաթելերի մոտ: Փաստաթղթերն առաջարկում են քանակական պարամետր փուլային մորֆոլոգիայի փոփոխության համար՝ ամրապնդող լցանյութի առկայության դեպքում. Ցույց է տրված նաև, որ մանրաթելի մոտ ցրված ջերմապլաստիկ մասնիկների կոնցենտրացիան մեծանում է դրա մակերեսի ակտիվացումից հետո և կախված է ջերմապլաստիկի քիմիական կառուցվածքից: Հարկ է նշել, որ, չնայած այս ուղղությամբ իրականացված հետազոտական աշխատանքներին, փուլային մորֆոլոգիայի ձևավորման վրա լցանյութի ազդեցության միասնական գաղափար դեռ ձևակերպված չէ:

Բրինձ. 4. Պոլիսուլֆոնով ձևափոխված էպոքսիդային ջերմակայունության փուլային ձևաբանություն ( ա), և կոտրվածքի մակերեսը ցրված մորֆոլոգիայի շրջանում ( բ) և փուլային հակադարձ մորֆոլոգիա ( v)

Սույն աշխատանքն արտացոլում է էլեկտրոնային մանրադիտակային ուսումնասիրությունների դերը պոլիմերային մատրիցների մշակման գործում, որոնք հիմնված են ջերմակայուն-թերմոպլաստ համակարգերի վրա՝ բարձր հարվածների և ճեղքերի դիմադրությամբ PCM-ի համար: Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ նման նյութերի հատկությունների օպտիմալ համադրությունը ձեռք է բերվում միկրոֆազային տարանջատման արդյունքում առաջացած միկրոկառուցվածքի ձևավորման ժամանակ, կարևորագույն խնդիրներն են փուլային մորֆոլոգիայի կառավարումն ու վերահսկումը: Այս աշխատության մեջ տրված են համակարգի կառուցվածքային-փուլային վիճակի մասին տեղեկատվության օրինակներ, որոնք տրամադրվում են էլեկտրոնային մանրադիտակային հետազոտությամբ։ Ցույց է տրվում, որ ներկայումս էլեկտրոնային մանրադիտակը հնարավորություն է տալիս ոչ միայն ուսումնասիրել փուլային մորֆոլոգիան համակարգի կազմակերպման տարբեր հիերարխիկ մակարդակներում, այլև որոշել բարձր տարածական լուծմամբ ֆազային կազմավորումների տարրական կազմը և քիմիական կառուցվածքը: Նկարագրված են թերմոպլաստիկներով ձևափոխված սինթետիկ խեժերի վրա հիմնված նյութերի մշակման մորֆոլոգիական պարամետրերի վերահսկման վերաբերյալ ներկայիս գաղափարները: Նախանշված են այնպիսի պարամետրերի չափման մեթոդաբանական մոտեցումներ, ինչպիսիք են ջերմապլաստիկի ցրված փուլի ծավալային բաժինը, մասնիկների միջին չափը և մասնիկների չափերի բաշխումը: Տրվում է տեղեկատվություն նյութի հատկությունների վրա փուլային մորֆոլոգիայի որակական և քանակական պարամետրերի ազդեցության մասին։ PCM-ի հատկությունները վերահսկելու համար փուլային մորֆոլոգիայի ուսումնասիրությունների արդյունքների կիրառման համաշխարհային և ներքին փորձը ապացուցում է էլեկտրոնային մանրադիտակի արդյունավետությունը՝ որպես ջերմակայունության վրա հիմնված նյութերի «բաղադրություն-տեխնոլոգիա-կառուցվածք-հատկություններ» կապի մասին տեղեկատվություն տրամադրող մեթոդներից մեկը: թերմոպլաստ համակարգեր.

ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅԱՆ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ՑԱՆԿ

1. Սոլոդիլով Վ.Ի., Գորբատկինա Յու.Ա. Միակողմանի ածխածնային պլաստիկի հատկությունները, որոնք հիմնված են էպոքսիդային խեժի վրա, ձևափոխված պոլիսուլֆոնով կամ էպոքսյուրեթանային օլիգոմերով // Կոմպոզիտային նյութերի և կառուցվածքների մեխանիկա: 2008. V. 14. No 2: էջ 217–227։
2. Ժելեզնյակ Վ.Գ., Չուրսովա Լ.Վ. Դրանց հիման վրա կապակցիչների և մատրիցների փոփոխություն՝ կոտրվածքի ամրությունը բարձրացնելու նպատակով //Ավիացիոն նյութեր և տեխնոլոգիաներ. 2014. Թիվ 1. էջ 47–50։
3. Erasov V.S., Nuzhny G.A., Grinevich A.V., Terekhin A.L. Ավիացիոն նյութերի ճեղքերի դիմադրությունը հոգնածության փորձարկման ժամանակ // ՎԻԱՄ-ի նյութեր. 2013. Թիվ 10. Արվեստ.
4. Կաբլով Է.Ն. Մինչև 2030 թվականն ընկած ժամանակահատվածում նյութերի և տեխնոլոգիաների մշակման ռազմավարական ուղղություններ //Ավիացիոն նյութեր և տեխնոլոգիաներ. 2012. №S. էջ 7–17։
5. Կաբլով Է.Ն. Քիմիան ավիացիոն նյութերի գիտության մեջ // Russian Chemical Journal. 2010. T. LIV. Թիվ 1. էջ 3–4։
6. Կաբլով Է.Ն. Վեցերորդ տեխնոլոգիական կարգը // Գիտություն և կյանք. 2010. Թիվ 4. էջ 2–7։
7. Budylin N.Yu., Shapagin A.V., Chalykh A.E., Khasbiullin R.R. Ջերմա- և ջերմապլաստիկների խառնուրդներում գրադիենտ ցրված կառուցվածքների ձևավորման մոդելավորում //Պլաստիկ զանգվածներ. 2011. №3. էջ 51–56։
8. Zhang Y. et al. Դինամիկ ասիմետրիկ փուլային տարանջատում և ձևաբանական կառուցվածքի ձևավորում էպոքսիդային/պոլիսուլֆոնային խառնուրդներում //Մակրոմոլեկուլներ. 2011. V. 44. Թիվ 18: P. 7465–7472:

10. Կաբլով Է.Ն., Կոնդրաշով Ս.Վ., Յուրկով Գ.Յու. Ածխածին պարունակող նանոմասնիկների օգտագործման հեռանկարները պոլիմերային կոմպոզիտային նյութերի համար կապող նյութերում // Ռուսական նանոտեխնոլոգիաներ. 2013. V. 8. No 3–4. էջ 24–42։
11. Գուլյաեւ Ա.Ի. Պոլիմերային նյութերի ուսումնասիրություն ռենտգենյան ֆոտոէլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիայի միջոցով // ՎԻԱՄ-ի նյութեր. 2013. Թիվ 7. Սբ.
12. Ժուրավլևա Պ.Լ., Զայցև Դ.Վ. Ածխածնային մանրաթելերի կառուցվածքի ուսումնասիրություն դիֆրակցիոն մեթոդներով //Ավիացիոն նյութեր և տեխնոլոգիաներ. 2012. №S. էջ 448–455։
13. Գուլյաև Ա.Ի., Իսկխոժանովա Ի.Վ., Ժուրավլևա Պ.Լ. Օպտիկական մանրադիտակի մեթոդի կիրառում PCM կառուցվածքի քանակական վերլուծության համար // ՎԻԱՄ-ի նյութեր. 2014. Թիվ 7. Սբ.
14. Deev I.S., Kablov E.N., Kobets L.P., Chursova L.V. Մեխանիկական բեռնման տակ գտնվող պոլիմերային մատրիցների միկրոֆազային կառուցվածքի դեֆորմացիայի սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի միջոցով հետազոտություն //ՎԻԱՄ-ի աշխատություններ. 2014. Թիվ 7. Սբ.

16. Zhang Y. et al. Էպոքսիթերմոպլաստիկ խառնուրդների ասիմետրիկ փուլային տարանջատման մեջ եռաշերտ կառուցվածքի ձևավորման ամենուր տարածված բնույթը //Պոլիմեր. 2012. V. 53. Թիվ 2: P. 588–594։
17. Միմուրա Կ. և այլք: Ջերմային և մեխանիկական հատկությունների բարելավում PES-ով ձևափոխված էպոքսիդային խեժերի մորֆոլոգիաների վերահսկման միջոցով //Պոլիմեր. 2000. V. 41. Թիվ 12: P. 4451–4459:
18. Մեժիկովսկի Ս.Մ., Իրժակ Վ.Ի. Բուժիչ օլիգոմերների քիմիական ֆիզիկա. Մ.: Գիտություն. 2008. 269 էջ.
19. Պոլիմերային խառնուրդներ. T. 1. Սիստեմատիկա՝ Պեր. անգլերենից։ / Էդ. Դ.Ռ. Պաուլա, Կ.Բ. Բաքնել. SPb.: Գիտական հիմքեր և տեխնոլոգիաներ. 2009. 618 էջ.

21. Ռոզենբերգ Բ.Ա. Միկրոֆազային տարանջատումը բազմաբաղադրիչ պոլիմեր-օլիգոմերային համակարգերում բուժիչ // Russian Chemical Journal. 2001. հատոր XLV. #5–6. էջ 23–31։
22. Wilkinson S.P. et al. Ջերմապլաստիկ մոդիֆիկատորի փոփոխականների ազդեցությունը բիսմալեյմիդի մատրիցային խեժի ամրացման վրա բարձր արդյունավետության կոմպոզիտային նյութերի համար //Պոլիմեր. 1993. V. 34. No 4: P. 870–884։

25. Cano L. et al. Նանոկառուցվածքային էպոքսիդային համակարգերի մորֆոլոգիական և մեխանիկական ուսումնասիրություն՝ ձևափոխված ամֆիֆիլային պոլի(էթիլենօքսիդ-b-պրոպիլենօքսիդ-b-էթիլենօքսիդ)եռաբլոկային համապոլիմերով //Պոլիմեր. 2014. V. 55. Թիվ 3: P. 738–745։

28 Poncet S. et al. Ֆազերի տարանջատման և ռեակցիայի առաջխաղացման մոնիտորինգ in situ ջերմապլաստիկ/էպոքսիդային խառնուրդներում //Պոլիմեր. 1999. V. 40. No 24: P. 6811–6820:
29. Chalykh A.E., Aliev A.D., Rubtsov A.E. Էլեկտրոնային զոնդի միկրովերլուծությունը պոլիմերների ուսումնասիրության մեջ. Մ.: Գիտություն. 1990. 192 էջ.
30. Չալըխ Ա.Է. et al. Անալիտիկ էլեկտրոնային մանրադիտակ պատվաստված պոլիմերների կառուցվածքի ուսումնասիրության մեջ //Բարձր մոլեկուլային միացություններ. Սեր. A. 2010. V. 52. No 4: էջ 653–658։

36. Սալտիկով Ս.Ա. Ստերեոմետրիկ մետալոգրաֆիա. Մոսկվա: Մետալուրգիա. 1976. 270 էջ.

38. Պոլիմերային խառնուրդներ. T. 2. Գործառական հատկություններ. Per. անգլերենից։ / Էդ. Դ.Ռ. Ի դեպ, Կ.Բ. Բաքնել. SPb.: Գիտական հիմքեր և տեխնոլոգիաներ. 2009. 606 էջ.

1. Սոլոդիլով Վ.Ի., Գորբատկինա Ջ.Ա. Svojstva odnonapravlennyh ugleplastikov na osnove jepoksidnoj smoly, modificirovannoj polisul "fonom or jepoksiuretanovym oligomerom // Mehanika kompozicionnyh materialov i konstrukcij. 2008. T. 14. No. 217–S.
2. Ժելեզնյակ Վ.Գ., Չուրսովա Լ.Վ. Modifikacija svjazujushhih i matric na ih osnove s cel "ju povyshenija vjazkosti razrushenija // Aviation materialy i tehnologii. 2014. No. 1. S. 47–50.
3. Erasov V.S., Nuzhnyj G.A., Grinevich A.V., Terehin A.L. Treshhinostojkost «aviacionnyh materialov v process ispytanija na ustalost» //Trudy VIAM. 2013. Թիվ 10. Սբ.
4. Կաբլով Է.Ն. Strategicheskie napravlenija razvitija materialov i tehnologij ih pererabotki na period to 2030 year //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. №S. S. 7–17.
5. Կաբլով Է.Ն. Himija v aviacionnom materialovedenii // Rossijskij himicheskij zhurnal. 2010. T. LIV. Թիվ 1. S. 3–4.
6. Կաբլով Է.Ն. Shestoj tehnologicheskij uklad //Nauka i zhizn". 2010 թ. No 4. S. 2–7.
7. Budylin N.Ju., Shapagin A.V., Chalyh A.E., Hasbiullin R.R. Modelirovanie formirovanija gradientnyh dispersnyh struktur v smesjah termo- i reaktoplastov //Plasticheskie massy. 2011. №3. S. 51–56.
8. Zhang Y. et al. Դինամիկ ասիմետրիկ փուլային տարանջատում և ձևաբանական կառուցվածքի ձևավորում էպոքսիդային/պոլիսուլֆոնային խառնուրդներում //Մակրոմոլեկուլներ. 2011. V. 44. Թիվ 18: P. 7465–7472:
9. Liu Y. Պոլիմերացման արդյունքում առաջացած փուլային տարանջատումը և արդյունքում ջերմամեխանիկական հատկությունները ջերմակայուն/ռեակտիվ ոչ գծային պոլիմերային խառնուրդների. վերանայում // Կիրառական պոլիմերային գիտության ամսագիր: 2013. V. 127. Թիվ 5: P. 3279–3292:
10. Kablov E.N., Kondrashov S.V., Jurkov G.Ju. Perspektivy ispol "zovanija uglerod-soderzhashhih nanochastic v svjazujushhih dlja polimernyh kompozicionnyh materialov // Rossijskie nanotehnologii. 2013. T. 8. No. 3–4. S. 24–42.
11. Գուլջաև Ա.Ի. Issledovanie polimernyh materialov մեթոդը rentgenovskoj fotojelektronnoj spektroskopii //Trudy VIAM. 2013. Թիվ 7. Սբ.
12. Ժուրավլևա Պ.Լ., Զայցև Դ.Վ. Issledovanie struktury uglerodnyh volokon s primeneniem difrakcionnyh metodov //Aviacionnye materialy i tehnologii. 2012. №S. S. 448–455։
13. Գուլջաև Ա.Ի., Իշոջանովա Ի.Վ., Ժուրավլևա Պ.Լ. Primenenie metoda opticheskoj mikros-ko-pii dlja kolichestvennogo analiza struktury PKM //Trudy VIAM. 2014. Թիվ 7. Սբ.
14. Deev I.S., Kablov E.N., Kobec L.P., Chursova L.V. Issledovanie մեթոդը skanirujushhej jelektronnoj mikroskopii deformacii mikrofazovoj struktury polimernyh matric pri me-hanicheskom nagruzhenii //Trudy VIAM. 2014. Թիվ 7. Սբ.
15 Huang K. et al. Բաց գույնի կարդանոլի վրա հիմնված բուժիչ նյութի և էպոքսիդային խեժի կոմպոզիտի պատրաստում. Բուժման արդյունքում առաջացած փուլային տարանջատումը և դրա ազդեցությունը հատկությունների վրա //Առաջընթաց օրգանական ծածկույթներում. 2012. V. 74. Թիվ 1: էջ 240–247։
16. Zhang Y. et al. Էպոքսիթերմոպլաստիկ խառնուրդների ասիմետրիկ փուլային տարանջատման մեջ եռաշերտ կառուցվածքի ձևավորման ամենուր տարածված բնույթը //Պոլիմեր. 2012. V. 53. Թիվ 2: P. 588–594։
17. Միմուրա Կ. և այլք: Ջերմային և մեխանիկական հատկությունների բարելավում PES-ով ձևափոխված էպոքսիդային խեժերի մորֆոլոգիաների վերահսկման միջոցով //Պոլիմեր. 2000. V. 41. Թիվ 12: P. 4451–4459:
18. Մեժիկովսկի Ս.Մ., Իրժակ Վ.Ի. Himicheskaja fizika otverzhdenija oligomerov. Մոսկվա: Նաուկա. 2008. 269 s.
19. Պոլիմերային խառնուրդներ. Թ. 1. Սիստեմատիկա՝ Պեր. s անգլ. /Կարմիրի տակ. Դ.Ռ. Պոլա, Կ.Բ. Բակնելլա. SPb.: Nauchnye Osnovy and Tehnologii. 2009. 618 ս.
20. Williams R.J.J., Rozenberg B.A., Pascault J.P. Ռեակցիայով առաջացած փուլային տարանջատում մոդիֆիկացված ջերմակայուն պոլիմերներում //Պոլիմերային գիտության առաջընթաց. 1997. V. 128. P. 95–156.
21. Ռոզենբերգ Բ.Ա. Mikrofazovoe razdelenie v otverzhdajushhihsja mnogokomponentnyh polimer-oligomernyh sistemah //Rossijskij himicheskij zhurnal. 2001.T.XLV. #5–6. S. 23–31.
22. Wilkinson S.P. et al. Ջերմապլաստիկ մոդիֆիկատորի փոփոխականների ազդեցությունը բիս-մալեյմիդ մատրիցային խեժի ամրացման վրա բարձր արդյունավետության կոմպոզիտային նյութերի համար //Պոլիմեր. 1993. V. 34. No 4: P. 870–884։
23. Zhang J. et al. Ջերմապլաստիկ ձևափոխված բազմաֆունկցիոնալ էպոքսիդների ուսումնասիրություն. Ջեռուցման արագության ազդեցությունը բուժման վարքագծի և փուլերի տարանջատման վրա //Կոմպոզիտների գիտություն և տեխնոլոգիա. 2009. V. 69. No 7–8. P. 1172–1179 թթ.
24 Rico M. et al. Փուլային տարանջատում և ձևաբանության զարգացում ջերմապլաստիկ ձևափոխված խստացված էպոքսիդում //European Polymer Journal. 2012. V. 48. Թիվ 10: P. 1660–1673 թթ.
25. Cano L. et al. Նանոկառուցվածքային էպոքսիդային համակարգերի մորֆոլոգիական և մեխանիկական ուսումնասիրություն՝ ձևափոխված ամֆիֆիլային պոլի(էթիլենօքսիդ-b-պրոպիլենօքսիդ-b-էթիլենօքսիդ)եռաբլոկային համապոլիմերով //Պոլիմեր. 2014. V. 55. Թիվ 3: P. 738–745։
26. Cong H. et al. Բլոկային համապոլիմերներ պարունակող ջերմաչափերում նանոկառուցվածքների ձևավորում. ինքնահավաքումից մինչև ռեակցիայի առաջացրած միկրոֆազային տարանջատման մեխանիզմ //Պոլիմեր. 2014. V. 55. Թիվ 5: P. 1190–1201 թթ.
27. Մին Հ.Ս. et al. Պոլիսուլֆոնի/էպոքսիդային կիսա-IPN-ի կոտրվածքային ամրություն՝ մորֆոլոգիական սպեկտրով //Պոլիմերային տեղեկագիր. 1999. V. 42. No 2: P. 221–227:
28 Poncet S. et al. Ֆազերի տարանջատման և ռեակցիայի առաջխաղացման մոնիտորինգ in situ ջերմապլաստիկ/էպոքսիդային խառնուրդներում //Պոլիմեր. 1999. V. 40. No 24: P. 6811–6820:
29. Chalyh A.E., Aliev A.D., Rubcov A.E. Jelektronno-zondovyj mikroanaliz v issledovanii polimerov. Մոսկվա: Նաուկա. 1990. 192 s.
30. Չալըհ Ա.Է. ես դոկտ. Analiticheskaja jelektronnaja mikroskopija v issledovanii struktury privityh polimerov //Vysokomolekulyarnye soedinenija. Սեր. A. 2010. V. 52. No 4: S. 653–658 թթ.
31. Հայցման Մ.Տ. et al. Ջերմակայուն և ջերմապլաստիկ պոլիմերների միջև ձևավորված միջֆազների հետազոտման միկրովերլուծության տեխնիկա. Սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակ և էներգիայի ցրման ռենտգեն վերլուծություն // Հիմնական ինժեներական նյութեր. 2011. Թիվ 471–472. P. 309–314.
32. Liao Y. et al. Ջերմակայուն/ջերմապլաստիկ խառնուրդների ռեակցիայի հետևանքով առաջացած փուլային տարրալուծում, որը հետազոտվել է էներգիայի զտման հաղորդման էլեկտրոնային մանրադիտակով //Պոլիմեր. 2007. V. 48. Թիվ 13: P. 3749–3758:
33. Mezzenga R. et al. Ձևաբանության ձևավորում դենդրիտային հիպերճյուղավորված պոլիմերային ձևափոխված էպոքսիդային խեժում. մոդելավորում և բնութագրում //Պոլիմեր. 2001. V. 42. Թիվ 1: P. 305–317.
34. Tribut L. et al. Ջերմակայուն/ջերմապլաստիկ խառնուրդների ռեոլոգիական վարքագիծը իզոթերմային ամրացման ժամանակ. Փորձեր և մոդելավորում //Պոլիմեր. 2007. V. 48. No 22: P. 6639–6647.
35. Fernandez-Francos X. et al. Նոր թերմոսետներ՝ հիմնված DGEBA-ի և հիպերճյուղավորված պոլիմերների վրա՝ ձևափոխված վինիլային և էպոքսիդային վերջավոր խմբերով //Ռեակտիվ և ֆունկցիոնալ պոլիմերներ: 2010. V. 70. Թիվ 10: P. 798–806.
36. Սալտիկով Ս.Ա. Ստերեոմետրիկ մետաղագրություն. Մ.: Մետալուրգիա. 1976. 270 թ.
37. Kulkami A.S., Beaucage G. Ռեակցիա առաջացած փուլային տարանջատում, որը վերահսկվում է մոլեկուլային տոպոլոգիայի միջոցով // Պոլիմեր: 2005. V. 46. Թիվ 12: P. 4454–4464:
38. Պոլիմերային խառնուրդներ. T. 2: Funkcional "nye svojstva: Per. s angl. / Pod red. D.R. Pola, K.B. Baknella. SPb.: Nauchnye osnovy i tehnologii. 2009. 606 s.
39. Pearson R.A., Yee A.F. Թերմոպլաստիկ ձևափոխված էպոքսիդներում ամրացման մեխանիզմներ. 1993. V. 34. No 17: P. 3658–3670:
40. Turmel D.J.-P., Partridge I.K. Էպոքսիդային/PEI խառնուրդներում մանրաթելերի շուրջ տարասեռ փուլային տարանջատումը և դրա ազդեցությունը կոմպոզիտային շերտազատման դիմադրության վրա //Composites Science and Technology. 1997. V. 57. No 8: P. 1001–1007 թթ.
41. Varley R.J., Hodkin J.H. Ամրապնդող մանրաթելերի ազդեցությունը խստացված էպոքսիդային/ամինային համակարգի մորֆոլոգիայի վրա //Պոլիմեր. 1997. V. 38. No 5: P. 1005–1009 թթ.
42. Օլմոս Դ., Գոնսալես-Բենիտո Ջ. Մորֆոլոգիայի պատկերացում ապակե մանրաթելից ամրացված էպոքսիդ-ջերմոպլաստիկ պոլիմերային կոմպոզիտների միջֆազում // European Polymer Journal. 2007. V. 43. Թիվ 4: P. 1487–1500 թթ.
43. Zhang J. et al. Թերմոպլաստիկ ձևափոխված էպոքսիդային մատրիցային կոմպոզիտների միջֆազային ուսումնասիրություն. Ֆազային վարքագիծ մեկ մանրաթելի շուրջ՝ ազդված տաքացման արագության և մակերևույթի մշակման ազդեցության տակ // Կոմպոզիտներ. Մաս Ա. 2010թ. V. 41. No. 6: P. 787–794։

Ուղարկել ձեր լավ աշխատանքը գիտելիքների բազայում պարզ է: Օգտագործեք ստորև ներկայացված ձևը

Ուսանողները, ասպիրանտները, երիտասարդ գիտնականները, ովքեր օգտագործում են գիտելիքների բազան իրենց ուսումնառության և աշխատանքի մեջ, շատ շնորհակալ կլինեն ձեզ:

Տեղադրված է http://www.allbest.ru/

Կոմպոզիտային դեֆորմացիայի մոդելավորում

Ներածություն

Ուկրաինայում մեծ թվով ցեմենտի գործարանների առկայությունը երկաթբետոնն ու դրա փոփոխությունները դարձնում են հիմնականներից մեկը. Շինանյութերհիդրոտեխնիկական կառույցների համար.

Երկաթբետոնը երկու կամ երեք ուղղություններով պողպատե ձողերի հաճախակի կանոնավոր դասավորությամբ կարելի է համարել որպես անիզոտրոպիա ունեցող կոմպոզիտային ամրացված նյութ, այսինքն՝ մեխանիկական հատկությունների կախվածությունը ուժերի գործողության ուղղությունից, ինչը պայմանավորված է ամրացմամբ և ոչ գծայինությամբ։ դեֆորմացիա՝ կապված ճաքերի առաջացման, բետոնի և պողպատի պլաստիկ հատկությունների հետ։ Հիդրոտեխնիկական շինարարության մեջ ավելի հաճախ օգտագործվում է ամրացման կենտրոնացված տեղադրումը ձգված գոտում, հետևաբար, այս տիպի կառույցները կլինեն հետագա ուսումնասիրության առարկա:

Կոմպոզիտային նյութերը լայնորեն օգտագործվում են տարբեր արդյունաբերություններժամանակակից տեխնոլոգիա. Շինարարության բազմաթիվ ոլորտների զարգացման հետագա առաջընթացը մեծապես կապված է նման նյութերի օգտագործման մասնաբաժնի ավելացման հետ, և նոր և հատուկ սարքավորումներ ստեղծելիս նրանց դերը դառնում է որոշիչ: Օպտիմալ նախագծման պահանջները, փորձարարական մշակման համար ժամանակի և նյութական ծախսերի կրճատումը զգալի հետաքրքրություն առաջացրեց կոմպոզիտների դեֆորմացիայի և ամրության հատկությունների կանխատեսման մեթոդների կատարելագործման նկատմամբ:

Մյուս կողմից, դեֆորմացվող պինդի մեխանիկայի զարգացումը գնում է ուսումնասիրված մոդելների և խնդրի ձևակերպումների բարդացման ճանապարհով։ Ելնելով մեխանիկայի մոդելային հասկացություններից՝ կոմպոզիտային նյութը կարող է սահմանվել որպես անհամասեռ միջավայր, որը նկարագրվում է կոորդինատներում ընդհատվող արագ տատանվող նյութական ֆունկցիաների օգնությամբ, որոնք, որպես կանոն, համարվում են պարբերական կամ պատահական միատարր: Նման գործակիցներով դիֆերենցիալ հավասարումների լուծման մեթոդների մշակման անհրաժեշտությունը հանգեցրել է մաթեմատիկական հետազոտության համեմատաբար նոր տարածքի առաջացմանը՝ մասնակի ածանցյալներով դիֆերենցիալ օպերատորների միջինացման տեսությունը, որը հնարավորություն է տալիս ստանալ բնօրինակի լուծում։ խնդիր՝ օգտագործելով ավելի պարզ դիֆերենցիալ հավասարումներ, որոնք կոչվում են միջինացված:

Միջինացված հավասարումների գործակիցների հաշվարկման խնդիրը, որը կոմպոզիտային մեխանիկայում հայտնի է որպես արդյունավետ բնութագրերի կանխատեսման խնդիր, կենտրոնական խնդիրներից մեկն է, քանի որ այն հնարավորություն է տալիս սինթեզել նյութերը նախապես որոշված հատկություններով, որոնք լավագույնս համապատասխանում են հատուկ աշխատանքային պայմաններին: . Այսպիսով, յուրաքանչյուր անհամասեռ միջավայր կապված է արդյունավետ հատկություններով որոշ անիզոտրոպ միջավայրի հետ, որի համար հարմար է կոմպոզիտային նյութերից պատրաստված կառուցվածքների և մասերի հաշվարկներ կատարել՝ օգտագործելով դեֆորմացվող պինդ մարմնի մեխանիկայի հայտնի մաթեմատիկական մեթոդները:

Միևնույն ժամանակ, կառուցվածքային տարրերի մեխանիկական վարքագծի ուսումնասիրությունը, հաշվի առնելով լարվածության և լարվածության դաշտերի կոնցենտրացիան, որոնք անհամասեռ են դրանցից յուրաքանչյուրում, թույլ է տալիս ոչ միայն ուղղակիորեն որոշել արդյունավետ հատկությունները, այլև տրամադրում է ընդարձակ տեղեկատվություն նյութերի դեֆորմացիայի և քայքայման բնույթն ու առանձնահատկությունները՝ կախված կոմպոզիտների իրական կառուցվածքից և դրանց բաղադրիչներից։

Աշխատանքում հատուկ ուշադրություն է դարձվել անիզոտրոպ կառուցվածքային անհամասեռ մարմինների անառաձգական դեֆորմացիայի և քայքայման գործընթացների տեսական և փորձարարական ուսումնասիրությունների արդյունքների վերլուծությանը։ Մեծ ուշադրություն է դարձվում դեֆորմացիայի գերկրիտիկական փուլի օրինաչափությունների ուսումնասիրությանը, որի ընթացքում նյութը կորցնում է կրող կարողությունը ոչ թե անմիջապես, այլ աստիճանաբար, ինչը արտացոլվում է դեֆորմացիայի գծապատկերում՝ ընկնող ճյուղի տեսքով։

Այս մեխանիկական երևույթը (նախկինում հայտնի) հայտնաբերվել է կոմպոզիտային նյութերի առաձգական-պլաստիկ դեֆորմացիայի մեխանիկայի խնդիրները լուծելիս՝ հաշվի առնելով կառուցվածքային խափանումը։

Այնուամենայնիվ, կառուցվածքների վարքագծի համարժեք նկարագրության և ստեղծված կոմպոզիտային նյութերի կառուցվածքի օպտիմալ ձևավորման ցանկությունը ոչնչացման դիմադրության տեսակետից հանգեցրեց փափկացման փուլը (տեղադրման փուլում) հաշվի առնելու անհրաժեշտությանը. խնդիրը) կոնստիտուցիոնալ հարաբերություններում և ուսումնասիրել կառուցվածքային տարրերի գերկրիտիկական դեֆորմացիայի պայմանները կոմպոզիտային կազմի մեջ։

Աշխատանքում դիտարկվում է մի մոտեցում, որտեղ անհամասեռ մարմինների ոչնչացումը դիտարկվում է որպես գերկրիտիկական փուլում դեֆորմացիոն գործընթացների կայունության կորստի հետևանք, որն ուղեկցվում է կառուցվածքային քայքայմամբ: Նոր մաթեմատիկական մոդելները հնարավորություն են տալիս բնական կերպով նկարագրել ցրված վնասի կուտակման, կոտրվածքի տեղայնացման, ինչպես նաև ճեղքված գոտիների միաձուլման փուլերը՝ հաշվի առնելով պլաստիկ դեֆորմացիաները անհամասեռ անիզոտրոպ միջավայրում՝ օգտագործելով նյութի վիճակի հատուկ գործառույթները, մոդելավորելու համար։ Անցում դեպի անկայուն փուլ՝ օգտագործելով վնասների կուտակման կայունության չափանիշները, և կոտրվածքների մեխանիկայի էներգետիկ հարաբերությունները գրանցվում են՝ օգտագործելով ամբողջական դեֆորմացիայի դիագրամների նվազող ճյուղերի պարամետրերը: Աշխատանքը ուսումնասիրում է բեռնման համակարգի հայեցակարգը և դրա ազդեցությունը ցրման գործընթացների կայունության վրա: Տրված է կայուն գերկրիտիկական դեֆորմացիայի տեսության որոշ հարցերի բացահայտում։ Միջինացման խնդիրը, որը ավանդական է կոմպոզիտների մեխանիկայի համար, դիտարկվում է օգտագործվող մաթեմատիկական մոդելների ֆիզիկական բազայի ընդլայնման հետ կապված նոր ասպեկտներում:

1. Կոմպոզիտային նյութերի դեֆորմացիայի և կոտրվածքի մոդելավորում

Ժամանակակից կոմպոզիտների արդյունավետ առաձգական հատկությունների կանխատեսման մեթոդները լավ մշակված են: Արդյունավետ հատկությունների կանխատեսման առաձգականության գծային տեսության մեջ ձեռք բերված արդյունքները և միկրոլարվածության և միկրոլարվածության դաշտերի որոշման ուղեկցող արդյունքները լավ հիմք են միկրոանհամասեռ նյութերի էլաստոպլաստիկ և ամրության հատկությունները ուսումնասիրելու համար: Կրիտիկական կառույցների կրող հզորության առավել ամբողջական օգտագործման ցանկությունը անխուսափելիորեն հանգեցնում է համապարփակ ուսումնասիրությունների անհրաժեշտությանը, որոնք նախորդում են իրական նյութերի դեֆորմացիայի և կոտրվածքի բարդ մոդելների կառուցմանը բարդ սթրեսային վիճակում և կառուցվածքային տարրերի ոչ գծային հատկություններով:

1.1 Կոմպոզիտների ոչ առաձգական դեֆորմացիա և դրա կառուցվածքային խափանում

Անհամասեռ նյութերում մեխանիկական միկրո և մակրոսկոպիկ գործընթացները բավական մանրամասն ուսումնասիրվել են կոմպոզիտային մեխանիկայի դետերմինիստական և վիճակագրական մոդելների շրջանակներում։ Վիճակագրական մոդելների առավելությունն այն է, որ բնականաբար հաշվի են առնում այդպիսին կարևոր գործոնկոմպոզիտների իրական կառուցվածքը, որպես տարրերի փոխադարձ դասավորության պատահականություն և դրանց հատկությունների վիճակագրական տարածում։ Այնուամենայնիվ, կոմպոզիտների վիճակագրական մեխանիկայում դեռևս բաց է մնում ավելի ամբողջական, համեմատած մեկ կետային մոտարկումների հետ, հաշվի առնելով բաղադրիչների բազմաթիվ մասնիկների փոխազդեցությունը: Հետևաբար, այս ուղղությամբ աշխատանքների ճնշող մեծամասնությունում կոմպոզիտների լարում-դեֆորմացիոն վիճակի վերլուծությունը սահմանափակվում է բաղադրիչների վրա միջինացված լարվածության դաշտերի հաշվարկով: Լարված դաշտերի այլ վիճակագրական բնութագրերի հաշվարկը ոչ նիզոտրոպ և համակցված բեռնման դեպքերի համար, ինչպես նաև ոչ գծային սահմանային խնդիրների լուծումների կառուցում կոմպոզիտային բաղադրիչներում պլաստիկ շտամների կուտակման և վնասման գործընթացների համար՝ հաշվի առնելով լարվածության անհամասեռությունը։ դաշտերը, առանձնահատուկ նշանակություն ունի ամրության հատկությունների կանխատեսման խնդիրներում:

Հատկանշական է, որ կոմպոզիտային նյութերի հատկությունները կարող են հիմնովին տարբերվել բաղկացուցիչ բաղադրիչների հատկություններից: Օրինակ, կառուցվածքային տարրերի ծավալի պլաստիկ փոփոխությունների բացակայությունը կարող է ուղեկցվել կոմպոզիտային նյութի ծավալի պլաստիկ փոփոխությամբ, կատարյալ պլաստիկ բաղադրիչներից կարող է ստեղծվել կարծրացնող նյութ, թույլ կարծրացող բաղադրիչներից խիստ կարծրացած նյութ և այլն: Սա վկայում է դիտարկվող երեւույթի բարդության և բազմազանության մասին, որի տեսական նկարագրությունը պահանջում է հատուկ մոտեցումների և մաթեմատիկական մոդելների մշակում։

կոմպոզիտային նյութերի առաձգական-պլաստիկ վարքագծի ֆիզիկական երևույթը և, որ ամենակարևորը, դրա ուսումնասիրության անհրաժեշտությունը հայտնաբերվել է համապատասխան մաթեմատիկական տեսության ստեղծումից շատ առաջ։ Հետևաբար, վաթսունականների կեսերին շատ հետազոտողներ դիմեցին պարզ մոդելների օգտագործմամբ նյութերի վարքագծի վերլուծությանը: Միակողմանի բաղադրամասի ոչ առաձգական դեֆորմացիան մոտավորապես մանրաթելերի վրայով ձգվելիս օգտագործվել է զուգահեռ բաղկացուցիչ տարրերի հավաքածուի տեսքով մոդել: Որոշ գիտնականներ օգտագործել են կոաքսիալ բալոնների մոդելը՝ ենթադրելով մատրիցային նյութի ամենապարզ սթրեսային վիճակը։ Օգտագործվել է իրական նյութի մոտարկումը անսահման միջավայրով, որի մեջ տեղակայված է մեկ ամրապնդող տարր: Մինչ այժմ օգտագործված տեխնիկաներից շատերը հիմնված են խառնուրդի կանոնի կիրառման վրա, ըստ որի ենթադրություն է արվում լարվածության դաշտի կամ լարման դաշտի միատարրության մասին: Այս կանոնի տարբեր փոփոխությունները հնարավորություն են տալիս համաձայնության հասնել փորձարարական տվյալների հետ:

Մինչ օրս դեֆորմացվող պինդ մարմնի մեխանիկայի թվային մեթոդների կիրառման և կառուցվածքային անհամասեռ մարմինների համար ուղղակիորեն մշակված որոշ նոր մոտեցումների շնորհիվ լուծումներ են ստացվել ոչ առաձգական դեֆորմացիայի մի շարք խնդիրների համար՝ հաշվի առնելով բաշխման բարդ բնույթը։ կառուցվածքային տարրերի լարումների և դեֆորմացիան. Կոմպոզիտային նյութերը, որոնք համարվում են միատարր արդյունավետ հատկություններով, կախված կառուցվածքից, կարող են լինել և՛ իզոտրոպ, և՛ անիզոտրոպ, նույնիսկ եթե դրանք բաղկացած են միայն իզոտրոպ բաղադրիչներից: Անիզոտրոպ կոմպոզիտային նյութերի արդյունավետ բնութագրերի որոշման խնդիրը դնելիս անհրաժեշտ է դառնում ընտրել անիզոտրոպ մարմնի պլաստիկության տեսությունը, որը հնարավորություն է տալիս համարժեք նկարագրել համարժեք միատարր միջավայրի վարքագիծը:

Առաջարկվել են պլաստիկության դեֆորմացիայի տեսության և հոսքի տեսության տարբեր տարբերակներ։ Մեծ ուշադրություն է դարձվում տենզորների տվյալ բազմության անկախ ինվարիանտների քանակի և կառուցվածքի որոշմանը։ Քննարկվող խնդիրը կարծես թե շատ կարևոր է կոմպոզիտների մեխանիկայի համար, սակայն բարդ սթրեսային վիճակի պայմաններում անիզոտրոպ նյութերի դեֆորմացիայի օրենքների փորձարարական ուսումնասիրության չափազանց սահմանափակ թվով աշխատանքները թույլ չեն տալիս լիովին գնահատել անիզոտրոպ միջավայրերի պլաստիկության տեսության այս կամ այն վարկածի հուսալիությունը և ընդհանրությունը:

Անիզոտրոպ կոմպոզիտների էլաստոպլաստիկ վարքագծի ուսումնասիրությունը, ինչպիսիք են թելքավոր միակողմանի և տարածականորեն ամրացված, միատարր և անհամասեռ շերտերով շերտավորված, բավականին բարդ խնդիր է։ Այս նյութերի համար կոմպոզիտների մեխանիկայի խնդիրների լուծումն իրականացվում է հիմնականում սթրեսային վիճակի որոշ պարզագույն դեպքերում, ինչը, իհարկե, որոշակի գիտական ձեռքբերում է։ Այնուամենայնիվ, նման լուծումները սովորաբար թույլ չեն տալիս կառուցել բոլոր այն նյութական ֆունկցիաները, որոնք նկարագրում են կոմպոզիտի վարքը կամայական բարդ լարվածություն-լարված վիճակում՝ անիզոտրոպ մարմնի պլաստիկության ընտրված տեսության շրջանակներում:

Ուսումնասիրվել է շերտավոր կոմպոզիտների ոչ առաձգական դեֆորմացիան շերտերի երկայնքով միակողմանի լարման տակ, շերտերի վրայի լարվածության պայմաններում: Դիտարկվում է կոմպոզիտի վարքագիծը հարթ լարված վիճակում, երբ երկու ուղղություններով առաձգական ուժերը գտնվում են շերտերին զուգահեռ հարթությունում: Հարկ է նշել, որ արդյունքների զգալի մասը ստացվել է առանց միջշերտային փոխազդեցությունները հաշվի առնելու։ Հասկանալի է, որ նման պարզեցումը որոշ դեպքերում կարող է չափազանց կոպիտ լինել։ Դա հաստատվում է այն փաստով, որ շերտավոր կառույցների ոչնչացումը հաճախ տեղի է ունենում շերտազատման միջոցով:

Կոմպոզիտային նյութերի լարումների և լարումների միջև փոխհարաբերությունների ոչ գծային բնույթը կարող է լինել ոչ միայն պլաստիկ դեֆորմացիայի հետևանք և տեղի ունենալ նույնիսկ գծային առաձգական բաղադրիչների դեպքում: Դա պայմանավորված է նրանով, որ կոմպոզիտներից պատրաստված արտադրանքի ամբողջական (մակրոսկոպիկ) ոչնչացմանը նախորդում է կառուցվածքի առանձին տարրերի ոչնչացման բարդ գործընթաց: Այս գործընթացի ուսումնասիրությունը կարևոր է ոչ միայն մակրոսկոպիկ ճեղքի առաջացման պայմանների վերլուծության, այլև բեռի տակ գտնվող նյութի վարքագծի ուսումնասիրության համար։

Կառուցվածքային ոչնչացման յուրաքանչյուր ակտ ուղեկցվում է կոմպոզիտային տարրերի լարումների վերաբաշխմամբ, ինչը հանգեցնում է կամ շարունակականության կամ ոչնչացման ավարտին արտաքին բեռի տվյալ մակարդակում:

Կոմպոզիտային նյութերի ոչ առաձգական դեֆորմացիայի մոդելների կառուցումը, հաշվի առնելով այս գործընթացները, որպես հիմնական հարց առաջ է քաշում կառուցվածքային ոչնչացման չափանիշների ընտրությունը և անհամասեռ միջավայրի տարրերի մնացորդային դեֆորմացիայի և ամրության հատկությունների նկարագրությունը որոշակի պայմաններից հետո: դրանց ոչնչացումը կատարվում է. Այս դեպքում մեծ նշանակություն ունի այն փաստը, որ կոմպոզիտային կառուցվածքի տարրը կարող է ոչնչացվել տարբեր մեխանիզմներով։ Օրինակ, ամրացված միաշերտի դեպքում հնարավոր է մատրիցայի ճեղքում կամ շերտազատում, մանրաթելերի պառակտում, պատռում կամ քաշում և այլն։ Կառուցվածքային տարրի կրող հզորությունը փոխելու այս և այլ մեխանիզմները նույնացվում են դրա կոշտության հատկությունները փոխելու այս կամ այն սխեմայով:

Ինչպես արդեն նշվեց, կոմպոզիտային նյութերի ուսումնասիրության ժամանակ անհրաժեշտ է դառնում ներգրավել հավանականական ներկայացումներ և պատահական ֆունկցիաների տեսության ապարատ՝ պայմանավորված հատկությունների պատահական բնույթով, կառուցվածքային տարրերի հարաբերական դիրքով և արդյունքում՝ դրանց ոչնչացման ստոխաստիկ գործընթացը:

Այսպիսով, ի թիվս կոմպոզիտային նյութերի մեխանիկայի այլ խնդիրների, կոմպոզիտների վարքագծի ոչ գծային մոդելների մշակումը՝ հաշվի առնելով կառուցվածքային տարրերի ոչնչացումը և բարդ լարվածության տարբեր դեպքերի համար ոչ առաձգական դեֆորմացիայի խնդիրների լուծման մեթոդների մշակումը։ լարված վիճակ, արդիական են:

1.2 Կոտրվածքների մեխանիկայի ֆենոմենոլոգիական մոդելներ

Բնական և կիրառական գիտություններում տեսությունների կառուցման երկու մոտեցում կա՝ ֆենոմենոլոգիական և կառուցվածքային։ Ֆենոմենոլոգիական մոդելները կառուցված են օբյեկտի վարքագծի վերաբերյալ էմպիրիկ տվյալների հիման վրա։ Միաժամանակ, դրված չէ երեւույթների էությունը բացատրելու կամ ամբողջությամբ նկարագրելու խնդիր։ Կառուցվածքային մոտեցումը բաղկացած է մոդելների մշակումից, որոնք թույլ են տալիս նկարագրել և բացատրել երևույթները՝ հիմնվելով դիտարկվող օբյեկտների ներքին կառուցվածքի վրա: Այս մոտեցումները սերտորեն կապված են և պետք է փոխադարձաբար հարստացնեն միմյանց։ Արդյունավետ հատկություններով միջավայրի վարքագծի ոչ գծային մոդելների կառուցումը կոմպոզիտային դեֆորմացիան նկարագրելու համար, որն ուղեկցվում է կառուցվածքային տարրերի ոչնչացմամբ, համապատասխանում է ֆենոմենոլոգիական նկարագրության մեթոդաբանությանը:

Ֆենոմենոլոգիական տեսությունների անհրաժեշտությունն ու օգտակարությունը հիմնավորել է Վ.Վ. Նովոժիլովը. Այս դեպքում հնարավոր է սահմանել տարբեր մակարդակներֆենոմենոլոգիական նկարագրությունը. Օրինակ, վնասի կուտակումը կարող է մոդելավորվել՝ դիտարկելով սկավառակի ճաքերի կամ ծակոտիների համակարգը շարունակականության մեջ: ԵՍ. Կաչանովը և Յու.Ն. Ռաբոտնովը ներկայացրեց վնասի պարամետրը (կամ հակառակը՝ շարունակականությունը), որը որոշվում է մեկ միավորի վրա ճաքերի մակերեսով։ խաչաձեւ հատվածըմարմինը. Միևնույն ժամանակ, այս պարամետրը չի կարող նույնացվել հատուկ թերությունների և վնասների որևէ բնութագրի հետ, եթե այն ներառված է միջինացված արժեքները միացնող գործակիցներում: Սա բնական է, երբ մոդելի նյութական գործառույթները որոշելիս կարելի է անել առանց ուղղակի միկրոկառուցվածքային ուսումնասիրությունների, օրինակ՝ չափելով անխափանությունների տարածքը:

Նյութերի վնասը մոդելավորելու ֆենոմենոլոգիական մոտեցումը բաղկացած է ներքին ճեղքվածքների ձևավորման նկարագրությունից՝ օգտագործելով նյութի վիճակի որոշ գործառույթներ: Այս գաղափարը արտացոլված է հայտնի գործերԱ.Ա. Իլյուշինը, Վ.Վ. Բոլոտինա, Վ.Պ. Թամուժան և Ա.Ժ. Լագեդիններ. Այն մշակվել է բազմաթիվ այլ հետազոտողների ջանքերի շնորհիվ և հիմք է հանդիսացել վնասված շարունակական մեխանիկայի ստեղծման համար, որտեղ նյութական վնասը սահմանվում է որպես ցանկացած միկրոկառուցվածքային փոփոխություն, որը հանգեցնում է մեխանիկական հատկությունների ցանկացած փոփոխության:

Ներկայումս հայտնի են զգալի թվով սկալյար և տենզորի վնասման բնութագրեր։ Հիմնավորված են անիզոտրոպային վնասների եռաչափ տեսության և համապատասխան տենզորային մոդելների հիմնական դրույթները։

Կառուցվածքային անհամասեռ միջավայրերի ոչնչացման գործընթացն ունի բազմափուլ բնույթ։ Առավել ցայտուն է ծավալային կամ ցրված ոչնչացման փուլը, որը կապված է կայուն միկրոճաքերի ծավալային կուտակման հետ և, երբ հասնում է շեմային կոնցենտրացիան, անցնում է մեծացման և միաձուլման միջով մինչև հաջորդ սանդղակի մակարդակը։ Բացի այդ, ցույց է տրված, որ արդյունավետ դեֆորմացիայի բնութագրիչները կախված են պատահական շարք թերությունների հարաբերակցության շառավղից: Բնական է ենթադրել, որ միկրովնասների փոխազդեցության բնույթը նաև որոշում է անհամասեռ միջավայրի մակրոոչնչացման պայմանները և, հետևաբար, նրա ուժային հատկությունները:

Արտաքին մեխանիկական գործողության նկատմամբ նյութի ռեակցիայի ձևավորման բազմաստիճան բնույթը կանխորոշում է բազմաստիճան ֆենոմենոլոգիական նկարագրության հնարավորությունը։ Յուրաքանչյուր կառուցվածքային մակարդակ կապված է տարասեռության տարրերի որոշակի համակարգի հետ (բնական կամ վնասի հետևանքով առաջացած): Կառուցվածքային մակարդակում որպես միջինացված արժեքներ ներկայացվող լարումների և դեֆորմացիաների վերլուծությունը ծառայում է որպես նյութի մեխանիկական վարքագիծը ֆենոմենոլոգիայի համապատասխան մակարդակի շրջանակներում ուսումնասիրելու միջոց։ Դեֆորմացիայի և կոտրվածքի գործընթացների երկաստիճան դիտարկումը Դավիդենկով-Ֆրիդման դասակարգման և կոմպոզիտների մեխանիկայի կառուցվածքային-ֆենոմենոլոգիական մոտեցման հիմքն է։

Կոմպոզիտների մեխանիկայի համար շատ կարևոր է միկրո-ից մակրո կոտրվածքի անցումը նկարագրելու խնդիրը: Միևնույն ժամանակ, կան բազմաթիվ տարբեր նախնական նախադրյալներ և մեթոդներ կառուցվածքային մեխանիկայի տեսանկյունից ուժը գնահատելու համար: Այս աշխատանքում մենք մշակում ենք մոտեցում, ըստ որի մակրոկոտրվածքը դիտարկվում է որպես վնասի կուտակման հետ կապված դեֆորմացիոն գործընթացի կայունության կորստի հետևանք։ Էլաստոպլաստիկ համակարգի բեռնման գործընթացը դառնում է անկայուն, եթե այս գործընթացի կամայականորեն փոքր շարունակությունը համապատասխանում է տեղաշարժերի և դեֆորմացիաների աղետալի զարգացմանը: Հատուկ տեսակի ոչ գծայինության (դեֆորմացիայի դիագրամում ընկնող ճյուղի) որոշիչ դերը կոտրվածքի խնդրի հետ կապված կայունության հարցերում նշվել է Ա.Ա. Իլյուշին. Բեռնման տակ գտնվող նյութում տեղի ունեցող բոլոր ֆիզիկական գործընթացները արտացոլվում են լարվածության ամբողջական դիագրամներում, և այդ դիագրամների նվազող հատվածները համապատասխանում են խափանումների առանձին փուլերին:

Ճաքերի և վնասման գործընթացի հետևանքով գծապատկերի վրա ընկնող հատվածի առաջացման հավանականությունը նշվել է Ս.Դ. Վոլկովը։ Նյութական դեֆորմացիայի վերջին փուլում նյութական վարքագծի այս բնութագիրը շատ դեպքերում կապված է մակրոդեֆեկտի ձևավորման կամ զարգացման հետ: Այս առումով, դեֆորմացվող մարմնի ճեղքի հստակ նկարագրության հետ մեկտեղ, խոստումնալից է թվում կոտրվածքների մեխանիկայի ֆենոմենոլոգիական ուղղությունը, որը նկարագրում է նյութի վարքը մակրոճեղքի ձևավորման և աճի փուլում: Այս ուղղութեան սկիզբը դրուեցաւ Ս.Դ. Վոլկովը։ Այս մոտեցման կիրառումը կապված է այն ենթադրության հետ, որ նյութի կամայականորեն փոքր ծավալի մեխանիկական վարքագիծը դրա չափերին համարժեք ընդհատումների առկայության դեպքում նման է մակրոտեսակի վարքագծին դեֆորմացիայի վերջնական փուլում: Սա որոշակի չափով արտացոլում է ոչնչացման գործընթացի ինքնանմանությունը:

Ըստ մակրոֆիզիկական սահմանելիության վարկածի Ա.Ա. Իլյուշին, միջավայրի յուրաքանչյուր կետ կարող է կապված լինել մակրո նմուշի հետ՝ վերջավոր չափերի մարմնի տեսքով, որը գտնվում է լարված լարվածության միատեսակ վիճակում և որի վրա, սկզբունքորեն, միջավայրի պատկերված կետում տեղի ունեցող բոլոր գործընթացները կարող են. ուսումնասիրել։

Այս համապատասխանությունը կարող է սահմանվել հետևյալ կերպ. նյութի երևակայական իդեալական միատարր նմուշի աշխատանքային գոտու սահմանների տեղաշարժերը, որոնք լրացնում են տարրական դեֆորմացվող ծավալը, նույն բեռների տակ միատարր սթրեսային վիճակի պայմաններում, պետք է համընկնեն տեղաշարժերի հետ: փորձնական նմուշի աշխատանքային գոտու սահմանները դեֆորմացիայի բոլոր փուլերում, ներառյալ մակրոճեղքերի բեմական ձևավորումն ու աճը. Այս ենթադրությունների հիման վրա կարող են օգտագործվել դեֆորմացվող պինդ մարմնի մեխանիկայում ընդունված ֆենոմենոլոգիական հավասարումները և չափանիշները։

Ճաքերի տարածման մեխանիկայի և ֆենոմենոլոգիական կոտրվածքի մեխանիկայի մոտեցումների միջև կա որոշակի անալոգիա և ընդհանրություն։ Մասնավորապես, առաջին տեսության շրջանակներում դիտարկվում են ենթակրիտիկական կոտրվածքների դիագրամներ, որոնք կախվածություն են նմուշի չվնասված հատվածում միջին առաձգական լարման և տարբեր սկզբնական արժեքներով ճաքի երկարության միջև: Առանձին կորերի կրիտիկական (ճաքերի դինամիկ աճին համապատասխան) կետերի տեղանքը կոչվում է կրիտիկական կոտրվածքի դիագրամ։ Բնականաբար, հարթ նմուշները փորձարկելիս կրիտիկական կետը համապատասխանում է վերջնական ուժին:

Առանց ճեղքերն ու պատռվածքները հստակորեն հաշվի առնելու և նյութի վարքագիծը նկարագրելու դեֆորմացիայի դիագրամի նվազող ճյուղը, մենք կարող ենք եզրակացնել, որ, ըստ էության, այն նաև կրիտիկական դիագրամ է, քանի որ այն կրիտիկական կետերի տեղն է տարբեր աստիճաններով նմուշների համար: վնասի, որը ստացվում է այս կամ այն աստիճանի հավասարակշռության դեֆորմացիայի և հետագա առաձգական բեռնաթափման արդյունքում։

Ենթաքրիտիկական թերության աճը նկարագրելիս օգտագործվում է նաև J. R. Irwin-ի մոտեցումը, որը բաղկացած է ճեղքի երկարությունից R ճեղքվածքային աշխատանքի կախվածությունը դիտարկելուց՝ որպես ճաքի աճի դիմադրության հատկանիշ: Եթե ֆենոմենոլոգիական մոտեցման շրջանակներում ոչնչացման աշխատանքը հասկացվում է որպես էներգիայի ցրում, որը կապված է վնասի կուտակման գործընթացի հետ, ապա այն կարող է հաշվարկվել լարման դիագրամի միջոցով ցանկացած լարվածության միջակայքում: Կոտրվածքի աշխատանքի գրաֆիկական կախվածությունը այսպիսով ստացված դեֆորմացիայից ունի R-կորեր, որոնք հայտնի են կոտրվածքների մեխանիկայի մեջ:

Ֆենոմենոլոգիական մոտեցումը թույլ է տալիս չբախվել վնասված կառուցվածքային անհամասեռ միջավայրերում իրական ճաքերի և ճեղքվածքների բարդ երկրաչափության մոդելավորման և կոտրվածքի մակերեսի տարածքի որոշման հետ կապված խնդիրների հետ, ինչը բարդանում է դրա անսահմանափակ աճով ավելի մանրամասն դիտարկմամբ: Միևնույն ժամանակ, այն թույլ է տալիս նկարագրել վնասի բոլոր փուլերը, ներառյալ անկայուն փուլի անցումը, ըստ նյութի վիճակի գործառույթների և օգտագործելով կոտրվածքների մեխանիկայի էներգետիկ հարաբերությունները և նյութի դեֆորմացիայի ամբողջական դիագրամները:

1.3 Նյութերի դեֆորմացիայի գերկրիտիկական փուլ

Տարբեր բնույթի ոչնչացման ենթակա կառուցվածքային անհամասեռ միջավայրերի գերկրիտիկական դեֆորմացիա մեխանիկական գործողություն, հատուկ ուսումնասիրություններ պահանջող կարևոր մեխանիկական գործընթացներից է։ Կրիտիկական լարվածություն-լարված վիճակը համապատասխանում է տվյալ նյութի համար տվյալ նյութի առավելագույն լարման արժեքներին հասնելու պահին, իսկ գերկրիտիկական փուլը բնութագրվում է առաջադեմ դեֆորմացիաներով լարվածության մակարդակի նվազմամբ: Մեխանիկական վարքագծի նկատված հատկանիշը բնորոշ է մետաղներին՝ ինչպես պայմանական, այնպես էլ իրական լարումների ու դեֆորմացիաների, երկրաբանական, կերամիկական, պոլիմերային և կոմպոզիտային], ինչպես նաև այլ նյութերի միացման համար։

Դեֆորմացիայի գերկրիտիկական փուլում գտնվող նյութը չի բավարարում Դրակերի պոստուլատին և դասակարգվում է որպես ռեոլոգիապես անկայուն: Այնուամենայնիվ, շատ իրական նյութեր համարժեքորեն նկարագրված են ռեոլոգիապես անկայուն նյութերի մոդելներով: Միևնույն ժամանակ, ռեոլոգիական կայունության պահանջի փոխարեն առաջ է քաշվում մարմնի կայունության սկզբունքը որպես ամբողջություն. նյութի վիճակը իրագործելի է, եթե այս վիճակում այն կայուն մեխանիկական համակարգի մաս է:

Նյութական մոդելների կատարելագործումը դեֆորմացիայի գերկրիտիկական փուլում վնասի կուտակումը նկարագրելու համար կոմպոզիտային մեխանիկայի կարևոր խնդիր է։ Լրիվ դիագրամների օգտագործմամբ կառուցվածքների ճշգրտված հաշվարկը պահանջում է, ի լրումն, սահմանային արժեքների խնդիրների լուծման մեթոդների մշակում, հաշվի առնելով նյութի փափկացումը և թուլացած գոտիներում գերկրիտիկական դեֆորմացիայի կայունության պայմանների ստեղծումը:

Բնականաբար, դա պետք է հիմնված լինի հավասարակշռության լարվածության դիագրամների կառուցման արդյունավետ փորձարարական մեթոդների վրա:

Տեսականորեն հիմնավորված է դեֆորմացիայի դիագրամի նվազող ճյուղին համապատասխան նյութական վիճակների իրագործելիությունը։ Հիմնվելով Հադամարդի և Վան Հոֆի թեորեմների վրա, որոնք տալիս են առաձգական մարմինների համար տեղական անհրաժեշտ և բավարար կայունության պայմաններ, և դրանց ընդհանրացումները էլաստոպլաստիկ մարմինների դեպքում, ցույց է տրվում, որ նույնիսկ «ընկնող» դիագրամի առկայության դեպքում մարմինը ֆիքսված է. Բավարար (նույնիսկ պարտադիր չէ, որ շատ մեծ) կոշտությամբ սահմանը կարող է կայուն լինել: Փորձարկումներում նման վիճակների գրանցման հիմնարար խոչընդոտներ չկան, մասնավորապես, միակողմանի լարվածության կամ կտրվածքի (շեղման իմաստով) դեֆորմացիայի և համապատասխան փորձարարական տվյալների մեկնաբանման համար՝ նյութին բնորոշ փափկեցնող հատկության առումով:

Փորձնականորեն հաստատվել է, որ կոտրվածքի դիմադրությունը որոշվում է ոչ միայն նյութի ամրության հաստատուններով, այլև կախված է բեռնման համակարգի կոշտությունից, որը ներառում է բեռնման սարքը (փորձարկման մեքենա, բեռը փոխանցող հզորություն և կինեմատիկական կառուցվածքային տարրեր, աշխատանքային հեղուկ և գազ) և ինքնին դեֆորմացվող մարմինը, շրջակա միջավայրի վնասը: «Փափուկ» ծանրաբեռնվածության դեպքում, երբ նրա դիմադրությունից անկախ ուժեր են կիրառվում միատեսակ լարված վիճակում գտնվող մարմնի վրա, ձախողումը տեղի է ունենում, երբ հասնում են առավելագույն լարումները:

Մեկ այլ սահմանափակող դեպքում, երբ ապահովվում են սահմանային կետերի նշված տեղաշարժերը («կոշտ» բեռնում), ինչպես նաև բեռնման համակարգի վերջավոր, ինչպես արդեն նշվել է, բայց բավարար կոշտության դեպքում, հնարավոր է վնասի կուտակման գործընթացի հավասարակշռված ընթացք: , որն արտացոլված է դեֆորմացիայի դիագրամում նվազող ճյուղում։

Կախված բեռնման պայմաններից, դեֆորմացիայի դիագրամի նվազող ճյուղի յուրաքանչյուր կետ կարող է համապատասխանել խափանման պահին: Այս տեսակի դեֆորմացիան հնարավոր է միայն տեղական օբյեկտի համար՝ որպես անհրաժեշտ հատկություններով մեխանիկական համակարգի մաս: Հակառակ դեպքում, գերկրիտիկական փուլում դեֆորմացիոն գործընթացի կայունության կորստի հետևանքով առաջանում են վնասի անհավասարակշիռ կուտակում և մակրոկոտրվածք: Փափկեցման ոլորտում հնարավոր է նաև դեֆորմացիայի տեղայնացում՝ կտրող ժապավենների տեսքով։ Նվազող ճյուղը դիտվում է, երբ կան առաձգական էներգիայի աստիճանական ցրման մեխանիզմներ և պայմաններ։ Այսպիսով, նյութի դիտարկված վիճակները կարելի է անվանել պայմանականորեն իրագործելի։

Պատկերազարդման համար կարող է տեղին լինել օգտագործել փոքր-ինչ վերացական անալոգիա: Փափկեցնող միջավայրի դեֆորմացիան կայուն է մոտավորապես նույն չափով, որքան կայուն է որոշակի անոթի քիչ թե շատ մածուցիկ հեղուկը: Կայունության կորուստը տեղի է ունենում, եթե նավի պատերը չունեն բավարար կոշտություն: Այս դեպքում նավի դերը նման է բեռնման համակարգի դերին: Ամբողջական դիագրամների փորձարարական կառուցման հիմնական դժվարությունը նյութական տարրի բեռնման համակարգի բավարար կոշտության ստեղծումն է: Այդ նպատակով մշակվել են ստանդարտ մեքենաների կոշտության բարձրացման սարքեր, հատուկ նմուշներ, ինչպես նաև արագ արձագանքով փորձարկող մեքենաներ:

Մետաղական նմուշների փորձարկման ժամանակ դեֆորմացիայի կախվածության գրաֆիկի նվազող ճյուղը, մեծ մասամբ, հիմնական ճեղքի հավասարակշռության աճի արտացոլումն է։ Որոշ դեպքերում դա ճիշտ է նաև կոմպոզիտների համար: Միևնույն ժամանակ, եթե անհամասեռ միջավայրի կառուցվածքի տարրերի ուժն ու դեֆորմացիոն հատկությունները զգալիորեն տարբերվում են, ինչը բնորոշ է կոմպոզիտային նյութերի մեծ մասի համար, ապա ընդգծված մակրոճեղքի ձևավորումը կարող է չառաջանալ: Այնուամենայնիվ, թույլ տարրերի զարգացած դիսկրետ ցրված ոչնչացումը այս դեպքում նույնպես հանգեցնում է դիագրամի անկմանը: Ներառումների պատահականությունը ապահովում է կոտրվածքի գոտիների առաջացման հաջորդականություն անհամասեռ միջավայրի մասերում, որոնք հեռու են միմյանցից, ինչը խոչընդոտ է ստեղծում դեֆորմացիաների տեղայնացման համար և թույլ է տալիս օգտագործել հավանական մոտեցումներ միջին լարվածության և միջին լարվածության միջև կապը որոշելու համար: . Կառուցվածքային որոշակի անհամասեռությունը ապահովում է դեֆորմացիայի գերակշռող ձև, որը տարբերվում է տեղայնացվածից: Մասնավորապես, թելքավոր կառուցվածք ունեցող մարմինների համար դիագրամի անկման հատվածն առաջանում է անհավասար մանրաթելերի հաջորդական ճեղքման արդյունքում։ Անհամասեռ միջավայրերի ոչնչացման գործընթացի բնույթը զգալիորեն կախված է դասավորության պատահականությունից և կառուցվածքի տարրերի հատկությունների ցրվածության աստիճանից, հետևաբար, այդ տարրերի ուժի վիճակագրական բնութագրերը մեծապես որոշում են կառուցվածքի պարամետրերը: իջնող ճյուղ, մասնավորապես, նրա թեքությունը, որն արտացոլում է նյութի փխրուն կոտրվածքի միտումը:

Աշխատանքներում նշվում է դիագրամի անկման հատվածների տեսակի փոխհարաբերությունը միկրոմեխանիզմների և ոչնչացման փուլերի միջև: Ս.Դ. Վոլկովն արտահայտեց այն միտքը, որ ճեղքի ծայրում լարվածության բաշխման բնույթը, սկզբունքորեն, կրկնում է կորի նվազող մասը նյութի ամբողջական դեֆորմացիայի դիագրամում, որը ստացվել է հարթ նմուշի փորձարկման ժամանակ: Խնդրի եզակիության խնդիրը այս դեպքում լուծվում է ավտոմատ կերպով՝ նյութի դիմադրության զրոյի նվազման պատճառով եզակի կետում (ճեղքի ծայրում), որտեղ դեֆորմացիան առավելագույնն է և հավասար է լրիվ հավասարակշռության վիճակի սահմանին։ . Ճեղքի ծայրում գտնվող նյութական տարրի բեռնման համակարգի կոշտությունը կարող է լինել վերջավոր և բավարար այս գոտում կայուն գերկրիտիկական դեֆորմացիայի համար, ինչը բացատրում է հավասարակշռության ճաքերի առկայության հնարավորությունը:

Կա կապ դեֆորմացիայի դիագրամի և ոչնչացման գործընթացի էներգիայի ինտենսիվության միջև: Ամբողջական գծապատկերի նվազող ճյուղի տակ գտնվող տարածքը, միևնույն ժամանակ, որոշում է նյութի կատարումը մակրոճեղքի ձևավորման փուլում։ Ս.Դ. Վոլկովն առաջարկել է կապ այս արժեքի և նյութերի ճեղքերի դիմադրության բնութագրերի միջև։ Մինչ օրս Ա.Ա. Լեբեդևը և Ն.Գ. Չաուսովը մշակել և փորձնականորեն հիմնավորել է ճկուն նյութերի ճեղքման դիմադրության գնահատման էքսպրես մեթոդ՝ ամբողջական դեֆորմացիայի դիագրամների նվազող հատվածների պարամետրերով։

Անհրաժեշտ է հաշվի առնել սերտ հարաբերությունները բեռնման համակարգի համապատասխանության և կոտրվածքի գործընթացի կինետիկայի և տեղայնության միջև: Օրինակ, ինժեներական պրակտիկայում զգալի տարբերություն կա հիդրավլիկ և օդաճնշական ճնշման անոթների և խողովակաշարերի ոչնչացման բնույթի մեջ: Սահմանային խնդիրների ավանդական ձևակերպումների տեսանկյունից այս դեպքերը համարժեք են։ Այս առումով, սահմանային պայմանները, որոնք հաշվի չեն առնում արտաքին բեռների փոփոխությունները, որոնք կապված են դեֆորմացիայի և վնասման գործընթացում մարմնի կազմաձևման փոփոխության հետ, այնքան էլ չեն համապատասխանում կառուցվածքային տարրերի և թեստերի իրական գործառնական պայմաններին: .

Այս տեսանկյունից, դեֆորմացիայի, վնասների կուտակման և ոչնչացման գործընթացների ավելի համարժեք նկարագրության համար նպատակահարմար է օգտագործել երրորդ տեսակի սահմանային պայմանները, որոնք թույլ են տալիս ընդլայնել կառուցվածքային մեխանիկայի առկա մոդելների ֆիզիկական բազան: անհամասեռ միջավայրեր, ուժի գնահատականների հստակեցում, կրող հզորության պաշարների որոշում և կառույցների աղետալի ձախողման կանխատեսում:

Շատ հեղինակներ նշում են կառուցվածքների կամ կառույցների տարրերում դեֆորմացիայի գերկրիտիկական փուլի իրականացման գրավչությունը, ինչը հանգեցնում է դրանց ուժի պաշարների օգտագործմանը և դրանց անվտանգության բարձրացմանը: Նյութի կրող հզորության իրականացման ամբողջականությունը որոշվում է գերկրիտիկական դեֆորմացիայի աստիճանով։ Բացի այդ, պետք է նշել նախկինում չուսումնասիրված խնդրի կարևորությունը՝ բաղադրության մեջ կառուցվածքային տարրերի կայուն գերկրիտիկական դեֆորմացիայի պայմանների որոշման համար։ կոմպոզիտային նյութորպես հիմք ուժեղացված մեխանիկական բնութագրերով նյութեր ստեղծելու համար:

Օպտիմալ (հավասարակշռության ռեժիմում վնասի գործընթացների տեսանկյունից) դիզայնը պահանջում է գերկրիտիկական դեֆորմացիայի մաթեմատիկական նկարագրություն, որը չի սահմանափակվում ընկնող հատվածներով դիագրամների մոտավորությամբ: Փափկեցնող կրիչների շարունակական մոդելների հիմնավորման և դրանց կիրառելիության ոլորտը որոշելու խնդիրները չեն կորցրել իրենց արդիականությունը։ Կան մի շարք մաթեմատիկական խնդիրներ, որոնք կապված են, առաջին հերթին, դեֆորմացիայի գործընթացի կայունության վերլուծության, սահմանային արժեքի խնդրի լուծման եզակիության և դիֆերենցիալ հավասարումների տեսակի հնարավոր փոփոխության, ինչպես նաև անհրաժեշտության հետ. հաշվի առնել բեռնման համակարգի հատկությունները, կառուցվածքային հարաբերությունների զարգացումը (նույնիսկ իզոտրոպ նյութերի համար), թվային մեթոդների մշակումը և նման ոչ գծային խնդիրների լուծման արդյունավետ կրկնվող ընթացակարգերի ստեղծումը:

2. Միկրանհամասեռ միջավայրերի մեխանիկայի կառուցվածքա-ֆենոմենոլոգիական մոդելը

Նախորդ բաժնում նշվեց մեխանիկայի մոդելների կառուցման երկու մոտեցումների առկայությունը՝ ֆենոմենոլոգիական և կառուցվածքային: Մի շարք գիտնականների աշխատություններում լայն տարածում է գտել այն մոտեցումը, որը մշակվել է կոմպոզիտների մեխանիկայի հետ կապված և կոչվում է կառուցվածքա-ֆենոմենոլոգիական մոտեցում։ Դա կայանում է նրանում, որ դեֆորմացվող պինդ մարմնի մեխանիկայում ընդհանուր ընդունված ֆենոմենոլոգիական հավասարումները և չափանիշները դիտարկվում են մի քանի, մասնավորապես, երկու մակարդակներում՝ մանրադիտակային (կառուցվածքային), կապված կոմպոզիտային կառուցվածքային տարրերի հետ և մակրոսկոպիկ, արտացոլող։ կոմպոզիտային նյութի վարքագիծը որպես միատարր արդյունավետ հատկություններով: Այս մոտեցման շրջանակներում հաստատված ֆիզիկական մեծությունների հարաբերությունները որոշում են կառուցվածքա-ֆենոմենոլոգիական մոդելը։ Այս բաժնում այս աշխատանքում ձեռնարկված քվազաստատիկ բեռների տակ կոմպոզիտային նյութերի դեֆորմացիայի և կոտրվածքի տեսական ուսումնասիրության հիմնական դրույթները ձևակերպված են սահմանային արժեքների խնդիրների հիերարխիկ հաջորդականության ձևակերպման և լուծման հետ կապված մոտեցման շրջանակներում: Հավանական ներկայացումների և պատահական ֆունկցիաների տեսության ապարատի օգտագործումը հնարավորություն է տալիս ուսումնասիրել մոդելներ, որոնք միաժամանակ հաշվի են առնում հատկությունների պատահական բնույթը և կառուցվածքի տարրերի հարաբերական դիրքը:

2.1 Պատահական և պարբերական հատվածական միատարր միջավայրերի մոդելներ

Կոմպոզիտների դեֆորմացիայի և քայքայման գործընթացների մաթեմատիկական մոդելավորման մեջ արդիական է ուսումնասիրությունների մշակումը, որտեղ նյութը դիտարկվում է որպես միկրոհամասեռ միջավայր։

Թող S սահման ունեցող V տիրույթը պարունակի wkk չհատվող տիրույթների մի շարք, որոնք սահմանափակված են Sk մակերևույթներով: Երկբաղադրիչ կոմպոզիտների համար V1=Ուշկ շրջանի մի մասը լցված է շաբաթվա ընթացքում միատարր հատկություններով (առաջին փուլ), իսկ V2= V - V1 շրջանի մնացած մասը լցված է հատկություններով միատարր նյութով։ Բազմապատկված միացված մակերեսը S12=УSk միջերեսային մակերես է, որը բաժանում է կոմպոզիտի կառուցվածքային տարրերը։ S մակերեսի S(1) մասը անցնում է առաջին փուլով, իսկ մյուս մասը՝ S(2) = S - S(1)՝ երկրորդով։

Եթե հայտնի է ամբողջական տեղեկատվություն շաբաթական շրջանների փոխադարձ դասավորության բնույթի մասին և տրված են փուլերի ֆենոմենոլոգիական մոդելներ, ապա ասում են, որ կառուցվել է մաս-մաս միատարր (կոմպոզիցիոն) միջավայրի մոդել։

Մենք ընդունում ենք հետևյալ սահմանումը. L բնորոշ չափով Vl ենթատիրույթը կոչվում է V տիրույթի ներկայացուցչական ծավալ (L >> l բնորոշ չափով) g(r) ֆունկցիայի համար, որը շարունակական է V1 և V2 փուլերում, եթե միջին արժեքը գոյություն ունի և սահմանափակված

և եթե որևէ դրական կամայականորեն փոքր թվի համար q գոյություն ունի դրական թիվ r կախված միայն q-ից այնպես, որ

Ակնհայտորեն, որպեսզի այս սահմանումը վավեր լինի, և որպեսզի Vl-ի ներկայացուցչական ծավալը ֆիզիկական խստության մակարդակում ունենա միկրոանհամասեռ միջավայրի տարրական մակրոծավալի նշանակություն, անհրաժեշտ է ընդունել, որ.

L >> l >>lsch (որտեղ lsch-ը schk շրջանների բնորոշ չափն է): Երբ (2.2) պայմանը բավարարվում է, կարելի է անտեսել միջինացման սանդղակի ազդեցությունը միջինացված արժեքի արժեքի վրա:

Միկրոանհամասեռ միջավայրի մեխանիկայի մոդելը, որը հետագայում դիտարկվում է կոմպոզիտների համար, հիմնված է այն ենթադրության վրա, որ wk տարածքների բնորոշ չափերը շատ ավելի մեծ են, քան մոլեկուլային-կինետիկ չափերը և շատ ավելի փոքր, քան հեռավորությունները, որոնցում միջինացված է. կամ մակրոսկոպիկ արժեքները զգալիորեն փոխվում են: Այնուհետև մեխանիկայի ֆենոմենոլոգիական հավասարումները և հարաբերությունները մնում են վավեր կառուցվածքային տարրերի համար, այսինքն. տարրական միկրոծավալներ dV, որոնք կազմում են կոմպոզիտային կառուցվածքի տարրերը և ունեն dl (dl) չափ<

Այս ենթադրությունը հնարավորություն է տալիս, մի կողմից, առանձնացնել առանձին անհամասեռությունների և դրանց շուրջ գործընթացների վարքագծի ուսումնասիրությունները (ընդհանուր նյութի համար դրանք միկրոպրոցեսներ են)՝ դրանք անցկացնելով ինքնուրույն՝ օգտագործելով դեֆորմացվող մեխանիկայի մոդելներն ու մեթոդները։ ամուր մարմին. Մյուս կողմից, այն թույլ է տալիս միջավայրում մակրոսկոպիկ գործընթացները բնութագրել որպես միատարր, մինչդեռ միկրոպրոցեսների ուսումնասիրության արդյունքները կօգտագործվեն շարունակական հավասարումների մեջ՝ որոշ միջինացված պարամետրերի օգնությամբ՝ արտացոլելով, մասնավորապես, կառուցվածքային տարրերի փոխազդեցությունը։ .

Թող V ծավալը լրացնող կոմպոզիտային բաղադրիչի յուրաքանչյուր բաղադրիչի լարվածությունը և լարվածության տենզորները կապված լինեն օպերատորների կողմից

որտեղ են i-րդ բաղադրիչի (փուլի) կառուցողական հավասարումների նյութական ֆունկցիաները. Կոմպոզիտային նյութի բաղադրիչի տակ մենք հասկանում ենք կառուցվածքի բոլոր տարրերի ամբողջությունը, որոնք ունեն նույն ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունները:

Ներկայացնենք կոմպոզիտային կառուցվածքի ցուցիչ ֆունկցիաները

որտեղ Vi-ն i-րդ բաղադրիչի զբաղեցրած տարածքն է, f-ը կոմպոզիտային բաղադրիչների թիվն է։ Եկեք կառուցենք կառուցվածքային հատկությունների հատվածաբար շարունակական ֆունկցիաներ

Այժմ միկրոհամասեռ միջավայրի կառուցողական հարաբերությունները

ներկայացված են որպես արագ տատանվող գործակիցներով հավասարումներ: Այս դեպքում ընդհանուր դեպքերից է պատահական կառուցվածքով կոմպոզիտային մոդելը, երբ կան պատահական միատարր ֆունկցիաներ, a պարունակում են պատահական փոփոխականներ, այսինքն. հաշվի է առնվում կառուցվածքային տարրերի հատկությունների վիճակագրական տարածումը: Պատահական ցուցիչի ֆունկցիաների համար պետք է հայտնի լինեն մեկ և մի քանի կետանոց հավանականության խտությունների կամ մոմենտի ֆունկցիաների բազմությունները, որոնք անփոփոխ են կոորդինատային համակարգի զուգահեռ թարգմանության ներքո.

որտեղ r»-ը կամայական շառավիղի վեկտոր է:

Մոմենտային ֆունկցիաների և հավանականության խտությունների հարաբերությունն ունի ձև

Կոնկրետ դեպքում, 6 = 1-ի համար մենք հասնում ենք պատահական դաշտերի միջինացման օպերատորի հայեցակարգին, որը վիճակագրական միատարրության և էրգոդիկության պայմաններում համարժեք է վիճակագրական միջինացման օպերատորին։ Ֆունկցիաների մաթեմատիկական ակնկալիքի համար ունենք

և, փոխարինելով ոչ պատշաճ ինտեգրալը (2.7) տարրական մակրոծավալի Vl ինտեգրալով նորմալացման պայմանը բավարարող միատեսակ խտությունների համար: Vldr = 1, մենք ստանում ենք.

Նմանապես, անցումը կատարվում է պատահական միատարր դաշտերի ավելի բարձր կարգերի պահային ֆունկցիաների հաշվարկման համար։ Պարբերական կառուցվածք ունեցող կոմպոզիտների համար ցուցիչի ֆունկցիաները պարբերական են

որտեղ b-ը հաստատուն թարգմանության վեկտոր է, n-ը կամայական ամբողջ թվեր են:

Կոմպոզիտների պարբերական կառուցվածքը կարելի է դիտարկել որպես պատահական միատարր կառուցվածքի հնարավոր իրականացում։

2.2 Սահմանային-արժեքային խնդիրներ կոմպոզիտների մեխանիկայի մեջ

Թող լարումները V տարածաշրջանում մարմնի ուժերի բացակայության դեպքում բավարարեն հավասարակշռության հավասարումները

уij,j = 0. (2.9)

իսկ փոքր դեֆորմացիաները կապված են Քոշիի հարաբերություններով տեղաշարժերի հետ

ei,j = (ui,j + uj,i): (2.10)

V շրջանը լրացնող կոմպոզիտային նյութի բաղադրյալ հարաբերություններում (2.6) նյութական ֆունկցիաները akl(r)-ի համաձայն (2.5) ձևավորում են պատահական միատարր դաշտեր, որոնց վիճակագրական բնութագրերը մենք համարում ենք հայտնի։

Ենթադրենք, որ V տիրույթի S մակերեսի S(q) մասում տրված են կոնտակտային տեսակի գծային սահմանային պայմաններ.

որտեղ կան որոշ դրական որոշակի տենզորներ, pi-ն միավորի վեկտորն է, որը նորմալ է մակերեսի S-ին, շփման ուժերի վեկտորն է:

Պայմանները (2.11), որպես հատուկ դեպքեր, ենթադրում են V շրջանի սահմանային պայմաններ լարումներում, տեղաշարժերում (Ni = kui°-ում, երբ k-ը ծավալային հաստատուն է, ui°-ն սահմանի վրա տրված տեղաշարժի վեկտորն է) և խառը տիպի: .

(2.9), (2.6) և (2.10) հավասարումները սահմանային պայմանների (2.11) հետ միասին կազմում են V տիրույթի սահմանային արժեքի խնդիրը։

Համապատասխանաբար, տեղաշարժերում քվազաստատիկ սահմանային արժեքի խնդիրը բաղկացած է ձևի (2.10), (2.6) (2.9) հաջորդական փոխարինմամբ ստացված հավասարումների լուծումից։

երբ սահմանային պայմանները բավարարված են

Կոմպոզիտների համար սահմանային արժեքի (2.12), (2.13) խնդիրը լուծելիս, F օպերատորի bi,j(r) նյութական ֆունկցիաների դադարման պատճառով անհրաժեշտ է փնտրել այսպես կոչված ընդհանրացված լուծում։

Մենք բազմապատկում ենք (2.12) հավասարումը wi(r) կամայական բավականաչափ հարթ ֆունկցիայով և օգտագործում ինտեգրում ըստ մասերի բանաձևը.

Մենք փոխակերպում ենք սահմանային պայմանները (2.13)՝ բազմապատկելով նրանց ձախ և աջ կողմերը t(q) հակադարձ տենզորով c(q), այսինքն. այնպիսին է, որ:

Այնուհետև (2.12), (2.13) սահմանային արժեքի խնդրի ընդհանրացված լուծում ասելով մենք հասկանում ենք շարունակական վեկտորային դաշտ u(r), որը բավարարում է ինքնությունը.

կամայական վեկտորային ֆունկցիաների համար w(r):

Կոմպոզիտային նյութի համար կարելի է տալ նաև ընդհանրացված լուծման համարժեք հայեցակարգ։ Համապատասխան խնդիրը պետք է լուծվի V շրջանի յուրաքանչյուր կառուցվածքային տարրի ներսում, որի կառուցվածքային հարաբերությունների (2.6) նյութական ֆունկցիաները շարունակական են (այսինքն՝ գտնել դասական լուծում), իսկ S12 ինտերֆեյսի վրա՝ իդեալական շփման պայմանները։ պետք է կատարվի.

Հետևյալում, խոսելով կոմպոզիտների համար սահմանային խնդիրների լուծման մասին, նկատի ունենք ընդհանրացված լուծումների կառուցումը։

Կոմպոզիտների կառուցվածքային տարրերի ոչնչացման գործընթացները մոդելավորելու համար մենք ենթադրում ենք, որ պայմանով.

որտեղ P(i)-ն ուժի չափանիշի օպերատորն է և i-րդ բաղադրիչի ուժի բնութագրիչները, համապատասխանաբար, V տարածաշրջանի ինչ-որ պահի տեղի է ունենում նյութի ունակության մասնակի կամ ամբողջական կորուստ՝ դիմադրելու ներքին ուժերի գործողություններին, որոնք. արտացոլվում է տվյալ կետերի համար (2.3) ձևի բաղկացուցիչ հարաբերությունների փոփոխությամբ:

Սովորաբար (2.9), (2.6), (2.10) կամ (2.12) հավասարումների համակարգերի դեֆորմացիայի և կոտրվածքի մեխանիկայի սահմանային խնդիրների լուծումը սովորաբար հնարավոր չէ ստանալ՝ հաշվի առնելով (2.15) պայմանը, սովորաբար այն. դա հնարավոր չէ, քանի որ այս լուծումները, ինչպես և հավասարումների գործակիցները, արագ տատանվող կոորդինատային ֆունկցիաներ են: Հետևաբար, մոտեցումը լայն տարածում է գտել, երբ կառուցվածքա-ֆենոմենոլոգիական մոդելի հավասարումների համակարգը համապատասխանեցնում է միջինացված լարումների, դեֆորմացիաների և տեղաշարժերի հավասարումների համակարգին, որոնք կոչվում են մակրոսկոպիկ։

Օրինակ՝ ձևի առաձգական կոմպոզիտների սահմանային արժեքի խնդրի դեպքում

Դուք կարող եք անցնել միջին արժեքներին հետևյալ կերպ.

Թող (2.16) հավասարումների գործակիցները լինեն արագ տատանվող (պատահական միատարր կամ պարբերական) մաս-մաս միատարր ֆունկցիաներ, և միատեսակ էլիպտիկության պայմանը բավարարված է V տիրույթի բոլոր կետերում.

որտեղ k0, K0 դրական սկալերներ են:

Այնուհետև սահմանային արժեքի խնդրի լուծումը (2.16) գոյություն ունի և եզակի է։ Այս լուծման ասիմպտոտիկ ընդլայնումը փոքր պարամետրով

այնպիսին է, որ շարքի առաջին անդամը (2.17) սահմանային արժեքի խնդրի լուծումն է

որտեղ սահմանային արժեքի խնդրի օպերատորը (2.18) միատեսակ էլիպսիկ է

Քայքայվելուց (2.17), ինչպես նաև սահմանային արժեքի խնդրի լուծման առկայությունից և եզակիությունից (2.18) հետևում է, որ.

Կոնվերգենցիայի պայմանը (2.20), որտեղ ui*(r) մեծությունները ունեն միջինացված (կամ մակրոսկոպիկ) տեղաշարժերի նշանակություն տարբեր տարածությունների նորմերում պատահական միատարր, քվազիպարբերական և պարբերական օպերատորների համար, ցուցադրված է տարբեր օպերատորների աշխատություններում։ հեղինակներ.

Միկրանհամասեռ միջավայրերի մեխանիկայում կարելի է անցնել (2.6), (2.9), (2.10) հավասարումների դաշտերից, որոնք կոչվում են միկրո կամ կառուցվածքային տեղաշարժերի, լարումների և լարումների դաշտեր, միջինացված դաշտերի՝ օգտագործելով տարրական հասկացությունը։ մակրոհատոր Vl.

Տարրական մակրոծավալների սթրեսային վիճակը բնութագրվում է բաղադրիչներով մակրոլարման տենզորով, իսկ դեֆորմացված վիճակը՝ բաղադրիչներով մակրոլարված տենզորով։ Տարրական մակրոծավալների դիմադրությունը դեֆորմացմանը որոշում է մակրոստրեսների և մակրոշտամների միջև կապը.

Եթե օպերատորը անփոփոխ է կոորդինատների զուգահեռ թարգմանության նկատմամբ, ապա միկրո-անհամասեռ միջավայրը մակրոմիատարր է: Մակրոմիատարրության պայմանը բավարարվում է, մասնավորապես, կրիչներով, որոնց նյութական ֆունկցիաները կամ պատահական միատարր են կամ պարբերական:

V միկրոանհամասեռ շրջանի համար՝ միջավայրի պատահական կառուցվածքով սահմանային խնդիրներով որոշակի ձևի սահմանային պայմաններով տեղաշարժերում

կամ լարվածության մեջ

որտեղ սիմետրիկ հաստատուն տենսորներ են, eij(r) դեֆորմացիաների և уij(r) դեֆորմացիաների դաշտերը պատահական միատարր են (իսկ պարբերական կառուցվածք ունեցող միջավայրերի համար՝ պարբերական) ամենուր, բացառությամբ փոքր թաղամասի, որը հարում է սահմանին S. Սահմանի տակ: ընդհանուր ձևի պայմանները (2.11), այդ պայմանները բավարարված չեն, և լարումների և լարումների միջինացված բաղադրիչներն ու դաշտերը կոորդինատների գործառույթներ են: Այս դեպքում միջինացված (r) և (r) դաշտերի բավարար սահունության ենթադրությամբ գործում է մոտավոր մոտեցում, ըստ որի տարրական մակրոծավալում eij(r) և уij(r) դեֆորմացիոն դաշտերը համարժեք են. նրանք, որոնք հայտնաբերված են V շրջանի խնդիրների լուծումից՝ տվյալ մակրոշտամների տեղաշարժերում = (տես (2.22)) և տրվածի համար լարումներում

տրված macrostresses = (տես (2.23)):

Այնուհետև միջինացված (մակրոսկոպիկ) լարումները և լարումները V շրջանի յուրաքանչյուր կետում որոշվում են այս կետի շուրջ հատկացված տարրական մակրոծավալով Vl-ի միջինացումով.

Պատահական միատարր դաշտերի համար նման միջինացումը համընկնում է օպերատորի կողմից (2.7), (2.8) արտահայտություններով ներմուծված միջինացման հետ:

Միջին բաղադրամասերի իդեալական շփման ընդունված պայմաններում հաստատելով վիճակագրական միջինացված դաշտերի հետևյալ հատկությունները.

մենք ստանում ենք (2.9) մակրոսկոպիկ հավասարակշռության հավասարումները, իսկ (2.10)

Երկրաչափական հավասարումներ.

Այժմ ստացվել է մակրոսկոպիկ ֆիզիկական մեծությունների հավասարումների փակ համակարգ (այսինքն՝ կառուցվել է կոմպոզիտային մակրոսկոպիկ մոդել), և հիմնական խնդիրն է գտնել օպերատորի տեսակը և որոշել նրա նյութական գործառույթները։ Նյութերի մակրոսկոպիկ ֆունկցիաները կարելի է գտնել փորձարկման նմուշներից կամ հաշվարկել կոմպոզիտների կառուցվածքային-ֆենոմենոլոգիական մոդելների սահմանային խնդիրների լուծման միջոցով: Մոտավորապես, այս գործառույթները կարելի է գտնել V տիրույթի համար խնդիրներ լուծելով որոշակի սահմանային պայմաններով (2.22) կամ (2.23):

Այսպիսով, կոմպոզիտների մեխանիկայի սահմանային խնդիրը կառուցվածքա-ֆենոմենոլոգիական մոդելի շրջանակներում.

Արդյունավետ հատկություններով համասեռ շրջանի սահմանային արժեքի խնդիրը դրվում է համապատասխանության մեջ.

և վերջինիս լուծումից կարելի է գտնել դե-ի միջինացված բաղադրիչները.

դեֆորմացիա.

Եթե կոմպոզիտի դեֆորմացման գործընթացներին զուգահեռ մոդելավորվում են նաև նրա բաղադրիչների քայքայման գործընթացները, ապա սահմանային արժեքի խնդիրը (2.27) ներառում է ձևի ուժի չափանիշները (2.15) և համակարգի ֆիզիկական հավասարումները (2.28): արտացոլում են ոչ միայն կառուցվածքային տարրերի դեֆորմացիոն հատկությունները, այլև դրանց ոչնչացումը բեռնման ժամանակ: Մակրոսկոպիկ մոդելը (2.28) այս դեպքում կարող է համալրվել չափանիշի ուժային հարաբերություններով.

որի օպերատոր P* և մակրոսկոպիկ նյութերի քանակները

կարելի է հաշվարկել։

Կոմպոզիտային նյութերի մոդելների երկաստիճան հիերարխիան թույլ է տալիս դեֆորմացիայի և կոտրվածքի մեխանիկայի սկզբնական սահմանային խնդրի լուծումը (2.6), (2.9) - (2.11), (2.15) բաժանել մի շարք հաջորդական փուլերի, որոնք կապված են մակրոսկոպիկ կառուցողական հարաբերությունների կառուցում, արդյունավետ հատկություններ ունեցող տարածաշրջանի սահմանային խնդրի լուծում, տարրական մակրոծավալներում կառուցվածքային դեֆորմացիայի դաշտերի հայտնաբերում, կառուցվածքային տարրերի ոչնչացման գործընթացների նկարագրում, տարրական մակրոծավալների ոչնչացման հավանականության գնահատում ( այսինքն՝ մակրոոչնչացման հավանականությունը):

Որպես կանոն, կոմպոզիտային բաղադրիչների ոչ գծային կառուցողական հարաբերություններ օգտագործելիս և կառուցվածքային ոչնչացման գործընթացները հաշվի առնելով, անհրաժեշտ է դառնում կազմակերպել կրկնվող հաշվողական ընթացակարգեր՝ մի կողմից յուրաքանչյուր փուլի ոչ գծային խնդիրները լուծելու և համակարգելու համար։ փուլերը ընդհանուր հաջորդականությամբ, մյուս կողմից: Այս դեպքում դեֆորմացիայի գործընթացում սկզբնական մակրոհամասեռ V շրջանը դառնում է մակրոինհամասեռ, քանի որ տարբեր կետերի շուրջ հատկացված տարրական մակրոծավալները հավասարապես չեն բեռնված։

Այս մոտավոր մոտեցումը հնարավորություն տվեց լուծումներ գտնել մի շարք կիրառական խնդիրների՝ կապված մեխանիկական վարքի վերլուծության և կոմպոզիտային նյութերից կառուցվածքային տարրերի կրողունակության կանխատեսման հետ. ինքնաթիռի շարժիչի պատյաններ, որոնք ստացվում են ապակե, օրգանական և ածխածնային գործվածքների շերտերի, շարժիչի վարդակների բլոկների ածխածնային տարրերի, ջերմային պաշտպանիչ շերտով մեծ չափի վարդակների և այլնի միջոցով:

2.3 Տեղայնության սկզբունքը

Միկրանհամասեռ միջավայրի կառուցվածքի մասին նախնական տեղեկատվությունը, ինչպես արդեն նշվել է §2.1-ում, կարող է տրվել նյութի տենզորի կամ սկալյար մեծությունների մոմենտի ֆունկցիաների մի շարքով: Այս մոմենտային ֆունկցիաները, որպես կանոն, կառուցվում են փորձարարականորեն իրական նմուշների վրա կամ պատահական կառուցվածքների համակարգչային մոդելավորման միջոցով։ Այս ոլորտում կատարված ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ պատահական վիճակագրորեն միատարր կառուցվածքներով կոմպոզիտների երկրորդ և բարձր կարգի մոմենտային ֆունկցիաները տեղային են, և երկու բաղադրիչ մատրիցային տիպի կոմպոզիտների վիճակագրական կախվածության շրջանի չափը մոտավորապես հավասար է միջին հեռավորության կեսին։ ընդգրկումների միջև։

Եթե միկրոհամասեռ միջավայրի կառուցվածքային հատկությունների մոմենտային ֆունկցիաները արագորեն քայքայվում են, ապա ասվում է, որ կառուցվածքի տարրերի դասավորության մեջ կա փոքր հեռահարության կարգ։

Պատահական կառուցվածքով կոմպոզիտների առաձգականության տեսության ստոխաստիկ խնդիրներ լուծելիս վիճակագրական միատարրության պայմանի հետ սովորաբար դրվում էր պահերի ֆունկցիաների տեղայնության հատկությունը։ Հայտնի է նաև մոմենտի ֆունկցիաների սահմանափակ տեղայնության վարկածը, որը հնարավորություն է տալիս ստանալ ստոխաստիկ սահմանային խնդիրների մեկ կետային մոտարկումներ և խուսափել վիճակագրական կախվածության տարածքներում ինտեգրալների հաշվարկման հետ կապված դժվարություններից, որոնց ինտեգրանդները ներառում են պահի ֆունկցիաներ։

Այն բանից հետո, երբ բազմաթիվ ուսումնասիրություններով հաստատվել է պատահական կառուցվածք ունեցող կոմպոզիտների նյութական հատկությունների պահային ֆունկցիաների տեղայնության հատկությունը, հիմք կա դրա ավելի խորը կիրառման համար մեխանիկայում:

Հարկավոր է նշել տեղանքի նույն հատկությունը, բայց արդեն բնութագրում է կառուցվածքի տարրերի փոխազդեցությունը:

Օրինակ, մատրիցային կոմպոզիտում ընդգրկումների փոխազդեցությունը, որն առաջացնում է աղավաղումներ մատրիցայի առաձգական դաշտում, կարող է փոխարինվել կետային բազմաբևեռների փոխազդեցությամբ, որոնց հզորությունը և կարգը կախված են կառուցվածքի տարրերի ձևից և հատկություններից: Առաջարկվում է հատկացնել վերջավոր թվով բազմաբևեռներ պարունակող սահմանափակ ծավալ, որի մատրիցում առաջանում է առաձգական դաշտ, որը համարժեք է պարբերական խնդրի առաձգական դաշտին անվերջ թվով ընդգրկումներ ունեցող մատրիցի համար։

Նմանատիպ փաստաթղթեր

Շարունակական մեխանիկայի տարրեր. Դեֆորմացիայի էներգիա. Նվազագույն թեորեմներ. Ներառումների փոքր ծավալային բաժին ունեցող միջավայրի մոդել: Պոլիդիսպերս մոդել, կամայականորեն ուղղված բարակ շերտավոր ներդիրների փոքր ծավալային բաժին ունեցող միջավայրի հատկություններ։

կուրսային աշխատանք, ավելացվել է 30.07.2011թ

Կոմպոզիտ՝ որպես մեկ նյութի հիմք՝ ամրացված մանրաթելային լցոնիչներով։ Կոմպոզիտների ստացման եղանակները՝ արհեստական, բնական։ Փոխազդեցություններ կոմպոզիտային նյութերում. (1-х)(La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3+PbTiO3-ի կառուցվածքը և ֆիզիկական հատկությունները։

թեզ, ավելացվել է 22.08.2011թ

Նյուտոնի դասական մեխանիկայի հիմնական հասկացությունները՝ հարաբերականության և իներցիայի սկզբունքները, համընդհանուր ձգողության և պահպանման օրենքները, թերմոդինամիկայի օրենքները։ Դասական մեխանիկայի կիրառական արժեքը. կիրառություն հրդեհային փորձաքննության, բալիստիկայում և բիոմեխանիկայի մեջ:

վերահսկողական աշխատանք, ավելացվել է 16.08.2009թ

Նյութի դեֆորմացիայի ֆիզիկական մոդելի ստեղծում. Կառուցված մասնիկների կլաստերների համակարգ։ Մետաղի պլաստիկ դեֆորմացիայի գործընթացի մեխանիկայի նկարագրությունը ճնշումային մշակման և նյութի քայքայման ժամանակ հիդրոկատման ժամանակ՝ հիմնված կավիտացիայի, ռեզոնանսային երևույթների վրա։

հոդված, ավելացվել է 02/07/2014

Գրաֆիտը՝ որպես բնիկ տարրերի դասի միներալ, ածխածնի ալոտրոպ մոդիֆիկացիաներից մեկը, նրա բյուրեղային ցանցի կառուցվածքը, ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները։ Ածխածնային նանոխողովակների վրա հիմնված կոմպոզիտների ուսումնասիրության իրականացում և արդյունքներ.

թեզ, ավելացվել է 22.09.2011թ

Քվանտային մեխանիկայի դիսիպացիոն մոդիֆիկացիան: գերլարային մոդելներ; դիլատոն սկալյար դաշտ և գնաճ. Մանրադիտակային լարային մոտեցում քվանտային մեխանիկայի ցրող տարբերակի նկարագրությանը։ Տեսության համեմատությունը դիտարկումների հետ, գծագրում.

թեստ, ավելացվել է 08/05/2015

Մեխանիկայի առարկան և առաջադրանքները՝ ֆիզիկայի ճյուղ, որն ուսումնասիրում է նյութի շարժման ամենապարզ ձևը։ Մեխանիկական շարժումը ժամանակի ընթացքում տարածության մեջ մարմնի դիրքի փոփոխությունն է այլ մարմինների նկատմամբ: Նյուտոնի կողմից հայտնաբերված դասական մեխանիկայի հիմնական օրենքները.

շնորհանդես, ավելացվել է 04/08/2012 թ

Բորի ատոմի «մոլորակային մոդելը» քվանտային մեխանիկայի հիմքում, նրա հիմնական սկզբունքները, գաղափարներն ու նշանակությունը։ Քվանտային (ալիքային) մեխանիկայում նյութի կորպուսուլյար և ալիքային հատկությունները բացատրելու փորձեր։ Ալիքային ֆունկցիայի վերլուծություն և դրա հավանական նշանակություն:

վերացական, ավելացվել է 21.11.2011 թ

Իներցիայի ուժը, որպես շարժվող նյութական մասնիկի հակազդման ուժերի երկրաչափական գումար, արագացում հաղորդող մարմիններին: Ծանոթացում մեխանիկայի հիմնարար սկզբունքներին, վերլուծություն. Իդեալական սահմանափակումներով մեխանիկական համակարգի շարժումների առանձնահատկությունների դիտարկում:

ներկայացում, ավելացվել է 11/09/2013

Նոր փուլի կառուցվածքի ձևավորման և մասնիկների, միատարր և տարասեռ համակարգերի տարրերի միջև կապի քայքայման գործընթացների բնութագրումը որպես պինդ վիճակների ֆիզիկայի և ֆիզիկաքիմիական մեխանիկայի կարևոր խնդիրներից մեկը: Էլեկտրաակտիվացման նանոտեխնոլոգիաներ.

«Պոլիմերային կոմպոզիտների սահմանումներ և դասակարգում Կոմպոզիտային նյութերը նյութեր են, որոնք ստացվում են երկու կամ ավելի բաղադրիչներից և ...»:

-- [ Էջ 1 ] --

ԹԵՄԱ 1. ՊՈԼԻՄԵՐԻ ՍԱՀՄԱՆՈՒՄՆԵՐԸ ԵՎ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄԸ

ԿՈՄՊՈԶԻՏՆԵՐ. ԲԱՂԱԴՐԻՉՆԵՐԻ ՓՈԽԱԶԴՐՄԱՆ ՄԵԽԱՆԻԶՄԸ

Ժամանակակից դարաշրջանը կարելի է անվանել պոլիմերների և կոմպոզիտային նյութերի դար։

Պոլիմերային կոմպոզիտների սահմանումներ և դասակարգում

Կոմպոզիտային նյութերը երկու կամ ավելի բաղադրիչներից պատրաստված նյութեր են և

բաղկացած երկու կամ ավելի փուլերից. Մեկ բաղադրիչը (մատրիցան) կազմում է շարունակական

փուլը, մյուսը լցոնիչն է: Կոմպոզիտային նյութերը տարասեռ համակարգեր են և կարելի է բաժանել երեք հիմնական դասի.

1. Մատրիցային համակարգեր, որոնք բաղկացած են շարունակական փուլից (մատրիցան) և ցրված փուլից (դիսկրետ մասնիկներ):

2. Կոմպոզիցիաներ մանրաթելային լցոնիչներով.

3. Երկու կամ ավելի շարունակական փուլերի փոխներթափանցող կառուցվածք ունեցող կոմպոզիցիաներ:

Տարասեռ պոլիմերային կոմպոզիցիաների առավելությունները համասեռ պոլիմերների համեմատ.

1. ավելացել է կոշտություն, ուժ, ծավալային կայունություն:

2. ավելացել է ոչնչացման աշխատանքը և ազդեցության ուժը:

3. ջերմակայունության բարձրացում:

4. նվազեցված գազի և գոլորշիների թափանցելիությունը:

5. կարգավորելի էլեկտրական հատկություններ:

6. նվազեցված արժեքը.

Անհնար է հասնել այս բոլոր հատկությունների համադրությանը մեկ կոմպոզիցիայի մեջ: Բացի այդ, առավելությունների ձեռքբերումը հաճախ ուղեկցվում է անցանկալի հատկությունների առաջացմամբ (հոսքի դժվարություն, հետևաբար՝ կաղապարում, որոշ ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունների վատթարացում):

Կոմպոզիցիաների հատկությունների լայն տատանումներ կարելի է ձեռք բերել միայն փուլերի միջև մորֆոլոգիայի և սոսնձման ուժի փոփոխման միջոցով:

Մատրիցով արտաքին գործողության միատեսակ փոխանցման և լցանյութի բոլոր մասնիկների վրա դրա բաշխման համար անհրաժեշտ է ուժեղ կպչունություն մատրիցա-լրացուցիչ միջերեսում, որը ձեռք է բերվում կլանման կամ քիմիական փոխազդեցության միջոցով:

Տարասեռ պլաստմասսաներում անհամապատասխան բաղադրիչների միջև նման կապի առկայությունը տարբերում է դրանք մեխանիկական խառնուրդներից:

Մատրիցը կարող է լինել մետաղական, կերամիկական, ածխածնային: Լցանյութը ներկայացված է մասնիկների և մանրաթելերի տեսքով, որոնք ունեն զգալիորեն ավելի բարձր ֆիզիկական և մեխանիկական հատկություններ, քան մատրիցը:

Մասնիկները սովորաբար կոչվում են մասնիկների լցոնիչ, դրանք ունեն անորոշ, խորանարդ, գնդաձև կամ թեփուկավոր ձև՝ մմ-ից մինչև միկրոն և նանոմաշտաբի չափերով:

Իներտ լցոնիչը գործնականում չի փոխում կազմի հատկությունները:

Ակտիվ լցոնիչը զգալիորեն փոխում է կազմի հատկությունները: Օրինակ, մանրաթելերն ունեն առաձգական ամրության բնութագրեր, որոնք երկու կարգով բարձր են մատրիցայի հատկություններից: Նրանք կարող են լինել շարունակական կամ կարճ: Բարակ մանրաթելերի տրամագիծը 5-15 միկրոն է, հաստությունը (բոր կամ սիլիցիումի կարբիդ)՝ 60-100 մկմ։ Կարճ մանրաթելերի երկարությունը 1-2-ից 20-50 մմ է։

Կոմպոզիտների անվանումը համապատասխանում է մանրաթելերի բնույթին՝ ապակի-, ածխածնային-, օրգանո-, բոր-պլաստմասսա և այլն։

Մանրաթելերի կողմնորոշումը որոշում է անցումը լցված պլաստիկից դեպի ամրացված պլաստիկ: Այն կողմնորոշված մանրաթելերի համակարգ է, որոնք միասին պահվում են պոլիմերային մատրիցով: Պլաստիկները ներառում են նյութեր, որոնց անփոխարինելի բաղադրիչը ցանկացած պոլիմեր է, որը արտադրանքի ձուլման ժամանակ գտնվում է պլաստիկ կամ մածուցիկ վիճակում, իսկ շահագործման ընթացքում՝ ապակե կամ բյուրեղային վիճակում: Պլաստիկները կարող են լինել միատարր կամ տարասեռ: Պլաստիկները բաժանվում են ջերմապլաստիկների և ջերմապլաստիկների:

Կոմպոզիտային դասակարգում.

1. Ըստ մատրիցայի բնույթի.

ջերմակայուն ջերմապլաստիկ:

հիբրիդ.

Ջերմակայուն մատրիցա - մատրիցա, որը ստացվում է կոմպոզիտների արտադրության գործընթացում էպոքսիդային, եթերի, իմիդային, սիլիցիումի օրգանական և այլ օլիգոմերների բուժմամբ:

Թերմոպլաստիկ մատրիցա - մատրիցա, որը հալեցնում են լցոնիչը ներծծելու համար, այնուհետև սառչում: Սրանք PE, PP, պոլիարիլեն սուլֆոններ, սուլֆիդներ, կետոններ են:

Հիբրիդային մատրիցը կարող է միավորել ջերմակայուն և ջերմապլաստիկ բաղադրիչները:

2. Լցանյութի բնույթով և ձևով.

Բնական կամ արհեստական ծագման օրգանական և անօրգանական նյութեր. Լցանյութի առաձգականության մոդուլը կարող է ավելի ցածր կամ ավելի բարձր լինել, քան կապող նյութի առաձգականության մոդուլը: Ցածր մոդուլի լցոնիչները, որոնք սովորաբար օգտագործվում են որպես էլաստոմեր, առանց պոլիմերի ջերմային դիմադրության և կարծրության նվազեցման, նյութին տալիս են մեծ դիմադրություն փոփոխական և հարվածային բեռների նկատմամբ, բայց մեծացնում են դրա ջերմային ընդլայնման գործակիցը և նվազեցնում դեֆորմացման դիմադրությունը: Որքան բարձր է լցոնիչի առաձգականության մոդուլը և լցման աստիճանը, այնքան մեծ է նյութի դեֆորմացման դիմադրությունը:

Դիսպերսիայով լցված կոմպոզիտներ, կարճ և շարունակական մանրաթելերի վրա հիմնված նյութեր:

Մասնիկների քիմիական բնույթը բազմազան է՝ կավիճ, միկա, մետաղի օքսիդներ, ապակե գնդիկներ, ածխածին մուրի կամ ֆուլերենի տեսքով, աերոզիլ, ապակու կամ կավի փաթիլներ, ռետինանման ներդիրներ և այլն։

Ամրապնդող մանրաթելեր՝ ապակի, օրգանական, ածխածնային և այլն: Հայտնի են նաև բարձր ջերմակայուն բորի և սիլիցիումի կարբիդային մանրաթելեր, որոնք ավելի հաճախ օգտագործվում են մետաղների ամրացման համար։

3. Ըստ պոլիմերային կոմպոզիտների կառուցվածքի Մատրիցա - ցրված և կարճ թելքավոր մասնիկների վրա հիմնված նյութերի համար, շերտավոր (երկչափ) և ծավալային՝ հյուսված և ոչ հյուսված նյութերի վրա հիմնված ամրացված պլաստիկների համար:

Փոփոխական կառուցվածքով գրադիենտ նյութեր:

4. Ըստ լցանյութի կողմնորոշման աստիճանի՝ նյութի անիզոտրոպությունը.

Կոմպոզիտներ մասնիկների և մանրաթելերի պատահական դասավորությամբ, իզոտրոպ կառուցվածքով, միակողմանի մանրաթելային կողմնորոշմամբ կոմպոզիտներ, ընդգծված անիզոտրոպությամբ, 90°), խաչաձև, օրթոտրոպ ուղղվածությամբ կոմպոզիտներ (0, տրված անիզոտրոպությամբ, կոմպոզիտներ թեքությամբ. մանրաթելերի կողմնորոշումը 90-ից տարբեր անկյուններով, հովհարային կառուցվածքով կոմպոզիտներ, որոնք բաղկացած են տարբեր մանրաթելային ուղղվածությամբ շերտերից:

5. Ըստ նյութերի և արտադրանքի պատրաստման եղանակների.

մեկ փուլային մեթոդներ՝ էքստրուզիա և «խոնավ» ոլորում, պուլտրուզիա (բրոշինգ), վակուումային ձևավորում, երկաստիճան մեթոդներ՝ ներծծված չկողմնորոշված (պրեմիքսներ) կամ կողմնորոշված (նախածածկ) մանրաթելային նյութերի (կիսապատրաստուկներ) նախնական արտադրության համար։ կապակցող նյութ, որին հաջորդում է նյութը (լամինատ) կաղապարում «չոր» ոլորման եղանակներով, սեղմում, ավտոկլավով ձուլում:

6. Բաղադրիչների քանակով.

երկբաղադրիչ, երեք բաղադրիչ PCM, որը համատեղում է ցրված մասնիկներն ու կարճ մանրաթելերը, պոլիֆիբրային հիբրիդային PCM, որը միավորում է մանրաթելերը համանման (ապակու-օրգանոպլաստիկ) կամ զգալիորեն տարբեր (ապակու-ածխածնային մանրաթել) դեֆորմացիայով, պոլիմատրիցային կառուցվածքներ, օրինակ՝ հիմնված համակցության վրա ջերմակայուն և ջերմապլաստիկ կապող նյութեր:

7. Լցանյութի պարունակության ծավալով.

ոչ կողմնորոշված կառուցվածքով` լցանյութի պարունակությունը 30-40% է, կողմնորոշված կառուցվածքով` 50-75%, բարձր և չափազանց լցված օրգանական մանրաթելեր` 75-95%:

8. Ըստ ֆունկցիոնալության.

միաֆունկցիոնալ (կառուցվածքային), բազմաֆունկցիոնալ, ինքնաախտորոշման ընդունակ (խելացի), բազմաֆունկցիոնալ, ինքնաախտորոշման և ինքնադապտացիայի ընդունակ (խելացի):

Կոմպոզիտային պլաստմասսա նախագծելիս կան երկու փուլ (տես աղյուսակը).

1-հաշվարկը` վերլուծական, 2-ը` փորձարարական` տեխնոլոգիական:

1 - ներառում է` տվյալ բեռնման պայմանների վերլուծություն և անհրաժեշտ հատկություններով պլաստիկի կառուցման մեթոդի որոշում: Կոմպոզիտային նյութերի մեխանիկայից վերցված ներկայացումներն ու բանաձևերը օգտագործվում են.

ա) ֆենոմենոլոգիական մոտեցումը հիմնված է առաձգականության տեսության հավասարումների կիրառման վրա, սողում և այլն։ անիզոտրոպ նյութերի համար, բ) - բաղադրության մեխանիկական բնութագրերի կախվածությունը լցնող մասնիկների չափից, բաղադրիչների մեխանիկական հատկություններից, դրանց ծավալային պարունակությունից և այլն: Այս կախվածությունները վերլուծվում են միկրոսկոպիկ, մակրոսկոպիկ և միջանկյալ մակարդակներում: . Միկրոմակարդակ - կառուցվածքային տարասեռության մակարդակ, որը համարժեք է լցնող տարրերի լայնակի չափերին՝ լցավորիչի մասնիկների տրամագծին կամ ամրապնդող շերտի հաստությանը:

Աղյուսակ Կոմպոզիտային պլաստմասսաների պահանջվող մեխանիկական բնութագրերը Բաղադրիչների ընտրությունը և դրանց ընտրության ամրապնդման սխեմայի հարաբերակցությունը կազմի մեջ

– – –

Ձևի չափի հարաբերակցություն PCM բաղադրիչների փոխազդեցության մեխանիզմը Դիտարկենք մատրիցից լցոնիչ սթրեսի փոխանցման մեխանիզմը՝ կախված դրա կոնֆիգուրացիայից:

Ամենապարզ դեպքում, երբ պոլիմերը ամրացվում է միակողմանի շարունակական մանրաթելերով և ենթարկվում ձգման դրանց կողմնորոշման ուղղությամբ, բաղադրիչների դեֆորմացիան նույնն է, և դրանցում առաջացող լարումները համաչափ են մանրաթելերի առաձգականության մոդուլին և մատրիցը։ Եթե նույն մոդելում մանրաթելերը դիսկրետ են, ապա լարվածության բաշխումը պարզվում է, որ մանրաթելի երկարությամբ անհամասեռ է: Մանրաթելի ծայրերում լարվածություն չկա, բայց մանրաթելային մատրիցայի սահմանին կան շոշափող լարումներ, որոնք աստիճանաբար ներգրավում են մանրաթելը աշխատանքի մեջ: Մանրաթելում առաձգական լարումների աճը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև հասնեն շարունակական մանրաթելում նկատվող լարումների միջին մակարդակին։ Համապատասխանաբար, երկարությունը, որով դա տեղի է ունենում, կոչվում է «անարդյունավետ»: Լարվածության աճով, «անարդյունավետ» երկարությունը մեծանում է և հասնում է իր առավելագույն արժեքին մանրաթելի ուժին համապատասխան լարվածության դեպքում: Այս դեպքում «անարդյունավետ» երկարությունը կոչվում է «կրիտիկական» I: Դա կոմպոզիտների փոխազդեցության կարևոր բնութագիր է և կարող է հաշվարկվել՝ օգտագործելով Kelly բանաձևը lcr/dvol = vol/2mat (1), որտեղ dvol և vol են: մանրաթելի տրամագիծը և ուժը; mat - մատրիցային ելքի ուժ կամ համակարգի սոսնձման ուժ:

Կախված մանրաթելերի ամրությունից և պոլիմերային մատրիցայի տեսակից, lcr/dvol հարաբերակցությունը կարող է տատանվել 10-ից մինչև 200; dvol 10 մկմ, lcr = 0,15-2,0 մմ:

Վերոնշյալ պատճառաբանությունից բխում է, որ շարունակական մանրաթելերից դիսկրետի անցնելիս յուրաքանչյուր մանրաթելի երկարության մի մասը չի ընկալի ամբողջ բեռը։ Որքան կարճ է ամրացնող մանրաթելը, այնքան քիչ արդյունավետ է այն: llcr-ի դեպքում մատրիցը ոչ մի դեպքում չի կարող մանրաթելին փոխանցել լարվածություն, որը բավարար է այն ոչնչացնելու համար: Սրանից հետևում է, որ կարճ մանրաթելերի ամրապնդման ունակությունը (պոլիմերի առաձգական-ամրության բնութագրերի աճը) շատ ցածր է։ Հատկապես, երբ հաշվի եք առնում մանրաթելերի կողմնորոշումը, որը նման նյութերում իդեալական չէ:

Կարճ մանրաթելերի վրա հիմնված նյութերի կառուցվածքը բավականին քաոսային է։ Կարճ մանրաթելային լցոնիչների առավելությունը որոշվում է նյութերի արտադրանքի բարձր արագությամբ վերամշակման հնարավորությամբ: Այնուամենայնիվ, ձուլման կամ արտամղման գործընթացում տեղի է ունենում մանրաթելերի լրացուցիչ ոչնչացում, որոնց երկարությունը սովորաբար կրճատվում է մինչև 0,1-1 մմ:

Ցրված փոշու լցահարթիչին անցնելիս մատրիցից դեպի լցոնիչ սթրեսի փոխանցման հնարավորությունն այնքան է կրճատվում, որ դրա ներդրումը կոմպոզիտային ամրության բարձրացման գործում սկսում է մրցակցել մատրիցի ամրության նվազման հետ՝ արդյունքում առաջացած: սթրեսի անհավասարություն և արատների զարգացում. Դրա պատճառով նման կոմպոզիտային նյութի ուժը սովորաբար չի ավելանում մատրիցայի ուժի համեմատ (երբեմն նույնիսկ փոքր-ինչ նվազում է):

Մածուցիկ ջերմապլաստիկները 20%-ից ավելի կոշտ լցոնիչներով լցնելիս նկատվում է անցում պլաստիկ հոսքից դեպի փխրուն կոտրվածք։ Այս դեպքում նկատվում է ազդեցության ուժի զգալի նվազում, ոչնչացման աշխատանք։ Առաձգականության մոդուլը մեծանում է լցանյութի քանակի ավելացմամբ, բայց միևնույն ժամանակ ճաքերի, «կեղծ ծակոտիների» չափն ու քանակը, որոնք հայտնվում են բեռնման ժամանակ, երբ մատրիցը ցրված մասնիկներից թեքվում է համապատասխան լարումների հասնելու պահին: համակարգի սոսնձման ուժը, մեծացնել. Տեսական և փորձարարական ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ լցանյութի մասնիկների չափը փոքրացնելով և դրանց տրամագծերը տարածելով՝ հնարավոր է զգալիորեն նվազեցնել մեծ արատների առաջացման հավանականությունը։

Պնդացման հիմնական պատճառը ճաքերի աճի ուղղության փոփոխությունն է, երբ դրանք շփվում են լցանյութի պինդ մասնիկների հետ: Ճաքերի աճի ամենահավանական ուղղությունը ուղղահայաց է կիրառվող ուժի ուղղությանը: Եթե լրացնող մասնիկը գտնվում է այս ուղղությամբ, ապա ճեղքը պետք է փոխի իր ուղղությունը մասնիկի մակերեսին շոշափելիորեն: Ուստի, եթե մասնիկները մանրաթելերի տեսքով են և ձգվում են գործող ուժի ուղղությամբ։ Բացառվում է լցավորիչի մասնիկների երկայնքով ճաքերի տարածումը:

Կլոր խաչմերուկով մոնոլիտ մանրաթել օգտագործելիս մեխանիկական հատկությունները սովորաբար հասնում են առավելագույնի 2 = 0,65 - 0,7: Պրոֆիլավորված մանրաթելերի տեղադրման ճշգրիտ մեթոդների կիրառման ժամանակ հնարավոր է բարձրացնել 2-ից մինչև 0,85, որից հետո կոմպոզիցիաների ուժը սկսում է ավելի շատ կախված լինել մանրաթելերի կապող միջերեսում կպչունության ուժից, քան մանրաթելի ուժից:

Լցման նույն աստիճանով (2 = 0,7) և առաձգական մոդուլների հարաբերակցությամբ (E2/E1 = 21), լայնակի ուղղությամբ եռանկյուն մանրաթելերով պլաստիկի կոշտությունը 1,5 անգամ գերազանցում է կլոր մանրաթելերով պլաստիկի կոշտությունը:

Միաձույլ մանրաթելը խոռոչով փոխարինելը հնարավորություն է տալիս կտրուկ բարձրացնել արտադրանքի հատուկ ուժն ու կոշտությունը սեղմման և ճկման մեջ, քանի որ իներցիայի պահը մեծանում է մանրաթելերի նույն զանգվածով:

Անարդյունավետ է սնամեջ մանրաթելերի օգտագործումը առաձգական կոմպոզիցիաներում՝ պրոֆիլավորված մանրաթելերի ցածր ամրության պատճառով: Կտրելիս ավելի լավ է օգտագործել պրոֆիլավորված մանրաթելեր:

Մասնիկներով լցված պոլիմերների ստեղծման մեկ այլ ուղղություն է դրանց փոփոխումը ռետինե մասնիկներով՝ նվազեցնելու փխրունությունը և բարձրացնելու ազդեցության դիմադրությունը:

Դրական արդյունքներ են ստացվել բարձր ազդեցության պոլիստիրոլի, էպոքսիդային և այլ մատրիցների համար: Նյութերի կարծրացման մեխանիզմը, ըստ երևույթին, շատ բարդ է, բայց հիմնական դերը վերապահված է ռետինե մասնիկների կողմից ճաքերի առաջացման արգելակմանը: Շատ հեղինակներ նշում են մատրիցային պոլիմերային և ռետինե փուլին բարձր կպչունությամբ անցումային շերտ ստեղծելու նպատակահարմարությունը՝ ամրությունը բարձրացնելու համար։

Եկեք վերադառնանք շարունակական մանրաթելերի վրա հիմնված միակողմանի կոմպոզիտային և դիտարկենք դրա ոչնչացման միկրոմեխանիկական մոդելները: Տարրական մանրաթելերն ունեն շատ բարձր ամրության բնութագրեր՝ տասն անգամ ավելի մեծ, քան զանգվածային նմուշների ուժը: Օրինակ, սորուն ապակու ուժը 50-70 ՄՊա է, իսկ մանրաթելերի տեսքով՝ 2,5-3,0 ԳՊա; Նման պատկեր է նկատվում օրգանական և ածխածնային մանրաթելերի դեպքում, որոնց հզորությունը հասնում է 4–6 ԳՊա-ի։ Այս տարբերությունը բացատրվում է կամ մասշտաբի գործոնի ազդեցությամբ (մանրաթելային մակերեսի չափը որոշում է հնարավոր թերության չափը) կամ կողմնորոշման էֆեկտով, որը շատ բնորոշ է օրգանական մանրաթելերին։

Տարրական մանրաթելերը փորձարկելիս նկատվում է փորձնական ուժի արժեքների մեծ ցրում: Հետեւաբար, սովորաբար փորձարկվում է առնվազն 50 նմուշ, հայտնաբերվում է միջին արժեքը և դրա շեղումը:

Ելնելով թույլ կապի հիպոթեզից՝ Վեյբուլը ստացավ հետևյալ հավասարումը լարվածության պայմաններում նմուշի Р() ոչնչացման հավանականության և նմուշի երկարության L.

Р() = 1 – exp(–L), (2)

որի հաստատունները որոշվում են տարրական մանրաթելերի փորձնականորեն ստացված ամրության բաշխումից։ P պարամետրը բնութագրում է նմուշների թերությունը:

Գործակիցների արժեքները տատանվում են 3-5-ից նորմալ ապակե մանրաթելերի համար մինչև 10-12՝ «անխախտ» ապակե մանրաթելերի համար:

Իրականում հազվադեպ կարելի է գործ ունենալ տարրական մանրաթելերի հետ, սովորաբար շատ մանրաթելից բաղկացած կապոցով: Դենիելսի տեսական հասկացությունների համաձայն՝ չկապված մանրաթելերի մի կապոցի ամրության նվազումը եզի միջին ուժի համեմատ որոշվում է նրանց ուժի ցրվածությամբ։ Բեռնման գործընթացում, երբ հասնում է ցանկացած մանրաթելի առաձգական ուժը, այն կոտրվում է և այլևս չի մասնակցում աշխատանքին։

Ուժը վերաբաշխվում է ամբողջ մանրաթելերի վրա, գործընթացը շարունակվում է մինչև մեծամասնության, այնուհետև թելի (փաթեթի) բոլոր մանրաթելերի ոչնչացման պահը։ =10-ում, n թելի ամրությունը կազմում է տարրական մանրաթելի միջին ամրության մոտավորապես 80%-ը:

Թելերի բեռնման դիագրամի վերլուծություն - հնարավորություն է տալիս հետևել մանրաթելի աստիճանական խզման ողջ գործընթացին: Այն նաև հնարավորություն է տալիս բացահայտել թելի որոշ թերություններ, մասնավորապես՝ մանրաթելերի երկարության (տարբեր լարվածության) տարբերությունը, ինչը մեծացնում է դրանց ոչնչացման ոչ միաժամանակյա լինելը։ Մանրաթելերի փոխազդեցությունը (կապվածությունը) ոլորման կամ մասնակի կապի պատճառով դրսևորվում է գծապատկերների բնույթով.

– որոնք դառնում են ավելի գծային: Վեյբուլի գործակիցը չկապված մանրաթելերի համար պետք է մնա նույնը, ինչ տարրական մանրաթելերի դեպքում. դրանց կապի դեպքում այն աճելու միտում ունի:

Պոլիմերային մատրիցը, որը կապում է ճառագայթը մեկ ամբողջության մեջ՝ միկրոպլաստիկ, հանգեցնում է դրա ամրության բարձրացմանը: Այս դեպքում ամրությունը գործնականում կախված չէ նմուշի երկարությունից (= 30–50), ինչը վկայում է կոտրվածքի մեխանիզմի փոփոխության մասին։ Փաստն այն է, որ ինչ-որ տեղ պատռված մանրաթելը չի դադարում ընկալել բեռը, ինչպես թելի մեջ, այլ շարունակում է աշխատել նույն լարվածության մակարդակով, ինչ հարևան մանրաթելերում: Սա տեղի է ունենում կոտրվածքի վայրից lcr հեռավորության վրա՝ համաձայն այն մեխանիզմի, որը վերը դիտարկվել է կարճ մանրաթելերի վրա հիմնված նյութերի համար:

Համաձայն Գուրլանդի և Ռոզենի կողմից մշակված ամրության վիճակագրական տեսության՝ միակողմանի կոմպոզիտի առաձգական ձախողումը տեղի է ունենում պոլիմերային մատրիցայում մանրաթելերի ջախջախման, խզումների կուտակման միջոցով: Այս դեպքում tr մանրաթելերի տեսական ուժը կոմպոզիտում հավասար է «կրիտիկական» երկարության lcr մանրաթելերի չկապված կապոցի ուժին:

tr = (lkre)–1/ Գործնականում մանրաթելերի մանրացման գործընթացը չի կարող ավարտվել։ Սովորաբար այն ընդհատվում է հիմնական ճեղքի առաջացմամբ և զարգացմամբ այն հատվածում, որտեղ կուտակվում են ամենամեծ թվով թերություններ, կամ մանրաթել-կապակցիչ միջերեսի շերտազատմամբ: Այս մեխանիզմը թույլ է տալիս ստանալ ամենաբարձր ամրության արժեքները, քանի որ այն կապված է էներգիայի սպառման հետ՝ մեծ ազատ մակերեսների ձևավորման համար: Ելնելով դրանից, երբ դիտարկվում է կոմպոզիտում մանրաթելերի ամրության իրացման հարցը, խորհուրդ է տրվում համեմատել wc-ի փորձնական արժեքները tr ուժի հետ, որը կարող է լինել մանրաթելերի ջախջախման մեխանիզմի իրականացման մեջ.

Kp = ox / tr, որտեղ Kp-ն ուժի իրացման գործակիցն է:

Նրա իրական արժեքները հասնում են 60-80%-ի միակողմանի ապակու, օրգանա- և ածխածնային ամրացված պլաստիկների համար, որոնք հիմնված են գերուժեղ մանրաթելերի վրա:

Նմանատիպ մոտեցում է առաջարկվել նաև երկայնական սեղմման տակ ապակիով ամրացված պլաստմասսաների ամրության գիտակցումն ուսումնասիրելու համար։

Ներկայումս խափանումների մեխանիզմների երկու հիմնական տարբերակ է դիտարկվում.

Ոչնչացում առաձգական հիմքի վրա մանրաթելերի ճկման պատճառով.

Կտրող սթրեսների ազդեցությունից նյութի շերտավորում.

Կոտրվածքի առաջին մոդելի դիտարկումից բխող հիմնական կախվածությունը կապված է tszh նյութի սեղմման ուժի հետ Gm մատրիցի կտրման մոդուլի և դրա ծավալային մասի m.

tszh = Gm / Vm Այս բանաձևի համաձայն կատարված հաշվարկները տալիս են tszh-ի շատ բարձր տեսական արժեքներ: Օրինակ, էպոքսիդային խեժերին բնորոշ Gm = 1-1,5 ԳՊա կտրվածքի մոդուլով և m = 30%, սեղմման ուժը tszh կարող է լինել 3-5 ԳՊա, մինչդեռ իրական նյութերի դեպքում այն չի գերազանցում 1,5 ԳՊա:

Կարելի է պնդել, որ բոլոր դեպքերում կա համամասնություն HOA-ի սեղմման և կտրող կտրվածքի տակ ապակե ամրացված պլաստիկի ամրության միջև.

tszh =K shift, որը ցույց է տալիս, որ երկրորդ մեխանիզմը գերակշռում է: Սա կարելի է բացատրել նմուշների կառուցվածքի թերություններով և անմիատար լարման դաշտով, որն առաջանում է փորձարկման ժամանակ: Միակողմանի ապակեպլաստե պատրաստելու և ուսումնասիրելու հատուկ մեթոդները հնարավորություն են տվել բարձրացնել TCF-ն մինչև 2-3 ԳՊա, այսինքն՝ մեծ չափով հնարավոր է եղել իրականացնել մանրաթելերի ճկման մեխանիզմը՝ բարձրացնելով ուժի իրացման գործակիցը 30-40-ից: մինչև 60-70%:

Երբ օրգանոպլաստիկները սեղմվում են, ոչնչացումը տեղի է ունենում կտրող հարթության երկայնքով, որը կողմնորոշված է մանրաթելերի առանցքի նկատմամբ 45° անկյան տակ, ինչը բնորոշ է պլաստիկ մանրաթելերին:

Նման մեխանիզմ, կարծես, տեղի է ունենում ածխածնային պլաստմասսաների համար, թեև այս դեպքում այն համակցված է կտրող տարրի հետ:

Կոմպոզիտների խափանման մեխանիզմների բազմազանությունը հնարավորություն է տալիս բարձրացնել կապի հատկությունների օպտիմալացման հարցը: Օրինակ, մանրաթելերի երկայնքով նյութի առաձգական ուժը բարձրացնելու համար անհրաժեշտ է նվազեցնել «կրիտիկական» երկարությունը, որը ձեռք է բերվում մատրիցայի կոշտության մեծացման միջոցով: Մյուս կողմից, դա հանգեցնում է սթրեսի կենտրոնացման և հիմնական ճեղքի աճի: Այս մեխանիզմների մրցակցությունը նկատվում է կոմպոզիտային նյութի ուժի ծայրահեղ կախվածության տեսքով կապակցիչի թողունակությունից, որը փոփոխվում է ջերմաստիճանի փոփոխությամբ, փորձարկման արագությամբ կամ պլաստիկացնող հավելումների ներդրմամբ:

Յուրաքանչյուր դեպքում օպտիմալը հետևյալն է.

դա կախված է մանրաթելերի բնույթից, առկա տեխնոլոգիական սթրեսների և թերությունների առկայությունից: Ամրակման հակասական պահանջները սրվում են, երբ հաշվի են առնվում դրա արտադրունակությունը, ջերմակայունությունը, դինամիկ ազդեցությունները կլանելու ունակությունը (հարվածության ուժը) և այլն: Կոմպոզիտային նյութերի ամենաթույլ կետը նրանց ցածր ամրությունն է և կտրվածքային դեֆորմացիան: Հետևաբար, տեխնոլոգիական և գործառնական սթրեսները հաճախ հանգեցնում են նյութի ճաքերի:

Կոմպոզիտի ճաքերի դիմադրությունը սովորաբար բնութագրվում է կոտրվածքի հատուկ ամրությամբ Gc, այսինքն՝ նոր մակերեսի ձևավորման ժամանակ ցրվող էներգիայով: Որքան բարձր է կոնկրետ ճեղքվածքի ամրությունը, այնքան բարձր է կոմպոզիտային դիմադրությունը շերտազատման նկատմամբ: Միջշերտավոր մածուցիկությունը մեծանում է մատրիցի դեֆորմացիան, մանրաթելից մատրիցային կպչունությունը և մանրաթելից մանրաթել կապի (VCB) հաստությունը մեծանում է:

Ռետիններով էպոքսիդային մատրիցների փոփոխությունը չի հանգեցրել նյութերի հատկությունների էական բարելավման: Թերևս դա պայմանավորված է նրանով, որ կոմպոզիտում պլաստիկության գոտին սահմանափակված է միջֆիբրային տարածության չափերով: Շատ ավելի մեծ ազդեցություն է նկատվում ջերմապլաստիկ մատրիցներ օգտագործելիս, օրինակ՝ PSF-ը, որի դեֆորմացիան հասնում է 80-100%-ի։ Այս դեպքում Gc-ի արժեքները մեծանում են գրեթե մեծության կարգով:

Պոլիմերային կոմպոզիտների միկրոմեխանիկական մոդելները հնարավորություն են տալիս բացահայտել վերլուծական կախվածությունները, որոնք ցույց են տալիս մանրաթելերի հատկությունների, մատրիցայի, դրանց կպչուն փոխազդեցության, նյութի կառուցվածքի և կոտրվածքի մեխանիզմների ազդեցությունը միակողմանի շերտի մակրոսկոպիկ առաձգական-ամրության բնութագրերի վրա: Նրանք առավել հաջողությամբ նկարագրում են կոմպոզիտային նյութի առաձգականության և առաձգական ուժի սահմանափակող մոդուլը: Այն դեպքում, երբ մանրաթելերի և մատրիցի դեֆորմացիաները նույնն են, տեղի են ունենում հետևյալ հավելումային հարաբերությունները, որոնք ցույց են տալիս յուրաքանչյուր բաղադրիչի ներդրումը նրա ծավալային պարունակությանը համամասնորեն Ek = Evv + Emm.

– – –

Այս հավասարումները կոչվում են «խառնուրդի կանոն»։

Քանի որ պոլիմերային մատրիցայի ներդրումը սովորաբար չի գերազանցում 2-5%, այն կարելի է անտեսել.

Ек () = Евв և к ()= вв Լարվածության տակ գտնվող կոմպոզիտային կազմի երկարացումը լայնակի ուղղությամբ կազմված է մանրաթելերի և կապի դեֆորմացիայից: E() էլաստիկության մոդուլը կարելի է հաշվարկել 1/ Ek() = v/Ev + m/Em բանաձևով։ Պետք է հաշվի առնել, որ իրենց մանրաթելերի առաձգականության մոդուլը լայնակի ուղղությամբ համընկնում է մոդուլի հետ։ առաձգականությունը երկայնական ուղղությամբ միայն իզոտրոպ ապակու և բորի մանրաթելերի համար: Ածխածնի և օրգանական մանրաթելերի համար լայնակի մոդուլը զգալիորեն ցածր է երկայնականից: Նմանատիպ կախվածություն տեղի է ունենում մանրաթելերի «հարթության մեջ» միակողմանի կոմպոզիտային նյութի կտրվածքի մոդուլի համար:

Կոմպոզիտների ուժը լայնակի լարման-սեղմման և կտրման ժամանակ կախված է բազմաթիվ գործոններից, առաջին հերթին՝ մատրիցայի հատկություններից, սոսինձի փոխազդեցությունից, նյութի կառուցվածքից՝ ծակոտիների և այլ թերությունների առկայությունից: Վերլուծական կախվածություններն այս դեպքում կարող են ունենալ միայն հարաբերական բնույթ։ Ընդհանրապես ընդունված է, որ ամրացումը նվազեցնում է կոմպոզիտային ամրությունը լայնակի (լայնակի) ուղղությամբ մոտ 2 անգամ՝ համեմատած միատարր մատրիցայի ուժի հետ։

Կոմպոզիտների առաձգական ուժի հատկությունները Ամրությունը և կոշտությունը ցանկացած նյութի ամենակարևոր բնութագրիչն են: Երբ նմուշը բեռնվում է լարման կամ սեղմման միջոցով, նրա մեջ առաջանում են նորմալ լարումներ և համապատասխան լարումներ, որոնք մեծանում են մինչև նյութի ոչնչացումը։

Վերջնական (առավելագույն) սթրեսը կոչվում է նրա ուժը: Գծային առաձգական նյութերի համար կա ուղիղ համեմատականություն սթրեսի և դեֆորմացիայի միջև Հուկի օրենքի \u003d E: Համաչափության գործակիցը բնութագրում է նյութի կոշտությունը և նշվում է որպես առաձգական մոդուլ կամ Յանգի մոդուլ E:

Այս օրենքը կատարվում է նաև, երբ նմուշը բեռնված է կտրվածքային (շոշափող) լարումներով և դեֆորմացիաներով, որոնք առաջանում են, օրինակ, ոլորման ժամանակ։

Համաչափության գործակիցն այս դեպքում կոչվում է կտրվածքի մոդուլ G: =.G:

Երբ նյութը ձգվում է, երկարացման հետ միաժամանակ, նրա լայնակի չափերը կրճատվում են, ինչը բնութագրվում է Պուասոնի հարաբերակցությամբ, որը կապ է հաստատում նմուշի x և y երկայնքով շտամների միջև՝ x = µy:

Իզոտրոպ նյութերի առաձգական հատկությունները լավ նկարագրված են երկու E և G հաստատուններով, որոնց միջև կապը համապատասխանում է G = E/2(l + μ) հավասարմանը:

Վերոնշյալ հարաբերությունները լավ նկարագրում են իզոտրոպ նյութերը, որոնց հատկությունները բոլոր ուղղություններով նույնն են։ Դրանք ներառում են մասնիկներով լցված պոլիմերներ, ինչպես նաև կոմպոզիտներ, որոնք հիմնված են քաոսային կառուցվածքի կարճ կամ շարունակական մանրաթելերի վրա: (Թելքավոր նյութերի համար միշտ կա կողմնորոշման որոշակի աստիճան, որը որոշվում է տեխնոլոգիական գործոնների ազդեցությամբ): Այս դեպքում հնարավոր է բացահայտել հիմնական (առավելագույն) սթրեսները, որոնք կարող են առաջացնել դրա ոչնչացումը: Օրինակ, ներքին կամ արտաքին ճնշման տակ գտնվող խողովակի դեպքում օղակի լարումները երկու անգամ գերազանցում են առանցքային լարումները, այսինքն՝ իզոտրոպ նյութի հաստության կեսն անարդյունավետ է առանցքային լարումների առումով: Սթրեսային դաշտի անհամասեռությունը նույնպես կարող է զգալիորեն ավելի բարձր լինել։ Բաց ելքով պարկուճների համար (ատրճանակներ, նռնականետի տակառներ) ճառագայթային և առանցքային լարումների հարաբերակցությունը հասնում է 8-10 և ավելի: Այս դեպքերում պետք է օգտվել թելքավոր նյութերի ուշագրավ կարողությունից, որոնք կարող են կողմնորոշվել մատրիցում՝ համաձայն հիմնական սպասարկման լարումների բաշխման:

Դիտարկենք միակողմանի շերտի օրինակը: Միակողմանի շերտը իզոտրոպ է մանրաթելի x կողմնորոշման առանցքին ուղղահայաց ուղղությամբ: մեկ.

– – –

Մանրաթելերի երկայնքով միակողմանի շերտի առաձգական ուժը կարող է տատանվել 1,0-ից մինչև 2,5 ԳՊա՝ կախված մանրաթելերի ամրության մակարդակից, կապի տեսակից և պարունակությունից: Այս դեպքում լայնակի ուղղությամբ ուժը չի գերազանցում 50-80 ՄՊա, այսինքն. անիզոտրոպության գործակիցը 20-30 է:

Բեռի ուղղության մի փոքր շեղումը մանրաթելերի կողմնորոշման ուղղությունից գործնականում չի ազդում կոմպոզիտային առաձգական ուժի վրա: Հետևաբար, թույլատրվում է մանրաթելերի որոշակի սխալ կողմնորոշում (3-5°), որը ստեղծվել է հատուկ սփռիչով կամ ոլորուն քայլի բարձրացմամբ՝ նյութի լայնակի ամրությունը մեծացնելու նպատակով։ Սեղմման դեպքում դա անընդունելի է, քանի որ այն նպաստում է կտրող լարումների զարգացմանը, որոնք որոշում են նյութի սեղմման ուժը:

Միակողմանի կոմպոզիտը բարդ կառուցվածքի հիմքն է, որը ստեղծվում է առանձին շերտերի համակցմամբ՝ կառուցվածքային տարրի կատարողական պահանջներին համապատասխան: Արտադրության մեթոդներ՝ վակուումային կամ ավտոկլավային ձուլում, սեղմում, ոլորում:

Եկեք հետագայում դիտարկենք բարդ կառուցվածքի շերտավոր կոմպոզիտների դեֆորմացիայի և քայքայման գործընթացները նկարագրելու տեսական մոդելներ: Պայմանականորեն հաշվարկման մեթոդների մշակման մեջ կարելի է առանձնացնել երկու հիմնական մոտեցում՝ ֆենոմենոլոգիական և կառուցվածքային։ Ֆենոմենոլոգիական մոտեցման մեջ կոմպոզիտային նյութը դիտվում է որպես միատարր անիզոտրոպ միջավայր, որի մոդելը հիմնված է փորձնականորեն ստացված տվյալների վրա։ Ընտրված ուժի չափանիշը վերաբերում է ամբողջ նյութին որպես ամբողջություն: Ֆենոմենոլոգիական մոդելների առավելությունը հաշվարկների պարզությունն է։ Այնուամենայնիվ, բարդ ամրապնդման սխեմայով նյութերի համար պահանջվում է որոշել բազմաթիվ էմպիրիկ գործակիցներ, ինչը պահանջում է մեծ թվով փորձեր: Բացի այդ, ֆենոմենոլոգիական մոդելները հաշվի չեն առնում կոտրվածքի ժամանակ կառուցվածքային պրոցեսները՝ ճեղքվածք, միկրոճաքում և այլն։

Լցանյութի մասնիկների օպտիմալ չափի որոշում Սթրեսը, որը տեղի է ունենում մասնիկների մակերեսի տարբեր մասերում (միկրոփաթիլներ կամ միկրոթելեր) կախված է համապատասխան մակերեսի տարածքից r հեռավորությունից = – o(1 –)/ 2r, որտեղ է Պուասոնի հարաբերակցությունը:

Նուրբ ցրված լցանյութի սպեցիֆիկ մակերևույթի ավելացման դեպքում ուժը մեծանում է մինչև որոշակի առավելագույնը՝ կախված կազմի բաղադրիչների բնույթից:

Շարունակական մանրաթելերի d օպտիմալ տրամագիծը ձգվող օրթոտրոպ պլաստիկում մանրաթելերի միջև տրված հեռավորության վրա որոշվում է d (1/2 - 1) հավասարմամբ, որտեղ 1, 2-ը կապող և լցնող մանրաթելերի ընդմիջման ժամանակ հարաբերական երկարացումներն են, համապատասխանաբար.

Լցանյութի մասնիկների ձևի ընտրությունը Մասնիկների ձևն ազդում է պլաստիկ քայքայման մեխանիզմի վրա: Հաշվի են առնվում արտադրանքի չափն ու ձևը, մշակման տեխնոլոգիան։

Փոքր հաստության և բարդ կոնֆիգուրացիայի արտադրանքի դեպքում նախապատվությունը տրվում է բարձր ցրված լցոնիչներին (փոշիները), քանի որ դրանք հեշտությամբ բաշխվում են կապի մեջ՝ պահպանելով նախնական բաշխումը արտադրանքի ձուլման ընթացքում:

Բարձր ցրված լցոնիչների օգտագործումը նվազեցնում է հետագա մշակման ժամանակ արտադրանքի ոչնչացման, շերտազատման հավանականությունը:

Ձգված նմուշում պինդ ներդիրները նվազեցնում են լարվածությունը լցավորիչի հետ կապող նյութի շփման գոտում, սակայն բուն գնդաձև մասնիկի մեջ լարվածությունը գերազանցում է.

1,5 անգամ ավելի մեծ լարում, որը գտնվում է դրանից հեռու գտնվող կապակցման գոտիներում, այսինքն. լցոնիչը վերցնում է բեռի մեծ մասը:

Լցանյութի ազդեցությունը մեծանում է, եթե մասնիկները ունեն էլիպսոիդային ձև և ուղղված են դեֆորմացման առանցքի ուղղությամբ։

Մեխանիկական բնութագրերի օպտիմալ հարաբերակցությամբ բաղադրիչների ընտրություն Պայմաններ. սոսինձի փոխազդեցությունն ավելի մեծ է, քան կապակցիչի միաձուլումը, երկու բաղադրիչներն էլ աշխատում են միասին մինչև ոչնչացումը, իդեալականորեն առաձգական վարքագիծ լցնող նյութի և կապակցման համար:

Լցման օպտիմալ աստիճանի որոշում Նույնիսկ ամրացնող մանրաթելերը միշտ չէ, որ ամրապնդող ազդեցություն ունեն պլաստմասսաների վրա: Եթե միակողմանի պլաստիկում ամրացնողի և ամրացնողի դեֆորմացիոն բնութագրերի հարաբերակցությունը բավարարում է св պայմանը, ապա մինչև մանրաթելերի կրիտիկական ծավալային պարունակությունը (в, cr), նույնիսկ առաձգական ուժի գծային նվազում = с(1 – в) նկատվում է.

Ընդմիջման ժամանակ կապող նյութի թեթև դեֆորմացիայի պատճառով, որը հավասար է c-ին, մանրաթելերի կողմից ընկալվող լարվածությունը չափազանց փոքր է պոլիմերային մատրիցայի ամրության նվազմանը փոխհատուցելու համար: Միայն v, cr-ից սկսած, ամրացված մանրաթելի ընդհանուր ուժը կարող է փոխհատուցել մատրիցայի ամրության նվազումը, և պլաստիկի ուժը սկսում է աճել:

Յուրաքանչյուր պլաստմասսա բնութագրվում է իր սեփական b, kr-ով, որը ընտրված պոլիմերային կապի համար որքան փոքր է, այնքան ուժեղ են ամրացնող մանրաթելերը, իսկ ընտրված տեսակի մանրաթելերի դեպքում այն մեծանում է կապի ամրության բարձրացմամբ c:

Լցման առավելագույն աստիճանը v,max իդեալականորեն համապատասխանում է մանրաթելերի այնպիսի փաթեթավորման խտությանը, որով նրանք միմյանց դիպչում են գլանաձև մակերեսների գեներատորների երկայնքով: Փաթեթավորման առավելագույն խտությունը ձեռք է բերվում լցոնման տարբեր աստիճաններում:

OOO w,max = 0.785, վեցանկյուն OOO w,max= 0.907 քառանկյուն OOO w,max = 0.907 քառանկյուն OOO w,max = 0.907 քառանկյուն OOO w,max = 0.924:

Օպտիմալ աստիճանը առավելագույնից փոքր է, ընտրեք 0,846/(1 + րոպե/Դ)2, որտեղ min-ը մանրաթելերի միջև նվազագույն հնարավոր հեռավորությունն է:

Պոլիմերային կոմպոզիտային նյութերի կառուցվածքի և հատկությունների առանձնահատկությունները (PCM).

PCM բարձր մանրաթելային պարունակությամբ: Կոմպոզիտների ֆիզիկամեխանիկական հատկությունները էապես կախված են բաղադրիչների հարաբերական պարունակությունից։ Համաձայն «խառնուրդի կանոնի»՝ որքան մեծ է մանրաթելերի պարունակությունը, այնքան մեծ է դրանց փաթեթավորման խտությունը, այնքան բարձր (ceteris paribus) պետք է լինի կոմպոզիտների առաձգական մոդուլը և ամրությունը: Նյութի մեջ եզան մանրաթելերի զանգվածային պարունակության հաշվարկը հիմնված է նմուշում դրանց քանակի վրա, որը որոշվում է տեխնոլոգիական նկատառումներից (գծային խտություն, գործվածքների շերտերի քանակ կամ ոլորուն պարամետրեր): Ապակեպլաստե ապակեպատման համար կարող եք օգտագործել կապի այրման մեթոդը: Կա ox + sv = 1 հարաբերակցություն:

Տեսականորեն, նույն տրամագծով մանրաթելերի առավելագույն հնարավոր պարունակությունը վեցանկյուն փաթեթավորմամբ 90,8% է: Հաշվի առնելով մանրաթելերի տրամագծերի իրական ցրվածությունը (10%), այս արժեքը նվազում է մինչև մոտ 83%: Շատ ուսումնասիրություններում օպտիկամանրաթելային պարունակությունը vol = 0.65 համարվում է օպտիմալ: Այս արժեքը, ըստ երևույթին, բնութագրում է ոչ թե կապող թաղանթների հաստությունը (դրանք տարբեր են), այլ նյութի ձևավորման ընթացքում այս կամ այն մեթոդով ձևավորված թելքավոր կմախքը: Ուժի գործոնների ազդեցությունը (լարումը ոլորման և սեղմման ժամանակ) այս դեպքում անարդյունավետ է, քանի որ դա միայն կհանգեցնի մանրաթելերի ոչնչացմանը:

Մանրաթելերի պարունակությունը մեծացնելու միջոցով կոմպոզիտների առաձգական ամրության հատկությունները բարձրացնելու իրական միջոցը դրանց կուտակումը նախածանցի մեջ սեղմելն է, մինչև դրանց դիրքը բաղադրյալ կառուցվածքում ամրագրվի: Նվազեցնելով կապի մածուցիկությունը և մեծացնելով ուժային գործոնների ազդեցությունը, հնարավոր եղավ ավելացնել ապակու և օրգանական մանրաթելերի պարունակությունը միակողմանի կոմպոզիտում մինչև 78% ծավալով: Միևնույն ժամանակ, դրա առաձգական-ամրության բնութագրերը համապատասխանաբար աճել են: Տեսականորեն մանրաթելերի պարունակությունը կախված չէ դրանց տրամագծից, սակայն գործնականում դա մեծ նշանակություն ունի։ Այն դեպքում, երբ ածխածնային մանրաթելերը ունեն ապակու կամ օրգանական մանրաթելերի տրամագծի կեսը, հնարավոր եղավ ավելացնել դրանց պարունակությունը ածխածնային մանրաթելում միայն մինչև 65%, քանի որ նման համակարգում ավելի դժվար է հաղթահարել շփումը և հեռացնել ավելորդ կապը:

CBM օրգանական մանրաթելեր օգտագործելիս հնարավոր է ստանալ բարձր ամրացված օրգանոպլաստիկներ՝ մինչև 90-95% մանրաթելերի պարունակությամբ: Սա ձեռք է բերվում մանրաթելերի անդառնալի ջերմային դեֆորմացիայի շնորհիվ իրենց առանցքին ուղղահայաց ուղղությամբ, ինչը հանգեցնում է մանրաթելերի խաչմերուկի փոփոխության՝ կլորից դեպի կամայական ձևի խաչմերուկ՝ հարևան մանրաթելերի հետ շփման պատճառով: SVM-ի մանրաթելերի միջև փոխազդեցությունը ձեռք է բերվում կա՛մ կապի ամենաբարակ շերտերի միջոցով, որոնք, հավանաբար, մասամբ գտնվում են մանրաթելերի ներսում, կա՛մ մանրաթելերի բաղադրիչների փոխադարձ դիֆուզիայի ժամանակ ձևավորված ինքնահոս կապով:

Օղակաձեւ նմուշների առաձգական մոդուլը և ամրությունը գծային կերպով փոխվում են մանրաթելերի ծավալային պարունակության բարձրացման գրեթե ողջ միջակայքում, ինչը ցույց է տալիս, որ «խառնուրդների կանոնը» կատարվում է։

Կոմպոզիտի առաձգական-ամրության բնութագրերի բարձրացման ազդեցությունը (20-40%) այնքան նշանակալի է, որ այն զգալիորեն փոխհատուցում է որոշ դեպքերում նկատվող նյութերի կտրվածքի և լայնակի հատկությունների նվազումը, ինչպես նաև դրանց ջրի կլանման բարձրացումը:

Բարձր և չափազանց ուժեղացված կոմպոզիտները պետք է օգտագործվեն այն տարրերում, որոնք չեն ենթարկվում կտրվածքային բեռների: Եղանակային դիմադրությունը բարելավելու համար կառուցվածքի արտաքին շերտերը կարող են պատրաստվել սովորական կամ բարձր կապի պարունակությամբ կոմպոզիտներից:

ՀԻԲՐԻԴ ԵՎ ԳՐԱԴԻԵՆՏ ԱՐԺԱՆԱՑՎԱԾ ՊԼԱՍՏԻԿՆԵՐԻ ՀԵՏ (ՀԱՊ)

ԿԱՐԳԱՎՈՐՎԵԼԻ ՄԵԽԱՆԻԿԱԿԱՆ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

Հիբրիդային պոլիմերային կոմպոզիտային նյութերի ստեղծումը, որը միավորում է երկու կամ ավելի տեսակի մանրաթելեր՝ ապակի, օրգանական, ածխածին և բոր, խոստումնալից ուղղություն է ժամանակակից տեխնոլոգիայի զարգացման համար, քանի որ այն ընդլայնում է ցանկալի հատկություններով նյութեր ստեղծելու հնարավորությունը: HAP-ի մեխանիկական վարքի բնույթի վրա ազդող ամենակարևոր գործոնը, հատկապես լարվածության մեջ, նյութը ամրացնող մանրաթելերի սահմանափակող շտամների մեծությունն է: HAP-ների շարքում, որոնք միավորում են մանրաթելերը նմանատիպ դեֆորմացիայի բնութագրիչներով, առանձնանում են օրգանա-ապակու ամրացված պլաստիկները և ածխածնային մանրաթելերով ամրացված պլաստիկները:

Նման նյութերի մեխանիկական պահվածքը լարվածության, սեղմման, ճկման և կտրվածքի մեջ հիմնականում հետևում է հավելումների սկզբունքին, այսինքն՝ «խառնուրդների կանոնին»:

ՀԱՊ-ի ուսումնասիրության մեջ նկատվում է օրինաչափությունների այլ բնույթ՝ տարբեր դեֆորմացվողությամբ մանրաթելեր համատեղելով։ Ածխածնային-ապակե, ածխածնային-օրգանական, բոր-ապակե և բոր-օրգանոպլաստիկները ձգելիս մանրաթելերի քայքայումը տեղի չի ունենում միաժամանակ:

Կոմպոզիտի սահմանափակող դեֆորմացիան այս դեպքում որոշվում է հիմնականում այն մանրաթելերի դեֆորմացմամբ, որոնց ծավալային պարունակությունը գերակշռում է։

Եկեք նշանակենք բարձր մոդուլի մանրաթելերն ըստ «1» ինդեքսով, ցածր մոդուլի մանրաթելերը՝ «2» ինդեքսով։

Առաձգականության բարձր մոդուլով մանրաթելերի բարձր պարունակությամբ (և ցածր վերջնական լարվածություն 1), կոմպոզիտային ուժը հաշվարկվում է k1 = 1 (ECBb + E11 + E22) բանաձևով, ցածր մանրաթելերի բարձր պարունակությամբ: առաձգական մոդուլը, կոմպոզիտի ուժը հաշվարկվում է + E22 բանաձևով) Եռաբաղադրիչ նյութերի ոչնչացման մեխանիզմը փոխվում է տարբեր մկրտ մոդուլի մանրաթելերի որոշակի կրիտիկական հարաբերակցության հասնելուն պես, որի դեպքում տարբեր ճեղքման երկարացումներով մանրաթելերի քայքայումը տեղի է ունենում. հավասարապես հավանական է, այսինքն k1 =.

k2. Անտեսելով մատրիցայի ամրությունը՝ մենք ստանում ենք 1 E11 + 1E22 = 2 E22 հարաբերակցությունը, որի փոխակերպումից հետո ունենք.

1/ 2 = k = E2(2 – 1)/ 1 E1 Քանի որ 2 = 1 – 1, ապա µkr2 = k/(1 + k):

Ածխածնի մանրաթելերով ամրացված պլաստիկի համար կարելի է վերցնել E1 = 250 GPa, E2 = 95 GPa, 1=0.8%, 2=3.5%, ապա k=0.3; μcr1 = 23% կամ μcr2 = 77%:

Կրիտիկական ծավալի հայեցակարգը նույնպես տեղի է ունենում մանրաթելի մեկ տեսակի վրա հիմնված կոմպոզիտների համար: Այն բնութագրում է անցումը կապող նյութի ոչնչացումից դեպի մանրաթելերի ոչնչացում:

Իրենց առաձգական բնութագրերի մեծ տարբերության պատճառով μcr-ը շատ փոքր է և կազմում է մանրաթելերի 0,1-0,5%-ը:

Դիտարկենք ածխածնային մանրաթելերով ամրացված պլաստմասսաների դեֆորմացիայի կորերը՝ տարբեր մոդուլների մատրիցների տարբեր պարունակությամբ: Նախնական I հատվածում դեֆորմացիայի կորերը գծային են, ածխածնի և ապակե մանրաթելերը միասին դեֆորմացված են, առաձգական մոդուլը կազմված է երկու բաղադրիչից և համապատասխանում է հավելումների ներկայացմանը: Ածխածնային մանրաթելերի կրիտիկական քանակից ավելի պարունակող նմուշները ոչնչացվում են 0,7-0,9% դեֆորմացիայի դեպքում: Ոչ գծային II հատվածը ածխածնային մանրաթելերով ամրացված պլաստիկի դեֆորմացիայի կորերի վրա, որտեղ ածխածնային մանրաթելերի պարունակությունը կրիտիկականից պակաս է, կարելի է համարել որպես «կեղծապլաստիկություն» բաժին՝ ապակեպլաստե մատրիցայում ածխածնային մանրաթելերի աստիճանական ջախջախման պատճառով, որը ապահովում է նյութի ամբողջականությունը. Ոչ գծային II հատվածը ավարտվում է մոտ 2% լարվածությամբ: Այնուհետև նկատվում է գրեթե գծային III հատված, որում առաձգական մոդուլը համապատասխանում է ապակե մանրաթելերի համամասնությանը կոմպոզիտում և վերջնական լարվածությանը

– ապակե մանրաթելերի վերջնական լարում 2 3-3,5%:

Երբ նմուշը վերաբեռնվում է, դիագրամը լիովին գծային է և համապատասխանում է սկզբնական կորի երրորդ հատվածին: Միևնույն ժամանակ, մանրաթելերի ջախջախումը, ըստ երևույթին, տեղի է ունենում ևս երկու կամ երեք բեռնաթափման ցիկլերի ընթացքում, քանի որ միայն դրանից հետո է հաստատվում էլեկտրական դիմադրության մշտական հարաբերական կախվածությունը նմուշի դեֆորմացիայից:

HAP-ի առաձգական ուժի կախվածությունը տարբեր մոդուլի մանրաթելերի հարաբերակցությունից բնութագրվում է մանրաթելերի կրիտիկական հարաբերակցությանը համապատասխանող նվազագույն կորով:

Սեղմման մեջ փորձարկված նյութերի համար դիագրամները և ամրության կախվածությունը գրեթե գծային են: Ցածր ամրության (սեղմման մեջ) օրգանական և ածխածնային մանրաթելերը, լինելով ապակե կամ բոր պլաստիկ մատրիցով, չեն կարող կորցնել կայունությունը դեֆորմացիաների ժամանակ և, հետևաբար, 2-3 անգամ ավելի մեծ լարումների դեպքում, քան սովորական օրգանական և ածխածնային պլաստմասսաներում: Այս էֆեկտները, ինչպես նաև ածխածնային մանրաթելերի դեֆորմացիայի բարձրացումը ապակեպլաստե մատրիցայի լարվածության տակ, շատ հեղինակների կողմից կոչվում են սիներգիստական:

Տարբեր տեսակի մանրաթելերը խառնվում են մեկ շերտի կամ այլընտրանքային շերտերի մեջ։

Ստորև բերված են HAP-ում տարբեր մոդուլի մանրաթելերի առավել ռացիոնալ համակցության մի քանի օրինակ.

ապակու և օրգանական մանրաթելերի համադրությունը հնարավորություն է տալիս մի կողմից ավելի բարձր սեղմման և կտրող ուժով նյութեր ստանալ (համեմատ օրգանոպլաստիկների հետ), մյուս կողմից՝ բարձրացնել լարվածության մեջ հիբրիդային համակարգի առանձնահատկությունները (համեմատ ապակեպլաստե);

Ապակու և ածխածնային մանրաթելերի համակցության վրա հիմնված HAP-ն ունի առաձգականության ավելի բարձր մոդուլ՝ համեմատած ապակեպլաստե ապակիների հետ՝ միաժամանակ պահպանելով սեղմման մեջ նյութերի ուժի հատուկ բնութագրերը և լարվածության մի փոքր նվազումը. նմուշների ոչնչացման աշխատանքը մեծանում է.

Բորի մանրաթելերի ավելացումը ապակե ամրացված պլաստմասսաներին հնարավորություն է տալիս զգալիորեն մեծացնել դրանց առաձգական մոդուլը` միաժամանակ պահպանելով (կամ բարձրացնելով) նյութերի սեղմման ուժը:

HAP-ի տեսակներից են գրադիենտ PCM-ները, որոնց կառուցվածքը և հատկությունները տարածականորեն անհամասեռ են: PCM-ի առաձգական ամրության հատկությունների սահուն, վերահսկվող փոփոխությունը որոշ դեպքերում հնարավորություն է տալիս ստեղծել միասնական լարվածության դաշտ: Օրինակ, միատարր PCM-ի պատյանները ներքին կամ արտաքին ճնշմամբ բեռնելիս, կառուցվածքի հաստության բարձրացմամբ, նկատվում է դրանց արդյունավետ առաձգական-ամրության բնութագրերի զգալի նվազում։ Ամբողջովին բեռնված են միայն ճնշման միջավայրին հարող շերտերը: Սկսելով որոշակի հաստությունից՝ PCM-ն գործնականում դադարում է լրացուցիչ բեռ վերցնել, և պատյանի հաստությունը մեծացնելն իմաստ չունի։ Տեսականորեն այս երեւույթից կարելի է խուսափել, եթե օգտագործվի առաձգականության փոփոխական (հաստության աճող) մոդուլով PCM:

Այս դեպքում նյութի քաշի և չափի բնութագրերը կբարելավվեն 1,5-2 անգամ:

Գործնականում այս տարբերակը կարող է իրականացվել, օրինակ, PCM կեղևը շերտերով փաթաթելով, աստիճանաբար (ըստ հաշվարկի) ավելացնելով ածխածնի մանրաթելերի քանակը ապակե մանրաթելերի համեմատ: Նմանատիպ խնդիրներ (և դրանց լուծումները) բախվում են նաև բարձր արագությամբ պտտվող սուպեր-թռիչքների կամ ռոտորային ծածկոցների ստեղծման ժամանակ: Տարբեր մանրաթելերի պարունակությամբ շերտերի դիրքի փոփոխությունը հնարավորություն է տալիս բարձրացնել նյութերի կտրվածքը, թրթռման և հոգնածության ուժը, ջրի և եղանակային դիմադրությունը:

Գրադիենտ-կառուցվածքային կոմպոզիտները զգալիորեն ընդլայնում են PCM-ի հնարավորությունները:

Նման կառուցվածք ունեն գրեթե բոլոր «բնական կառույցները» (բույսերի կոճղերը և ցողունները, բույսերի և կենդանիների պաշտպանիչ ասեղները, թռչունների կտուցներն ու փետուրները և շատ այլ օրինակներ)։ Ակնհայտ է, որ այս հարցում կա բնությունից զգալի հետամնացություն և կա արհեստականորեն ստեղծված արտադրանքի արդյունավետությունը բարելավելու հսկայական պաշար։

«Մտավոր» կոմպոզիտներ XX դարի վերջում. Նյութագիտության մեջ հայտնվել է նոր տերմին՝ «խելացի»

նյութեր. «Խելացի» նյութի ընդունված հայեցակարգը այն սահմանում է որպես ինքնաախտորոշման և ինքնադապտացման ընդունակ կառուցվածքային նյութ։ Այդ նյութերը պետք է կարողանան ճանաչել առաջացող իրավիճակը (զգայական ֆունկցիա), վերլուծել այն և որոշում կայացնել (պրոցեսորի ֆունկցիա), ինչպես նաև գրգռել և իրականացնել անհրաժեշտ ռեակցիա (գործադիր ֆունկցիա):

Ներկայումս չկան կոմպոզիտներ, որոնք կհամապատասխանեն այս բոլոր պահանջներին: Այնուամենայնիվ, այս խնդիրները կարող են մասամբ (քայլ առ քայլ) լուծվել, առաջին հերթին՝ նյութեր ստեղծելու խնդիրները, որոնք տեղեկացնում են իրենց վիճակի մասին, գործառնական բեռներին առավելագույն թույլատրելիին մոտենալու, ճեղքման, քիմիական կոռոզիայի, ջրի կլանման և այլնի մասին։

Նման կոմպոզիտների սենսորային տարրերի հիմնական պահանջը մեխանիկական սթրեսի նկատմամբ զգայունությունն է և ամբողջ ծավալով բաշխվելու ունակությունը: Իդեալական սենսորը լարվածությունը կվերափոխի էլեկտրական ազդանշանների: Այս առումով խոստումնալից են հաղորդիչ մանրաթելերը, որոնք կարող են ներմուծվել կոմպոզիտների մեջ դրանց ձևավորման ընթացքում։ Դրանք ներառում են կոնստանտան կամ նիկրոմի մետաղալար, հաղորդիչ ածխածնային կամ բորային մանրաթելեր, պոլիվինիլիդեն ֆտորիդից պատրաստված պիեզոէլեկտրական թաղանթներ և այլն:

Պոլիմերային կոմպոզիտների viscoelastic հատկությունների հսկողությունը (defectoscopy) իրականացվում է ակուստիկ մեթոդների կիրառմամբ՝ ամրագրելով ձայնի արագության և դրա կլանման գործակցի միջև կապը: PCM ախտորոշման համար պոլիմերների մագնիսադիէլեկտրիկ հատկություններն օգտագործելիս խորհուրդ է տրվում ավելացնել մագնիսական և էլեկտրահաղորդիչ նյութերի ցրված (կոլոիդային) մասնիկներ, ներառյալ երկաթի, պղնձի, նիկելի, ածխածնի նանոմասնիկների ծայրահեղ նուրբ փոշիները (ֆուլերեններ և նանոխողովակներ):

Գործող (հարմարվողական) մեխանիզմների գործողության սկզբունքը ցանկացած երևույթի հետևանքով առաջացած դեֆորմացիան է՝ ջեռուցում, էլեկտրական ազդանշան մատակարարում և այլն: Նյութերի ակտիվացման համար առավել հարմար են պիեզոէլեկտրական էֆեկտը, էլեկտրա- և մագնիսական սեղմումը և ձևի հիշողության էֆեկտը: . Այս մեխանիզմները ապահովում են, որ էլեկտրական ազդանշանը վերածվում է ձգանման լարվածության: Ամենամեծ ազդեցությունը նկատվում է ձևի հիշողությամբ մետաղների համար։ Տիտանի և նիկելի համաձուլվածքն ապահովում է դեֆորմացիա մինչև 2%: Ակտիվատորի մեկ այլ կարևոր ցուցանիշ է նրա առաձգականության մոդուլը, որը որոշում է տվյալ լարվածություն-լարված վիճակ ստեղծելու հնարավորությունը։ Սովորաբար այն համեմատելի է բազային նյութի առաձգականության մոդուլի հետ։

«Խելացի» կոմպոզիտների արտադրության գործընթացը հիմնականում համապատասխանում է հիմնական նյութից արտադրանքի ստացման գործընթացին: Այս դեպքում անհրաժեշտ է նյութի մեջ մտցնել տեղեկատվական և գործադիր տարրեր՝ նվազագույնը խախտելով դրա կառուցվածքը։ Հարկավոր է նաև ուշադրություն դարձնել միկրոմեխանիկական պրոցեսների բարդությանը, որոնք տեղի են ունենում կապող նյութի պնդացման ժամանակ։

«Խելացի» կոմպոզիտները, իհարկե, ապագայի նյութն են, սակայն արտասահմանում (ԱՄՆ-ում, Ճապոնիայում, Մեծ Բրիտանիայում, Կանադայում) արդեն ինտենսիվ գիտատեխնիկական աշխատանք է իրականացվում՝ ժամանակակից տեխնոլոգիաների, առաջին հերթին ավիացիայի համար նման նյութեր ստեղծելու համար։ , հրթիռ և տիեզերք և այլն և այլն, ինչպես նաև զանգվածային լրատվության միջոցների համար։ Դիզայնների օրինակներ, որոնք օգտագործում են «խելացի» նյութեր, ներառում են F-15 թևի առջևի եզրը, սեգմենտային ռեֆլեկտորը և տիեզերանավերի շրջադարձային կառուցվածքի շարժիչները, աղմուկի և թրթռումների նվազեցված ինքնաթիռները: Գերմանական ընկերությունները, որոնք ստեղծում են քամու էներգիայի ժամանակակից գեներատորներ, վերահսկում են մինչև 100 մ և ավելի տրամագծով շեղբերների վիճակը: Նյութի ներսում տեղադրված օպտիկական մանրաթելերը թույլ են տալիս վերահսկել դրա կառուցվածքային ամբողջականությունը և գնահատել շեղբերների վրա ազդող բեռները, որպեսզի դրանք ավտոմատ կերպով պահպանվեն օպտիմալ մակարդակի վրա: Վերահսկվում է նաև նյութի շերտազատման հնարավորությունը, օրինակ՝ կայծակի հարվածից։

Կոմպոզիտային պլաստիկի հատկությունների կախվածությունը բաղադրիչների փոխազդեցությունից Բաղադրիչների փոխադարձ ազդեցությունը միջերեսային գոտում որոշվում է բաղադրության բաղադրությամբ և դրա ձևավորման պայմաններով։ Հազվագյուտ դեպքերում հնարավոր է ֆունկցիոնալ կապ հաստատել մեխանիկական բնութագրերի և փոխազդեցության միջև:

Երբ չափերը մեծացնում են սոսինձի ուժը, կապ կա սոսնձի ուժի և առաձգական սթրեսի միջև:

Մանրաթելերի դասավորության ընտրությունը հիմնված է ուժի դաշտի բաշխման և բեռնման բնույթի վերաբերյալ տվյալների վրա:

Կոմպոզիտային նյութերից պատրաստված արտադրանքներում մնացորդային սթրեսները ազդում են կատարողական հատկությունների վրա: Մնացորդային սթրեսը (մեխանիկական, ջերմային, կծկվող, դիֆուզիոն և այլն) հասկացվում է որպես լարումներ, որոնք փոխադարձաբար հավասարակշռված են արտադրանքի ծավալով, առաջացել են դրանում արտաքին ուժի, ջերմային և այլ դաշտերի ազդեցության հետևանքով և առկա են արտադրանքը դաշտի դադարեցումից և ժամանակավոր սթրեսների անհետացումից հետո: Ժամանակավոր ջերմաստիճանը, կծկումը, դիֆուզիոն լարումները անհետանում են հենց որ ջերմաստիճանը, ամրացման խորությունը, բյուրեղության աստիճանը կամ ներծծվող նյութի քանակը նույնն են ամբողջ նյութի ծավալով: Մեխանիկական ժամանակավոր սթրեսները անհետանում են արտաքին դաշտի դադարեցումից հետո:

Կաղապարված արտադրանքում մնացորդային լարումները առաջանում են միայն այն դեպքում, երբ արտադրանքի ծավալի որոշ մասում առավելագույն ժամանակավոր լարումները գերազանցում են նյութի զիջման ուժը և դրանում առաջանում են սովորական ջերմաստիճանում անշրջելի դեֆորմացիաներ (պլաստիկ և բարձր առաձգական): Փոխակերպման անհավասար աստիճանը (կարծրացում, բյուրեղացում) նյութի ծավալի առանձին հատվածները ձեռք կբերեն տարբեր ջերմաառաձգական հատկություններ: Պոլիմերային մատրիցայի և լցանյութի թերմոառաձգական հատկությունների տարբերությունը նույնպես հանգեցնում է մնացորդային լարումների առաջացման:

Ձուլման գործընթացն իրականացվում է բարձր ջերմաստիճանի և ճնշման պայմաններում:

Հետևաբար, առաջանում են ջերմաստիճանի գրադիենտներ, որոնք էլ ավելի են մեծանում, քանի որ ամրացումը սովորաբար ընթանում է էկզոթերմիկ եղանակով։

Սառեցման ընթացքում մակերեսային շերտերում առաջանում են զգալի ջերմային լարումներ, որոնք կարող են հանգեցնել լրացուցիչ անդառնալի դեֆորմացիաների առաջացման և առաջացնել պատրաստի արտադրանքի մնացորդային լարումների ավելացում:

Մնացորդային լարումների որոշման մեթոդ. վճարունակ մեթոդ.

Նմուշը մշակվում է լուծիչով, որը ներթափանցում է պոլիմերի մեջ և մեծացնում մակերեսային շերտի լարվածությունը: Երբ մակերևութային լարվածությունը գերազանցում է այտուցվող շերտի ճեղքման լարվածությունը, դրա մեջ կհայտնվի փոքր ճաքերի ցանց։ Այս դեպքում lg = lgm + nlgores, որտեղ res-ը մնացորդային լարումն է (կգ/սմ2), m և n-ը հաստատուն արժեքներ են։

Սթրեսը կապող և լցոնիչի միջերեսում:

Հիմնական պատճառը պոլիմերային մատրիցայի կծկվելն է հովացման և հովացման ժամանակ, որը էականորեն տարբերվում է սոսնձի կապով մատրիցին միացված լցանյութի ջերմաստիճանի կրճատումից: Սպառված խեժի ճնշումը լցանյութի վրա կարելի է հաշվարկել (1 2)TE 2P=, (1 + 1) + (1 + 2) (E1 / E 2) հավասարմամբ, որտեղ 1 և 2 ջերմային ընդարձակման գործակիցներն են, T-ը մաքրման ջերմաստիճանների և սառեցման միջև տարբերությունն է, 1 և 2՝ Պուասոնի հարաբերակցությունը, E1 և E2՝ դեֆորմացիայի մոդուլներ (1 - կապող, 2 - լցանյութ):

Եթե նյութի մեջ առաջացող լարումները սիմետրիկ չեն, դրանք կարող են առաջացնել ձևի աղավաղում:

ԹԵՄԱ 2. ՉՀագեցված ՊՈԼԻԵՍՏԵՐԱՅԻՆ ԽԵԺԵՐ

Չհագեցած օլիգոէսթերները կոչվում են օլիգոմերային էսթերներ, որոնք ստացվում են վինիլային խումբ պարունակող չհագեցած մոնոմերների միջոցով: Նման օլիգոմերները լայնորեն կիրառվում են ամրացված պլաստմասսաների և այլ կոմպոզիտային նյութերի արտադրության մեջ։ Այս դեպքում օգտագործվում են երկու տեսակի չհագեցած օլիգոեստերներ՝ օլիգոեթերմալեյնատներ և օլիգոեթերակրիլատներ։

Ռեակտիվ պոլիմերների և մոնոմերների համակցման գաղափարը առաջարկվել է 1930-ականներին Ք. Էլլիսի կողմից, ով հայտնաբերել է, որ չհագեցած պոլիեսթեր խեժերը, որոնք ստացվում են գլիկոլները մալեյնային անհիդրիդով փոխազդելու արդյունքում, վերածվում են չլուծվող պինդ նյութի, երբ ավելացվում է պերօքսիդի նախաձեռնող նյութ: Էլլիսը արտոնագրել է այս հայտնագործությունը 1936 թվականին։

Օլիգոեթերմալեյնատներն առաջանում են մալեյնային անհիդրիդի երկհիդրային սպիրտների (էթիլեն գլիկոլ, դիէթիլեն գլիկոլ, 1,2-պրոպիլեն գլիկոլ) փոխազդեցությամբ, մինչդեռ ստացված օլիգոմերում կրկնակի կապերի քանակը վերահսկելու և անհրաժեշտ հատկություններով վերջնական պոլիմերը ստանալու համար։ , այլ երկկարբոքսիլաթթուներ (adipic, isophthalic, phthal anhydride և այլն)։ Հարկ է նշել, որ օլիգոմերների սինթեզի ժամանակ, որն իրականացվում է 50-ից մինչև 230 ° C տաքացնելիս, տեղի է ունենում մալեատի միավորների մասնակի կամ գրեթե ամբողջական իզոմերացում ֆումարատների մեջ. Բարձր որակ:

Ավելի ուշ Էլլիսը հայտնաբերեց, որ ավելի արժեքավոր ապրանքներ կարելի է ձեռք բերել չհագեցած պոլիեսթեր ալկիդային խեժը մոնոմերների հետ արձագանքելով, ինչպիսիք են վինիլացետատը կամ ստիրոլը: Մոնոմերների ներմուծումը զգալիորեն նվազեցնում է խեժի մածուցիկությունը, ինչը հեշտացնում է համակարգին ինիցիատոր ավելացնելը և թույլ է տալիս ամրացման գործընթացն ավելի եռանդուն և ամբողջական լինել: Այս դեպքում խառնուրդի պոլիմերացումը ավելի արագ է, քան յուրաքանչյուր բաղադրիչ առանձին:

Քանի որ պնդացումն ընթանում է ռադիկալ մեխանիզմով, պնդացման ընթացքում առաջացնողները խառնուրդի մեջ են մտնում՝ ծառայելով որպես ազատ ռադիկալների աղբյուր և սկսելով պոլիմերացման շղթայական ռեակցիա: Ազատ ռադիկալները կարող են առաջանալ պերօքսիդներից կամ այլ անկայուն միացություններից, ինչպիսիք են ազո միացությունները: Դրանց քայքայման արագությունը մեծացնելու համար բաղադրության մեջ լրացուցիչ ներմուծվում են ակտիվացնողներ (պրոմոտերներ):Բնորոշ բուժիչ հարուցիչներն են բենզոիլ հիդրոպերօքսիդը և կումեն հիդրոպերօքսիդը։ Կոնաֆտենատը սովորաբար օգտագործվում է 20–60°C ջերմաստիճանում պոլիմալեատ ստիրոլի միացնող նյութերը բուժելու համար։ 80 - 160 ° C ջերմաստիճանում - բենզոիլ պերօքսիդ, երկումիլ:

Թթվածինը արգելակիչ է: Հետեւաբար, ներմուծվում են մոմային նյութեր: Ունենալով փափկացման ցածր ջերմաստիճան և լինելով մակերեսային ակտիվ նյութ՝ նրանք ծածկում են կապի մակերեսը և պաշտպանում այն թթվածնի հասանելիությունից:

Երբեմն հրդեհային դիմադրությունը բարձրացնելու համար պոլիմալեատ կապակցիչներ են ներմուծում բոցավառվող նյութեր՝ Sb2O3, քլոր և ֆոսֆոր պարունակող օրգանական միացություններ:

Ստիրոլից զերծ պոլիեսթեր կոմպոզիցիաներ ստացվում են՝ փոխարինելով ստիրոլը պակաս ցնդող (ստիրոլը ցնդող և թունավոր) մոնոմերներով, ինչպիսիք են դիվինիլ բենզոատը, վինիլ տոլուոլը, դիալիլ ֆտալատը։

Ստիրոլի փոխարեն որպես ակտիվ նոսրացուցիչ հաջողությամբ օգտագործվում է տրիէթիլեն գլիկոլ դիմետակրիլատը (THM-3).

Սենյակային ջերմաստիճանում հեղուկ խեժերը կայուն են երկար ամիսներ և նույնիսկ տարիներ, բայց պերօքսիդի նախաձեռնողի ավելացմամբ նրանք մի քանի րոպեում ամրանում են: Բուժումը տեղի է ունենում հավելման ռեակցիայի և կրկնակի կապերի պարզ կապերի վերածման արդյունքում. այն ոչ մի կողմնակի արտադրանք չի ստեղծում: Ստիրոլն առավել հաճախ օգտագործվում է որպես հավելման մոնոմեր: Այն փոխազդում է պոլիմերային շղթաների ռեակտիվ կրկնակի կապերի հետ՝ խաչաձեւ կապելով դրանք ամուր եռաչափ կառուցվածքի մեջ: Բուժման ռեակցիան տեղի է ունենում ջերմության արտազատմամբ, որն իր հերթին նպաստում է ավելի ամբողջական գործընթացին։ Պարզվել է, որ սովորաբար պոլիմերում առկա կրկնակի կապերի մոտ 90%-ը ռեակցիայի մեջ է մտնում խեժի պնդացման ժամանակ:

Օլիգոեթերակրիլատները ստացվում են պոլիհիդրային սպիրտների, հագեցած ալիֆատիկ երկկարբոքսիլաթթուների և ակրիլային շարքի չհագեցած ալիֆատիկ թթուների պոլիկոնդենսացիայի արդյունքում։ Այս օլիգոմերների սինթեզի համար սովորաբար օգտագործվում են երկհիդրիկ սպիրտներ (գլիկոլներ)։ Օլիգոեթերակրիլատները հեղուկ կամ ցածր հալեցնող նյութեր են, որոնց մոլեկուլային զանգվածը 300-5000 է։ Պոլիմերանալով ռադիկալ պոլիմերացման նախաձեռնողների առկայության դեպքում՝ դրանք վերածվում են եռաչափ կառուցվածքի չթրմվող և չլուծվող պոլիմերների, որոնք, կախված սկզբնական օլիգոմերի քիմիական կառուցվածքից, պինդ ապակյա կամ առաձգական նյութեր են։ Օլիգոեթերակրիլատներն ունակ են համապոլիմերացման տարբեր մոնոմերների (ստիրոլ, մեթիլմետակրիլատ և այլն), ինչպես նաև պոլիէթերմալեյնատների հետ։

Օլիգոեթերակրիլատները որոշակի առավելություն ունեն օլիգոեթերմալեյնատների նկատմամբ՝ ունակ են հոմոպոլիմերացման, ինչը հնարավորություն է տալիս դրանց հիման վրա լաքեր և այլ բաղադրություններ պատրաստել՝ առանց ցնդող և թունավոր չհագեցած մոնոմերների օգտագործման։

Արվեստում օլիգոեթերակրիլատները բուժվում են արմատական պոլիմերացման կամ համապոլիմերացման միջոցով. Պնդացման ժամանակ ծավալային կծկումը կազմում է 4-10%:

50-120°C-ում պնդացման նախաձեռնողներն են բենզոիլային պերօքսիդները, երկումիլը և այլն: Սենյակային ջերմաստիճանում պնդացման համար օգտագործվում են երկուական համակարգեր (օրինակ՝ բենզոիլ պերօքսիդ + դիմեթիլանիլին, կումեն հիդրոպերօքսիդ + նաֆթենատ կամ կոբալտի լինոլեատ):

Օլիգոեթերակրիլատների բուժումը կարող է սկսվել նաև լույսի, բարձր էներգիայի ճառագայթման (-ճառագայթներ, արագ էլեկտրոններ) և իոնային պոլիմերացման կատալիզատորների միջոցով:

Էպօքսիակրիլատային օլիգոմերները կարելի է համարել օլիգոէթերակրիլատների տեսակ։ Ստացվում է տերմինալ էպոքսիդային խմբեր պարունակող օլիգոմերների փոխազդեցությամբ մետակրիլային կամ ակրիլային թթուների հետ։

Ալիլ սպիրտի էսթերի նախապոլիմերները պատրաստվում են ալիլ ալկոհոլի եթերների և ֆտալային կամ իզոֆտալաթթուների պոլիմերացման միջոցով։ Ավելի քիչ տարածված են դիալիլ մալեյնատը, դիէթիլեն գլիկոլ-բիս-ալիլ կարբոնատը կամ տրիալիլ ցիանուրատը:

Պոլիմերացումն իրականացվում է մոնոմերային միջավայրում՝ նախապոլիմերը մեթանոլով նստեցնելով, կամ մոնոմերի բարակ շերտում՝ դրա ավելցուկը թորելով ռեակցիայի տվյալ փուլում վակուումում։

Արձագանքը դադարեցվում է մինչև գելացումը սկսվելը, այսինքն. Մոնոմերում բոլոր կրկնակի կապերի մինչև 25% փոխակերպում: Մոլեկուլային քաշը 6000, փափկացման կետը ~60o C:

Նախապոլիմերներն ունեն երկար անոթային կյանք n.o. և բուժման բարձր արագություն 135-160°C ջերմաստիճանում երկումիլ պերօքսիդի կամ տերտ-բութիլպերբենզոատի առկայության դեպքում: Նախապոլիմերներն ավելի հաճախ օգտագործվում են նախածանցների և պրեմիքսների արտադրության մեջ, որոնք ունեն նվազեցված մածուցիկություն և լցնում են կաղապարները ցածր ճնշման տակ:

Պոլիեսթեր խեժերն օգտագործվում են ապրանքների լայն տեսականիում՝ ներառյալ նավակներ, շինարարական վահանակներ, ավտոմեքենաների և ինքնաթիռների մասեր, ձկնորսական ձողեր և գոլֆի մահակներ: ԱՄՆ-ում արտադրվող պոլիեսթեր խեժերի մոտ 80%-ը օգտագործվում է ամրապնդող լցոնիչներով, հիմնականում ապակեպլաստե:

Չամրացված պոլիեսթեր խեժերը օգտագործվում են կոճակների, կահույքի, արհեստական մարմարի և մարմնի ծեփամածիկի արտադրության մեջ։

Ի տարբերություն այլ պլաստիկների, որոնք բաղկացած են մեկ բաղադրիչից, պոլիեսթեր խեժերը հաճախ պարունակում են մի քանի բաղադրիչներ (խեժ, նախաձեռնող, լցոնիչ և ակտիվացնող): Բաղադրիչների քիմիական բնույթը և հարաբերակցությունը կարող են տարբեր լինել, ինչը թույլ է տալիս ստանալ մեծ քանակությամբ տարբեր տեսակի պոլիեսթեր խեժեր:

Maleic անհիդրիդը օգտագործվում է որպես ռեակտիվ կրկնակի կապերի աղբյուր մեծ քանակությամբ չհագեցած պոլիեսթեր խեժերի համար: Երբ այն փոխազդում է գլիկոլների հետ (սովորաբար օգտագործվում է պրոպիլեն գլիկոլ), ձևավորվում են 1000 ... 3000 մոլեկուլային քաշով գծային պոլիեսթեր շղթաներ: Չնայած էթիլեն գլիկոլի ցածր արժեքին պրոպիլեն գլիկոլի արժեքի համեմատ, առաջինն օգտագործվում է միայն ձեռք բերել մի քանի հատուկ խեժեր: Դա պայմանավորված է էթիլենգլիկոլի վրա հիմնված պոլիեսթերների վատ համատեղելիությամբ ստիրոլի հետ: Էսթերֆիկացման գործընթացում մալեյնային անհիդրիդի cis-կոնֆիգուրացիան փոխակերպվում է ֆումարային տրանս-կառուցվածքի: Սա օգտակար է ֆումարային հատվածի կրկնակի կապերի ավելի մեծ ռեակտիվության պատճառով ստիրոլի հետ ռեակցիայի ժամանակ: Այսպիսով, տրանս իզոմերացման բարձր աստիճանը կարևոր գործոն է ռեակտիվ պոլիեսթեր խեժերի արտադրության մեջ: Չնայած մալեյնային անհիդրիդների իզոմերացման բարձր աստիճանին, որը հասնում է ավելի քան 90%-ի, ավելի թանկ ֆումարաթթու օգտագործվում է բարձր ռեակտիվությամբ պոլիեսթեր խեժեր ստանալու համար։

Այլ դիաքսիալ թթուներ կամ անհիդրիդներ, ինչպիսիք են ադիպիկ և իզոֆտալաթթուները կամ ֆտալային անհիդրիդը, հաճախ ավելացվում են բազային ռեակտիվին՝ խեժի վերջնական հատկությունները փոխելու և կրկնակի կապերի քանակը վերահսկելու համար:

Տիպիկ պոլիեսթեր խեժի կառուցվածքը տրված է ստորև (որտեղ R-ը փոփոխվող երկհիմնաթթվի կամ անհիդրիդի ալկիլ կամ արիլ խումբն է).

O O CH3 O O CH3 II II I II.11 I H [O-C-R-C-O-CH-CH2-O-C-CH=CH-C-O-CH-CH2]nOH ցածրարժեք պոլիեսթեր խեժերը լայնորեն օգտագործվում են տարբեր ապրանքներ արտադրելու համար:

Չհագեցած պոլիեսթեր խեժերի տեսակները Պոլիեսթեր խեժերի հատկությունների լայն տեսականիով դրանք հարմար են տարբեր կիրառություններում օգտագործելու համար: Ստորև ներկայացված է չհագեցած պոլիեսթեր խեժերի յոթ հատուկ տեսակների ամփոփում:

– – –

Պոլիեսթեր խեժի այս տեսակը ստացվում է պրոպիլեն գլիկոլի էսթերֆիկացիայի արդյունքում ֆտալային և մալեյնային անհիդրիդների խառնուրդով։ Ֆտալային և մալեյնային անհիդրիդների հարաբերակցությունը կարող է տատանվել 2:1-ից մինչև 1:2: Ստացված պոլիեսթեր ալկիդային խեժը խառնվում է ստիրոլի հետ 2:1 հարաբերակցությամբ: Այս տեսակի խեժերն ունեն լայն կիրառություն. դրանք օգտագործվում են ծղոտե ներքնակների, նավակների, ցնցուղի մասերի, դարակաշարերի, լողավազանների և ջրի տանկերի արտադրության համար:

2. Էլաստիկ պոլիեսթեր խեժ

Եթե ֆտալային անհիդրիդի փոխարեն օգտագործվում են գծային երկբազային թթուներ (օրինակ՝ ադիպիկ կամ սեբասիկ), ապա ձևավորվում է շատ ավելի առաձգական և փափուկ չհագեցած պոլիեսթեր խեժ։ Պրոպիլեն գլիկոլի փոխարեն օգտագործվող դիէթիլեն կամ դիպրոպիլեն գլիկոլները նույնպես խեժերին տալիս են առաձգականություն:

Նման պոլիեսթեր խեժերի ավելացումը ընդհանուր նշանակության կոշտ խեժերին նվազեցնում է դրանց փխրունությունը և հեշտացնում դրանց մշակումը: Էլաստիկ խեժեր կարելի է ձեռք բերել նաև ֆտալային անհիդրիդի մի մասը փոխարինելով բարձր յուղի միահիմն թթուներով, որոնք ստեղծում են ճկուն խմբեր պոլիմերային շղթաների ծայրերում: Նման խեժերը հաճախ օգտագործվում են դեկորատիվ ձուլման համար կահույքի արդյունաբերության մեջ և նկարների շրջանակների արտադրության մեջ: Դրա համար ցելյուլոզային լցոնիչները (օրինակ՝ մանրացված ընկույզի կեղևները) ներմուծվում են առաձգական խեժերի մեջ և ձուլվում սիլիկոնե ռետինե կաղապարների մեջ։ Փայտի փորագրությունների նուրբ վերարտադրությունը հնարավոր է իրականացնել՝ օգտագործելով սիլիկոնային ռետինե կաղապարներ, որոնք ուղղակիորեն ձուլվել են բնօրինակ փորագրությունների վրա:

3. Էլաստիկ պոլիեսթեր խեժեր Այս տեսակի պոլիեսթեր խեժերը միջանկյալ են ընդհանուր նշանակության կոշտ խեժերի և առաձգական խեժերի միջև: Դրանք օգտագործվում են հարվածների դիմացկուն արտադրանքներ պատրաստելու համար, ինչպիսիք են գնդակներ, վթարի սաղավարտներ, ցանկապատեր, ավտոմեքենաների և ինքնաթիռների մասեր: Նման խեժեր ստանալու համար ֆտալային անհիդրիդի փոխարեն օգտագործվում է իզոֆտալաթթու։ Նախ՝ իզոֆտալաթթուն գլիկոլի հետ փոխազդելով, ստացվում է ցածր թթվայնության պոլիեսթեր խեժ։ Այնուհետև ավելացրեք մալեյնային անհիդրիդ և շարունակեք էսթերֆիկացումը: Արդյունքում, պոլիեսթեր շղթաները ձեռք են բերվում չհագեցած բեկորների գերակշռող դասավորությամբ մոլեկուլների ծայրերում կամ գլիկոլ-իզոֆտալային պոլիմերից բաղկացած բլոկների միջև։ Այս տեսակի էսթերֆիկացման դեպքում ֆտալաթթվի անհիդրիդը զգալիորեն պակաս արդյունավետ է, քան իզոֆտալաթթուն, քանի որ ստացված ֆտալաթթվի մոնոեսթերը հակված է վերադառնալ անհիդրիդ բարձր մոլեկուլային քաշով պոլիեսթեր խեժերի արտադրության մեջ օգտագործվող բարձր ջերմաստիճաններում:

4. Պոլիեսթեր խեժեր ցածր նեղացումով

Ապակեպլաստե ամրացված պոլիեսթերի ձուլման ժամանակ խեժի և ապակեպլաստե կծկման տարբերությունը հանգեցնում է արտադրանքի մակերեսին փոսերի առաջացմանը: Ցածր նեղացող պոլիեսթեր խեժերի օգտագործումը նվազեցնում է այդ ազդեցությունը, և այդպիսով ստացված ձուլածո արտադրանքը ներկելուց առաջ լրացուցիչ հղկում չի պահանջում, ինչը առավելություն է ավտոմոբիլային մասերի և կենցաղային էլեկտրական սարքերի արտադրության մեջ:

Ցածր կծկվող պոլիեսթեր խեժերը ներառում են ջերմապլաստիկ բաղադրիչներ (պոլիստիրոլ կամ պոլիմեթիլ մետակրիլատ), որոնք միայն մասամբ են լուծարվում սկզբնական բաղադրության մեջ: Հալեցման ընթացքում, որն ուղեկցվում է համակարգի փուլային վիճակի փոփոխությամբ, առաջանում է միկրոփոփոխությունների ձևավորում՝ փոխհատուցելով պոլիմերային խեժի սովորական նեղացումը։

5. Եղանակի դիմացկուն պոլիեսթեր խեժ

Այս տեսակի պոլիեսթեր խեժը չպետք է դեղին դառնա, երբ ենթարկվում է արևի լույսի, ինչի համար դրա կազմին ավելացվում են ուլտրամանուշակագույն (ուլտրամանուշակագույն) կլանիչներ: Ստիրոլը կարող է փոխարինվել մեթիլ մետակրիլատով, բայց միայն մասամբ, քանի որ մեթիլմետակրիլատը լավ չի փոխազդում ֆումարաթթվի կրկնակի կապերի հետ, որը պոլիեսթեր խեժի մի մասն է։ Այս տեսակի խեժերը օգտագործվում են ծածկույթների, արտաքին պանելների և լուսամուտների արտադրության մեջ:

6. Քիմիապես դիմացկուն պոլիեսթեր խեժեր Եթերային խմբերը հեշտությամբ հիդրոլիզվում են ալկալիների կողմից, ինչի արդյունքում պոլիեսթեր խեժերի անկայունությունը ալկալիների նկատմամբ նրանց հիմնարար թերությունն է։

Բնօրինակ գլիկոլի ածխածնային կմախքի ավելացումը հանգեցնում է խեժում էսթերային կապերի համամասնության նվազմանը: Այսպիսով, խեժերը, որոնք պարունակում են «բիսգլիկոլ» (բիսֆենոլ A-ի ռեակցիա պրոպիլեն օքսիդի հետ) կամ հիդրոգենացված բիսֆենոլ A, ունեն էսթերային կապերի էականորեն ավելի քիչ քանակ, քան համապատասխան ընդհանուր նշանակության խեժը։ Նման խեժերը օգտագործվում են քիմիական սարքավորումների մասերի արտադրության մեջ՝ գոլորշիների կափարիչներ կամ պահարաններ, քիմիական ռեակտորներ և անոթներ և խողովակաշարեր:

7. Բոցավառվող պոլիեսթեր խեժ

Ապակե մանրաթելերով ամրացված պոլիեսթեր խեժի համաձուլվածքները և լամինատները այրվող են, բայց ունեն համեմատաբար դանդաղ այրման արագություն: Բոցավառման և այրման նկատմամբ խեժի դիմադրության բարձրացումը ձեռք է բերվում ֆտալային անհիդրիդի փոխարեն հալոգենացված երկհիմնաթթուների օգտագործմամբ, օրինակ՝ տետրաֆտորոֆտալային, տետրաբրոմոֆտալային և «քլորենդիկ» (հեքսաքլորցիկլոպենտադիենի ավելացման արտադրանքը մալեյնային անհիդրիդին նույնպես հայտնի է. որպես chaet թթու): Կարող է օգտագործվել նաև դիբրոմոնեոպենտիլ գլիկոլ:

Հրդեհային դիմադրության հետագա աճը ձեռք է բերվում խեժի մեջ բոցավառվող տարբեր նյութերի ներմուծմամբ, ինչպիսիք են ֆոսֆորաթթվի եթերները և հակամիոնի օքսիդը: Բոցավառվող պոլիեսթեր խեժերը օգտագործվում են գոլորշիների, էլեկտրական բաղադրիչների, շինարարական պանելների և ծովային նավերի որոշ տեսակների պատյաններում:

Նկարագրված չհագեցած պոլիեսթեր խեժերի յոթ տեսակները առավել հաճախ օգտագործվում են արդյունաբերության մեջ: Այնուամենայնիվ, կան նաև հատուկ նշանակության խեժեր: Օրինակ, ստիրոլի փոխարեն տրիալիլ իզոցիանուրատի օգտագործումը զգալիորեն բարելավում է խեժերի ջերմակայունությունը։ Ստիրոլը փոխարինելով ավելի քիչ ցնդող դիալիլ ֆտալատով կամ վինիլային տոլուոլով, պոլիեսթեր խեժի մշակման ժամանակ մոնոմերի կորուստը կարող է կրճատվել: Մասնագիտացված խեժերը կարող են բուժվել ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման միջոցով՝ ներառելով լուսազգայուն նյութեր, ինչպիսիք են բենզոինը կամ դրա եթերները:

Չհագեցած պոլիեսթեր խեժերի արտադրություն Սովորաբար, խմբաքանակային գործընթացները օգտագործվում են չհագեցած պոլիեսթեր խեժեր արտադրելու համար: Դա պայմանավորված է տարբեր խեժեր ստանալու համար անհրաժեշտ մեկնարկային արտադրանքների բազմազանությամբ, քանի որ գործընթացի պարբերականությունը թույլ է տալիս արագ և հեշտ անցում կատարել այլ խեժերի արտադրությանը: Ընդհանուր նշանակության խեժերի լայնածավալ արտադրության համար սովորաբար օգտագործվում են շարունակական գործընթացներ:

Սարքավորումների արտադրության համար նախընտրելի շինանյութը չժանգոտվող պողպատն է՝ շնորհիվ պոլիմերային խեժերի և պոլիեսթեր խեժերի արտադրության մեջ օգտագործվող այլ ռեակտիվների նկատմամբ քիմիական դիմադրության:

Քանի որ երկաթի և պղնձի իոնները արգելակում են պոլիեսթեր խեժերի ազատ ռադիկալների պոլիմերացումը, այդ նյութերը չեն օգտագործվում ռեակտորներ պատրաստելու համար: Հալոգեն պարունակող նյութերը որպես հումք օգտագործելիս նախընտրելի են ապակեպատ ռեակտորները:

Սովորաբար գլիկոլը բեռնվում է ռեակտոր, այնուհետև ավելացնում են ֆտալային և մալեյնային անհիդրիդներ։ Սովորաբար, գոլորշիացման և կողմնակի ռեակցիաների պատճառով կորուստները փոխհատուցելու համար օգտագործվում է գլիկոլի 5-ից 10% ավելցուկ: Նախքան խառնելը և տաքացնելը, ռեակտորում օդը տեղահանվում է իներտ գազով։ Ռեակցիայի առաջին փուլը՝ «կես-էսթերի» առաջացումը, տեղի է ունենում ինքնըստինքյան համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանում, որից հետո ռեակցիայի զանգվածը տաքացվում է՝ ավարտելու համար եթերի առաջացումը։ Իներտ գազի հոսքի արագությունը ռեակտորի միջով կարող է մեծացվել՝ խտացման ռեակցիայի արդյունքում առաջացած ջուրը քշելու համար: Ջուրը ռեակտոր վերադարձված գլիկոլից ավելի ամբողջական հեռացնելու համար հաճախ օգտագործվում է գոլորշու տաքացվող ջերմափոխանակիչ:

Էսթերֆիկացման վերջին փուլում ռեակցիայի զանգվածի ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև 190 - 220 °C։ Ավելի բարձր ջերմաստիճանը նպաստում է մալեատների իզոմերացմանը ֆումարատների, բայց միևնույն ժամանակ առաջացնում է կողմնակի ռեակցիաներ կրկնակի կապերում: Գոյություն ունի օպտիմալ ջերմաստիճան, որի դեպքում ֆումարատի մասնաբաժինը հասնում է առավելագույնին: Ընդհանուր նշանակության խեժերի դեպքում դա տեղի է ունենում 210°C ջերմաստիճանում:

Էսթերֆիկացման աստիճանը վերահսկելու համար որոշվում է ռեակցիայի զանգվածի թթվայնությունը և մածուցիկությունը, և անհրաժեշտ արժեքներին հասնելուց հետո պոլիեսթերը մղվում է վերջնական ռեակտոր։

Պահանջվող ստիրոլի քանակությունն արդեն այս ռեակտորում է, և պոլիեսթեր ալկիդային խեժը լուծվում է այնտեղ, երբ այն հասնում է: Պոլիմերացման գործընթացները բացառելու համար, որոնք կարող են առաջանալ, երբ տաք ալկիդային խեժը շփվում է ստիրոլի հետ, այս փուլում ռեակցիայի զանգվածին կարող է լրացուցիչ ավելացնել արգելակիչ: Երբեմն անհրաժեշտ ջերմաստիճանը պահպանելու համար ռեակցիայի զանգվածը պետք է սառեցնել։ Գործընթացի ավարտից հետո ստուգվում է ռեակցիայի զանգվածի հատկությունների համապատասխանությունը տեխնիկական պահանջներին։ Ամբողջական արտադրական ցիկլը տևում է 10-20 ժամ:Պոլիեսթեր խեժերի արտադրության նկարագրված մեթոդը հաճախ իրականացվում է որպես հալման գործընթաց: Ռեակտիվ հալոցը տաքացվում է այնքան ժամանակ, մինչև փոխակերպումը հասնի ցանկալի մակարդակին: Մեկ այլ մեթոդ օգտագործում է փոքր քանակությամբ լուծիչ (տոլուոլ կամ քսիլեն)՝ էսթերֆիկացման գործընթացում արձակված ջուրը որպես ազեոտրոպ խառնուրդ հեռացնելու համար:

Լուծիչը ամբողջ ռեակցիայի զանգվածի 8%-ից ոչ ավելին է. այն ջրից անջատվում է դեկանտացիայի միջոցով և նորից վերադարձվում ռեակտոր։ Էսթերֆիկացման գործընթացի ավարտից հետո մնացած լուծիչը թորվում է ռեակցիայի խառնուրդից՝ սկզբում մթնոլորտային ճնշման տակ, այնուհետև դրա ամբողջական հեռացման համար՝ վակուումի տակ: Էսթերֆիկացման ժամանակ կարող են առաջանալ որոշ կողմնակի ռեակցիաներ։ Օրինակ՝ գլիկոլի հիդրօքսիլ խումբը կարող է ավելացվել մալեյական կամ ֆումարային մասի կրկնակի կապին՝ ճյուղավորված պոլիմեր ստեղծելու համար։ Պարզվել է, որ չհագեցած պոլիմերի կրկնակի կապերի մոտ 10-15%-ը ծախսվում է կողմնակի ռեակցիաների վրա։

Չհագեցած պոլիեսթեր խեժերի արտադրության ամենապարզ շարունակական գործընթացը մալեյնային և ֆտալային անհիդրիդների խառնուրդի ռեակցիան է պրոպիլենօքսիդի հետ։

Այս շղթայական ռեակցիան սկսելու համար պահանջվում է փոքր քանակությամբ գլիկոլ: Քանի որ անհիդրիդների արձագանքը էպոքսիդային խմբերի հետ տեղի է ունենում համեմատաբար ցածր ջերմաստիճաններում, մալեատի կրկնակի կապերը չեն իզոմերացվում ավելի ակտիվ տրանս կոնֆիգուրացիայի մեջ: Այս իզոմերացումն իրականացնելու համար, որն անհրաժեշտ է ստիրոլի հետ հետագա փոխազդեցության համար, ստացված պոլիմերը պետք է ենթարկվի լրացուցիչ տաքացման:

Անհիդրիդներից և գլիկոլներից պոլիեսթեր խեժի շարունակական արտադրությունը կարող է իրականացվել նաև մի շարք ջեռուցվող գրգռված ռեակտորների միջոցով՝ հաջորդաբար խեժը տարբեր ջերմաստիճաններում ռեակտորների միջով մղելով:

Չհագեցված պոլիեսթեր խեժերի բուժում Չհագեցած պոլիեսթեր խեժերը բուժվում են՝ ավելացնելով ազատ ռադիկալներ առաջացնող և պոլիմերացման շղթայական ռեակցիա առաջացնող նյութեր:

Ազատ ռադիկալները կարող են առաջանալ պերօքսիդներից կամ այլ անկայուն միացություններից, ինչպիսիք են ազո միացությունները: Այս միացությունները կարող են տրոհվել ռադիկալ բեկորների, երբ տաքացվեն կամ ենթարկվեն ուլտրամանուշակագույն կամ բարձր էներգիայի այլ ճառագայթման: Ընդհանուր առմամբ, պոլիեսթեր խեժը պարունակում է արգելակիչ, որն ըստ էության ազատ ռադիկալների մաքրող միջոց է: Նախաձեռնիչների ներդրմամբ պոլիմերացման ռեակցիան սկսվում է միայն այն բանից հետո, երբ ինհիբիտորների գործողությունը հաղթահարված է: Այս ինդուկցիոն շրջանը հնարավորություն է տալիս մեխանիկորեն խառնել սկզբնավորիչը պարունակող խեժը ամրապնդող նյութի հետ և տեղադրել այն այն ձևով, որը պահանջվում է պնդացման համար, նախքան պոլիմերացման ռեակցիան սկսելը: Պոլիմերացման լավ ինհիբիտորներն են հիդրոքինոնը և նրա ածանցյալները, ինչպես նաև չորրորդական ամոնիումի հալոգենիդները:

Պերօքսիդի նախաձեռնողների մեծ մասը համեմատաբար դանդաղ է քայքայվում, երբ մտնում են պոլիմերային զանգվածի մեջ: Դրանց քայքայման արագությունը բարձրացնելու համար օգտագործվում են ակտիվացնողներ (պրոմոտերներ)։ Փաստորեն, ակտիվացնողները կատալիզատորներ են նախաձեռնողների համար:

Ե՛վ նախաձեռնողը, և՛ ակտիվացնողը ռեակտիվ միացություններ են, որոնց կատաղի փոխազդեցությունը ուղեկցվում է բռնկմամբ կամ նույնիսկ պայթյունով: Այս միացությունները խեժին պետք է ավելացնել առանձին՝ երկրորդը ավելացնելուց առաջ համոզվելով, որ առաջինն ամբողջությամբ լուծված է։ Շատ խեժեր պարունակում են նախապես ավելացված ակտիվացուցիչ:

Պոլիեսթեր խեժի պահվածքը ամրացման ժամանակ որոշվում է արգելակողի, նախաձեռնողի և ակտիվացնողի ազդեցությունների հարաբերակցությամբ:

Էթիլենի ածխածնի ատոմի փոխարինիչները կարող են ազդել կրկնակի կապի ռեակտիվության վրա երկու ձևով. Տարածական ազդեցությունը պայմանավորված է նրանով, որ մեծ խմբերը պաշտպանում են կրկնակի կապը և նվազեցնում են երկրորդ ռեակտիվ խմբի հարձակման համար բարենպաստ դիրք գրավելու հնարավորությունը՝ դրանով իսկ նվազեցնելով ամբողջ միացության ռեակտիվությունը: Բևեռականությունը որոշվում է փոխարինող խմբի ունակությամբ՝ ներգրավելու կամ նվիրաբերելու էլեկտրոններ: Էլեկտրոն նվիրաբերող խմբերը (ինչպիսիք են մեթիլը, ֆենիլը և հալոգենը) կրկնակի կապը դարձնում են էլեկտրաբացասական։ Հենց նրանց գործողությունն է դրսևորվում ստիրոլի, վինիլտոլուոլի և քլորացված ստիրոլի մեջ։

Էլեկտրոնների հեռացման խմբերը (օրինակ՝ վինիլը կամ կարբոնիլը) կրկնակի կապը դարձնում են էլեկտրադրական։ Դա տեղի է ունենում պոլիեսթեր խեժի շղթաների ֆումարաթթվի բեկորներում: Ստիրոլի և ալկիդային խեժի ֆումարային բեկորների կրկնակի կապի հակառակ բևեռականությունը նպաստում է դրանց փոխազդեցությանը և պոլիեսթեր խեժերի ամրացմանը: Մոնոմերային ստիրոլը, որն ավելի շարժուն է, քան չհագեցած պոլիեսթերի երկար պոլիմերային շղթաները, կարող է հոմոպոլիմերացվել։ Փորձնականորեն պարզվել է, որ ստիրոլի և պոլիեսթերի կրկնակի կապերի մոլային հարաբերակցությունը 2:1 օպտիմալ է:

նախաձեռնողներ և ակտիվացնողներ

Պոլիեսթեր խեժերի արտադրության մեջ օգտագործելու համար առկա է նախաձեռնող-ինհիբիտոր-ակտիվատոր համակարգերի լայն տեսականի: Օրինակ, ընդհանուր նշանակության հիդրոքինոնով արգելակված խեժը կարող է շատ արագ բուժվել, երբ ակտիվ պերօքսիդի մեկնարկիչը, ինչպիսին է մեթիլ էթիլ կետոնային պերօքսիդը, օգտագործվում է ակտիվացնողի հետ միասին, ինչպիսիք են նաֆթենատը կամ կոբալտի օկտոատը: Մեկ այլ դեպքում, պոլիեսթեր խեժը բուժելու համար ներդրվում է շատ ավելի կայուն նախաձեռնող՝ տերտ-բութիլպերբենզոատ: Սա թույլ է տալիս պոլիեսթեր բաղադրությունը լցնել կալցիումի կարբոնատով և աղացած ապակեպլաստեով: Նախաձեռնիչ պարունակող և կաղապարված այս միացությունը կայուն է սենյակային ջերմաստիճանում ամիսներով, բայց կարող է բուժվել մեկ րոպեի ընթացքում տաք սեղմելով 140-160°C ջերմաստիճանում:

Հարմար նախաձեռնողի և դրա քանակի ընտրությունը կախված է խեժի տեսակից և դրա ամրացման ջերմաստիճանից, ամբողջ գործընթացի համար պահանջվող ժամանակից և ժելացման ժամանակից: Քանի որ առկա նախաձեռնողներից ոչ մեկն ինքնին չի բավարարում բոլոր անհրաժեշտ պահանջները, լավագույն արդյունքներ ստանալու համար օգտագործվում են նախաձեռնողների և նախաձեռնողների տարբեր համակցություններ ակտիվացնողների հետ:

Պոլիեսթեր խեժերի ջերմամշակման ժամանակ ամենից հաճախ օգտագործվող նախաձեռնողը բենզոիլ պերօքսիդն է (BP), որը չափազանց արդյունավետ է և հեշտ օգտագործման համար: Այն հեշտությամբ լուծվում է ստիրոլի մեջ, կարող է երկար ժամանակ պահպանվել առանց ակտիվության կորստի, կայուն է սենյակային ջերմաստիճանում և հեշտությամբ քայքայվում է բարձր ջերմաստիճանում: Բացի այդ, BP-ն առաջացնում է բարձր էկզոթերմիկ գագաթնակետային ջերմաստիճան, ինչը նպաստում է խեժի ամբողջական ամրացմանը: Խեժի մեջ ներմուծվող BP-ի քանակը տատանվում է 0,5-ից մինչև 2%՝ կախված խեժի տեսակից և օգտագործվող մոնոմերից: BP-ն մածուկի տեսքով օգտագործելիս (սովորաբար 50% տրիկրեսիլ ֆոսֆատով խառնուրդի մեջ) ներմուծված նախաձեռնողի քանակությունը փոքր-ինչ ավելանում է (~1 - 3%):

Երբեմն ցանկալի է (կամ նույնիսկ անհրաժեշտ է) խեժի ամրացման գործընթացը սկզբից մինչև վերջ իրականացնել ցածր ջերմաստիճաններում, որպեսզի պոլիմերացման ընթացքում առաջացած ջերմությունը ցրվի: Սա հատկապես կարևոր է թաց լամինացման դեպքում, որտեղ ջերմության օգտագործումը դժվար է: Նման դեպքերում որպես նախաձեռնող սովորաբար օգտագործվում է մեթիլ էթիլ կետոն պերօքսիդ (MEKP): Թեև PMEK-ի օգտագործումը խեժը ամբողջությամբ չի բուժում սենյակային ջերմաստիճանում, ակտիվացնողի (օրինակ՝ կոբալտ նաֆթենատ) ավելացումը հանգեցնում է նրան, որ խեժը գել է և համարյա թեթևանում է կարճ ժամանակահատվածում:

ԹԵՄԱ 3. ԴԻԵՍՏԵՐԻ ՀԻՄՆՈՎ ԽԵԺԵՐ

ՎԻՆԻԼ ԱԾԽԱԹԹՈՒ

Վինիլկարբոքսիլաթթուների դիեստերների (VCA) վրա հիմնված խեժերը ջերմակայուն պոլիմերներ են, որոնց հիմնական շղթան էսթերֆիկացված է վերջնական հիդրօքսիլ խմբերում՝ R, ակրիլային (I: R=H) կամ մետակրիլային (II: R=CH3) թթուով: -OC- C-R=CH2. Այս խեժերի մակրոմոլեկուլների հիմնական շղթան էպոքսիդային, պոլիեսթեր, պոլիուրեթանային կամ այլ հատվածներ են, իսկ էպոքսիդային խեժերի հիման վրա ձեռք են բերվում գործնականում արժեքավոր նյութեր:

Թեև 1950-ականների վերջից տարբեր DVA-ներ արտադրվել են լաբորատոր քանակությամբ, այդ խեժերի առևտրային արտադրությունը ստեղծվել է մինչև 1965 թվականը Shell Chemical-ի կողմից՝ «էպոկրիլային ռեզիններ» ապրանքային անվանումով: Այս խեժերը նույնացվում էին որպես էպոքսիդային մետակրիլատներ և ունեին հիանալի քիմիական դիմադրություն՝ գերազանցելով լավագույն (այն ժամանակ) պոլիեսթեր խեժերից:

1966 թվականին Dow Chemical-ը թողարկեց Derakan-ը՝ վինիլային կարբոքսիլաթթուների դիեստեր և մի շարք նմանատիպ ծածկույթների խեժեր: 1977 թվականին Interplastic և Reichhold Chemical ֆիրմաները սկսեցին DVK-ի արտադրությունը Coretsin և Korrolit անուններով:

համապատասխանաբար.

Խեժի բնութագրերը

Խեժերը կարող են օգտագործվել ինչպես մաքուր ձևով (այսինքն՝ առանց լուծիչի), այնպես էլ՝ խառնված այլ բաղադրիչների հետ: Վերջին դեպքում խեժը կարող է պարունակել ռեակտիվ վինիլ պարունակող կոմոնոմեր (ստիրոլ, վինիլտոլուոլ, տրիմեթիլոլպրոպան տրիակրիլատ) կամ ոչ ռեակտիվ «լուծիչ» (մեթիլ էթիլ կետոն, տոլուոլ): Որպես կանոն, մետակրիլաթթվի եթերների վրա հիմնված խեժերը պարունակում են ստիրոլ և օգտագործվում են քիմիապես դիմացկուն ապակե մանրաթելերով ամրացված պլաստիկի (GRP) արտադրության մեջ: Ակրիլաթթվի խեժերը` ածանցյալները, մատակարարվում են չնոսրացված, իսկ համապատասխան համա-ռեակտիվները ներմուծվում են անմիջապես ծածկույթների և տպագրական թանաքների պատրաստման ժամանակ, որոնք բուժվում են ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցության տակ:

DVK-ի ֆիզիկական հատկությունները և կիրառությունները կախված են վերջնական խմբերի տեսակից (մետակրիլ կամ ակրիլ), համա-ռեակտիվների քանակից և տեսակից, ինչպես նաև խեժի հիմնական շղթան կազմող բլոկների բնույթից և մոլեկուլային քաշից: մակրոմոլեկուլներ. Պտտման արդյունքում DVKM-II պարունակող ստիրոլը բարձր դիմադրություն է ձեռք բերում թթուների, հիմքերի և լուծիչների նկատմամբ: Ակրիլաթթվի ածանցյալներն ավելի զգայուն են հիդրոլիզի նկատմամբ, քան մետակրիլաթթվի ածանցյալները, ուստի դրանք սովորաբար չեն օգտագործվում քիմիապես դիմացկուն նյութերի արտադրության մեջ: Այս խեժերի բարձր ռեակտիվության շնորհիվ գերադասելի է ռադիացիոն բուժումը:

Չլուծված DVK-ն պինդ կամ մոմածածկ նյութ է: Հետևաբար, և՛ ռեակտիվ, և՛ իներտ լուծիչները ներմուծվում են բաղադրության մեջ՝ մշակման համար անհրաժեշտ մածուցիկություն ապահովելու և դրանց ռեակտիվությունը մեծացնելու համար:

DVA մակրոմոլեկուլների հիմնական մասը բաղկացած է տարբեր մոլեկուլային քաշի էպոքսիդային օլիգոմերային բլոկներից: Որքան մեծ է նման բլոկների մոլեկուլային քաշը, այնքան բարձր է խեժի ուժն ու առաձգականությունը, բայց այնքան ցածր է ջերմային դիմադրությունը և դիմադրությունը լուծիչներին:

Պոլիեսթերների համեմատ, DVC-ները բնութագրվում են էսթերային խմբերի և վինիլային բեկորների ավելի ցածր պարունակությամբ: Սա հանգեցնում է այս խեժերի հիդրոլիզի դիմադրության բարձրացմանը, ինչպես նաև էկզոտերմային գագաթնակետի ջերմաստիճանի նվազմանը: Խեժի կծկումը կարծրացման ընթացքում նվազում է: Ինչպես պոլիեսթերները, այնպես էլ DVC-ները ունեն սահմանափակ պահպանման ժամկետ, որն ապահովվում է խեժի արտադրության գործընթացում պոլիմերացման ինհիբիտորների (ազատ ռադիկալների «թակարդների») ներդրմամբ։

Խեժի արտադրություն

DVK-ն ստացվում է մետակրիլային կամ ակրիլային թթուներին օլիգոմերային էպոքսիդային խեժի հետ փոխազդելու միջոցով։ Թթվի ավելացման ռեակցիան էպօքսիդին (էստերիֆիկացում) էկզոտերմիկ է։ Այս ռեակցիայի արդյունքում օլիգոմերային բլոկի վրա ձևավորվում են ազատ հիդրօքսիլային խմբեր, սակայն չեն առաջանում ենթամթերք (ինչպես, օրինակ, պոլիեսթերֆիկացման ժամանակ, երբ առաջանում է ջուր)։ Ռեակցիայի ավարտից հետո կամ դրա ընթացքի ընթացքում ռեակցիայի խառնուրդին ավելացվում են համապատասխան նոսրացուցիչներ կամ պոլիմերացման ինհիբիտորներ:

Էպոքսիդային խեժերը, որոնք օգտագործվում են DVA-ի արտադրության համար, կարող են հիմնված լինել բիսֆենոլ A-ի վրա (այս դեպքում ստացվում է ընդհանուր նշանակության և ջերմակայուն DVA), ֆենոլ-նովոլակ բեկորների (ջերմակայուն DVA), ինչպես նաև տետրաբրոմի վրա: բիսֆենոլ A-ի ածանցյալ (հրդեհակայուն DVA): Ծայրերում ակրիլային խմբերով DVK ստանալու ժամանակ սովորաբար օգտագործվում են բիսֆենոլ A-ի վրա հիմնված օլիգոմերային էպոքսիդային բլոկներ՝ որպես հիմնական շղթայի պոլիմեր։

Բուժում

DVC-ն, ինչպես չհագեցած պոլիեսթեր խեժերը, պարունակում է կրկնակի կապեր, որոնք արձագանքում են՝ ձևավորելով խաչաձև կապեր, երբ բուժվում են: Այս գործընթացը տեղի է ունենում ազատ ռադիկալների առկայության դեպքում, որոնք առաջանում են քիմիական, ջերմային կամ ճառագայթային փոխակերպումների արդյունքում։ Ազատ ռադիկալների մեխանիզմով ընթացող բուժական գործընթացը ներառում է սկզբնավորման (ինդուկցիոն շրջան), աճի և շղթայի դադարեցման փուլերը։ Նախաձեռնումը արագությունը սահմանափակող քայլ է, որի ընթացքում նախաձեռնողը ճնշում է պոլիմերացման ինհիբիտորների գործողությունը: Սա հանգեցնում է նրան, որ ռեակցիան շարունակվում է վինիլային եթերի կրկնակի կապերի երկայնքով, որը մակրոմոլեկուլների մի մասն է, և նրա համատեղ ռեագենտը:

Կաղապարում Կիսաֆաբրիկատները (նախապատրաստվածքներ) DVK-ի վրա հիմնված ծավալային կաղապարման կամ թիթեղային պլաստմասսայի համար օգտագործվում են խողովակների, կենցաղային տեխնիկայի պատյանների, շարժիչների, պոմպերի և մեքենաների մասերի կցամասերի ուղղակի սեղմման համար: Սովորաբար, այս նախածանցները պարունակում են մոտավորապես հավասար զանգվածային մասի խեժ, աղացած ապակե մանրաթել և լցոնիչներ: Դրանք ներառում են նաև՝ «թաքնված» նախաձեռնող, գունանյութեր, հակակպչուն քսանյութ և խտացուցիչներ:

ԹԵՄԱ 4. ՊՈԼԻԲՈՒՏԱԴԻԵՆԱՅԻՆ ԽԵԺԵՐ

Պոլիբուտադիենային խեժերը բարձր մոլեկուլային քաշի, ածխաջրածնային ջերմակայուն խեժեր են: Նրանք ունեն գերազանց էլեկտրական հատկություններ, զգալի քիմիական դիմադրություն, բավականաչափ բարձր ջերմային կայունություն, ցածր խոնավության կլանում և հեշտությամբ բուժվում են պերօքսիդի նախաձեռնողների առկայության դեպքում: Դրանք կարող են օգտագործվել ուղղակի սեղմման, ներարկման ձևավորման, ներարկման ձևավորման, լամինատների և նախապատկերների թաց տեղադրման համար: Շնորհիվ այն բանի, որ կան պոլիբուտադիենի բազմաթիվ ածանցյալներ, այս պոլիմերների շրջանակը ընդարձակ է. դրանք օգտագործվում են որպես այլ խեժերի փոփոխիչներ, ծածկույթների, սոսինձների և էլեկտրական մեկուսիչ կաթսաների միացությունների արտադրության համար:

Պոլիբուտադիենային խեժերը արտադրվել են մոտ 1955 թվականին և օգտագործվել բուդ տիպի միացություններում Injay Laboratories-ում: Խեժը, որն օգտագործվում էր այս միացությունների մեջ, բաղկացած էր մեծ քանակությամբ հեղուկ 1,2-պոլիբուտադիենից, որոշ ստիրոլի-բուտադիենային համապոլիմերներից և երկու խեժերի հավելումներից: Այդ ժամանակից ի վեր նմանատիպ ապրանքներ արտադրվել են Richardson-ի և Lithium-ի կողմից: 1968 թվականին «Gistil» ապրանքանիշի ներքո նրանք սկսեցին արտադրել պոլիբուտադիեն՝ մակրոմոլեկուլների ծայրերում կրկնակի կապերի բարձր պարունակությամբ և փոքր քանակությամբ իզոցիանատ խմբերով։ Դրա մեջ ներդրվել է որոշակի քանակությամբ պերօքսիդի նախաձեռնող:

Այժմ այս խեժը արտադրվում է Dianachem-ի և Nippon Souda-ի կողմից՝ Nisso-RV ֆիրմային անվանումով: Այս խեժը հեղուկ ատակտիկ պոլիբուտադիեն է, որի մոլեկուլային քաշը 1000 - 4000 է, որի կրկնակի կապերի մոտ 90%-ը գտնվում է կողային շղթաներում (վինիլային խմբեր):

Այս խեժի երեք տեսակ կա.

Բ տեսակը չի պարունակում տերմինալային ֆունկցիոնալ խմբեր. G տիպը պարունակում է հիդրօքսիլ խմբեր, իսկ C տիպը՝ կարբոքսիլային խմբեր մակրոմոլեկուլների երկու ծայրերում: Այլ պոլիբուտադիենային խեժեր այժմ հասանելի են «Ricone» անունով Colorado Chemical Specialties-ից: Դիենիտ խեժերը 1,2- և 1,4-պոլիբուտա-դնենների (Dienit PD-702, PD-503) խառնուրդ են կամ խառնուրդներ համա-ռեակտիվ մոնոմերների հետ, ինչպիսիք են վինիլային տոլուոլը (PM-520, PM-503) կամ ստիրոլ-բուտադիեն օլիգոմեր (PDPD-753):

Պոլիբուտադիենային խեժերի արդյունաբերական տեսակները սովորաբար ցածր մոլեկուլային քաշի 1,2- և 1,4-պոլիբուտադիենների խառնուրդ են: Այս իզոմերները տարբերվում են պոլիմերացման մեջ ներգրավված ռեակցիայի կենտրոնի դիրքից: 1,2-պոլիբուտադիենը, որում կրկնակի կապերը տեղակայված են կողային շղթաներում, ավելի ռեակտիվ է, քան 1,4-պոլիմերները, որտեղ կրկնակի կապերը գտնվում են հիմնական շղթայում։ Հետևաբար, 1,2-պոլիբուտադիենի բարձր պարունակությամբ խեժերը ավելի արագ և հեշտ են բուժվում, իսկ 1,4-պոլիմերի զգալի համամասնությամբ խեժերը սովորաբար օգտագործվում են բարձր առաձգական նյութեր ստանալու համար:

Որպեսզի ավելի հարմար լինի 1,2-պոլիբուտադիենային (PBB) խեժը կոմպոզիտային նյութերի վերածելու համար, այն պետք է ստացվի բարձր մոլեկուլային քաշով և նեղ մոլեկուլային քաշով (ՄՎտ) բաշխմամբ: Տարբեր քիմիական փոխակերպումների ժամանակ խեժի ռեակտիվությունը բարձրացնելու համար վերջին ֆունկցիոնալ խմբերը (օրինակ՝ հիդրոքսիլ, կարբոքսիլ կամ իզոցիանատ) ներմուծվում են նրա մակրոմոլեկուլների մեջ, և պատրաստվում են նաև պոլիբուտադիեն և ռեակտիվ մոնոմերներ պարունակող խառնուրդներ, ինչպիսիք են ստիրոլը և վինիլային տոլուոլը։ . Վերջնական հիդրօքսիլ խմբերը թույլ են տալիս ռեակցիաներ պոլիուրեթանների հետ, իսկ կարբոքսիլ խմբերը էպոքսիդային խմբերի հետ: Իզոցիանատով վերջավորվող PBB-ները հիմնականում օգտագործվում են էլեկտրամեկուսիչ կաթսաների միացություններ պատրաստելու համար:

Վինիլային խմբերի բարձր պարունակությամբ (ավելի քան 85%), պոլիբուտադիենային խեժերը հեշտությամբ բուժվում են պերօքսիդի նախաձեռնողների առկայության դեպքում: Ռեակտիվ տերմինալային ֆունկցիոնալ խմբերը թույլ են տալիս խեժին ավելացնել մոլեկուլային քաշը նույնիսկ նախքան ամրացումը: ՄՎտ-ի ավելացումը առաջացնում է խեժի հոսքի նվազում մինչև խաչաձև կապը, որն առաջացնում է ժելատինացում և կոշտ պոլիմերային կառուցվածքների տեսք:

Արդյունքում ձեռք է բերվում նաև ռեակտորում խեժի մշակման ավելի հարմար գործընթացի ժամանակ։ Շղթայի աճի փուլը կարող է վերահսկվել (ժամանակին) այնպես, որ ձեռք բերվեն տարբեր հատկություններով պոլիմերներ՝ բարձր մածուցիկությամբ հեղուկներից մինչև բարձր մվտ պինդ նյութեր: Շղթայական աճեցնելու ունակությունը հիմք է հանդիսանում պոլիբուտադիենային խեժերի լայնածավալ օգտագործման համար մամլիչ կոմպոզիցիաների, ծածկույթների, սոսինձների, կաթսայի էլեկտրամեկուսիչ միացությունների և ջերմամեկուսիչ լամինատների արտադրության մեջ: Ստորև թվարկված պոլիբուտադիենի ածանցյալները կարող են օգտագործվել և՛ որպես այլ խեժերի փոփոխիչներ, և՛ հատուկ լամինատների արտադրության մեջ:

– – –

Խեժի մշակում Պոլիբուտադիենային խեժերի պնդացման գործընթացի նմանությունը հայտնի պոլիեսթեր պոլիմերների ամրացմանը պերօքսիդի սկզբնավորիչների միջոցով դրանք դարձնում է չափազանց օգտակար կոմպոզիտային նյութերի տեխնոլոգիայի համար:

Պոլիմերի պնդացումն անցնում է երեք փուլով՝ ցածր ջերմաստիճանի ժելացիա, բարձր ջերմաստիճանի ամրացում և ջերմային ցիկլացում։ Ցածր ջերմաստիճանի դեպքում տեղի է ունենում խեժի մոլեկուլային քաշի և մածուցիկության աճ:

Սա կարող է առաջացնել դոնդողություն և պնդացման սկիզբ: Բարձր ջերմաստիճանի ամրացումը սկսվում է 121°C-ից, վինիլային խմբերի կրկնակի կապերով գերիշխող ռեակցիաներով: Գործընթացի այս փուլում ձևավորվում են պինդ արտադրանք. Ջերմային ցիկլացումը սկսվում է ~232°C ջերմաստիճանում, և պոլիմերային սուբստրատի մնացած չհագեցած բեկորները արձագանքում են՝ ձևավորելով խիտ խաչաձև ցանց:

Ստորև բերված են նախնական նախնական մշակման ռեժիմի տիպիկ տվյալները.

Ձուլման ջերմաստիճանը, °C

Ճնշում, MPa

Պնդացման ցիկլը 77°C-ում 3,2 մմ լամինատի համար, min |

Հետմշակման ժամանակաշրջան................... Առանց քիմիական կառուցվածքի և հատկությունների Պոլիբուտադիենային խեժերն ունեն հիանալի էլեկտրական հատկություններ և քիմիական դիմադրություն: Ածխաջրածինների պարունակության բարձր պարունակությունը և արոմատիկ միավորների նվազագույն պարունակությունը պատճառ են դիէլեկտրական հաստատունի և խոնավացման գործոնի ցածր արժեքների, ինչպես նաև գերազանց քիմիական դիմադրության: Արոմատիկ բեկորների ցածր պարունակությունը բացատրում է աղեղի բարձր դիմադրությունը, ինչպես նաև հաղորդիչ հետքերի առաջացման դիմադրությունը:

Պոլիբուտադիենային խեժերի այս հատկությունները, որոնք նման են պոլիէթիլենի վարքագծին, կապված են բարձր լարման տակ պիրոլիզի ժամանակ այս պոլիմերների դիմադրության հետ ածխածնի առաջացման հետ: Էսթերային կապերի բացակայությունը, որը պոլիեսթերներին դարձնում է խոցելի թթուների և հիմքերի նկատմամբ, բացատրում է պոլիբուտադիենային խեժերի հիդրոֆոբությունը և դիմադրողականությունը թթուների և ալկալիների նկատմամբ։

PBB-ի վրա հիմնված CM-ների կիրառումը Քիմիական դիմադրության հետ գերազանց էլեկտրական հատկությունների եզակի համակցության շնորհիվ PBB-ի վրա հիմնված CM-ները հաջողությամբ կիրառվել են օդային ռադարային ալեհավաքների ռադոմների նախագծման մեջ: K-ի տիրույթը (10,9 - 36,0 ԳՀց) գերազանցող հաճախականության տիրույթում աշխատելու համար օգտագործվել են ամրապնդված էպոքսիդային ապակիներով ամրացված պլաստիկներ, որոնք անբավարար են համապատասխանում այս նպատակին բարձր դիէլեկտրական հաստատունների պատճառով (4,5 - 5,0):

Սա պարզ է դառնում, եթե հաշվի առնենք, որ ֆեյրինգի պատի հաստությունը, ինչպես հետևում է ստորև բերված հավասարումից, դիէլեկտրական հաստատունի և գործող ալիքի երկարության ֆունկցիան է.

n 0 D=, 2(sin 2) 0.5 որտեղ d-ն ալեհավաքի ռադոմի պատի հաստությունն է; n - ամբողջ թիվ 0 (n = 0 բարակ պատի համար; n - 1 պատի համար, որի հաստությունը հավասար է կիսաալիքի երկարությանը); 0 - ալիքի երկարությունը ազատ տարածության մեջ; - դիէլեկտրական հաստատուն; - անկման անկյուն.

Քանի որ ռադոմի պատի հաստությունը պետք է ուղիղ համեմատական լինի արդյունավետ ալիքի երկարությանը, բայց հակադարձ համեմատական է դիէլեկտրական հաստատունին, հաճախականության միաժամանակ ավելացման և բարձր դիէլեկտրական կոմպոզիտ օգտագործելու համադրությունը ստեղծում է պատի հաստության անհամապատասխանության խնդիր, երբ օգտագործվում են ավելի երկար ալիքների երկարություններ:

Ակնհայտ է, որ եթե ալիքի երկարությունը նվազում է, և նյութի դիէլեկտրական հաստատունը միաժամանակ մեծանում է, ապա հնարավոր է դառնում նվազեցնել երեսպատման պատերի հաստությունը: Այնուամենայնիվ, բարակ պատերի օգտագործումը հանգեցնում է հարվածի խափանման խնդրին, որը կարող է արագանալ բարակ շերտավոր կառույցների մակերեսային խիստ էրոզիայի պատճառով:

Ավելի բարձր դիէլեկտրիկ նյութերի հետ կապված մեկ այլ խնդիր է ռադոմի պատի հաստության տատանումների հավանականությունը, ինչը հանգեցնում է արտադրության ավելի բարձր ծախսերի կամ լրացուցիչ նյութերի օգտագործմանը՝ ճշգրիտ «էլեկտրական» հաստությունը ապահովելու համար: Ինքնաթիռների և նավերի վրա ալեհավաքներ օգտագործելիս լրացուցիչ պահանջներ են դրվում CM-ի վրա, որից պատրաստված են ֆեյրինգները. դրանք պետք է ունենան կայուն հատկություններ ջերմաստիճանների լայն տիրույթում և բարձր խոնավության պայմաններում: Գործառնական բարձր հաճախականությունների և շրջակա միջավայրի բարդ պայմանների հետ կապված նյութերի խիստ պահանջները հեշտությամբ չեն բավարարվում սովորական կոմպոզիտային նյութերի օգտագործմամբ: Այնուամենայնիվ, այս պահանջները կարող են ավելի լիարժեք բավարարվել պոլիբուտադիենների վրա հիմնված նյութեր օգտագործելիս:

Նախածանցներ պատրաստելիս խեժերը բուժվում են պերօքսիդի նախաձեռնողի առկայության դեպքում: Չնայած այս CM-ի գերազանց մշակելիությանը և ամրացման հեշտությանը, որն ավարտվում է մեկ փուլով 2 ժամում 177 °C ջերմաստիճանում, նրա ցածր մեխանիկական հատկությունները լայնակի ուղղությամբ սահմանափակում են դրա օգտագործումը որպես կառուցվածքային նյութ: Այս թերությունը, հնարավոր է, կապված է միջմոլեկուլային խաչաձև կապերի բարձր խտության հետ, ինչը հանգեցնում է ոչ միայն փխրունության, այլև ածխածնային մանրաթելերին կապող նյութի ցածր կպչունությանը:

Կառուցվածքային նպատակներով պոլիբուտադիենային շերտավոր պլաստմասսա ստանալու ժամանակ օգտագործվում են տարբեր ամրապնդող մանրաթելեր՝ ապակի, քվարց և արամիդ («Կևլար-49»): Կևլար-49 մանրաթելով ամրացված կոմպոզիտները 60% ծավալային բաժնով հարմար են ռադարային ալեհավաքների ռադոմների արտադրության համար: Նյութի որոշ մեխանիկական հատկություններ, հատկապես լայնակի ուղղությամբ առաձգական ուժը և միջշերտավոր կտրումը բարելավելու համար Kevlar-49 մանրաթելի կպչուն հատկությունները և խոնավությունը պետք է բարելավվեն:

Ռադարային ալեհավաքի ռադոմների արտադրության համար այս նյութերն օգտագործելիս լրացուցիչ պահանջ է խոնավության ցածր կլանումը:

Պահպանում Պոլիբուտադիենային խեժերը չեն պահանջում պահպանման հատուկ պայմաններ՝ համեմատած սովորական պայմանների հետ, որոնք կապված են ցնդող, դյուրավառ օրգանական լուծիչների, ինչպիսիք են հեպտանը կամ տոլուոլը: 0, 20 կամ 35 °C ջերմաստիճանում 10 շաբաթ պահելու դեպքում լուծույթի մածուցիկության կամ տարանջատման նկատելի փոփոխություն չի նկատվում: Այնուամենայնիվ, պետք է խուսափել 35°C-ից բարձր ջերմաստիճանում ավելի երկար պահեստավորումից՝ լուծույթի գելի հակման պատճառով:

EPOXIES Էպոքսիդային խեժերը մանրաթելային կոմպոզիտների լայն տեսականի լավագույն կապողներից են հետևյալ պատճառներով.

Լավ կպչունություն մեծ թվով լցոնիչների, ամրապնդող բաղադրիչների և ենթաշերտերի հետ;

Հասանելի էպոքսիդային խեժերի և բուժիչ նյութերի բազմազանություն, որը թույլ է տալիս հալեցնելուց հետո ձեռք բերել հատկությունների լայն համադրությամբ նյութեր, որոնք համապատասխանում են տեխնոլոգիայի տարբեր պահանջներին.

Քիմիական գործընթացի ընթացքում ջրի կամ որևէ ցնդող նյութերի արտանետում և ամրացման ընթացքում աննշան կծկում;

Քիմիական դիմադրություն և լավ էլեկտրական մեկուսիչ հատկություններ:

Էպոքսիդային կապակցիչների հիմնական բաղադրիչը օլիգոմերային արտադրանքի խառնուրդն է, որոնք ունեն վերջնական միավորների էպոքսիդային խմբեր (էպոքսիդային խեժեր):

Դրանք ստացվում են.

էպիքլորհիդրինի փոխազդեցությունը երկհիդրիկ (ավելի հաճախ՝ բազմահիդրիկ) սպիրտների կամ ֆենոլների հետ՝ երկգլիցիդային օքսիեթերներ առաջացնելով CH2-CH-CH2Cl + HO-R-OH CH2-CH-CH2-OR-(-O-CH2-CH(OH)-CH2 -O- RO O)-O-CH2-CH-CH2 \ / O կամ CH2-CH-CH2Cl + H2N-C6H4-NH2 \/ O կամ CH2-CH-CH2Cl + HO-C6H4-C (CH3) 2-C6H4 -OH բիսֆենոլ A \/ O Ամենատարածված խեժերն այն խեժերն են, որոնք ստացվում են էպիքլորոհիդրինից և դիֆենիլոլպրոպանից (բիսֆենոլ A) (ED տեսակի խեժեր) կամ էպիքլորոհիդրինից և մեթիլոլֆենոլի պոլիկոնդենսացիայի արտադրանքներից (էպօքսիֆենոլային խեժեր EF, EN): Վերջերս օգտագործվել են խեժեր էպիքլորոհիդրինից և անիլինից (EA խեժ), դիամինոդիֆենիլմեթանից (EMDA):

Կիրառում Էպոքսիդային խեժերը օգտագործվում են տարբեր կոմպոզիտային նյութերի և կառուցվածքային մասերի արտադրության մեջ: Դրանք նաև օգտագործվում են որպես պարկուճող և կնքող միացություններ, մամլիչ փոշիներ և սոսինձների արտադրության համար:

Էպոքսիդային խեժերը շատ դիմացկուն են թթուների, ալկալիների և խոնավության նկատմամբ, չեն դեֆորմացվում բարձր ջերմաստիճաններում տաքացնելիս, ունեն ցածր կծկվող և մեծ ծավալային դիմադրողականություն: Էպոքսիդային խեժերը կարող են օգտագործվել ոչ միայն նյութերը շրջակա միջավայրի ազդեցությունից պաշտպանելու, այլև մասերը միմյանց սոսնձելու համար: Էլեկտրոնիկայի արդյունաբերության մեջ, օրինակ, էպոքսիդային խեժերը օգտագործվում են եռակցված մոդուլները պարուրելու, տրանսֆորմատորի և շարժիչի ոլորուն ձուլելու համար, ինչպես նաև էլեկտրական մալուխային հոդերի կնքման համար:

Երկրորդ համաշխարհային պատերազմից ի վեր, էպոքսիդային խեժերը օգտագործվել են գործիքներ պատրաստելու համար (օրինակ՝ կաղապարներ, որոնք օգտագործվում են թիթեղների դրոշմման մեջ կամ մոդելներ՝ մասերի արտադրության մեջ): Մասնիկների կամ մանրաթելերի տեսքով ամրապնդող լցոնիչները հեշտությամբ ներմուծվում են խեժի մեջ՝ նվազեցնելով դրա արժեքը և մեծացնելով չափերի կայունությունը: Մետաղները էպոքսիդային խեժերով փոխարինելու հնարավորությունը պայմանավորված է երկու գործոնով՝ արտադրության մեջ ծախսարդյունավետություն և փոփոխման արագություն (առանց նյութական մեծ ծախսերի): Բացի այդ, այս խեժերը լավ են պահպանում իրենց ձևն ու չափերը, ունեն բարձր մեխանիկական հատկություններ և ցածր նեղացում, ինչը հնարավորություն է տալիս դրանցից փոքր հանդուրժողականությամբ մասեր արտադրել:

Կաղապարում Էպոքսիդային կաղապարման միացությունները (փոշի, խեժի և կարծրացուցիչի մասնակի պինդ խառնուրդներ, որոնք հոսում են տաքացման ժամանակ) օգտագործվում են բոլոր տեսակի կառուցվածքային մասերի արտադրության համար: Լցանյութերը և ամրապնդող նյութերը հեշտությամբ ներմուծվում են էպոքսիդային խեժերի մեջ՝ ձևավորելով ձուլման զանգված: Էպոքսիդային խեժերն ապահովում են ցածր նեղացում, լավ կպչունություն լցոնիչներին և ամրապնդող նյութերին, քիմիական կայունություն, լավ ռեոլոգիական հատկություններ:

Միացում Բոլոր հայտնի պոլիմերային նյութերից էպոքսիդային խեժերն ունեն սոսնձման ամենաբարձր ուժը: Դրանք օգտագործվում են մի շարք ենթաշերտերի ներծծման համար նվազագույն նեղացումով: Հետևաբար, այս խեժերը կարող են օգտագործվել բազմաթիվ տարբեր նյութերի միացման համար: Բացի այդ, դրանք կարող են բուժվել տարբեր ջերմաստիճաններում և տարբեր արագություններով, ինչը շատ կարևոր է սոսինձների արդյունաբերական արտադրության մեջ:

Մանրաթելային վերքերի CM-ների և որպես լամինատների արտադրություն Էպոքսիդային խեժի կամ կապակցիչի ամենակարևոր կիրառություններից մեկը կառուցվածքային մասերի արտադրության համար լամինատների և մանրաթելային վերքերի կոմպոզիտների արտադրությունն է: Նման մասերը օգտագործվում են տարբեր ոլորտներում, այդ թվում՝ ինքնաթիռաշինության, տիեզերական և ռազմական տեխնիկայի ոլորտներում։ Լամինատները օգտագործվում են նաև էլեկտրոնիկայի արդյունաբերության մեջ՝ տպագիր տպատախտակների արտադրության համար։ Էպոքսիդային կոմպոզիտներից պատրաստված տանկերն ու խողովակները լայնորեն կիրառվում են քիմիական և նավթաքիմիական արդյունաբերության մեջ։

Էպոքսիդային խեժերը կարող են օգտագործվել տարբեր գործընթացներում՝ թաց ոլորման մանրաթել կամ «խոնավ» ձևավորող լամինատներ, չոր փաթաթում կամ շերտեր դնելով մանրաթելերի, գործվածքների կամ ժապավենի նախնական ներծծմամբ (նախամշակման տեսքով): Ընդհանուր առմամբ, epoxies ավելի թանկ են, քան շատ այլ խեժեր, բայց նրանց գերազանց կատարողական հատկությունները հաճախ դրանք դարձնում են ավելի շահավետ երկարաժամկետ հեռանկարում:

Խեժերի ամինով ամրացում Էպոքսիդային օլիգոմերների ճնշող մեծամասնությունը կա՛մ մածուցիկ հեղուկներ են, կա՛մ ցածր հալվող պինդ նյութեր, որոնք հեշտությամբ լուծվում են կետոններում, եթերներում և տոլուոլում:

Էպոքսիդային օլիգոմերային կարծրացուցիչները ըստ գործողության մեխանիզմի բաժանվում են երկու մեծ խմբի.

Խաչաձև կապող կարծրացուցիչները պարունակում են ֆունկցիոնալ խմբեր, որոնք քիմիապես փոխազդում են էպոքսիդային օլիգոմերի ֆունկցիոնալ խմբերի հետ.

Կատալիտիկ կարծրացուցիչները էպոքսիդային խմբերի պոլիմերացման միջոցով առաջացնում են տարածական ցանցի կառուցվածքի ձևավորում։

Խաչաձև կապող կարծրացուցիչներն իրենց մոլեկուլներում պարունակում են ամին, կարբոքսիլ, անհիդրիդ, իզոցիանատ, հիդրոքսիլ և այլ խմբեր։

Ամինային տիպի կարծրացուցիչները օգտագործվում են 0-150 °C աշխատանքային ջերմաստիճանի միջակայքում ամրացման համար: Որպես ալիֆատիկ ամիններ լայնորեն կիրառվում են 1,6-հեքսամեթիլենդիամինը և պոլիէթիլենպոլիամինները H2N(CH2CH2NH),CH2CH2NH2 ընդհանուր բանաձևի, որտեղ n = 1-4, որոնք ունեն բարձր ակտիվություն նույնիսկ 20 °C ջերմաստիճանում։

Որպես անուշաբույր ամիններ օգտագործվում են մ-ֆենիլենդիամին, 4,4"-դիամինոդիֆենիլմեթան, 4,4"-դիամինոդիֆենիլսուլֆոն։ Անուշաբույր ամինները ավելի քիչ ակտիվ են, քան ալիֆատիկները, և դրանք ամրանում են 150 °C և բարձր ջերմաստիճանում:

Դիցիանդիամինը լայնորեն օգտագործվում է որպես ամինատիպ կարծրացուցիչ։

Դիցիանդիամինը գործնականում չի փոխազդում էպոքսիդային օլիգոմերների հետ սենյակային ջերմաստիճանում, բայց արագորեն բուժում է դրանք բարձր ջերմաստիճանում (150 °C և ավելի):

Էպոքսիդային խեժի ամբողջական խաչաձեւ կապակցման համար կարծրացուցիչի ամինո խմբերում ջրածնի ատոմների քանակի և խեժի մեջ էպոքսիդային խմբերի քանակի հարաբերակցությունը պետք է լինի 1:1: Ալիֆատիկ ամինների և էպոքսիդային խմբերի միջև ռեակցիան ընթանում է սենյակային ջերմաստիճանում: Կոշտ անուշաբույր ամինների օգտագործման դեպքում անհրաժեշտ է տաքացնել։ Ածխածնի և ազոտի ատոմների միջև քիմիական կապը, որն առաջանում է, երբ խեժը «խաչ կապված» է ամինների հետ, դիմացկուն է անօրգանական թթուների և ալկալիների մեծ մասի նկատմամբ: Այնուամենայնիվ, այս կապը ավելի քիչ կայուն է օրգանական թթուների նկատմամբ, քան այլ դասերի կարծրացուցիչներով առաջացած միջմոլեկուլային կապերը։ Բացի այդ, «amino-cured» epoxies-ի էլեկտրական մեկուսիչ հատկությունները այնքան լավ չեն, որքան մյուս բուժիչ նյութերի դեպքում: Թերևս դա պայմանավորված է բուժման ընթացքում ձևավորված հիդրօքսիլային խմբերի բևեռականությամբ:

Իզոցիանատ կարծրացուցիչները հեշտությամբ փոխազդում են էպոքսիդ օլիգոմերների հիդրօքսիլ խմբերի հետ նույնիսկ ցրտին (=20 °C): Բարձր կարծրացման ջերմաստիճանում (180-200 °C) իզոցիանատային խմբի արձագանքը էպոքսիդային խմբի հետ հնարավոր է օքսազոլիդոնի ցիկլի ձևավորմամբ։ Որպես իզոցիանատներ օգտագործվում են 2,4- և 2,6-տոլուոլ դիիզոցիանատները, հեքսամեթիլենդիիզոցիանատները և դրանց վրա հիմնված նախապոլիմերները՝ վերջնական իզոցիանատ խմբերով։

Էպոքսիդային օլիգոմերները բուժելու համար լայնորեն օգտագործվում են ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային օլիգոմերներ ինչպես նովոլակ, այնպես էլ ռեզոլային տեսակների: Novolacs-ը բուժում է էպոքսիդային օլիգոմերները՝ ֆենոլային հիդրոքսիլները էպոքսիդ խմբերի հետ փոխազդելով 150-180°C ջերմաստիճանում, իսկ կատալիզատորների (երրորդային ամինների) առկայության դեպքում՝ 80°C-ում։ Ռեզոլների դեպքում ռեզոլների հիդրօքսիմեթիլային խմբերը փոխազդում են էպոքսիդ օլիգոմերների երկրորդական OH խմբերի հետ և, ի լրումն, կարող են ալկիլացնել էպոքսիդ օլիգոմերների արոմատիկ օղակները։

Կատալիտիկ կարծրացուցիչները կատալիզացնում են էպոքսիդային խմբերի պոլիմերացումը կատիոնային և անիոնային մեխանիզմներով։

Կատիոնային պոլիմերացումը սկսվում է Լյուիս թթուներով՝ BF3, BF30(C2H5)2, SnCl4 և այլն։

Անիոնային պոլիմերացումը սկսվում է ալկալիական մետաղների հիդրօքսիդներով և ալկոհոլատներով, ինչպես նաև երրորդական ամիններով, ինչպիսիք են տրիեթանոլամինը և 2,4,6-տրիս(դիմեթիլամինոմեթիլ)ֆենոլը:

Երրորդային ամինների առկայության դեպքում անիոնային պոլիմերացման ժամանակ ակտիվ տեղամասը ձևավորվում է ամինի, էպոքսիդային տեղամասի և ալկոհոլի համատեղ ռեակցիայի արդյունքում՝ համաձայն O OH սխեմայի: Ալիֆատիկ երրորդային ամինները սովորաբար սառը կարծրացուցիչներ են: Վերջերս իմդազոլները (մասնավորապես՝ 2-էթիլ-4-մեթիլիմիդազոլը) հաջողությամբ օգտագործվում են որպես Lewis բազային տիպի կարծրացուցիչներ, որոնք պոլիմերներին հաղորդում են ջերմակայունության բարձրացում: Ամինային կարծրացուցիչների պահպանումը սովորաբար հատուկ խնդիրներ չի առաջացնում: Այնուամենայնիվ, որոշ մարդկանց մոտ դրանք կարող են առաջացնել մաշկի գրգռում, և դրանց հետ պետք է խնամքով վարվել:

Թթվային անհիդրիդներով բուժիչ խեժեր Որպես թթվային կարծրացուցիչներ, կարբոքսիլաթթուների ցիկլային ալդեհիդները, ինչպիսիք են ֆտալաթթուները, մալեյնիկը, ինչպես նաև տրիմելիտիկ (TMA), պիրոմելիտիկ (PMA), բենզոֆենոնետրակարբոքսիլաթթվի անհիդրիդը (ABTC) ամենամեծ կիրառությունն են գտել: անհիդրիդները կատարվում են 120-180 °C ջերմաստիճանում:

Այս կարծրացուցիչների պահեստավորումը պահանջում է հատուկ խնամք՝ կանխելու դրանց քայքայումը մթնոլորտային խոնավության պատճառով: Ամբողջական ամրացումն ապահովելու համար ռեակցիան իրականացվում է տաքացման տակ։ Հաճախ արագացուցիչի փոքր քանակությունը ավելացվում է արագացման համար, որը չափազանց դանդաղ է ընթանում: Կան նաև անջուր կարծրացուցիչներ, որոնք փոխազդում են խեժի հետ, երբ տաքացվում են 200°C-ից բարձր: Թթվային անհիդրիդները փոխազդում են էպոքսիդային խեժերի հետ՝ առաջացնելով եթերներ։ Որպեսզի այս ռեակցիան առաջանա, անհիդրիդային օղակի բացում է պահանջվում: Պրոտոն պարունակող նյութերի փոքր քանակությունը (օրինակ՝ թթուներ, սպիրտներ, ֆենոլներ և ջուր) կամ Լյուիսի հիմքերը նպաստում են օղակի բացմանը:

Բուժման արդյունքում ձևավորված էսթերային խումբը դիմացկուն է օրգանական և որոշ անօրգանական թթուների ազդեցությանը, սակայն ոչնչացվում է ալկալիների կողմից։ Ստացված նյութերն ունեն ավելի մեծ ջերմային կայունություն և ավելի լավ էլեկտրական մեկուսիչ հատկություններ, քան ամինային կարծրացուցիչներ օգտագործելիս:

Լյուիս թթու կատալիտիկ ամրացում Լյուիս թթուներից միայն մեկը՝ բորի եռաֆտորիդը, լայնորեն օգտագործվում է որպես էպոքսիդային խեժերի ամրացնող նյութ: Մաքուր էպոքսիդին փոքր քանակությամբ ավելացնելիս այս կարծրացուցիչը գործում է որպես կատալիզատոր՝ խեժը պոլիեթերի կատիոնային հոմոպոլիմերացման համար: Բորի տրիֆտորիդը մի քանի րոպեի ընթացքում առաջացնում է շատ արագ էկզոթերմիկ պոլիմերացում: Հետևաբար, մեծ քանակությամբ խեժը բուժելիս, զանգվածում սենյակային ջերմաստիճանը պահպանելու համար, անհրաժեշտ է արգելափակել այն հատուկ տեխնոլոգիայի միջոցով։ Երբ համակցվում է մոնոէթիլամինի (MEA) հետ՝ ձևավորելով BF3-MEA համալիր, բորի տրիֆտորիդը սենյակային ջերմաստիճանում վերածվում է թաքնված բուժիչ նյութի: 90°C-ից բարձր ջերմաստիճանում այն ակտիվանում է և առաջացնում է էպոքսիդային խեժի արագ ամրացում՝ ուղեկցվող ջերմության վերահսկվող արտազատմամբ: Նախածանցներ ստանալու ժամանակ, որոնք հաճախ պահպանվում են մշակումից շաբաթներ առաջ, թաքնված կարծրացուցիչի օգտագործումը բացարձակապես կարևոր է:

BF3-MEA համալիր պարունակող էպոքսիդային խեժերը լայնորեն օգտագործվում են կնքման, գործիքների, լամինատների և ոլորուն արտադրանքների արտադրության մեջ:

Այստեղ որոշակի սահմանափակում է նախածանցների և VG3MEA պարունակող բուժիչ կոմպոզիցիաների հայտնաբերված անկայունությունը խոնավության ազդեցության նկատմամբ:

Արագացուցիչներ Արագացուցիչները ավելացվում են խեժի և կարծրացուցիչ խառնուրդների մեջ՝ արագացնելու նրանց միջև ռեակցիան: Դրանք ներմուծվում են փոքր ոչ ստոյխիոմետրիկ քանակությամբ, որոնք ընտրվում են էմպիրիկ եղանակով՝ առաջնորդվելով ստացված նյութի հատկություններով։ Երրորդային ամիններից մի քանիսը` ամրացնող կատալիզատորները, կարող են նաև արագացուցիչներ լինել մի շարք համակարգերի համար: Ամենից հաճախ դրանք օգտագործվում են թթվային անհիդրիդներով էպոքսիդային խեժերի ամրացման արագությունը բարձրացնելու համար: Այդ նպատակով օգտագործվում է անագի օկտանատ, որը Լյուիսի թթու է։ Որոշ դեպքերում այն թույլ է տալիս բուժել սենյակային ջերմաստիճանում:

Չորացված էպոքսիդային խեժեր Որոշ ընդհանրացումներ կարելի է անել պինդ էպոքսիդային խեժերի քիմիական կառուցվածքի և հատկությունների միջև կապի վերաբերյալ.

Որքան ավելի շատ անուշաբույր օղակներ պարունակվեն էպոքսիդային խեժի բաղադրության մեջ, այնքան բարձր է նրա ջերմային կայունությունը և քիմիական դիմադրությունը.

Անուշաբույր կարծրացուցիչներ օգտագործելիս ձևավորվում են ավելի կոշտ և դիմացկուն նյութեր, քան ալիֆատիկ նյութերի դեպքում, սակայն նման համակարգերի ավելացած կոշտությունը նվազեցնում է մոլեկուլային շարժունակությունը և դրանով իսկ բարդացնում է ռեակտիվ խմբերի փոխազդեցությունը, և այս դեպքում ամրացումը կատարվում է. բարձր ջերմաստիճան;

Միջմոլեկուլային «խաչաձեւ կապերի» խտության նվազեցումը կարող է հանգեցնել նյութի ամրության բարձրացման՝ ընդմիջման ժամանակ երկարացման մեծացման պատճառով.

«Խաչաձև կապերի» խտության նվազեցումը կարող է նաև հանգեցնել խեժի կծկման նվազման՝ ամրացման ընթացքում.

«Խաչաձեւ կապերի» խտության ավելացումը հանգեցնում է բուժվող նյութի քիմիական դիմադրության բարձրացման.

«Խաչաձեւ կապերի» խտության աճը հանգեցնում է ջերմային քայքայման ջերմաստիճանի (և ապակու անցման ջերմաստիճանի Tc) բարձրացմանը, սակայն «խաչկապերի» չափազանց բարձր խտությունը։

նվազեցնում է կոտրվածքի դեֆորմացիան (աճող փխրունություն);

Մոլեկուլների անուշաբույր բեկորները ալիֆատիկ կամ ցիկլոալիֆատիկներով փոխարինելիս, ինչը չի ուղեկցվում համակարգում «խաչաձև կապերի» քանակի փոփոխությամբ, աճում է պինդ խեժի առաձգականությունը և երկարացումը.

Թթվային անհիդրիդով բուժված էպոքսիդները ավելի լավ են գործում թթվային ծառայության մեջ, քան ալկալային ծառայության մեջ:

Շնորհիվ այն բանի, որ էպոքսիդային խեժերը մածուցիկ առաձգական նյութեր են, դրանց հատկությունները կախված են ինչպես ջերմաստիճանից, այնպես էլ փորձարկման տևողությունից (արագություն, հաճախականություն):

Հատուկ մեթոդներով մշակված էպոքսիդային խեժերի հատկությունները.

Հատուկ բուժված էպոքսիդային համակարգեր օգտագործելիս պետք է հաշվի առնել որոշ սահմանափակումներ: Օրինակ, ջեռուցման համար անհարմար մեծ մասերի և հաստ պատերով մասերի արտադրության դեպքում, որտեղ ջերմային լարումները պետք է լինեն նվազագույն, աննպատակահարմար է օգտագործել այնպիսի համակարգեր, որոնք պահանջում են բարձր ջերմաստիճանի ամրացում: Այս դեպքերում օգտագործվում են ցածր ջերմաստիճանի կարծրացուցիչներով համակարգեր: Այս կոմպոզիցիաները ներառում են էպոքսիդային խեժեր, որոնք բուժվում են ալիֆատիկ ամինների ազդեցությամբ: Նման կոմպոզիցիաները սենյակային ջերմաստիճանում բուժելու արդյունքում ստացվում են հիանալի հատկություններով նյութեր, որոնք հետագայում բարելավվում են ցածր ջերմության դեպքում: Իհարկե, այդ խեժերը չեն կարող օգտագործվել բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում:

Էպոքսիդային օլիգոմերները և պոլիմերները օգտագործվում են տեխնոլոգիայի տարբեր ոլորտներում՝ շնորհիվ պարզ մշակման տեխնոլոգիայի հաջող համադրության՝ բարձր ֆիզիկական և մեխանիկական հատկություններով, ջերմակայունությամբ, տարբեր նյութերին կպչունությամբ, տարբեր միջավայրերի նկատմամբ դիմադրությամբ և մթնոլորտային ճնշման տակ պնդելու ունակությամբ։ ցածր նեղացում. Այսպիսով, դրանք լայնորեն օգտագործվում են բարձր ամրության կառուցվածքային նյութերի արտադրության մեջ, հրթիռային և տիեզերական տեխնոլոգիաների, ավիացիայի, նավաշինության, մեքենաշինության, էլեկտրատեխնիկայի, ռադիոէլեկտրոնիկայի և գործիքների արտադրության մեջ:

Էպոքսիդային օլիգոմերները և պոլիմերները լայնորեն օգտագործվում են որպես ածխածնային պլաստմասսաների արտադրության մատրիցներ, որոնք բնութագրվում են բարձր ամրության և կոշտության համադրությամբ ցածր խտությամբ, շփման ցածր ջերմաստիճանի գործակիցով, բարձր ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակությամբ, մաշվածության դիմադրությամբ, ջերմային և դիմադրողականությամբ։ ճառագայթային ազդեցությունները. Կոկինգ և պիրոածխածնային էպոքսիդային ածխածնային պլաստմասսաները դիմացկուն են ջերմային և ջերմային օքսիդատիվ քայքայման, ունեն բարձր ամրության բնութագրեր և լավ ջերմապաշտպան հատկություններ:

Էպոքսիդային խեժերը լավ մատրիցներ են ապակեպլաստե պատրաստելու համար: Բացի ապակե մանրաթելերից և ապակե գործվածքներից, օգտագործվում են քվարցային մանրաթելեր և գործվածքներ, բորի ածխածնային մանրաթելեր, սիլիցիումի կարբիդ և այլ անօրգանական մանրաթելեր։

Բացի անօրգանական մանրաթելերից, օրգանական պոլիմերներից մանրաթելերը օգտագործվում են ամրապնդված էպոքսիդային պլաստմասսա ստանալու համար, մասնավորապես, բարձր ամրության սինթետիկ մանրաթելեր պոլի-պ-ֆենիլեն տերեֆտալամիդից և այլ արամիդներից:

Ապակու, կերամիկայի, փայտի, պլաստմասսայի, մետաղների, էպոքսիդային օլիգոմերների և պոլիմերների լավ կպչման շնորհիվ լայնորեն օգտագործվում են սոսինձների, տաք և սառը բուժիչ միացությունների արտադրության մեջ:

Էպոքսիդային օլիգոմերները օգտագործվում են տարբեր մասերը կնքելու և պարուրելու համար՝ դրանք շրջակա միջավայրից պաշտպանելու համար:

Էլեկտրատեխնիկայում էպոքսիդային օլիգոմերներն օգտագործվում են տրանսֆորմատորների և շարժիչների ոլորունները լցնելու, էլեկտրական մալուխների միացումները կնքելու համար և այլն։

ԹԵՄԱ 6. ՋԵՐՄԱՅԻՆ ԽԵԺԵՐ

Ջերմակայուն խեժերը գծային կամ խաչաձեւ կապակցված հետերոարոմատիկ պոլիմերներ են, որոնք ունեն բարձր ապակու անցումային ջերմաստիճան և ի վիճակի են դիմակայել 300 ° C-ից բարձր օդում երկարատև տաքացմանը՝ առանց կառուցվածքում նկատելի փոփոխությունների:

Չնայած ջերմա-օքսիդատիվ քայքայման գործընթացին, որն անխուսափելիորեն ընթանում է այս պայմաններում, նման պոլիմերների տարրալուծումն ընթանում է համեմատաբար դանդաղ։ Բացի այդ, ենթադրվում է, որ այն բեկորները, որոնց մեջ քայքայվում են այս պոլիմերները, համեմատաբար կայուն են, ինչը բարձրացնում է նյութի «կյանքը» բարձր ջերմաստիճաններում։

Ջերմակայուն խեժերի ստացման առանցքային կետը մեծ քանակությամբ հետերոարոմատիկ բեկորներ պարունակող պոլիմերների սինթեզն է։ Այս բեկորները, որոնք պարունակում են ջրածնի նվազագույն քանակի ատոմներ, որոնք կարող են օքսիդանալ, կարող են կլանել ջերմային էներգիա: Ցավոք, քիմիական կառուցվածքի նույն տարրերը, որոնք որոշում են նման խեժերի ջերմային և օքսիդատիվ կայունությունը, հանգեցնում են լուրջ դժվարությունների, և հաճախ նույնիսկ դրանց վերամշակման անհնարինությանը ցանկալի արտադրանքի մեջ:

1960-ական թվականներին սինթեզվեցին մի շարք հետերոարոմատիկ պոլիմերներ, որոնք, ըստ ջերմագրավիմետրիկ վերլուծության (TGA), բարձր ջերմաստիճաններում լավ ջերմային և օքսիդատիվ կայունություն ունեին։ Այնուամենայնիվ, այս պոլիմերներն օգտագործելու փորձերը որպես կապակցիչներ կատարելագործված կոմպոզիտային նյութերի համար եղել են կամ անհաջող, կամ տնտեսապես ոչ կենսունակ:

Հետևաբար, 1970-ականների սկզբին ջերմակայուն պոլիմերային կապիչների ապագան շատ մշուշոտ և անորոշ էր թվում: Թվում էր, թե նյութերի այս օգտակար դասը կմնա որպես «լաբորատոր հետաքրքրություն»։ Այնուամենայնիվ, պոլիիմիդային պոլիմերների քիմիայի զարգացումը 1972-74 թթ. ոչ միայն վերակենդանացրեց հետաքրքրությունը դրանց նկատմամբ և առաջացրեց նոր զարգացումներ ջերմակայուն կապակցիչների ոլորտում, այլև հնարավորություն տվեց գործնականում իրականացնել այդ կապակցիչների պոտենցիալ բազմաթիվ հնարավորությունները: Ներկայումս պոլիիմիդային թելքավոր կոմպոզիտային նյութերը օգտագործվում են որպես կառուցվածքային նյութեր, որոնք գործում են մոտ 300 ° C ջերմաստիճանում: Կախված իմիդային խմբերը կազմող օրգանական ռադիկալների քիմիական կառուցվածքից, օլիգոիմիդները բաժանվում են արոմատիկ, ալիֆատիկ և ալիցիկլային և ըստ. շղթաների ձևը `գծային կամ եռաչափ (տարածական ցանց):

Բարձր մոլեկուլային քաշի պոլիիմիդների վրա հիմնված կոմպոզիտային նյութերի հիմնական թերությունը նրանց բարձր ծակոտկենությունն է, ինչը կտրուկ սահմանափակում է այդ նյութերի արդյունավետ գործնական կիրառման հնարավորությունները բարձր մեխանիկական բեռների, բարձր ջերմաստիճանների և օքսիդացնող մթնոլորտի պայմաններում միաժամանակյա ազդեցության պայմաններում:

Հետևաբար, ավելի նպատակահարմար է թվում օգտագործել սկզբնական հալվող օլիգոմերային իմիդները, որոնք կարող են պնդանալ պոլիմերացման ռեակցիայի միջոցով, քանի որ պոլիմերացումը չի ուղեկցվում ցնդող կողմնակի արտադրանքների արտազատմամբ, ինչը հանգեցնում է ստացված նյութերի բարձր ծակոտկենության: Մեծ նշանակություն ունեն պոլիմերացման ենթակա օլիգոմերային իմիդները, որոնք պարունակում են մալեյսիմիդ և էնդոմեթիլենտետրահիդրոֆտալիմիդ խմբեր շղթաների ծայրերում:

Այս պահանջները հիմնականում բավարարում են բիսմալեյմիլները, որոնք ստացվում են տարբեր կառուցվածքների դիամիների և մալեյնային անհիդրիդների փոխազդեցությամբ։ Բիս-մալեյիմիդներում կրկնակի կապը էլեկտրոնների պակաս ունի՝ իմիդային ցիկլի կարբոնիլ խմբերին մոտ լինելու պատճառով, հետևաբար, բիս-մալեյիմիդները հեշտությամբ պոլիմերանում են, երբ տաքանում են հալման կետից բարձր՝ ձևավորելով եռաչափ պոլիմերներ։

ԱՐԴՅՈՒՆԱԲԵՐԱԿԱՆ ՁԵՌՆԱՐԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԻ ՎԵՐԱԴԱՐՁ ԹԱՓՈՆՆԵՐ Գրեթե բոլոր ձեռնարկությունների տնտեսական գործունեության ընթացքում առաջանում են թափոններ։ Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ թափոնների քանակն ուղղակիորեն ազդում է ... « ԿՐԹՈՒԹՅԱՆ ԴԱՇՆԱԿԱՆ ԳՈՐԾԱԿԱԼՈՒԹՅՈՒՆ ՄՈՍԿՎԱՅԻ ՊԵՏԱԿԱՆ ԿԱՌՈՒՑՄԱՆ ՀԱՄԱԼՍԱՐԱՆԻ ԿԱՐԳԱՎՈՐՄԱՆ ԾՐԱԳԻՐ _Ներդրումների տնտեսական գնահատում_ «ՀԱՆՐԱՅԻՆ ՍԵՏՐԻ ՏՆՏԵՍՈՒԹՅՈՒՆ» Ցույց է տրվում, որ շուկայական մեխանիզմների և պետական փոխգործակցության խնդիրը. կանոնակարգը պետք է քննարկի ... «փիլիսոփայական գիտությունների թեկնածու, սոցիոլոգիայի և հոգեբանության ամբիոնի կրտսեր գիտաշխատող N...» ներդրողների կողմից, ֆինանսների բաժնի դին Վիթերը, ովքեր ստանում են կարճաժամկետ Սթենֆորդի դիպլոմ… «Ն.Վ. Միխայլովա Մինսկի պետական բարձրագույն ...»:

2017 www.site - «Անվճար էլեկտրոնային գրադարան՝ տարբեր նյութեր»

Այս կայքի նյութերը տեղադրվում են վերանայման համար, բոլոր իրավունքները պատկանում են դրանց հեղինակներին:
Եթե համաձայն չեք, որ ձեր նյութը տեղադրված է այս կայքում, խնդրում ենք գրել մեզ, մենք այն կհեռացնենք 1-2 աշխատանքային օրվա ընթացքում:

2.5.9. Ձուլվածքների հեռացում կաղապարներից և միջուկները ձուլվածքներից

2.5.10. Ձուլվածքների մշակման ավարտական գործողություններ

2.6. Ձուլվածքների արտադրություն մեկանգամյա բարակ պատերով (կեղևով) կաղապարներով

2.7. Ձուլման այլ մեթոդներ միանվագ մոդելների համար

2.8. Ձուլվածքների արտադրություն բազմաթիվ կաղապարներում

2.8.1. Ձուլվածքների արտադրություն մետաղական կաղապարներում (սառեցման կաղապարներ)

2.8.2. Ձուլվածքների արտադրություն մետաղական կաղապարներում բարձր ճնշման տակ

2.8.3. Սեղմեք ձուլումը

2.8.4. շարունակական ձուլում

2.8.5. Էլեկտրասլագ ձուլում

2.9. Վերահսկվող ճնշման ձուլում

2.10. Սառեցման ձուլում

2.11. կենտրոնախույս ձուլում

2.12. Կախովի ձուլում

2.13. Ձուլված համաձուլվածքներ

2.13.1. Ձուլման համաձուլվածքների հայեցակարգը

2.13.2. Համաձուլվածքների ձուլման հատկությունները

2.13.3. Մեխանիկական հատկություններ

2.13.4. Ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ

2.13.5. Տեխնոլոգիական հատկություններ

2.13.6. Գործառնական հատկություններ

13.7. Ձուլման համաձուլվածքների համառոտ նկարագրությունը

2.13.8. Ձուլման համաձուլվածքների հալեցում

2.14. Ձուլման նախագծման տեխնոլոգիական պահանջներ

2.14.1. Ձուլման արտադրունակության ընդհանուր հայեցակարգը

2.14.2. Ձուլման ձևավորման որոշ հիմնական պահանջներ

2.15. Ձուլման արտադրության տեխնոլոգիայի նախագծման հիմունքները

Բաժին 3 Մետաղների ձևավորում

3.1. Ընդհանուր տեղեկություն

3.1.1. Պլաստիկ դեֆորմացիայի ֆիզիկական հիմքը

3.1.2. Մետաղների ձևավորման առավելությունները

3.1.3. Ճնշման բուժման ազդեցությունը մետաղների և համաձուլվածքների կառուցվածքի և հատկությունների վրա

3.2. Ճնշման մշակումից առաջ մետաղի ջեռուցում

3.2.1. Ջերմաստիճանի բուժման ճնշման ընտրություն

3.2.2. Ջեռուցման սարքեր

3.3. Մետաղների ձևավորման տեսակները

3.3.1. գլանվածքի արտադրություն

3.3.2. Սեղմելով

3.3.3. Նկարչություն

3.3.4. Դարբնագործություն

3.3.5. Չափային դրոշմում

3.3.6. թերթիկ դրոշմում

3.3.7. Հատուկ ձևավորման գործընթացներ

Բաժին 4. Եռակցման գործընթացների, զոդման և սոսնձման տեխնոլոգիա

4.1. Եռակցման ֆիզիկական հիմքը

4.1.1. Եռակցված հանգույցի ձևավորման էությունը

4.1.2. Եռակցված հոդերի ընդհանուր բնութագրերը

4.2. Fusion եռակցման

4.2.1. Աղեղային եռակցման գործընթացի էությունը

4.2.2. Էլեկտրական աղեղ

4.2.4. Ձեռքով աղեղային զոդում

4.2.5. Ավտոմատ սուզվող աղեղային զոդում

4.2.6. Պաշտպանված աղեղային զոդում

4.2.7. Պլազմային զոդում

4.2.8. Էլեկտրական եռակցում

4.2.9. էլեկտրոնային ճառագայթով եռակցում

4.2.10. լազերային զոդում

4.2.11. Գազի զոդում

4.3. ճնշման զոդում

4.3.1. Կոնտակտային եռակցման հիմնական մեթոդները

4.3.2. Կոնտակտային եռակցման մեքենաներ

4.3.3. Եռակցման կետային և կարի տեխնոլոգիա

4.3.4. Հետույքի եռակցման տեխնոլոգիա

4.3.5. Կոնդենսատորի զոդում

4.3.6. Ճնշման եռակցման հատուկ տեսակներ

4.4. Եռակցման ֆիզիկաքիմիական հիմքերը

4.5. Կառուցվածքային նյութերի եռակցման տեխնոլոգիա

4.5.1. Ածխածնային պողպատների եռակցման առանձնահատկությունները.

4.5.2. Լեգիրված պողպատների եռակցման առանձնահատկությունները.

4.5.3. Չուգունի եռակցման առանձնահատկությունները

4.5.4. Գունավոր համաձուլվածքների եռակցման առանձնահատկությունները

4.6. Եռակցված հոդերի արտադրություն

4.7. Զոդման և կապող նյութեր

4.7.1. Զոդում

4.7.2. Սոսնձում

Բաժին 5. Փոշիներից, պոլիմերներից, ռետիններից, կոմպոզիտային և անօրգանական նյութերից արտադրանքի արտադրության տեխնոլոգիա.

5.1. Փոշի մետալուրգիա

5.1.1. Տեխնոլոգիաների հիմունքներ

5.1.2. Փոշի նյութեր

5.2. Ինքնաբացվող բարձր ջերմաստիճանի սինթեզ (SHS)

5.3. Պոլիմերներ

5.3.1. Պոլիմերների կառուցվածքը և հատկությունները

5.3.2. Ապրանքներ ձեռք բերելու տեխնոլոգիաներ

5.4. Կոմպոզիտային նյութեր (կմ)

5.4.1. Կոմպոզիտներ մետաղական մատրիցով

5.4.2. Պոլիմերային մատրիցային կոմպոզիտներ

5.4.3. կմ-ից արտադրանքի ստացման եղանակները

5.5. Ռետինե արտադրանք

5.6. Անօրգանական նյութեր

5.6.1. անօրգանական ակնոցներ

5.6.2. Կերամիկա

Բաժին 6. Մեքենայի մասերի մշակման տեխնոլոգիական մեթոդներ

6.1 Ընդհանուր տեղեկություններ

6.1.1. Մեքենայի մասերի բլանկների մշակման մեթոդներ

6.1.2. Մեքենաների ճշգրտություն և կոշտություն

6.2. Մետաղների կտրման հիմունքները

6.2.1. Կտրման շարժումներ և մշակման նախշեր

6.2.2. Կտրման բնութագրերը և կտրվածքի շերտի երկրաչափությունը

6.2.3. Պտտվող գործիքի տարրեր

6.2.4. Կտրիչների կոորդինացիոն հարթությունները

6.2.5. Ստատիկ կտրիչ անկյուններ

6.2.6. Կտրման գործընթացի ֆիզիկական հիմքը

6.2.7. Կտրման պայմանների և արտադրողականության բարձրացման ուղիների ընտրություն

6.3. Կտրող գործիքների արտադրության նյութեր

6.4. Ընդհանուր տեղեկություններ մետաղական կտրող մեքենաների մասին

6.4.1. Մետաղ կտրող մեքենաների դասակարգում

6.4.2. Մեքենայի կինեմատիկական սխեման

6.5. հաստոցներ խառատահաստոցների վրա

6.5.1. Շրջադարձային մեթոդ

6.5.2. Պտուտակ կտրող խառատահաստոցներ

6.5.3. Ուղղահայաց խառատահաստոցներ

6.5.4. Պտտվող - պտտվող մեքենաներ

6.5.5. Խառատահաստոցներ և կիսաավտոմատ

6.6. Հորատման և հորատման մեքենաներ

6.6.1. Հորատման և փոսագործության գործիք

6.6.2. Հորատման մեքենաների տեսակները

6.7. Մշակում ֆրեզերային մեքենաների վրա

6.7.1. Ֆրեզերային մեթոդը և կտրիչների տեսակները

6.7.2. Ընդհանուր նշանակության ֆրեզերային մեքենաներ

6.7.3. Աքսեսուարներ ֆրեզերային մեքենաների համար

6.8. Ձգվող

6.8.1. Մեքենաների տեսակները և դրանց նպատակը

6.8.2. Կտրող գործիք և մշակման սխեմաներ

6.9. Փոխանցումների կտրման գործընթացներ

6.9.1. Ատամի պրոֆիլավորման մեթոդներ

6.9.2. հանդերձում կտրող գործիք

6.9.3. Փոխանցումների կտրման տեխնոլոգիական մեթոդներ

6.10. թելերի կտրում

6.10.1. Թելերի ձևավորման գործիք

6.10.2. Թելեր կտրիչներով և սանրերով

6.10.3. Թելեր ֆրեզերային կտրիչներով

6.10. 4. Ծորակներով պարուրվել

6.10.5. Թելերի կտրումը մահանում է

6.10.6. Թելերի գլուխներ

6.10.7. Թելերի գլորում

6.11. Հղկող վերամշակում

6.11.1. Հղկող գործիքներ

6.11.2. մանրացնելը

6.11.3. Հոնինգ

6.11.4. գերհարդարում

6.11.5. Փայլեցում

6.11.6. նուրբ կարգավորում

6.12. Էլեկտրական, քիմիական և համակցված մշակման մեթոդներ

6.12.1. ուլտրաձայնային կտրում

6.12.2. Ջերմային կտրում

6.12.3. Էլեկտրաէրոզիվ մշակման մեթոդներ

6.12.4. Քիմիական մշակման մեթոդներ

6.12.5. Ճառագայթների մշակման մեթոդներ

6.13. Մեքենաների, մեխանիզմների և մասերի նախագծման արտադրություն

5.4.2. Պոլիմերային մատրիցային կոմպոզիտներ

Պոլիմերային մատրիցով կոմպոզիտային նյութերը բնութագրվում են ցածր խտությամբ (1200 ... 1900 կգ / մ 3), ցածր զգայունությամբ, ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակությամբ, բարձր հոգնածությամբ և հատուկ ուժով, մշակելիությամբ, ռադիոթափանցիկությամբ (մի շարք նյութեր) և այլն: Որպես պոլիմերային մատրիցներ կոմպոզիտների համար օգտագործվում են որպես ջերմակայուն (հիմնականում) և ջերմապլաստիկ պոլիմերներ, իսկ լցոնիչներ՝ վերը նշվածներից որևէ մեկը:

Ջերմապլաստիկ պոլիմերների վրա հիմնված նյութերտարբեր բնույթի ցրված լցոնիչներով (տալկ, գրաֆիտ, մետաղի օքսիդներ, շերտավոր պինդ քսանյութեր, մետաղի փոշիներ, դիսկրետ ապակեպլաստե և այլն) օգտագործվում են թեթև և միջին ծանրաբեռնվածությամբ մեքենաների և ապարատների, մարմնի մասերի, շարժակների և պտուտակների արտադրության համար, առանցքակալներ և կնիքներ, շարժիչ գոտիներ, բեռնարկղեր և այլն:

Ջերմապլաստիկ կոմպոզիտներից առավել լայնորեն կիրառվում են ապակիով լցված նյութերը։ Որպես լցոնիչ օգտագործվում են 9 ... 13 մկմ տրամագծով մանրաթելեր ալկալիներից ազատ ալյումինոբորոսիլիկատային ապակուց՝ կարճ (0,1 ... 1 մկմ երկարություն) և երկար (3 ... 12 մմ երկարություն) լցման աստիճանով։ 10 ... 40% պոլիմերային զանգված: Արտադրվում են պոլիամիդների, պոլիկարբոնատի, պոլիպրոպիլենի և այլ ջերմապլաստիկների հիման վրա ապակուց լցված պլաստմասսա։ Թերմոպլաստիկները ապակե մանրաթելով լցնելը մեծացնում է պոլիմերների ուժային բնութագրերը և ջերմակայունությունը, նվազեցնում է սողանքը 1,5 ... 2 անգամ, նվազեցնում է ջերմային ընդլայնումը 2 ... 7 անգամ, մեծացնում է դիմացկունության սահմանը և մաշվածության դիմադրությունը: Կոշտ շերտով քսանյութերի ներմուծումը կոմպոզիտների մեջ, ինչպիսիք են գրաֆիտը, մոլիբդենի դիսուլֆիդը, բորի նիտրիդը և այլն, նվազեցնում է պոլիմերների շփման գործակիցը և մեծացնում դրանց մաշվածության դիմադրությունը:

Թերմոպլաստիկների վրա հիմնված կոմպոզիտների ուժը հասնում է 150 ... 160 ՄՊա-ի՝ բավականաչափ բարձր ազդեցության ուժով (KCU = 8 ... 60 J/m2):

Ջերմակայուն պլաստիկի վրա հիմնված կոմպոզիտային նյութերհիմնված են պոլիմերների վրա, որոնք ամրանում են տաքացման ժամանակ կամ կարծրացուցիչների ազդեցության տակ՝ ձևավորելով եռաչափ պոլիմերային կառուցվածք: Ֆենոլ-ֆորմալդեհիդի, միրեա-ֆորմալդեհիդի, մելամին-ֆորմալդեհիդի, օրգանոսիլիկոնի և այլ խեժերի վրա հիմնված կոմպոզիտները տաքացման միջոցով բուժվողներից են: Երկրորդ տեսակը ներառում է պոլիսիլոքսանների, էպոքսիդային խեժերի և չհագեցած պոլիեսթերների վրա հիմնված կոմպոզիտներ։

Ջերմակայուն պլաստմասսաները, ի տարբերություն ջերմապլաստիկների, բնութագրվում են սառը հոսքի իսպառ բացակայությամբ, ունեն զգալիորեն ավելի մեծ ջերմակայունություն, անլուծելի են և ունեն թեթև ուռչում։ Նրանք ցուցադրում են հատկությունների կայունություն մինչև ջերմակայունության ջերմաստիճանը, երկարատև բեռներին դիմակայելու ունակություն -60-ից մինչև +200 ... 300 ° C ջերմաստիճանում, կախված պոլիմերի տեսակից և ունեն լավ դիէլեկտրական հատկություններ: Բայց այս նյութերը տեխնոլոգիապես ավելի քիչ զարգացած են, քան ջերմապլաստիկները:

Էպոքսիդային խեժերն ունեն ամենամեծ կպչունությունը լցոնիչին: Չորացված էպոքսիդային խեժերը դիմացկուն են ալկալիների, օքսիդացնող նյութերի և օրգանական թթուների մեծ մասի նկատմամբ: Սակայն դրանց վրա հիմնված կոմպոզիտներն ունեն ցածր մեխանիկական հատկություններ, ունեն ջերմակայունություն մինչև 200 °C, բացի այդ, այդ խեժերը թունավոր են։

Սիլիցիումի օրգանական և պոլիիմիդային կապող նյութերի վրա հիմնված կոմպոզիտներն ունեն ամենաբարձր ջերմակայունությունը (մինչև 280 ... 350 °C):

Էպոքսիդային խեժերի և չհագեցած պոլիեսթերների օգտագործումը հնարավորություն է տալիս ձեռք բերել նյութեր, որոնք կարող են պնդանալ սենյակային ջերմաստիճանում (սառը կարծրացում), ինչը շատ կարևոր է մեծ չափերի արտադրանքի արտադրության մեջ:

Կոմպոզիտային նյութերի հետ ցրված լցոնիչներորոնք օգտագործվում են որպես օրգանական (փայտի ալյուր, ցելյուլոզա) և հանքային (քվարց, տալկ, միկա, մետաղների օքսիդներ, պինդ շերտավոր քսանյութեր, այդ թվում՝ գրաֆիտ, մոլիբդենի դիսուլֆիդ, բորի նիտրիդ) նյութերի փոշիներ, ունեն իզոտրոպ հատկություններ, ցածր մեխանիկական ուժ և ազդեցության ուժ։ .

Ինչպես թելքավոր ամրապնդող նյութերՕգտագործվում են բամբակյա քարեր, լարերի թելեր, ասբեստի մանրաթել, ապակեպլաստե։ Համապատասխանաբար, այդ նյութերը կոչվում են մանրաթելեր, լարի մանրաթելեր, ասբեստի մանրաթելեր, ապակե մանրաթելեր:

մանրաթելեր - պլաստմասսա, որը հիմնված է ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժով ներծծված բամբակյա սալիկների վրա: Նյութերն ունեն ուժեղ հարվածային ուժ (մինչև 10 կՋ/մ 2)՝ համեմատած մամլիչ փոշիների հետ, սակայն ունեն զգալիորեն ցածր հեղուկություն, ինչը թույլ չի տալիս ստանալ բարակ պատերով մասեր։ Մանրաթելերն ունեն ցածր դիէլեկտրական հատկություններ, անկայուն են արևադարձային կլիմայական պայմանների համար և ունեն անիզոտրոպ հատկություններ։ Դրանք օգտագործվում են թրթռումային և հարվածային բեռների նկատմամբ բարձր դիմադրություն ունեցող ընդհանուր տեխնիկական արտադրանքի արտադրության համար, որոնք աշխատում են ճկման և ոլորման մեջ, օրինակ, գոտիների ճախարակներ, եզրեր, բռնակներ, ծածկոցներ և այլն:

Ասբեստի մանրաթելեր - մանրաթելային միներալ՝ ասբեստ պարունակող կոմպոզիտներ, որոնք բաժանվում են մինչև 0,5 մկմ տրամագծով բարակ մանրաթելերի: Որպես կապակցիչ օգտագործվում են ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային և սիլիցիումի օրգանական խեժերը։ Նրանք ունեն բարձր ազդեցության ուժ և ջերմակայունություն մինչև 200 °C, դիմացկուն են թթվային միջավայրերին և ունեն լավ շփման հատկություններ: Դրանք հիմնականում օգտագործվում են որպես արգելակային սարքերի (արգելակման բարձիկներ, երեսպատումներ, կցորդիչներ) նյութեր։

Ֆենոլ-ֆորմալդեհիդի վրա հիմնված ասբեստի մանրաթելերը օգտագործվում են էլեկտրական նպատակներով բարձր ամրության ջերմակայուն մասերի արտադրության համար (էլեկտրական վահանակներ, բարձր և ցածր լարման կոլեկտորներ), իսկ սիլիցիումի օրգանական պոլիմերների հիման վրա՝ երկար ժամանակ գործող մասերի համար։ մինչև 200 ° C ջերմաստիճանում (նյութ K-41-5) և բարձր հզորության կոնտակտորների աղեղային խցիկների, տերմինալային բլոկների համար (KMK-218): Վերջին նյութերը տրոպիկական դիմացկուն են: Ֆաոլիտ -ասբ մանրաթելը՝ ստացված ասբ մանրաթելերը ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժով ներծծելով, որին հաջորդում է խառնուրդը գլորելով, օգտագործվում է թթվակայուն խողովակների և տարաների արտադրության համար։

Ապակեպլաստե պլաստմասսա են, որոնք պարունակում են ապակեպլաստե որպես լցոնիչ: Օգտագործվում են 5 ... 20 մկմ տրամագծով ապակե մանրաթելեր, բարձր ամրությամբ՝ առաձգական ուժով  V = 600 ... 3800 ՄՊա և բարձր մոդուլով (VM-1, VMP, M-11), որոնք ունեն  V։ = 3900 ... 4700 ՄՊա և առաձգական մոդուլ մինչև 110 ԳՊա ձգման դեպքում: Օգտագործվում են տարբեր երկարությունների մանրաթելեր, թելեր, կապոցներ, որոնք մեծապես որոշում են ապակեպլաստե ազդեցության ուժը։ Որքան բարակ է մանրաթելը, այնքան քիչ են նրա թերությունները և այնքան բարձր է ուժը:

Ապակեպլաստե ապակեպլաստե մեխանիկական հատկությունները կախված են ապակեպլաստե ապակեպատման բաղադրությունից, քանակից և երկարությունից, կապի տեսակից, ապակեպլաստե կապի միջերեսում տեղի ունեցող ֆիզիկական և քիմիական գործընթացներից և մշակման եղանակից: Օրինակ, ապակե մանրաթելը E ապակուց (ալկալի չպարունակող ալյումինոսիլիկատ) S ապակե մանրաթելով (ջերմակայուն բարձր ամրություն) փոխարինելը էպոքսիդային կապակցիչում կարող է մեծացնել կոմպոզիտային ամրությունը 40%-ով:

Ապակեպլաստե ապակեպլաստե թրջվելը կապակցիչով բարելավելու համար, նվազեցնել լարումները, որոնք առաջանում են միջերեսում, մեծացնել կպչունությունը մանրաթելի և կապի միջև, մանրաթելերի հարդարումը (մշակումը) տարբեր ռեակտիվ խմբեր պարունակող միացություններով (վինիլ, մետակրիլ, ֆենիլ, ամին). և imino խմբերը և այլն) օգտագործվում է։ Մանրաթելի հետ կապակցիչի սահմանային շերտում լարումների նվազեցումը, կծկման և ծակոտկենության նվազումը, ջերմակայունության բարձրացումը նպաստում է կապի մեջ փոշու լցանյութերի, մասնավորապես, պինդ կապի փոշի ներմուծմամբ:

Ապակեպլաստե ապակեպլաստեները բաժանվում են՝ խճճված մանրաթելային, հատիկավոր և նուրբ ցրված մամլիչ զանգվածների:

Խճճված ապակեպլաստեստացվել է 40 ... 70 մմ երկարությամբ մանրաթելերի հատվածների ներծծմամբ, որին հաջորդում է փափկելը և չորացումը՝ լուծիչը հեռացնելու համար (օրինակ՝ AG-4V): Այս նյութերի թերությունը կապող նյութի անհավասար բաշխումն է, մեխանիկական հատկությունների ավելի մեծ տարածումը և այլ ապակեպլաստեների համեմատ ավելի քիչ հեղուկություն:

Հատիկավոր ապակեպլաստե(պրեմիքսներ)ստացվում է չոլորված ապակե մանրաթելերի և ապակե կապոցների ներծծման արդյունքում, որին հաջորդում է չորացումն ու կտրումը 5, 10, 20 և 30 մմ երկարությամբ հատիկների: Գրանուլի տրամագիծը 0,5 ... 8 մմ: Նյութը ունի լավ հոսունություն և հեղուկություն, մեխանիկական հատկությունների ավելի մեծ կայունություն: Նյութերի այս կատեգորիան ներառում է դոզային ապակեպլաստե DSV:

Նուրբ ապակե մանրաթելային մամլիչներպատրաստվում են մանրացված ապակե մանրաթելերը մինչև 1,5 մմ երկարությամբ կապակցիչով խառնելով, որին հաջորդում է հատիկավորումը (հատիկներ՝ 3 ... 6 մմ չափի)։ Նաև արտադրվում է «ապակե չիպսեր» մինչև 10 ... 50 մմ երկարությամբ հատիկներով ներծծված ապակեպլաստե թափոններից:

Մինչև 6 մմ չափի հատիկներով հատիկավոր ապակեպլաստե ապակեպլաստե մշակումը կատարվում է ներարկման ձուլման միջոցով: Նուրբ ապակե մանրաթելերը կարող են մշակվել ներարկման ձուլման միջոցով, իսկ մետաղական կցամասերով արտադրանքի արտադրության մեջ՝ ներարկման ձևավորում: 10 մմ հատիկի երկարությամբ ապակեպլաստե ապակեպլաստե մշակումը կատարվում է ձուլման և ուղղակի սեղմման միջոցով, իսկ 20 և 30 մմ հատիկի երկարությամբ՝ միայն ուղղակի սեղմումով։

Ապակեպլաստե ապակեպլաստեից պատրաստում են մարմնի մասեր, վահանների տարրեր, մեկուսիչներ, խրոցակների միակցիչներ, ալեհավաքների սալիկներ և այլն: -60-ից +200 °C ջերմաստիճանում աշխատող արտադրանքները պատրաստվում են անիլին-ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժերի և ալկալի չպարունակող ալյումինոբորոսիլիկատ ապակե մանրաթելի հիման վրա, իսկ ջերմաստիճանի տիրույթի համար՝ 60 ... +100 °C՝ հիմքի վրա: էպոքսիդային խեժեր.

Սիլիցիումի օրգանական խեժերի վրա հիմնված ապակե մանրաթելերը շահագործվում են մինչև 400 °C ջերմաստիճանի դեպքում և կարճ ժամանակում և ավելի բարձր ջերմաստիճանի դեպքում քվարցի կամ սիլիցիումի մանրաթելերի օգտագործմամբ: Ջերմային պաշտպանիչ մասերի համար օգտագործվում են ապակե մանրաթելեր, որոնք հիմնված են սիլիցիումի մանրաթելի և ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժերի վրա:

Ապակե գորգերի և չհագեցած պոլիեսթեր խեժերի հիման վրա, նախապատմություններ, որոնք օգտագործվում են մեծ չափերի մասերի (մարմիններ, նավակներ, սարքերի մարմնի մասեր և այլն) արտադրության համար։ Կողմնորոշված մանրաթելերի օգտագործումը հնարավորություն է տալիս ձեռք բերել բարելավված մեխանիկական հատկություններով ապակե մանրաթելեր: Օրինակ, կողմնորոշված ապակեպլաստե AG-4C ունի՝  V = 200 ... 400 ՄՊա, KCU = 100 կՋ / մ 2; մինչդեռ խճճված մանրաթելի վրա հիմնված AG-4V-ի համար՝  V = 80 ՄՊա, KCU = 25 կՋ / մ 2:

Օրգանական մանրաթելեր պոլիմերային կապող նյութերի վրա հիմնված կոմպոզիտային նյութեր են, որոնցում որպես լցանյութ ծառայում են օրգանական պոլիմերների (պոլիամիդ, լավսան, նիտրոն, վինոլ և այլն) մանրաթելերը։ Ամրապնդման համար օգտագործվում են նաև ամրացումներ, գործվածքներ և գորգեր այս մանրաթելերից: Որպես կապող նյութեր օգտագործվում են ջերմակայուն խեժեր (էպոքսիդ, ֆենոլ-ֆորմալդեհիդ, պոլիիմիդ և այլն)։

Նմանատիպ ջերմաֆիզիկական բնութագրերով պոլիմերային կապակցիչների և լցոնիչների օգտագործումը, ինչպես նաև դրանց միջև դիֆուզիոն և քիմիական փոխազդեցության ունակ, ապահովում է կոմպոզիտներին մեխանիկական հատկությունների կայունություն, բարձր հատուկ ուժ և հարվածային ուժ, քիմիական դիմադրություն, դիմադրություն ջերմային ցնցումների, արևադարձային մթնոլորտ և քայքայում: Օրգանական մանրաթելերի մեծ մասի թույլատրելի աշխատանքային ջերմաստիճանը 100 ... 150 ° C է, իսկ պոլիիմիդային կապի և ջերմակայուն մանրաթելերի հիման վրա `մինչև 200 ... 300 ° C: Այս նյութերի թերությունները ներառում են ցածր սեղմման ուժ և սողուն:

Բարձր ամրության կոմպոզիտներ ստանալու համար օգտագործվում են անուշաբույր պոլիամիդների վրա հիմնված մանրաթելեր (արամիդային մանրաթելեր SVM, Terlon, Kevlar), որոնք ունեն բարձր մեխանիկական հատկություններ, ջերմային կայունություն լայն ջերմաստիճանի միջակայքում, լավ դիէլեկտրիկ և հոգնածության հատկություններ: Հատուկ ամրության առումով այս մանրաթելերը զիջում են միայն բորին և ածխածնային մանրաթելերին:

Բորային մանրաթելեր - կոմպոզիտային նյութեր բորի մանրաթելերով լցված պոլիմերային մատրիցայի վրա: Նրանք ունեն լավ մեխանիկական հատկություններ, ցածր սողուն, բարձր ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակություն, դիմադրություն օրգանական լուծիչների, վառելիքի և քսանյութերի, ռադիոակտիվ ճառագայթման և ցիկլային փոփոխական բեռների նկատմամբ:

Բորի մանրաթելերը արտադրվում են BCl 3 + H 2 գազային խառնուրդից բորի քիմիական նստեցմամբ ~1130°C ջերմաստիճանի վոլֆրամի թելի վրա: Ջերմակայունությունը բարձրացնելու համար մանրաթելերը պատված են սիլիցիումի կարբիդով, որը նույնպես նստում է գոլորշի-գազի փուլից արգոն և ջրածնի միջավայրում: Նման մանրաթելերը կոչվում են բորսիկ: Որպես բորի մանրաթելերի կապակցիչ, օգտագործվում են փոփոխված էպոքսիդային խեժեր և պոլիիմիդներ: Բորի մանրաթելերը KMB-3, KMB-Zk ապահովում են արտադրանքի աշխատանքը մինչև 100 °C, KMB-1 և KMB-1k մինչև 200 °C և KMB-2k մինչև 300 °C ջերմաստիճանում: Մշակման արտադրունակությունը բարելավելու համար օգտագործվում են կոմպոզիտներ, որոնք պարունակում են բորի մանրաթելի խառնուրդ ապակե մանրաթելով:

Բորի մանրաթելերը օգտագործվում են ավիացիայի և տիեզերական տեխնոլոգիաների մեջ՝ տարբեր պրոֆիլների, պանելների, կոմպրեսորային մասերի և այլնի արտադրության համար։

Ածխածնային մանրաթելեր (CFRP) - կոմպոզիտային նյութեր, որոնք հիմնված են պոլիմերային կապի և ածխածնային մանրաթելերի վրա: Ածխածնային մանրաթելերը բնութագրվում են բարձր ջերմակայունությամբ. կոնկրետ ուժ, քիմիական և եղանակային դիմադրություն, ջերմային գծային ընդարձակման ցածր գործակից:

Օգտագործվում են երկու տեսակի մանրաթելեր՝ կարբոնացված և գրաֆիտացված։ Որպես սկզբնական նյութ օգտագործվում են վիսկոզայի կամ պոլիակրիլոնիտրիլային (PAN) մանրաթելեր, քարե և նավթային սկիպիներ, որոնք ենթարկվում են հատուկ ջերմային մշակման։ Չօքսիդացող միջավայրում բարձր ջերմաստիճանի մշակման գործընթացում օրգանական մանրաթելից անցում է կատարվում ածխածնային մանրաթելերին։ Կարբոնացումն իրականացվում է 900 ... 2000 °C ջերմաստիճանում, իսկ գրաֆիտացումը՝ մինչև 3000 °C ջերմաստիճանում։ Ըստ մեխանիկական հատկությունների՝ ածխածնային մանրաթելերը բաժանվում են բարձր մոդուլի և բարձր ամրության։ Որպես կապակցիչներ օգտագործվում են ջերմակայուն պոլիմերներ՝ էպոքսիդ, ֆենոլ-ֆորմալդեհիդ, էպոքսիդաֆենոլային խեժեր, պոլիիմիդներ և այլն, ինչպես նաև ածխածնային մատրիցներ։

Ածխածնային մանրաթելերն ունեն լավ մեխանիկական հատկություններ, ստատիկ և դինամիկ դիմացկունություն, ջրի և քիմիական դիմադրություն և այլն:

Էպոքսիդ-անիլինո-ֆորմալդեհիդի (KMU-3, KMU-Zl) վրա հիմնված ածխաթելերը կարող են աշխատել մինչև 100 °C ջերմաստիճանում, էպոքսիդաֆենոլային (KMU-1l, KMU-ly) մինչև 200 °C, պոլիիմիդի վրա ( KMU- 2, KMU-2l) մինչև 300 °C, ածխածնային մատրիցով մինչև 450 °C օդում և մինչև 2200 °C իներտ մթնոլորտում:

Կարբոֆիբրերը օգտագործվում են ավիացիայի և հրթիռային տեխնիկայի կառուցվածքային մասերի, ալեհավաքների, նավերի, մեքենաների և սպորտային սարքավորումների արտադրության համար:

Շերտավոր կոմպոզիտային նյութերունեն թերթերի լցոնիչներ (գործվածքներ, թուղթ, երեսպատում և այլն), ներծծված և միացված պոլիմերային կապակցիչով: Այս նյութերն ունեն անիզոտրոպ հատկություններ: Որպես թելքավոր ամրապնդող տարրեր, օգտագործվում են տարբեր բնույթի բարձր ամրության մանրաթելերի վրա հիմնված գործվածքներ՝ բամբակ, ապակե-ասֆալտ գործվածքներ, օրգանական գործվածքներ, ածխածնային գործվածքներ, օրգանական ապակե գործվածքներ, բոր-օրգանական ապակե գործվածքներ: Գործվածքները միմյանցից տարբերվում են թելերի և հյուսվածքի մանրաթելերի հարաբերակցությամբ, գործվածքի տեսակով, որն ազդում է դրանց մեխանիկական հատկությունների վրա։ Լամինացված կոմպոզիտները արտադրվում են թիթեղների, խողովակների, բլանկների տեսքով։

Գետինաքս - պլաստիկ, որը հիմնված է փոփոխված ֆենոլային, ամինո-ֆորմալդեհիդային և միզանյութի խեժերի և տարբեր տեսակի թղթի վրա:

Organogetinaks-ը պատրաստվում է թղթի հիման վրա սինթետիկ մանրաթելից, առավել հաճախ արոմատիկ պոլիամիդներից և պոլիվինիլային սպիրտից: Որպես կապակցիչներ օգտագործվում են պոլիիմիդներ, ֆենոլ-ֆորմալդեհիդ, էպոքսիդային խեժեր և այլն։ Գետինակների համեմատ նրանք ավելի բարձր դիմադրություն ունեն ագրեսիվ միջավայրերում և բարձր ջերմաստիճանում մեխանիկական և դիէլեկտրական հատկությունների կայունություն:

Տեքստոլիտ - լամինացված պլաստիկ, որը հիմնված է պոլիմերային կապիչների և բամբակյա գործվածքների վրա: Նյութը ունի բարձր մեխանիկական հատկություններ, դիմադրություն թրթռումներին: Կախված հիմնական նպատակից՝ տեքստոլիտները բաժանվում են կառուցվածքային, էլեկտրական, գրաֆիտի, ճկուն բարձման։

Կառուցվածքային տեքստոլիտի PTK, PT, PTM դասակարգերը օգտագործվում են շարժակների, հարթ առանցքակալների արտադրության համար, որոնք գործում են շփման գոտում 90 ° C-ից ոչ ավելի ջերմաստիճանում, գլանման գործարաններում, տուրբիններում, պոմպերում և այլն: Այն արտադրվում է թիթեղների տեսքով: հաստությունը 0,5-ից 8 մմ և 8-ից 13 մմ հաստությամբ թիթեղներ:

Էլեկտրատեխնիկական տեքստոլիտը օգտագործվում է որպես էլեկտրական մեկուսիչ նյութ մինուս 65-ից +165°C աշխատանքային ջերմաստիճաններով և մինչև 65% խոնավությամբ միջավայրերում: Արտադրվում է A, B, G, VCh 0,5-ից 50 մմ հաստությամբ թերթիկների տեսքով։ Էլեկտրական ուժ տրանսֆորմատորային յուղում մինչև 8 կՎ/մմ: Ա աստիճան - բարելավված էլեկտրական հատկություններով տրանսֆորմատորային յուղում և օդում աշխատելու համար 50 Հց արդյունաբերական հաճախականությամբ: B աստիճան - բարելավված էլեկտրական հատկություններով օդում աշխատելու համար 50 Հց հաճախականությամբ: G աստիճան - հատկությունների և օգտագործման տարածքի առումով նման է A աստիճանին, բայց ծալման և հաստության ընդլայնված հանդուրժողականությամբ: HF աստիճան - բարձր հաճախականություններով օդում աշխատելու համար (մինչև 10 6 Հց):

Գրաֆիտ տեքստոլիտը օգտագործվում է գլանվածքային սարքավորումների համար առանցքակալների արտադրության համար և արտադրվում է 1 ... 50 մմ հաստությամբ թիթեղների տեսքով, մինչև 1400 մմ երկարությամբ և մինչև 1000 մմ լայնությամբ:

Ճկուն միջադիր տեքստոլիտը օգտագործվում է յուղերի, կերոսինի, բենզինի ազդեցության տակ գտնվող մեքենաների հավաքածուներում կնքման և մեկուսիչ միջադիրների արտադրության համար: Արտադրվում են 0,2 ... 3,0 մմ հաստությամբ թիթեղների տեսքով։

Վ ասբեստ-տեքստոլիտներ և ասբոգետինակներ Որպես լցոնիչներ, համապատասխանաբար, պարունակվում է ասբեստի գործվածք կամ ասբեստի թուղթ (մինչև 60%), իսկ որպես կապող նյութ՝ ֆենոլ-ֆորմալդեհիդ և մելամին-ֆորմալդեհիդային խեժեր, սիլիցիում-օրգանական պոլիմերներ, որոնք որոշում են թույլատրելի աշխատանքային ջերմաստիճանը։

Մելամին-ֆորմալդեհիդի վրա հիմնված նյութերը թույլ են տալիս արտադրանքի շահագործումը մինչև 200 °C ջերմաստիճանում, ֆենոլ-ֆորմալդեհիդի վրա՝ մինչև 250 °C և օրգանոսիլիկոնի վրա մինչև 300 °C երկարատև շահագործման ընթացքում: Կարճ ժամանակով ջերմաստիճանը կարող է հասնել 3000 °C-ի։ Ասբեստ-տեքստոլիտները հիմնականում օգտագործվում են արգելակման բարձիկների, արգելակման ծածկույթների արտադրության համար՝ որպես ջերմամեկուսիչ և ջերմապաշտպան նյութեր:

Ապակե մանրաթել պատրաստվում են ապակե գործվածքների և տարբեր պոլիմերային կապիչների հիման վրա։ Ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժերի վրա (KAST, KAST-V, KAST-R) դրանք ավելի ջերմակայուն են, քան PTK տեքստոլիտը, բայց ավելի վատ են թրթռման դիմադրությամբ: Սիլիցիումի օրգանական խեժերի վրա (STK, SK-9F, SK-9A) դրանք ունեն բարձր ջերմակայունություն և ցրտահարություն, բարձր քիմիական դիմադրություն, չեն առաջացնում մետաղի կոռոզիա, որը շփվում է դրա հետ: Ապակեպլաստե ապակեպլաստե օգտագործվում է հիմնականում մեծ չափի ռադիո ինժեներական արտադրանքի.

Բարձր ազդեցության ուժ KCU մինչև 600 կՋ / մ 2, ժամանակավոր դիմադրություն մինչև 1000 ՄՊա ապակե մանրաթելային անիզոտրոպ նյութեր, ամրացված ապակե երեսպատմամբ (SVAM): Կոնկրետ կոշտության առումով այդ նյութերը չեն զիջում մետաղներին, իսկ կոնկրետ ամրության առումով 2 ... 3 անգամ գերազանցում են դրանց։

Գազով լցված պլաստմասսակարելի է վերագրել նաև կոմպոզիտների դասին, քանի որ դրանց կառուցվածքը պինդ և գազային փուլերից բաղկացած համակարգ է։ Դրանք բաժանվում են երկու խմբի՝ փրփուր պլաստմասսա և փրփուր պլաստիկ։ պոլիստիրոլունեն բջջային կառուցվածք, որոնց ծակոտիները միմյանցից մեկուսացված են պոլիմերային շերտով։ Պորոպլաստներունեն բաց ծակոտկեն համակարգ, և դրանցում առկա գազային կամ հեղուկ արտադրանքները շփվում են միմյանց և շրջակա միջավայրի հետ:

պոլիստիրոլ ստացված ջերմապլաստիկ պոլիմերների (պոլիստիրոլ, պոլիվինիլքլորիդ, պոլիուրեթան) և ջերմակայուն խեժերի (ֆենոլ–ֆորմալդեհիդ, ֆենոլ–ռետին, սիլիցիում–օրգանական, էպոքսիդային, միզանյութ) հիման վրա։ Ծակոտկեն կառուցվածք ստանալու համար շատ դեպքերում գազ առաջացնող բաղադրիչները ներմուծվում են պոլիմերային կապի մեջ, որը կոչվում է. փչող նյութեր.Սակայն կան նաև ինքնափրփրացող նյութեր, օրինակ՝ պոլիէթեր-ուրեթանային փրփուր, պոլիէպոքսիդային փրփուր։ Թերմոպլաստիկ խեժերի վրա հիմնված փրփուր պլաստմասսաները տեխնոլոգիապես ավելի առաջադեմ և ճկուն են, սակայն դրանց գործողության ջերմաստիճանի միջակայքը -60-ից +60 °C է:

Պորոպլաստներ ստացվում են հիմնականում կոմպոզիցիաների մեխանիկական փրփրման միջոցով, օրինակ՝ սեղմված օդով կամ հատուկ փրփրացնող նյութերի օգտագործմամբ։ Փրփրած զանգվածի պնդացման ժամանակ լուծիչը, չորացման և պնդացման ընթացքում խցերի պատերից հեռացնելով, քայքայում է դրանք։ Ծակոտիների միջով կարելի է ձեռք բերել կոմպոզիցիաները ջրում լուծվող նյութերով լցնելով։ Արտադրանքը սեղմելուց և պնդացնելուց հետո այն ընկղմվում է տաքացած ջրի մեջ, որի մեջ լուծվող նյութերը լվանում են։

Փրփուրի պլաստմասսաները օգտագործվում են հարվածային կլանիչների, փափուկ նստատեղերի, սպունգների, ֆիլտրերի արտադրության համար, որպես օդափոխման ագրեգատներում թրթռումային և ձայնամեկուսիչ միջադիրներ, խլացուցիչներ, սաղավարտների և սաղավարտների միջադիրներ և այլն: Նրանց խտությունը 25 ... 500 կգ / մ 3 է:

Մետաղ-պոլիմերային շրջանակի նյութերկոմպոզիտային նյութեր են, որոնց կրող հիմքը մետաղական եռաչափ ցանց է, իսկ միջշրջանակային խոռոչը լցված է տարբեր ֆունկցիոնալ բաղադրիչներ պարունակող պոլիմերային բաղադրությամբ (նկ. 5.11):

Բրինձ. 5.11. Մետաղ-պոլիմերային շրջանակի նյութի (ա) և MPC նյութի (բ) կառուցվածքը.

1 - մետաղի մասնիկներ, 2 - պոլիմեր, 3 - պինդ քսանյութ, 4 - պիրոլիտիկ գրաֆիտ

Մեքենաշինության մեջ կիրառություն են գտել մետաղա-պոլիմերային ինքնաքսանյութերը, որոնք հիմնված են մետաղակերամիկական շրջանակի վրա և պոլիմերային կապակցիչներ, որոնք պարունակում են տարբեր չոր քսանյութեր (գրաֆիտ, մոլիբդենի դիսուլֆիդ, կադմիումի յոդիդ և այլն): Նման նյութերն օգտագործվում են պարզ առանցքակալների, գլանվածքի վանդակների, մխոցների օղակների և այլնի արտադրության համար։

Մետաղակերամիկական շրջանակ ստանալու համար օգտագործվում են թիթեղյա բրոնզի, չժանգոտվող պողպատի, ապակե կերամիկայի փոշիներ։ Միջշրջանակային խոռոչները լցվում են PTFE-4D-ով 50% PTFE-ի ջրային կախույթով կամ կապարի հետ PTFE-4D-ի խառնուրդով ներծծմամբ: Կերամիկա-մետաղական հակաշփման նյութ MPK, պատրաստված չժանգոտվող պողպատի փոշիների հիման վրա, պարունակում է պիրոգրաֆիտ և ֆտորոպլաստ-4:

Դրա արտադրության տեխնոլոգիան հետևյալն է. մետաղական փոշիները սեղմվում և ցրվում են 20 ... 70% ծակոտկենությամբ շրջանակի մեջ: Այնուհետև հատուկ խցիկում ծակոտիներով ածխածին պարունակող գազ են անցնում այնպիսի ջերմաստիճանով, որն ապահովում է գազի պիրոլիզը և գրաֆիտի նստեցումը շրջանակի պատերին մինչև ծակոտիի ծավալի մոտ 3/4-ը լցվելը, որից հետո. արտադրանքը բազմիցս վակուում է ներծծվում ֆտորոպլաստիկ-4 կախոցով, միաժամանակյա ջերմային մշակմամբ:

Տվյալ տեսակի ինքնաքսող նյութերը արդյունավետ են մինչև 250 °C ջերմաստիճանի դեպքում:

Շատ խոստումնալից է ժապավենային շրջանակի ինքնաքսում նյութերի օգտագործումը, որոնք մետաղական հիմք են (ժապավեն), որի վրա թխվում է ծակոտկեն մետաղ-կերամիկական շրջանակի շերտ։ Շրջանակի ծակոտիները լցված են ֆտորոպլաստ-4-ի և պինդ քսանյութերի վրա հիմնված կոմպոզիցիաներով:

Ժապավենային նյութերշատ տեխնոլոգիապես առաջադեմ են, թույլ են տալիս արտադրել պարզ առանցքակալներ (գլորված) և ցանկացած չափի միջնապատեր) թույլ են տալիս աշխատել առանց քսելու մինչև 280 ° C ջերմաստիճանի բարձր ճնշման (մինչև 200 ... 300 ՄՊա) և սահող արագության դեպքում: Մետաղական հիմքի ժապավենի և բրոնզե ծակոտկեն շրջանակի օգտագործումը ապահովում է ջերմության լավ հեռացում շփման գոտուց, իսկ fluoroplast-4-ը պինդ քսանյութերով, որոնք տեղակայված են ծակոտիներում և մակերեսին, ապահովում է շփման ցածր գործակից և շփման զույգերի մաշվածության բարձր դիմադրություն: Արտերկրում լայնորեն կիրառվում են ժապավենային նյութեր, ինչպիսիք են DU, DP, DQ:

Շրջանակային ժապավենի նյութերի թերություններից մեկը մակերևույթի ներծծվող շերտի փոքր հաստությունն է (10 ... 20 մկմ), որը բացառում է առանցքակալները պատյանում տեղադրվելուց հետո մեքենայացնելու հնարավորությունը:

Արդյունավետ է շրջանակի ինքնաքսանյութերի օգտագործումը, որոնց շրջանակը սինթեզված է մետաղական մանրաթելերից կամ ցանցերից, և որպես մատրիցա օգտագործվում են տարբեր պոլիմերային կոմպոզիցիաներ, ինչպես նաև ածխածնային գրաֆիտի և մետաղացված ածխածնային գրաֆիտային գործվածքների վրա հիմնված նյութեր՝ ներծծված։ պոլիմերային կապիչներ պինդ քսանյութերով:

Ներկայումս այն լայնորեն կիրառվում է կոմպոզիտային փայտանյութեր,որոնք ամրացնող փայտանյութեր են (լցոնիչներ), որոնք համակցված են մատրիցով (սովորաբար պոլիմերային) հատուկ հավելումների ներդրմամբ: Որոշ դեպքերում դրանք կոչվում են փայտե պլաստմասսա կամ KDPM (կոմպոզիտային փայտի պոլիմերային նյութեր):

Մասնիկների տախտակներ - խոշոր չափի արտադրանքներ, որոնք արտադրվում են փայտի մասնիկների տաք, հարթ սեղմումով, որը խառնվում է կապակցիչով: ԳՕՍՏ 10632-89-ի համաձայն, թիթեղները արտադրվում են 2440x1220 չափսերով; 2750x1500; 3500x1750; 3660x1830; 5500x2440 մմ, հաստությունը 10-ից 25 մմ, ավազով և չավազով: Ըստ նշանակության, ափսեը բաժանվում է երեք դասի. P-1 (P-1M բազմաշերտ և P-1T եռաշերտ)- արտադրում է պատյաններ, պանելներ և այլ մասեր ռադիոյի և գործիքաշինության, կահույքի և շինարարական տարրերի համար: Պատված թաղանթներով, որոնք հիմնված են ջերմակայուն և ջերմապլաստիկ պոլիմերների, ներկերի և լաքերի վրա; P-2 (P-2T և P-20 միաշերտ, բաժանված են A և B խմբերի) - սարքերի, մեքենաների, տարաների և բեռնարկղերի (բացառությամբ սննդամթերքի), դարակների, կահույքի տարրերի և շինարարական կառույցների պատյանների արտադրություն. Կիրառել երեսպատված երեսպատված, դեկորատիվ թուղթ - լամինացված պլաստմասսա և առանց երեսպատման; P-3 (P-ET)- շարժիչային ֆուրգոնների թափքի մասեր, ավտոմեքենաների միջնորմներ, կրող կառույցների տարրեր. Ըստ մակերեսի որակի՝ թիթեղները բաժանվում են հղկված (1 և II դասարաններ) և չհղկված (I և II դասարաններ):

Փայտե մանրաթելային տախտակներ (ԳՕՍՏ 4598-86), կախված խտությունից, դրանք բաժանվում են փափուկ (M), կիսակոշտ (PT), կոշտ (T) և գերկարծր (ST) և, կախված ճկման ուժից, յոթ աստիճանների. -4, M- 12, M-20, PT-100, T-350, T-400 և ST-500, որտեղ թվերը ցույց են տալիս սալերի վերջնական ամրության նվազագույն արժեքը կռում կգֆ / սմ 2-ով: Ափսե հաստությունը 2,5; 3.2; 4; 5; 6; 8։12; 16 և 25 մմ, լայնությունը 1220-ից 1830 մմ և երկարությունը 1200-ից 5500 մմ: Նախատեսված է խոնավությունից պաշտպանված արտադրանքներում և կառույցներում օգտագործելու համար:

Փայտե լամինացված պլաստմասսա (տախտակ) - տաք սեղմված բազմաշերտ երեսպատման թիթեղներ՝ ներծծված տարբեր տեսակի փայտի սինթետիկ խեժերով։ Chipboard-ները բնութագրվում են բարձր ամրությամբ և մաշվածության դիմադրությամբ, շփման ցածր գործակցով և լավ ներթափանցմամբ:

Chipboard 1-ից 15 մմ հաստությամբ պատրաստվում են ուղղանկյուն թիթեղների, 15-ից 60 մմ հաստությամբ՝ թիթեղների տեսքով։ Երկարությամբ ամբողջ երեսպատման թերթերից սոսնձված թերթերն ու սալերը կոչվում են պինդ, իսկ մի քանիսից՝ կոմպոզիտային (որոշակի նվազեցված հատկություններով): Կոշտ թիթեղները արտադրվում են 950 մմ լայնությամբ և 700, 1150 և 1500 մմ երկարությամբ և 1200x1500 մմ; կոմպոզիտային 2400x950, 4800x1200, 5000x1200 մմ; պինդ սալեր `750x750, 950x700 (1150, 1500); 1200x1200 (1500), բաղադրյալ թիթեղները արտադրվում են նույն չափերով, ինչ բաղադրյալ թիթեղները։ ԳՕՍՏ 13913-78 և ԳՕՍՏ 20366-75 տախտակները բաժանված են 11 դասարանների:

Համարին խոստումնալից բաղադրիչներ և մասեր KDPM-իցկարելի է վերագրել.

ժապավենային փոխակրիչների գլանափաթեթներ;

շարժակազմի կրող պատյաններ;

կույր և անցուղու ծածկոցներ, լյուկեր;

անիվների և գլանափաթեթների կենտրոնական մասեր (անիվների կենտրոններ պողպատից պատրաստված վիրակապերով);

մալուխային բլոկներ ամբարձիչների, տելֆերների, շղթայական ամբարձիչների և այլնի համար;

ճախարակներ, ճոճանակներ, առանց բանալիների միացումներով լիսեռների վրա տեղադրված շարժակներ;

կշիռներ, հակակշիռներ, կափույրներ, թռչող անիվներ՝ ներսի մասով՝ պատրաստված սեղմված մետաղի բեկորներից և արտաքին մասով՝ պատրաստված KDPM-ից.

վահանակներ մեքենաների, ավտոբուսների, վագոնների, տարբեր մեքենաների խցիկների և այլնի ներքին երեսպատման համար;

օդաճնշական և հիդրավլիկ բալոնների մխոցներ;

պատուհանների շրջանակներ;

շրջանակներ պոլիուրեթանային փրփուրից պատրաստված մասերի համար;

թեքված սոսնձված պրոֆիլներ և երեսպատման վահանակներ;

սենդվիչ վահանակներ արտաքին թիթեղներով, որոնք պատրաստված են նրբատախտակից, մանրաթելից, տախտակից, DSG1-ից, տախտակից կամ մետաղից (պողպատից, ալյումինից) և փրփուր պլաստմասսայից պատրաստված կենտրոնական մաս՝ փայտի լցոնիչներով.

կառուցվածքային և ջերմամեկուսիչ նպատակներով փայտե լցոնիչներով փրփրապլաստից պատրաստված մասեր (օրինակ՝ մեքենաների առաստաղների ամրացնող մասեր, մեքենաների ջերմային, աղմուկի և թրթռումային մեկուսացում, դիզելային լոկոմոտիվներ, սառնարաններ և ավտոտնակի դռներ, խողովակների ջերմամեկուսացում առանց խողովակների երեսարկման. և այլն);

ջրամբարներ (գազի տանկեր, ընդունիչներ և այլն):

պարզ առանցքակալներ, որոնք գործում են ընտրովի փոխանցման ռեժիմում.

Իհարկե, KDPM-ի կիրառման համարվող խոստումնալից ոլորտները չեն հավակնում ամբողջական լինելուն, չեն սպառում օգտագործման բոլոր հնարավոր ոլորտները և կարող են զգալիորեն ընդլայնվել:

Կոմպոզիտային նյութերի մեխանիկական հատկությունների որոշման նոր մեթոդներ. Երկու մատրիցային կոմպոզիտային կառուցվածքների ոչ գծային դեֆորմացիա

Բառարան.

Ուղարկել ձեր լավ աշխատանքը գիտելիքների բազայում պարզ է: Օգտագործեք ստորև ներկայացված ձևը

Նմանատիպ փաստաթղթեր

«Պոլիմերային կոմպոզիտների սահմանումներ և դասակարգում Կոմպոզիտային նյութերը նյութեր են, որոնք ստացվում են երկու կամ ավելի բաղադրիչներից և ...»:

ԹԵՄԱ 1. ՊՈԼԻՄԵՐԻ ՍԱՀՄԱՆՈՒՄՆԵՐԸ ԵՎ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄԸ

ԿՈՄՊՈԶԻՏՆԵՐ. ԲԱՂԱԴՐԻՉՆԵՐԻ ՓՈԽԱԶԴՐՄԱՆ ՄԵԽԱՆԻԶՄԸ

ՀԻԲՐԻԴ ԵՎ ԳՐԱԴԻԵՆՏ ԱՐԺԱՆԱՑՎԱԾ ՊԼԱՍՏԻԿՆԵՐԻ ՀԵՏ (ՀԱՊ)

ԿԱՐԳԱՎՈՐՎԵԼԻ ՄԵԽԱՆԻԿԱԿԱՆ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

ԹԵՄԱ 2. ՉՀագեցված ՊՈԼԻԵՍՏԵՐԱՅԻՆ ԽԵԺԵՐ

ԹԵՄԱ 3. ԴԻԵՍՏԵՐԻ ՀԻՄՆՈՎ ԽԵԺԵՐ

ՎԻՆԻԼ ԱԾԽԱԹԹՈՒ

ԹԵՄԱ 4. ՊՈԼԻԲՈՒՏԱԴԻԵՆԱՅԻՆ ԽԵԺԵՐ

ԹԵՄԱ 6. ՋԵՐՄԱՅԻՆ ԽԵԺԵՐ

5.4.2. Պոլիմերային մատրիցային կոմպոզիտներ

Հանրաճանաչ