Моделирование процесса структурoобразования гетерокомпозитных смесей в зависимости от вида и содержания наполнителя используемых в качестве покрытий в машиностроении

Современное использование особенностей структуры, состава и энергетического состояния высокодисперсных минеральных частиц, в том числе, наноразмерных, свидетельствуют о специфическом механизме их модифицирующего действия в матрицах различного состава, особенно с полимерных, олигомерных и совмещенных. [1]. В этой связи разработка эффективной технологии получения новых композиционных материалов на основе изучения их химических, физико-химических, реологических, механических, эксплуатационных свойств дляполучения высококачественных конкурентоспособных композиционных материалов полифункционального назначения на основе местного сырья является актуальным.

Реология – это ключевой метод получения характеристик для разработки материалов с желаемыми физическими свойствами и для управления производственным процессом с целью обеспечения надлежащего качества продукции.

Эксплуатационные (конструкционные) свойства - это свойства материала, определяющие качество изделий. К ним относятся физико механические (прочностные, теплофизические, электрические, антифрикционные) и другие свойства.

Используя реологию как структурное соотношение «реология-полимер» в работе [2] предложено использовать реологию идеальным инструментом для проектирования материалов с конкретными параметрами обработки и конечного использования. Реология расплава обеспечивает прямую информацию о технологичности обработки, а реология твердой фазы и фазы расплава может быть связана с характеристиками конечного продукта (рис.1).

Реологические свойства расплавов наполненных полимеров, имеют очень важное значение при выборе оптимальных условий переработки. Вязкость расплавов, а также температура текучести Тт полимеров сильно зависят от концентрации наполнителя и формы его частиц. При этом если в расплаве формируется структура, образованная частицами наполнителя, то реологические свойства определяются в значительной мере этой структурой.

Рис.1. Диаграмма применения реологии для коррелирования характеристик конечного использования и технологической обработки

полимеров.

Реологические свойства расплавов наполненных полимеров, имеют очень важное значение при выборе оптимальных условий переработки.

Вязкость расплавов, а также температура текучести Тт полимеров сильно зависят от концентрации наполнителя и формы его частиц. При этом если в расплаве формируется структура, образованная частицами наполнителя, то реологические свойства определяются в значительной мере этой структурой.

При более высоких концентрациях наполнителей наиболее часто используется уравнение Муни [3]:

. п       КФ

in — =------

П о    1-(Ф/Ф т )

где Ф_т — степень наполнения при плотной упаковке частиц; К— коэффициент Эйнштейна, равный для сфер 2,5.

Для несферических частиц используется уравнение [4]

( аФ \

П = П о exp г—-г

V 7-к^Ф/ гдеа и к — коэффициенты формы частиц (а = 10,5—24,8 и к= 1,35—1,90); - величина, определяемая соотношением толщины поверхностного слоя на частице и ее размера.

Пространственное изменение времени и стечения характеризующий вязкости гетерокомпозитных смесей в зависимости от вида и содержания наполнителя и количества структур образователя ГС.

Р 1 + .. + 10Т„аблз.5 ( x ) = 0.625 X 4 - 17,06 x ³ + 152,1 x ² - 397,7 x + 805 (3)

На основе теоретических

Р _{1 + 2 + 3 + 4 + 5} „3.- ( x ) = 0,8568 x 4 — 23,56 x 3 + 210,18 x 2 - 566,96 x + 160 (₄)

и экспериментальных исследований можно отметить, что с технологической позиции структурообразования гетерокомпозитных смесей пригодным являются составы с наполнителями АКТ-10 в количестве 10,20,30 мас.ч. и АКС-30 в количестве 10 мас.ч модифицированных ГС.

На основе изучения реологии полимерных смесей ГКМ (гетерокомпозитных материалов), выявлено влияние требуемого вида структурного модификатора и наполнителя на структура образование и технологические свойства заливочных ГКПМ и защитных покрытий полученных активационно-гелиотехнологическим способом для листовых и сложноконфигурационных технологических оборудований с учётом их реологических свойств.