Технология получения препрегов для изготовления тепловой защиты лесопожарных машин (1026329), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

науках», г. Санкт-Петербург, 29-30апреля 2014 г.; международной научно-практической конференции «Актуальныепроблемы развития науки и образования», г. Москва, 5 мая 2014 г.; международной конференции «Композиционные материалы на древесных и других наполнителях», г. Мытищи, МГУЛ, 20-22 октября 2014 г.; XX научно-технической конференции молодых учѐных и специалистов, г.

Королѐв, РКК «Энергия» им. С.П. Королѐва, 10-14 ноября 2014 г.; научно-технической конференции профессорско-преподавательскогосостава и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательской деятельности за 2014 год, г. Мытищи, 27 января 2015 г.; семинаре «Кристаллические структуры и фазовые превращения приатмосферном и высоких давлениях», ИФТТ РАН, протокол №47 от 25 марта 2015 г.; XI Международной научно-технической конференции «Научныепроблемы технического сервиса сельскохозяйственных машин», г.

Москва,ФГБНУ ГОСНИТИ, 15-16 декабря 2015 г.; научно-технической конференции профессорско-преподавательскогосостава и аспирантов МГУЛ по итогам научно-исследовательской деятельности за 2015 год, г. Мытищи, 26-28 января 2016 г.; XL Академических чтениях по космонавтике, посвящѐнных памятиакадемика С.П. Королѐва и других выдающихся отечественных учѐных –пионеров освоения космического пространства, г.

Москва, МГТУ им. Н.Э.Баумана, 26-29 января 2016 г.Соответствие диссертации паспорту специальности. Основныерезультаты диссертационной работы соответствуют п. 6 « Выбор техноло-7гий, оптимизация параметров процессов с учетом воздействия на смежныепроизводственные процессы и окружающую среду» из паспорта специальности 05.21.01.

– «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства».Личное участие автора. Заключается в разработке математическоймодели процесса многократной пропитки пористого тканого наполнителя,создании экспериментальных стендов, проведении экспериментальных исследований и разработке технологических режимов процесса изготовленияпрепрегов, создании нового способа изготовления препрега с высоким содержанием полимера с автоматическим контролем технологического процесса и разработке задания на проектирование автоматизированной промышленной установки для изготовления препрегов.Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ,из них 4 – в журналах, входящих в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов, рекомендованных ВАК», получен один патент на изобретение.Структура и объём работы.

Диссертационная работа состоит извведения, пяти глав, заключения, списка литературы (138 наименованийотечественной и зарубежной литературы) и 9 приложений. Работа изложена на 167 страницах, включает 18 таблиц и 65 рисунков.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении показана актуальность темы диссертации, сформулированы цель, задачи, научная новизна и практическая значимость, приведеныосновные положения, выносимые на защиту.В первой главе описаны современные машины и приспособлениядля тушения лесных пожаров и представлен обзор отечественной и зарубежной литературы по методам защиты этих машин от теплового воздействия.Описан механизм работы абляционных теплозащитных материалов,приведены их преимущества по сравнению с применяющимися методамитеплозащиты лесопожарных машин и показана перспектива их применения.

Абляционная теплозащита основана на термодеструкции полимера, всвязи с чем по сравнению с конструкционными полимерными композиционными материалами к препрегам предъявляются повышенные требования по содержанию полимера (35...50%, масс.).Показано, что наиболее распространѐнным и технологичным способом изготовления теплозащитных материалов является метод препрегов.Рассмотрены основные процессы, происходящие при изготовлении препрегов на основе пористых наполнителей.Проведен анализ и сравнение существующих технологий изготовления препрегов, их преимуществ и недостатков.8В результате проведенного анализа сделан вывод о том, что существующая технология получения препрегов для теплозащитных материаловпропиткой в ванне с раствором полимера нуждается в существенной модернизации.

Для изготовления многослойных препрегов целесообразноприменять вакуумную пропитку и вакуумную сушку, что позволит сократить продолжительность технологического процесса и обеспечить требования по содержанию полимера.Во второй главе рассмотрена структура пористого наполнителя,применяемого для изготовления препрегов.В качестве наполнителя при изготовлении препрегов используютсякремнезѐмные и кремнезѐмно-капроновые многослойные вязальнопрошивные полотна марок ПВП-КТ и ПВП-КТК.

Их структура представляет собой переплетѐнные различными способами нити основы и утка,между которыми образуется пористое пространство, заполняемое в процессе пропитки раствором полимерного связующего.В качестве связующего применяется бакелитовый лак ЛБС-4, представляющий собой раствор фенолоформальдегидной смолы (ФФС) в этиловом спирте с незначительным количеством чистого фенола и воды.Предполагается, что состав бакелитового лака, находящегося в порах, соответствует исходному состоянию.

На основании этого предположения разработана математическая модель (уравнения 1…4), позволяющаяколичественно оценить содержание компонентов в заготовках, из которыхизготавливают препреги, в процессах вакуумной пропитки и сушки. ПgЛ ТК ФФС 100 %, при m  1 ,  Л ПТК gФФС  ТКm  2  gmgЛСПЛСПП g  1   100 %q  ТК ФФС 1  ФФСmm  2СПСП  , при m  1m  2 g    Л g СП  m Л СП 11П g  ТКТКФФСm  2СПСП  (1)где qФФСm – содержание ФФС в препреге, %;ПТК – пористость пропитываемой ткани, доля от 1;gФФС – массовая доля ФФС в лаке, доля от 1;gСП – массовая доля спирта в лаке, доля от 1;ρТК – плотность пропитываемой ткани, г/см3;ρЛ – плотность бакелитового лака, г/см3;ρСП – плотность спирта, г/см3;υ – доля удаляемого из пор спирта, доля от 1;m – количество циклов пропитки.9 ПТК  Л g СП  1    П  g  1      100 % , при m  1 ,ТК ТК Л СПm1 Л g СП   100 %ПТК  Л g СП 1    1   сqСПm  ,m2m1m1   Л g СП   1     Л g СП    g  1     Л g СП     ПТКЛСП  ТКm2 СПСПСП при m  1;(2)где qСПm – содержание спирта в препреге, %;ПТК  Л g В П  (1  g  )    100 %, при m  1,СПТК ТК Лm2  g  m gПТК  Л g В  1  Л СП   1    Л СП    100 % СП m  2  СП  qВm  ,m 2m1m1   Л g СП   1     Л g СП   g  1     Л g СП    ПТКЛСП  ТКm  2СПСПСП при m  1;(3)где qВm – содержание воды в препреге, %;gВ – массовая доля воды в лаке, доля от 1;qЛЕТ  qСПm  qВm (4)где qЛЕТ – содержание летучих продуктов в препреге, %;Математическое описание базируется на законе сохранения массы,так как процессы вакуумной пропитки и сушки осуществляются в закрытой герметичной форме, что позволяет количественно рассчитать припропитке объѐм (массу) закачанного в полотно лака, а при вакуумной сушке объѐм (массу) удалѐнного из полотна спирта.

Контролируя эти параметры – массу закачанного в полотно лака и массу удалѐнного из полотнаспирта в процессе вакуумной сушки – можно не только управлять технологическим процессом, но и количественно рассчитать содержание в полотне ФФС и летучих продуктов.При однократной пропитке содержание ФФС в препреге зависиттолько от содержания ФФС в лаке. При многократной пропитке с промежуточными вакуумными сушками из пористого пространства после каждой пропитки удаляется часть растворителя, что освобождает свободное10место для введения новой порции лака.

Данный способ изготовления препрега позволяет увеличить содержание ФФС по сравнению с однократнойпропиткой пористого наполнителя.Результаты численного анализа, представленные на рисунках 1-4,показывают, что при разовой пропитке при полном заполнении пористогопространства наполнителя бакелитовым лаком, в препреге возможно обеспечить содержание ФФС не более 32% по массе, что не удовлетворяетпредъявляемым требованиям.Многократная пропитка с удалением при каждой промежуточной вакуумной сушке более 50% спирта, как показывают расчѐты, обеспечиваеттребуемое содержание ФФС и летучих продуктов в препреге за 3-и цикла.а)б)а) содержание ФФС в лаке 50%, масс.; б) содержание ФФС в лаке 60%, масс.;Рисунок 1 – Расчѐтное и минимально допустимое содержание ФФС в препреге наоснове полотна ПВП-КТа)б)а) содержание ФФС в лаке 50%, масс.; б) содержание ФФС в лаке 60%, масс.;Рисунок 2 – Расчѐтное и минимально допустимое содержание ФФС в препреге наоснове полотна ПВП-КТК11а)б)а) содержание ФФС в лаке 50%, масс.; б) содержание ФФС в лаке 60%, масс.;Рисунок 3 – Расчѐтное и максимально допустимое содержание летучих продуктов впрепреге на основе полотна ПВП-КТа)б)а) содержание ФФС в лаке 50%, масс.; б) содержание ФФС в лаке 60%, масс.;Рисунок 4 – Расчѐтное и максимально допустимое содержание летучих продуктов впрепреге на основе полотна ПВП-КТКВ третьей главе представлено описание разработанных лабораторных установок, стендов и методик для проведения экспериментальных исследований многократной вакуумной пропитки заготовок.Для первоначальных опытов использовалась существующая промышленная установка для изготовления многослойных препрегов на ЗАО«ЗЭМ» РКК «Энергия» им.

С.П. Королѐва, г. Королѐв. Установка представляет собой сочетание метода вакуумной пропитки VARTM в закрытойкамере с методом пропитки с эластичной диафрагмой. Высота пропиточной камеры позволяет проводить однократную пропитку прошивных полотен толщиной до 13 мм.Проверка возможности реализации многократной пропитки проводилась на лабораторной установке малого формата, которая позволяла12пропитывать образцы прошивных полотен диаметром 100 мм неограниченной толщины.Разработка режимов вакуумной технологии изготовления препреговс высоким содержанием полимера проводилась на специально созданномна кафедре материаловедения и ТКМ МГУЛ стенде, позволяющем реализовать широкий спектр значений параметров процесса, таких как: давлениепропитки и вакуумной сушки, температура в пропиточной камере, скорость подачи лака к пропитываемой заготовке.Разработка промышленных режимов изготовления препрега проводилась на модернизированной промышленной установке.

Характеристики

Список файлов диссертации