Автореферат (1090443)
Текст из файла
На правах рукописиПыхтин Александр АлексеевичВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫЕ ЭПОКСИДНЫЕ НАНОДИСПЕРСИИ ИНАНОКОМПОЗИТЫ С РЕГУЛИРУЕМОЙ СТРУКТУРОЙ ИКОМПЛЕКСОМ СВОЙСТВСпециальность: 05.17.06 – «Технология и переработка полимеров икомпозитов»АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква 2017Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательномучреждении высшего образования «Московский технологический университет (Институттонких химических технологий имени М.В. Ломоносова)» на кафедре химии и технологиипереработки пластмасс и полимерных композитовНаучныйСимонов-Емельянов Игорь Дмитриевич,руководитель:доктор технических наук, профессор,заведующий кафедрой химии и технологии переработкипластмассиполимерныхкомпозитовФедеральногогосударственного бюджетного образовательного учреждениявысшегообразования«Московскийтехнологическийуниверситет» (Институт тонких химических технологий им.М.В.
Ломоносова)ОфициальныеБадамшина Эльмира Рашатовнаоппоненты:доктор химических наук, профессор, заместитель директораФедерального государственного бюджетного учреждения науки«Институт проблем химической физики РАН»Андреева Татьяна Ивановнакандидат технических наук, первый заместитель генеральногодиректора открытого акционерного общества «Институтпластмасс им. Г.С. Петрова»Ведущаяорганизация:Акционерное общество НПО «Стеклопластик»Защита диссертации состоится «20» декабря 2017 г.
в 13.00 часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.131.09 на базе ФГБОУ ВО «Московский технологическийуниверситет» (Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова) по адресу:119831, г. Москва, ул. М. Пироговская, д.1, ауд. А-221.С авторефератом диссертации можно ознакомиться на Интернет-сайтах ВАК РФhttp://vak.ed.gov.ru и http://mirea.ru.С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВО«Московский технологический университет» (Институт тонких химических технологий им.М.В.
Ломоносова) по адресу: 119454, Москва, проспект Вернадского, д. 78 и на Интернетсайте http://mirea.ru.Ваши отзывы на автореферат просим присылать по адресу: 119454, ЦФО, г. Москва,Проспект Вернадского, д. 78, ФГБОУ ВО «Московский технологический университет»,диссертационный совет Д 212.131.09.Автореферат диссертации разослан « ______»______________ 2017 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.131.09,доктор технических наук, профессорЮ.А.Наумова2Общая характеристика работыАктуальность работы.
К современным полимерным композиционнымматериалам (ПКМ) и высоконагруженным конструкциям различного назначенияпредъявляются достаточно жесткие требования, как по комплексу технологических,так и эксплуатационных свойств. В последнее время для улучшения их характеристикиспользуют эпоксинанокомпозиты на основе эпоксидиановых олигомеров (ЭО),которые находят все большее применение в авиа- и ракетостроении, электронике,приборостроении, строительстве, автомобильной промышленности и т.д.Наночастицы (НЧ) в полимерной матрице, благодаря своей развитойповерхности и наноразмерным свойствам, оказывают существенное влияние наформирование гетерогенной структуры и взаимодействие на границе раздела фаз, чтоприводит к изменению комплекса технологических и эксплуатационных свойствэпоксинанокомпозитов.В научно-технической и патентной литературе по полимернымнанокомпозитам приводятся многочисленные данные о связи физико-механическиххарактеристиксконцентрациейнанонаполнителей,однакопроцессыструктурообразования,агломерацииизависимоститехнологическихиэксплуатационных свойств эпоксинанокомпозитов от размеров агломератовнаночастиц, как правило, в полном объеме не рассматриваются.
Остается нерешенной фундаментальная задача о механизме усиливающего действия агломератовиз наночастиц в полимерной матрице и аналогичных по размерам ультрадисперсныхчастиц одной и той же химической природы.Системный подход к исследованию процессов структурообразования внанодисперсиях и эпоксинанокомпозитах с учетом агломерации наночастиц,содержания и влияния агломератов на свойства нанодисперсий и полимернойматрицы, а также к комплексному изучению реологических и реокинетическихзависимостей, кинетики усадки, остаточных напряжений при отвержденииолигомерных эпоксинаносистем и физико-механических характеристик, являетсяактуальной задачей полимерного материаловедения и технологии переработки.Разработка технологии получения эпоксикомпозитов с наночастицамиразличной химической природы, формы, размера, удельной поверхности на основеЭО с регулируемым комплексом технологических и эксплуатационных свойствявляется актуальной задачей при создании новых компаундов, клеев, герметиковсвязующих для производства угле- и стеклопластиков и изделий авиационнойтехники из полимерных композитов.Цель работы: разработка технологии получения высокотехнологичныхсоставов эпоксидных нанодисперсий и нанокомпозитов с оптимальными параметрамиструктуры и комплексом улучшенных технологических и эксплуатационныххарактеристик, а также производства компаундов, клеев, герметиков иконструкционных угле- и стеклопластиков для авиационной техники.3Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основныезадачи: исследовать процессы агломерации и структурообразования в эпоксидныхолигомерах в зависимости от химической природы, формы, размеров, удельнойповерхности и концентрации наночастиц, а также влияние процессаотверждения на конечный размер агломератов наночастиц при переходе отжидкого связующего к эпоксиполимеру; научно обосновать технологию введения и распределения наночастиц вэпоксидных олигомерах и полимерной матрице на разных уровняхгетерогенности (нано- и микроуровень) для получения нанодисперсий иэпоксинанокомпозитов с заданными параметрами структуры; установить влияние концентрации наночастиц и размеров их агломератов нареологические свойства и реокинетику эпоксидных олигомеров приотверждении; исследовать кинетики усадки и нарастания остаточных напряжений приотверждении эпоксидных олигомеров инанодисперсий при различныхтемпературах; изучить влияние параметров структуры, концентрации и размера агломератовнаночастицнакомплексфизико-механическиххарактеристикэпоксинанокомпозитов; разработать высокотехнологичные составы и технологию полученияэпоксидных нанодисперсий с пониженной вязкостью, минимальными усадкамии остаточными напряжениями при отверждении и повышенными прочностнымихарактеристиками эпоксинанокомпозитов, а также производства компаундов,клеев, герметиков и конструкционных угле- и стеклопластиков дляавиационной техники.Научная новизна работы1.
Установлены закономерности формирования на нано- и микроуровнеагломератов из наночастиц углеродной и оксидной природы в эпоксидныхнанодисперсиях и нанокомпозитах в зависимости от их природы, размеров,концентрации и оптимизированы условия получения нанодисперсий с разнымуровнем гетерогенности. Показано, что морфология структуры и размерагломератов в эпоксидном олигомере, как на нано- (до ~ 100 нм), так имикроуровне (до ~ 390 нм), практическине изменяются в процессеотверждения при переходе связующего из жидкого в твердое состояние(матрица).2.
Доказано, что введение наночастиц углеродной и оксидной природы оказываетвлияние на кинетику процессов отверждения, усадки и нарастания напряженийв эпоксидных олигомерах. Показано, что, регулируя кинетику процессовструктурообразования и агломерации наночастиц, можно сократить время4гелеобразования при отверждении ЭО ~ в 2-3 раза, снизить усадку ~ на 20-30%,уровень остаточных напряжений ~ в 2,5-12 раз и создать высокотехнологичныеэпоксинанокомпозиты и связующие для армированных пластиков.3.
Впервые установлена связь структуры и размеров агломератов из наночастицуглеродной и оксидной природы со свойствами нанодисперсий иэпоксинанокомпозитов. Показано, что минимальная вязкость, усадка иостаточные напряжения при отверждении, а также максимальная прочность,модуль упругости и ударная вязкость достигаются только при формировании вструктуре эпоксидной матрицы агломератов оптимального размера ~150-295нми концентрации наночастиц.4.
Впервые получены результаты о влиянии агломератов из наночастиц (БС-120)и ультрадисперсных частиц (пылевидный кварц марки «А») одной оксиднойприроды (SiO2) и размера (~ 150 нм) на морфологию структуры и физикомеханические характеристики эпоксидных полимеров. Показано, чтоагломераты из наночастиц БС-120 диаметром ~ 150 нм повышают ударнуювязкость эпоксинанокомпозитов в ~ 2 раза, а ультрадисперсные частицы(диаметр ~ 150 нм) эпоксидных полимеров - всего на ~ 25%, что указывает навысокую эффективность использования наночастиц.Практическая значимость работыРазработана технология ступенчатого (дробного) введения и распределениянанонаполнителей различной природы в ЭО на разных уровнях гетерогенности(нано- и микроуровне) для получения нанодисперсий и эпоксинанокомпозитов сзаданнойструктуройикомплексомулучшенныхтехнологическихиэксплуатационных свойств, заключающаяся в многократном последовательномразбавлении высококонцентрированной дисперсии наночастиц в ЭО, с последующиммеханическим смешением при разных температурных режимах.Предложеныоптимальныесоставыэпоксидныхнанодисперсийиэпоксинанокомпозитов (МУНТ-0,025 об.%, Астралены «В»-0,1 об.%, БС-50-0,05об.%, БС-100 -0,01 об.%, БС-120 -0,005 об.%) с низкой вязкостью (~ на 20-30 %) наоснове ЭО марки DER-330 и наночастиц углеродной и оксидной природы спониженными усадками (на ~ 20-30%), уровнем остаточных напряжений (~ в 2,5-12раз) и повышенными ударной вязкостью (~ в 2 раза), модулем упругости (~ в 2-2,5раза) и прочности при сжатии (в ~1,5 раза) в качестве компаундов, клеев, герметикови связующих для получения конструкционных угле- стеклопластиков авиационногоназначения.Разработанные составы эпоксинанокомпозитов были использованы в ФГУП«ЦАГИ им.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
