Введение к работе
Актуальность работы. Многообразие процессов и явлений, протекающих при получении и переработке композиционных материалов, значительное количество факторов, влияние которых должно быть учтено – энергоемкость, высокая стоимость сырья и оборудования, вызывают затруднения в проведении полного набора необходимых экспериментов для оптимизации их состава и свойств.
Актуальным и наиболее перспективным является разработка методов автоматизированного расчета и прогнозирования показателей свойств полимерных композиционных материалов (ПКМ), сочетающих способы физического и математического моделирования.
Метод автоматизированного прогнозирования позволит рассчитывать реальные величины показателей конкретных композиционных материалов, чтобы аргументировано корректировать состав и технологические режимы формования изделий из них.
Основная цель работы: разработка научно обоснованного метода прогнозирования комплекса свойств полимерных электропроводящих композитов на основе полипропилена для производства изделий специального назначения.
Поставленная цель определила необходимость решения следующих задач:
исследование влияния составов композитов на реологические и теплофизические характеристики их расплавов;
разработка теоретических основ определения и прогнозирования реологических, теплофизических и электромагнитных свойств полимерных электропроводящих композиционных материалов на основе полипропилена;
обобщение и описание количественными зависимостями полученных теоретических и экспериментальных данных с целью прогнозирования
их свойств;
промышленная апробация метода прогнозирования свойств композитов, разработанных рецептур и технологических рекомендаций.
Научная новизна. Разработан метод расчета и прогнозирования свойств полимерных электропроводящих композиционных материалов, сочетающий приемы физического и математического моделирования. В рамках исследований проведен комплексный анализ и математическое описание влияния состава и концентрации компонентов на физические характеристики ПКМ и
изделий из них.
Метод позволяет расчетным путем прогнозировать влияние наполнителей и термомеханических воздействий на свойства ПКМ, получать исходные данные для оптимизации процессов его переработки в изделия с заданным комплексом свойств.
Практическое значение работы. Разработан метод прогнозирования свойств полимерных композитов с учетом взаимодействия компонентов и формирования упрочненного граничного слоя на примере электропроводящих композитов.
-
Разработана методика расчета показателей реологических свойств полимеров по экспериментальным данным и определения оптимальной концентрации наполнителя в композиционных материалах, с учетом условия технологичности.
-
Создана методика расчета и прогнозирования реологических, теплофизических и электромагнитных свойств на примере электропроводящих композиций.
3. Получен блок математических моделей, разработаны алгоритмы численного решения и программное обеспечение для расчетного определения оптимального состава композиционного материала с заданными свойствами или прогнозирования свойств существующих композитов.
Разработанные методики внедрены в учебный процесс подготовки инженеров по специальностям 121000 «Конструирование и производство изделий из полимерных композиционных материалов» и 170506 «Технология переработки пластмасс и эластомеров», в объеме дисциплин «Теоретические основы технологии переработки полимерных материалов», «Методы оптимизации композитных конструкций» и в промышленное производство на предприятиях Юга России.
Реализация результатов работы. Проведенные исследования послужили основой для работ по оптимизации технологии производства крупногабаритных литьевых, и профильных экструзионных изделий из ПКМ на предприятиях: ООО «Олеум» - г. Ростов на Дону, ООО «Элиар ком» - г. Москва, ООО «ВиВа» - г. Новороссийск.
Алгоритм расчета исходных данных для моделирования процессов литья под давлением изделий из ПКМ реализован в программный продукт в интегрированной среде Turbo Pascal 7.0 и Delphi 7 объектно-ориентированного программирования продукции фирмы Borland с технологией визуального и событийного программирования. Комплекс программ, для прогнозирования свойств полимерных композиционных материалов на основе полипропилена включен в состав современной автоматизированной системы проектирования и оптимизации технологических процессов литья под давлением.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 статей, одна из которых в журнале, рекомендуемом ВАК, представлены доклады на II и III Всероссийских научно-практических конференциях «Новые полимерные композиционные материалы» г. Нальчик, 2005 г., 2007 г., 4-й и 5-й региональных научно-технических конференциях г. Новороссийск. 2005 г., 2007 г.
Структура и объем работы. Диссертация включает в себя введение, литературный обзор, экспериментальную часть, выводы, список использованной литературы и приложения.
