Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения Росинкевич Станислав Францевич

Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения
<
Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Росинкевич Станислав Францевич. Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.06 / Росинкевич Станислав Францевич; [Место защиты: С.-Петерб. гос. технол. ин-т].- Санкт-Петербург, 2009.- 139 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1874

Содержание к диссертации

Введение

1 Состояние проблемы и постановка задач исследования 9

1.1 Проблемы создания и эксплуатации полимерных высоковольтных изоляторов 9

1.2 Мировая практика утилизации отходов эластомеров 17

1.3 Теоретические основы процесса регенерации отходов эластомеров .30

2 Методические вопросы экспериментального исследования 37

2.1 Объекты исследования 37

2.1.1 Материалы для несущего стержня изоляторов 37

2.1.2 Материалы для защитных оболочек изоляторов 40

2.2 Технология и оборудование для приготовления композиций 47

2.2.1 Приготовление композиций для несущего стержня изолятора 47

2.2.2 Приготовление композиций для защитных оболочек изоляторов 47

2.2.2.1 Установка для регенерации отходов полисилоксановых изделий 47

2.2.2.2 Состав и технология приготовления композиции с регенератом 51

2.3. Технология изготовления изделий 52

2.3.1 Технология изготовления несущих стержней изоляторов 52

2.3.2 Технология изготовления защитных оболочек изоляторов 52

2.4 Физико-химические, технологические и эксплуатационные испытания материалов и изделий 55

2.4.1 Реологические испытания 55

2.4.2 Оценка теплостойкости полиуретановых композиций несущего стержня 57

2.4.3 Определение физико-механических и эксплуатационных показателей материалов и изделий 59

2.4.3.1 Определение показателей свойств несущих стержней 59

2.4.4.1 Определение показателей свойств защитных покрытий 60

3 Разработка полиуретановых композиций и технологии изготовления несущих стержней для полимерных высоковольтных изоляторов 66

3.1 Технология приготовления связующего для несущих стержней 66

3.2. Состав и свойства связующего несущих стержней изоляторов 72

3.3 Технология изготовления и свойства несущих стержней изоляторов 76

3.4 Перспективы использования ПУ-связующего при создании отдельных элементов полимерных изоляторов 79

4 Разработка технологии регенерации полисилоксановых изделий и создание композиционных материалов на их основе для защитных оболочек высоковольтых изоляторов 81

4.1 Физико-химические предпосылки создания процесса регенерации полисилоксанов 81

4.2 Экспериментальная проверка возможности регенерации полисилоксанов 83

4.3 Количественное описание процесса регенерации 85

4.3.1 Критерий внешнего энергетического воздействия 85

4.3.2 Расчет плотности поглощенной механической энергии в червячных машинах для регенерации 86

4.4 Состав и способ получения композиций защитных оболочек полимерных изоляторов 96

4.4.1 Особенности технологии изготовления оболочек изоляторов...96

4.4.2 Получение и свойства полисилоксановых композиций с регенератом 99

Литература 105

Приложения 120

Введение к работе

В настоящее время во всем мире ведутся работы по созданию экологически чистых производств электрических изоляторов из полимерных материалов. Такие изоляторы обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными: существенно меньшим весом, сопротивляемостью по отношению к актам вандализма, лучшей устойчивостью к механическим нагрузкам, вибрациям и ударам, лучшими разрядными характеристиками, более низкой трекингостойкостью. В энергосистемах России эксплуатируется более 250 тыс. полимерных изоляторов различных видов и конструкций, среди которых наибольшее распространение получили подвесные изоляторы.

Конструкция таких изоляторов представляет собой стеклопластиковый стержень, изготовленный на основе эпоксидного связующего и бесщелочного (или малощелочного) алюмосиликатного или алюмоборсиликатного стекловолокна с закрепленными на концах механическими оконцевателями для соединения со сцепной арматурой или с элементами конструкций электроустановок. Для защиты от воздействия окружающей среды и от возникновения треков под воздействием токов утечки по поверхности стержень покрыт полимерной оболочкой, которая для увеличения длины пути утечки тока выполняется ребристой.

Наиболее перспективным материалом для защитных оболочек являются силиконовые эластомеры

В ходе создания и эксплуатации полимерных изоляторов выявились существенные недостатки, снижающие их надежность и обусловленные как свойствами применяемых материалов, так и технологией изготовления изделий. Кроме того, стоимость полимерных изоляторов остается высокой, приближаясь к стоимости керамических, что сдерживает их широкое использование. Определенное снижение стоимости полимерных изоляторов и повышение уровня и стабильности эксплуатационных характеристик было

достигнуто при организации непрерывного высокопроизводительного процесса их изготовления методом литья.

Однако при нанесении защитного полимерного покрытия на несущий стержень методом литья необходимо провести процесс их вулканизации в форме при температуре 120-140С при высоком давлении в течение 10-15 мин. При таком комплексном воздействии происходит необратимая деформация несущего стержня, приводящая к существенному падению его прочностных и эксплуатационных характеристик. Это снижает надежность изолятора в целом. Таким образом, необходим поиск и создание новых материалов для несущего стержня.

Значительный вклад в стоимость изоляторов вкладывает их защитная оболочка. Снижение стоимости оболочки может быть достигнуто путем использования в ее составе регенерата из вышедших из строя или бракованных изоляторов, что позволило бы также решить проблему утилизации отходов. Однако эффективная технология утилизации изделий из полисилоксанов до сих пор не создана, а композиционные материалы электротехнического назначения с использованием регенерата отсутствуют.

Целью настоящей работы является: создание материалов и технологии изготовления полимерных высоковольтных изоляторов нового поколения, отличающихся от существующих более высокой надежностью при снижении их стоимости.

Необходимость решения данной проблемы определена Перечнем критических технологий РФ («Технологии создания и обработки полимеров и эластомеров», «Технологии переработки и утилизации техногенных образований и отходов»).

Для решения данной проблемы требуется реализация следующих задач:

1. разработка новых композиционных материалов и технологии изготовления несущего стержня полимерных высоковольтных изоляторов;

  1. разработка технологии регенерации полисилоксановых композиций;

  2. создание новых композиционных материалов электротехнического назначения на основе полисилоксановых композиций, содержащих регенерат, для изоляционной оболочки полимерных высоковольтных изоляторов

В результате проведенных в настоящей работе исследований:

предложены новые композиционные материалы для изготовления несущих стержней высоковольтных изоляторов, представляющие собой смесь термодинамически совместимых двухкомпонентных полиуретановых композиций с различными показателями прочности, «времени жизни» и относительного удлинения;

разработана технология производства несущих стержней высоковольтных изоляторов, включающая приготовление полиуретановых композиций в статических смесителях с винтовыми элементами с последующим формованием изделий методом пултрузии;

предложена методика расчета технологических режимов приготовления полиуретановых композиций в статических смесителях, учитывающая аномалию вязкости смешиваемых компонентов и направление закрутки винтовых элементов;

дано обоснование возможности утилизации полисилоксановых изделий методом комплексной регенерации, включающей стадии механотермической деструкции эластомерной крошки и последующую обработку регенерата деструктирующим агентом, роль которого играет вода. Показано, что совмещение механохимического и парового воздействия, во многом исключает нежелательные механодеструктивные процессы в материале и позволяет получать продукт более высокого качества.

разработаны новые композиционные материалы для защитных оболочек высоковольтных изоляторов, содержащие в своем составе регенерат, и способ изготовления оболочек изоляторов;

разработаны технические условия на композиции кремнийорганические (ТУ 2294-001-02068474-2009 от 15.02.09) для защитного покрытия высоковольтных изоляторов.

На основе проведенных исследований ООО «Эласт-Технологии» внедрило технологию утилизации полисилоксановых изделий;

Таким образом, в конструкции изоляторов используется полиуретановое связующее для изготовления несущего стержня и регенерат силоксановых изделий в защитных оболочках. Изделие проходит сертификацию.

По материалам диссертации опубликовано 4 работы. Подана заявка на патентование. Ссылки на опубликованные работы даны в названиях разделов диссертации.

Результаты работы доложены на: Международной юбилейной конференции «Полимеры со специальными свойствами», СПб, 2006; научно-практическом семинаре «Промышленная и пожарная безопасность», СПб , 2006; секции пластмасс ВХО им. Д. И. Менделеева, СПб, 2006-2007.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений, содержит 15 рисунков и 18 таблиц.

В первой главе представлено современное состояние проблемы и сформулированы задачи экспериментального исследования.

Вторая глава посвящена методическим вопросам экспериментального исследования.

В третьей главе описаны результаты исследований по созданию полиуретановых композиций для несущего стержня полимерных высоковольтных изоляторов.

В четвертой главе изложены результаты разработки технологии регенерации полисилоксановых композиций и создания композиций для изготовления защитных оболочек высоковольтных изоляторов.

Приложения содержат технические условия на разработанные материалы и сведения о внедрении результатов исследования.

Теоретические основы процесса регенерации отходов эластомеров

Процесс регенерации является одной из разновидностей механо-химических процессов, протекающих в материале, а именно процессом механокрекинга.

Возникновение химических превращений под действием механического поля общеизвестно. В частности характерной особенностью этих реакций является прямая конверсия механической работы Q, затрачиваемой на деформацию макромолекул, в химическую энергию образующихся активированных цепей и радикалов: где фі и ср2 - химические потенциалы системы до и после механодеструкции, Ар- прирост числа активных макромолекул в процессе реакции.

На практике установление количественной взаимосвязи между критериями, характеризующими превращения на химическом уровне, с одной стороны, технологическими режимами процесса и конструктивными особенностями, с другой, составляет основную нерешенную проблему механохимии. Попытка решить данную проблему впервые была предпринята в работах [102-107].

Для установления подобной взаимосвязи необходимо, прежде всего, на основании обобщения экспериментальных данных о закономерностях механохимических и структурных превращений, протекающих при смешении, разработать критерии (обобщающие параметры) внешнего энергетического воздействия на материал. Данные параметры должны быть инвариантными относительно режимов смешения и применяемого оборудования.

При разработке обобщающих параметров внешнего энергетического воздействия были проанализированы имеющиеся экспериментальные данными о протекании механохимических превращений в полимерах, обрабатываемых на различном оборудовании. Так, экспериментально установлено существование корреляции между интенсивностью подвода механической энергии и скоростью механодеструкции при обработке жестких карбоцепных полимеров — полистирола, поливинилацетата, полиметилметакрилата в вибромельнице [108, 109]. Здесь с некоторыми допущениями полагают, что энергия удара мелющих тел некоторой обобщенной массы пропорциональна (af)2 , где а- амплитуда, f- частота воздействия.

Константа скорости деструкции пропорциональна lg (af) .Из этого следует: где D — угловой коэффициент, (a0fo)2 —некоторый деформационный предел, при котором константа скорости деструкции уменьшается до нуля.

Аналогичные результаты были получены и при установлении связи кинетики процесса ультразвуковой деструкции с условиями озвучивания. Для подобного процесса в качестве критерия внешнего воздействия удобно воспользоваться величиной энергии, приходящейся на единичный объем среды (плотность энергии):

Была установлена физическая аналогия между процессами, описанными выше, и процессом сдвигового течения как основного в процессах переработки полимеров.

Известно, что в ламинарном потоке с постоянным градиентом скорости [у ]= с"1 для поддержания стационарного течения нужно приложить тем большее напряжение сдвига [т] = Па, чем больше внутреннее трение, мерой которого является коэффициент внутреннего трения или вязкость [д.] = Па-с. Это выражается формулой Ньютона т=ц.- у. Тогда величина интенсивности энергии движения жидкости в ламинарном потоке в единичном объеме будет:

Величина энергии, сообщенной материалу за определенный промежуток времени t (обычно это время пребывания материала в зоне переработки) — плотность энергии деформирования - будет: Были предложены различные формы записи выражения (1.5): где у - величина деформации сдвига.

Для величины плотности энергии деформирования могут быть использованы различные размерности: где VM - средний молярный объем, Мср- средняя молекулярная масса.

В этом случае величину внешнего энергетического воздействия можно сравнивать с энергией химической связи.

Не трудно показать полную физическую аналогию между параметрами, входящими в выражения (1.1.) и (1.5). В случае одномерного течения вместо скорости деформации dy/dt можно воспользоваться величиной градиента скорости U/H, т.е. величина деформации соответствует амплитуде, а величина скорости сдвига — частоте воздействия.

Таким образом, имеются два обобщающих параметра для характеристики процесса внешнего энергетического воздействия — плотность энергии деформирования и ее интенсивность.

Технология и оборудование для приготовления композиций

Исследования возможности регенерации полисилоксановых отходов проводили методом комплексной механо-термохимической регенерации на специальных экструзионных машинах (МРР-031), разработанных ОАО «Эласт-Технологии» [119]. Схема установки представлена на рис.2.1. Исходный материал поступает в виде резиновой крошки (технологические операции получения крошки в настоящей работе не рассматриваются).

Установка состоит из девулканизатора 1, приводимого в действие электродвигателем 2, через редуктор 3; питателя (загрузочное и дозирующее устройство) 4 с мотор-редуктором 5; охлаждающей машины 6 с двигателем 7 и редуктором 8; пульта управления 9, встроенного в силовой шкаф 10; насосной станции, состоящей из насоса-дозатора и емкости для модификатора 12; кожухов 13, обеспечивающих направленное удаление газовыделений; переходного патрубка 14 от питателя к девулканизатору; площадки обслуживания вместе с лестницей (на рисунке не показана). В машине совмещены процессы дозирования, диспергирования и деструкции резиновой крошки и охлаждения полученного регенерата. Машина МРР-031 оборудована электронной системой регулирования числа оборотов шнека питателя для обеспечения плавного пуска и поддерживания нормальной работы машины на различных технологических режимах. Регулирование технологических зазоров и числа оборотов шнека питателя позволяет регулировать степень девулканизации регенерата. 1-девулканизатор; 2,7-электродвигатели; 3,8-редукторы, 4- питатель (дозирующее и загрузочное устройство); 5-мотор-редуктор; 6-охлаждающая машина; 9-пульт управления (не показан); 10-силовой шкаф; 11-насос-дозатор; 12- емкость для модификатора; 13- кожухи; 14-переходной патрубок Рисунок 2.1 - Схема установки для регенерации резин Технические характеристики установки приведены в таблице 2.7.

Основным агрегатом установки в производстве регенерата термомеханическим методом служит девулканизатор (червячный деструктор) непрерывного действия (рисунок 2.2).

Девулканизатор предназначен непосредственно для девулканизации резиновой крошки. Девулканизатор - шнековый измельчитель (в действующей конструкции машины диаметр шнека составляет 122 мм) состоит из сборного корпуса 1 с двумя зонами обработки крошки: зоной дспергирования 2 и зоной регенерирования 3, снабженных рубашками охлаждения 4, 5 и зоной выгрузки 6. В зонах диспергирования и регенерирования расположены термопары 7, 8, измеряющие температуру регенерируемого материала, в эти же зоны (диспергирования и регенерирования) осуществляется впрыск модификатора по штуцерам 9. Зоны диспергирования и регенерирования заканчиваются коническими шайбами, наружной 10 и внутренней 11, образующими технологический зазор. В корпусе зоны загрузки девулканизатора расположен разгрузочный люк 12, обеспечивающий выгрузку посторонних предметов, попавших в девулканизатор.

В деструкторе чередуются нарезные секции червяка с гладкими секциями, образующими узкие перетирающие зазоры и создающие значительное сопротивление продольному потоку перерабатываемого материала. Конструктивно в машине регенерации резины воплощены два высокотемпературных метода: активированной механотермодеструкции и паровой. С помощью деструктора создаются интенсивные механические напряжения сдвига в перерабатываемом материале и одновременно обеспечивается возможность активации процесса деструкции острым паром. Материал в рабочем пространстве машины находится в одних зонах деструктора в рыхлом состоянии, а в других зонах — в уплотненном. Предложенное конструктивное решение шнеков дает возможность создать в машине зоны паровой деструкции. В зонах разрыхленного состояния происходит разогрев материала и одновременно достигается контакт с паром. Острый пар в реакционных зонах образуется за счет интенсивного испарения дозированного объема воды, подаваемой под давлением с помощью насосов-дозаторов.

Композиции для защитной оболочки изоляторов готовили путем смешения исходной смеси с регенератом в различном соотношении (5 -50 мае. %). Для этого использовали различное оборудование — лабораторные вальцы, лабораторный смеситель с овальными лопастями и роторный измерительный смеситель закрытого типа. Это позволило оценить влияние особенностей оборудования на процесс приготовления композиций.

Лабораторные вальцы ЛВ 450 225/225 производства завода "Металлист" (С.Петербург) имеют два узла регулирования зазора в диапазоне 0-10 мм. Точность установки зазора ±0,1 мм. Привод валков осуществляется от асинхронного электродвигателя Д02-82-8 мощностью 25 кВт. Охлаждение валков производится водой, нагрев — паром под давлением до 0,5 МПа. Смешение производили при фрикции 1,07 и температурах от 40±5 до 130±5-С.

Лабораторный смеситель МКГ-3 с овальными роторами имеет рабочий объем смесительной камеры 3 л, фрикцию между роторами 1,12. Привод осуществляется от асинхронного электродвигателя мощностью 7,5 кВт. Камера смесителя оснащена рубашкой для подвода тепло-хладоагента.

Роторный измерительный смеситель закрытого типа создан на базе пластометра Муни, оборудованного цилиндрической камерой с внутренним диаметром 46 мм и длиной 25 мм, в которую помещены ротора с цилиндрической образующей. Форма роторов соответствовала сечению промышленных типов роторов резиносмесителей, выпускающихся в различных странах — овальные типа Бенбери, двухгребневые, трехгранные, четырехлопастные. Хвостовик ротора закрепляли в динамометрическом устройстве пластометра. Перемешивание производили при вращении камеры относительно ротора. Угловая скорость вращения составила 0,21 рад/с, температуру варьировали в пределах 25-100С.

Стабильность частоты вращения ротора, относительная простота движения материала, позволяющая считать движение практически двухмерным, дает возможность количественно оценить меру деформационного воздействия на материал, а фиксация вращающего момента на валу ротора позволяет следить за изменением состояния композиции в процессе смешения и взаимодействием полимера с наполнителем.

Все образцы композиций на основе силоксановых каучуков перед вулканизацией подвергали вакуумированию. Испытания проводили через 48 часов после приготовления образцов.

Перспективы использования ПУ-связующего при создании отдельных элементов полимерных изоляторов

Арматура (оконцеватели) композитных изоляторов изготавливается из литого штампованного алюминия, ковкого чугуна или стали. Для обеспечения необходимой механической прочности оконцеватели прикрепляются к стержню различными способами—опрессовкой, заливкой различными компаундами, реже использованием металлического клина. При этом в настоящее время признается, что соединение оконцевателей и защитной оболочки является наиболее важным элементом композитного изолятора с точки зрения обеспечения его безаварийной длительной работы. Из-за нарушения герметичности неоднократно происходили аварии в эксплуатации, вызванные разрывом стеклопластикового стержня, входившего в контакт с атмосферными загрязнениями и влагой. Использование ПУ - связующего может во многом устранить указанную проблему.

В таблице 3.4 приведены сведения собственные и литературные данные (данные по эпоксидной смоле взяты из [133]) по устойчивости связующих материалов к химическому воздействию окружающей среды после 2200 час. (3 месяца) эксплуатации при температуре окружающей среды 23С.

Анализ результатов таблицы 3.4 позволяет высказать предположение, что при использовании ПУ - связующего несущий стержень и оконцеватели могут быть выполнены как единая конструкция из ПУ-стеклопластика, например, методом литьевого прессования.

По предварительным расчетам это позволит снизить стоимость изолятора в среднем на 30% за счет исключения операций изготовления оконцевателей из металла и их крепления к несущему стержню. Кроме того, это позволяет повысить надежность изолятора в целом.

Силоксановые резины, предназначенные для изготовления защитных оболочек изоляторов, представляют собой полимерную матрицу (каучук СКТВ) с различным содержанием активного наполнителя (аэросил), инертного наполнителя (двуокись титана), антипирена (гидроксид алюминия). Данные резины вулканизуются органическими перекисями.

Чаще всего применяют: перекись бензоила (бис-(2,4-дихлорбензоил) пероксид — 2,4-ДХБ, DCLBP)— для вулканизации без давления, которая проводится непрерывно под действием горячего воздуха. Для ускорения процесса вулканизации температуру процесса поддерживают в диапазоне +250-И00С ; 2,5 диметил-2,5 ди (тетрабутилперокси) гексан (DHBP) — для вулканизации при проведении процесса литья под давлением. В этом случае температура вулканизации составляет 170С, давление— 4 -8 МПа.

Применение органических перекисей в качестве вулканизирующих агентов основано на том, что при их распаде при повышенной температуре получаются свободные арильные или карбоксиарильные радикалы, образующие стабильные продукты в результате реакции метальными радикалами диметилсилоксановых звеньев. При этом от метильных радикалов гомолитически отщепляется атом водорода:

Силметиленовые радикалы далее рекомбинируются с образованием силэтиленовых мостиков между диметилполисилоксановыми цепями:

Для проведения процесса регенерации в идеальном случае следует разрушить вулканизационную сетку, не затрагивая основную цепь полимера. Принципиальная возможность проведения такого процесса заключается в соотношении величин энергии химической связи вулканизационнои сетки и основной цепи.

Основная цепь содержит фрагмент Si—0, энергия связи здесь составляет по различным данным от 104 ккал/моль [134,135] до 118 ккал/моль [136] или 435-494 кДж/моль. Энергия вулканизационной связи Н2С—СНг составляет 81.6-87 ккал/моль или 340-360 кДж/моль.

Таким образом, имеется принципиальная возможность получить регенерат со свойствами, максимально приближенными к свойствам исходной резиновой смеси, если вести регенерацию в условиях внешнего энергетического воздействия Э в диапазоне 360 О 435 кДж/моль.

Для этого необходимо установить корреляцию между энергией химической связи в материале и величиной внешнего энергетического воздействия, которое сообщается материалу.

Экспериментальная проверка возможности регенерации полисилоксанов

Была осуществлена экспериментальная проверка возможности переработки полисилоксанов методом комплексной термохимической регенерации.

В качестве материала для регенерации были взяты образцы защитных покрытий изоляторов, изготовленные из кремнийорганической резины БК- I (ТУ 2294-372-001-48920589). Резина предназначена для изготовления изолирующего покрытия электрических изоляторов методом прямого прессования, трансферного прессования, экструзии и литья под давлением. Изделия из данной композиции эксплуатируются при напряжениях 1кВ при температуре от -60 до +160С. Категория размещения изделий из композиции I. Тип атмосферы I-IV по ГОСТ 15150-87.

Данный материал измельчали в дробилке, после чего он был подвергнут обработке в девулканизаторе. Особенностью проведенной регенерации является комбинированное воздействие механического и теплового полей в совокупности с химической активацией материала. Регенерация включала две стадии: механотермическую деструкцию резиновой крошки и последующую обработку регенерата деструктирующим агентом (активатором). Роль такого агента играла вода, которая, превращаясь в пар в зоне деструкции, осуществляла дополнительно к механо-термодеструкции материала его химическую (паровую) регенерацию и последующее охлаждение полученного продукта.

В зависимости от условий обработки вулканизованной резины были получены различные продукты (табл.4.1). Для дальнейших исследований был выбран регенерат, полученный при условиях п.5.

Предварительные эксперименты показали, что при определенных условиях может быть получен регенерат без включений. Для получения регенерата, по свойствам максимально приближенным к исходной резиновой смеси, необходимо осуществить выбор рациональных режимов обработки материала, т.е. дать количественную интерпретацию процессу.

Среди критериев, описывающих внешнее энергетическое воздействие при обработке полимеров, на наш взгляд наиболее обоснованным является величина плотности энергии деформирования. Об адекватности данного критерия реальному процессу свидетельствуют, в частности, экспериментальные данными о протекании механохимических превращений в полимерах, обрабатываемых на различном оборудовании [1].

Таким образом, устанавливая зависимость критериев механодеструкции от величины ту, можно получить для данного материала корреляционную зависимость, инвариантную относительно режимов переработки и конструктивных особенностей оборудования. В то же время наличие даже значительной плотности энергии деформирования не является фактором, достаточным для развития процесса механодеструкции. Другим необходимым условием является существование определенной величины интенсивности подводимой энергии. Действительно, величина ту может быть реализована за бесконечно большое время, в этом случае процесс механодеструкции может и не протекать. Это объясняется «рассеянием» подводимой механической энергии цепями полимера.

Данный процесс характеризуется следующими особенностями: 1. глубина химического превращения строго пропорциональна деформации сдвига; 2. скорость химического превращения не зависит от направления деформации сдвига и пропорциональна скорости сдвига; 3. при сравнительно малой скорости нагружения упругая часть деформации составляет ничтожную долю (1%) от общей деформации. Поэтому упругая энергия, накопленная в твердом теле, невысока. С увеличением скорости нагружения доля упругой деформации растет.

Похожие диссертации на Композиционные материалы электротехнического назначения на основе полиуретанов и полисилоксанов для изготовления высоковольтных изоляторов нового поколения