Введение к работе
Актуальность темы. Развитие техники и технологии непрерывно воздвигает новые требования к качеству конструкционных материалов. Сказанное, полностью отражается и на углеродсодержащих композиционных материалах (УСКМ). Выпускаемые в настоящее время УСКМ по теплофизическим, механическим и некоторым другим показателям не удовлетворяют перспективным требованиям многих отраслей техники.
Свойства УСКМ во многом определяются свойствами матрицы со структурой углерода от исходного сырья до конечного материала. В свою очередь, структура и свойства матрицы зависят от используемого полимера, условий процесса его формования, конечной температуры обработки. Эти обстоятельства требуют прежде всего использования матричного сырья с высоким выходом кокса и низкой усадкой в процессе пиролиза.
Особый интерес в этом аспекте представляют реакционноспособ-ные олигомеры на основе природного сырья, так как на современном этапе развития науки и техники одна из важнейших проблем-замена нефтяного сырья более доступным и дешевым, воспроизводимым природой сырьём.
урано-фенольнке соединения являются сравнительно дешевыми продуктами, легко подвергаются реакциям полимеризации и поликонденсации с высоким выходом полимера, способного переходить в кок-сообразное состояние. В связи с этим смолы представляют большой интерес для производства углеродсодержащих композиционных материалов. Настоящее исследование посвящено проблеме разработки УСКМ на основе фурано-фенольных полимеров и проводилось в соответствии с заказ-нарядами Минхимпрома 132156/79-84,7/85-89 и 312870074.
Цель работы. Разработка новых высокопрочных углеродсодержа-щих композиционных материалов на основе теплохимстойких полимерных матриц, расширение сырьевой базы УСКМ за счёт вовлечения в производство фурано-фенольных полимеров.
Работа проводилась в следующих направлениях:
-
Исследование процесса получения и отверждения фурано-фенольных полимеров.
-
Изучение влияния способов и режимов переработки полимерных матриц на технологические свойства УОШ.
-
Разработка научно-обоснованных рекомендаций по формированию УСКМ с заданным комплексом свойств.
Научная новизна работы заключается в следующем:
получены основные кинетические закономерности процесса отверждения и карбонизации фурано-фенольных полимеров в присутствии кислот Льюиса;
установлено, что модифицирование фурановых олигомеров фенольними олигомерами приводит к улучшению их прочностных свойств и теплохимстойкости за счёт увеличения числа сшивок сетчатой пространственной структуры полимера;
показано, что изменяя природу отвердителя и его количество, а также режим отверждения можно повысить в определенных пределах коксуемость полимеров, но при этом корреляция между вели -чиной коксовых чисел и их свойствами не проявляется;
установлено, что основным критерием оценки пригодности полимерных матриц для разработки УСКМ является минимальный выход летучих.
Практическая значимость. Проведениюнаучно-исследовательские работы обеспечили внедрение новых полимерных матриц для процесса формования УСКМ и позволили получить значительный экономический эффект (280 тыс.руб.) вследствие:
применения фурано-фвнольных полимеров повшенной тепло-химической стойкости, не имеющих аналогов в СССР, что позволило избежать их закупки по импорту;
использования сырья с высоким пиролитическим остатком, позволяющим сократить кратность повторных пропиток и карбонизации, что привело к снижению энергозатрат.
Результаты исследования свойств УСНМ, разработанных на основе полимерных матриц и углеродных волокон, обеспечили оптимизацию качества УСКМ по прочностным характеристикам.
Указанные выводы сделаны на основе результатов опытно-промышленных испытаний разработанных олигомеров, проведенными на объектах Минлегпрома и Минлегмаша.
Личный вклад. Личный вклад автора в работах, обобщенных в диссертации, состоит в участии в выборе направления этих работ, разработке методов и программ исследований, в непосредственном участии в экспериментальных исследованиях и обсуждении результатов.
Автором на основании выполненных работ составлены
ТУ и разработаны рекомендации по отверждению фурано-фенольных олигомеров.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на: Всесоюзной конференции по химии и технологии фурановых соединений ( г. Краснодар, 1984 г. );-научно-технической конференции института НИШластмасс ( г. Фергана, 1984 г., 1986 г.); конференции "Современные методы переработки полимерных материалов", ( г. Куйбышев, 1987 г. ).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 статей.
- б -
Структура и объем работы. Данная работа состоит из введения, литературного обзора, пяти глав, экспериментальной части и выводов, списка литературы и приложения. Материал диссертации включает 145 стр. машинописного текста, 21 рисунок, 38 таблиц, 160 наименований литературы.
Похожие диссертации на Получение композиционных материалов на основе фурано-фенольных полимеров и углеродных волокон
