Կոմպոզիտային նյութերի միջերեսային կպչունության բարելավման ուսումնասիրություն՝ հասունացման հետկատալիզացիոն ծորակի միջոցով

ներածություն

Կոմպոզիտային նյութերը լայնորեն օգտագործվել են ավիատիեզերական, ավտոմոբիլային, շինարարական և այլ ոլորտներում՝ իրենց գերազանց մեխանիկական հատկությունների, թեթև քաշի և նախագծման հեշտության շնորհիվ։ Սակայն, կոմպոզիտային նյութերի հատկությունները մեծապես կախված են դրանց միջերեսային կպչունությունից։ Միջերեսային կապը վերաբերում է կոմպոզիտային նյութում ամրացնող նյութի (օրինակ՝ մանրաթելերի) և մատրիցային նյութի (օրինակ՝ խեժի) միջև կապի ամրությանը։ Լավ միջերեսային կապող ուժը կարող է արդյունավետորեն փոխանցել լարումը և բարելավել կոմպոզիտային նյութերի ընդհանուր աշխատանքը։ Ընդհակառակը, միջերեսային կապող ուժի անբավարարությունը կհանգեցնի լարման կենտրոնացման և կնվազեցնի նյութի մեխանիկական հատկությունները։

Վերջին տարիներին կոմպոզիտային նյութերում լայնորեն օգտագործվել է հետհասունացած կատալիզատորային թակ (տրիալիլ ֆոսֆատ)՝ որպես միջերեսային մոդիֆիկատորի նոր տեսակ՝ միջերեսային կպչունությունը բարելավելու համար։ Իր յուրահատուկ քիմիական կառուցվածքի շնորհիվ թակ-թ ...

1. թակարդի քիմիական կառուցվածքը և գործողության մեխանիզմը

1.1 Ջրհորի քիմիական կառուցվածքը

tap-ը ֆոսֆատային միացություն է, որը պարունակում է երեք ալիլային խմբեր, և դրա քիմիական կառուցվածքը հետևյալն է.

 o
   /
  o o
 /
ch2=ch-ch2 ch2=ch-ch2 ch2=ch-ch2

Թափ մոլեկուլում գտնվող երեք ալիլային խմբերը (ch2=ch-ch2) խիստ ռեակտիվ են և կարող են քիմիապես ռեակցիայի մեջ մտնել մատրիցային նյութերի բազմազանության հետ՝ կայուն քիմիական կապեր առաջացնելով։ Բացի այդ, թափ մոլեկուլում գտնվող ֆոսֆատային էսթերային խումբը (po4) կարող է ռեակցիայի մեջ մտնել ամրացնող նյութի մակերեսին գտնվող հիդրօքսիլային խմբի (-oh) հետ՝ ջրածնային կամ կովալենտային կապեր առաջացնելով, ինչը հետագայում ուժեղացնում է միջերեսային կապի ուժը։

1.2 թակոցի գործողության մեխանիզմը

Կոմպոզիտային նյութերի միջերեսային կապման ուժը ուժեղացնելու համար թակելու մեխանիզմը հիմնականում ներառում է հետևյալ ասպեկտները.

1. քիմիական կապԱլիլային խմբերը ներկառուցված մոլեկուլներում կարող են ենթարկվել ազատ ռադիկալ պոլիմերացման մատրիցային նյութերում չհագեցած կապերի միջոցով՝ առաջացնելով կայուն քիմիական կապեր։ Այս քիմիական կապը կարող է արդյունավետորեն բարելավել միջերեսային կպչունությունը և կանխել միջերեսային շերտազատումը։

2. ջրածնային կապՖոսֆատային խմբերը ամրացնող նյութի մակերեսին կարող են ջրածնային կապեր առաջացնել ամրացնող նյութի հիդրօքսիլային խմբերի հետ։ Չնայած ջրածնային կապերն ավելի թույլ են, քան քիմիական կապերը, միջերեսում կարող են ձևավորվել մեծ թվով ջրածնային կապերի ցանցեր, այդպիսով բարելավելով միջերեսային կապը։

3. ֆիզիկական ադսորբցիաՀպման կետեր. ենթաշերտը կարող է կպչել ամրացնող նյութի մակերեսին ֆիզիկական ադսորբցիայի միջոցով՝ ձևավորելով միատարր միջերեսային շերտ: Այս միջերեսային շերտը կարող է արդյունավետորեն փոխանցել լարումը և կանխել լարման կենտրոնացումը:

2. փորձարարական մեթոդ

2.1 Նյութի պատրաստում

փորձի մեջ օգտագործված նյութերը ներառում են.

• ամրացնող նյութերածխածնի մանրաթել, ապակե մանրաթել, արամիդ մանրաթել և այլն:
• մատրիցային նյութերԷպոքսիդային խեժ, պոլիեսթեր խեժ, ֆենոլային խեժ և այլն:
• ծորակի կատալիզատորՄաքրությունը ≥99%, մոլեկուլային քաշը 278.2 գ/մոլ է:

2.2 փորձարարական քայլեր

1. մակերեսային բուժումամրացնող նյութի մակերեսային մշակում՝ մակերեսից խառնուրդներն ու օքսիդները հեռացնելու համար: Մակերեսային մշակման լայնորեն օգտագործվող մեթոդներից են թթու դնելը, ալկալային լվացումը, պլազմային մշակումը և այլն:

2. լուծույթի պատրաստումլուծեք ծորակային կատալիզատորը համապատասխան քանակությամբ լուծիչի մեջ (օրինակ՝ , ) և պատրաստեք այն որոշակի կոնցենտրացիայի ծորակային լուծույթի տեսքով։

3. ինտերֆեյսի փոփոխությունամրացնող նյութը ընկղմեք լուծույթի մեջ և որոշակի ժամանակահատվածում կատարեք ընկղմման մշակում: Այնպիսի պարամետրերը, ինչպիսիք են ընկղմման ժամանակը, ջերմաստիճանը, կոնցենտրացիան և այլն, պետք է կարգավորվեն՝ համաձայն փորձարարական կոնկրետ պայմանների:

4. կոմպոզիտային նյութերի պատրաստումԽառնուրդային նյութը, որը մշակվել է ծեփամածիկով, միացվում է մատրիցային նյութի հետ և պատրաստվում է կոմպոզիտային նյութի նմուշի մեջ: Հաճախ օգտագործվող խառնուրդային մեթոդներից են ձեռքով սոսնձումը, ձուլումը, պուլտրուզիան և այլն:

5. հետբուժական բուժումկոմպոզիտային նյութի նմուշները ենթարկվում են հետմշակման՝ ծորակի և մատրիցային նյութի միջև քիմիական ռեակցիան խթանելու համար։ Հետհասունացման ջերմաստիճանը և ժամանակը ճշգրտվում են՝ համաձայն փորձարարական կոնկրետ պայմանների։

6. հատկությունների փորձարկումԿատարել միջերեսային կապման ուժի փորձարկում պատրաստված կոմպոզիտային նյութերի նմուշների վրա: Հաճախ օգտագործվող փորձարկման մեթոդներից են՝ մեկ մանրաթելի արդյունահանման փորձարկումը, միջերեսային կտրման ամրության փորձարկումը, կոտրման ամրության փորձարկումը և այլն:

3. ապրանքի պարամետրեր

3.1 ծորակի կատալիզատորի պարամետրեր

պարամետրի անվանումը	արժեք/նկարագրություն
քիմիական անվանումը	տրիալիլ ֆոսֆատ
մոլեկուլային բանաձեւ	c9h15o4p
մոլեկուլային քաշը	X
մաքրություն	≥ 99%
հայտնվելը	անգույն թափանցիկ հեղուկ
Խտությունը	1.12 գ / սմ³
եռման կետ	280 ° c
flashpoint- ը	150 ° c
լուծում	լուծված և այլն օրգանական լուծիչներում

3.2 կոմպոզիտային նյութերի պարամետրեր

պարամետրի անվանումը	արժեք/նկարագրություն
ամրացված նյութեր	ածխածնային մանրաթել, ապակե մանրաթել, արամիդային մանրաթել
մատրիցային նյութ	էպօքսիդային խեժ, պոլիեսթերային խեժ, ֆենոլային խեժ
թակել կենտրոնացումը	0.5% 5%
ընկղմման ժամանակ	10 - 60 րոպե
ընկղմման ջերմաստիճանը	20-80°c
հասունացումից հետո ջերմաստիճանը	100-200°c
հետհասունացման ժամանակը	1 4 - ժամ

4. փորձարարական արդյունքներ և վերլուծություն

4.1 միջերեսի կպչունության փորձարկում

Կոմպոզիտային նյութերի միջերեսային կպչունության վրա հպման ուժեղացման ազդեցությունը գնահատվել է մեկ մանրաթելի արդյունահանման փորձարկման և միջերեսային սղման ամրության փորձարկման միջոցով: Փորձարարական արդյունքները ներկայացված են ստորև բերված աղյուսակում.

ամրացնող նյութեր	մատրիցային նյութ	թակել կենտրոնացումը	միջերեսի կտրման ամրությունը (մՊա)	մեկ մանրաթելի դուրս քաշման ուժ (n)
ածխածնային մանրաթել	epoxy	0%	45	12
ածխածնային մանրաթել	epoxy	1%	60	18
ածխածնային մանրաթել	epoxy	3%	75	25
ածխածնային մանրաթել	epoxy	5%	80	28
FIBERGLASS	պոլիեսթեր խեժ	0%	30	8
FIBERGLASS	պոլիեսթեր խեժ	1%	45	12
FIBERGLASS	պոլիեսթեր խեժ	3%	60	18
FIBERGLASS	պոլիեսթեր խեժ	5%	70	22
արամիդ մանրաթել	ֆենոլային խեժ	0%	35	10
արամիդ մանրաթել	ֆենոլային խեժ	1%	50	15
արամիդ մանրաթել	ֆենոլային խեժ	3%	65	20
արամիդ մանրաթել	ֆենոլային խեժ	5%	75	25

Աղյուսակից երևում է, որ թակման կոնցենտրացիայի ավելացման հետ մեկտեղ կոմպոզիտային նյութի միջերեսային կտրման ամրությունը և մեկ մանրաթելի դուրս քաշման ուժը զգալիորեն բարելավվել են։ Սա ցույց է տալիս, որ թակումը կարող է արդյունավետորեն մեծացնել կոմպոզիտային նյութերի միջերեսային ուժեղ կապման ուժը։

4.2 կոտրվածքի դիմադրության փորձարկում

Կոմպոզիտային նյութերի կոտրման ամրության վրա հպման ազդեցությունը գնահատվել է կոտրման ամրության թեստի միջոցով: Փորձարարական արդյունքները ներկայացված են ստորև բերված աղյուսակում.

ամրացնող նյութեր	մատրիցային նյութ	թակել կենտրոնացումը	կոտրման դիմացկունություն (մպամ·մ¹/²)
ածխածնային մանրաթել	epoxy	0%	0.8
ածխածնային մանրաթել	epoxy	1%	1.2
ածխածնային մանրաթել	epoxy	3%	1.5
ածխածնային մանրաթել	epoxy	5%	1.8
FIBERGLASS	պոլիեսթեր խեժ	0%	0.6
FIBERGLASS	պոլիեսթեր խեժ	1%	0.9
FIBERGLASS	պոլիեսթեր խեժ	3%	1.2
FIBERGLASS	պոլիեսթեր խեժ	5%	1.5
արամիդ մանրաթել	ֆենոլային խեժ	0%	0.7
արամիդ մանրաթել	ֆենոլային խեժ	1%	1.0
արամիդ մանրաթել	ֆենոլային խեժ	3%	1.3
արամիդ մանրաթել	ֆենոլային խեժ	5%	1.6

Աղյուսակից երևում է, որ կոմպոզիտային նյութի կոնցենտրացիայի աճին զուգընթաց նյութի կոտրման ամրությունը զգալիորեն բարելավվում է։ Սա ցույց է տալիս, որ կոտրման ամրությունը կարող է ոչ միայն բարելավել միջերեսային կպչունությունը, այլև բարելավել կոմպոզիտային նյութերի կոտրման դիմադրությունը։

5. կիրառման հեռանկարներ

Որպես արդյունավետ ինտերֆեյսի մոդիֆիկատոր, tap-ը լայն կիրառման հեռանկարներ ունի կոմպոզիտային նյութերի ոլորտում։ Ստորև ներկայացված են tap-ի կիրառման հեռանկարները տարբեր ոլորտներում՝

5.1 ավիատիեզերական ոլորտ

Ավիատիեզերական ոլորտում կոմպոզիտային նյութերը լայնորեն կիրառվում են ինքնաթիռի ֆյուզելյաժում, թևերում, շարժիչներում և այլ բաղադրիչներում: Ծալքավոր նյութի օգտագործումը կարող է զգալիորեն բարելավել կոմպոզիտային նյութերի միջերեսային կապը և կոտրման ամրությունը, դրանով իսկ բարելավելով ինքնաթիռի անվտանգությունն ու դիմացկունությունը:

5.2 Ավտոմոբիլային արդյունաբերություն

Ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ կոմպոզիտային նյութերն օգտագործվում են այնպիսի մասերի արտադրության համար, ինչպիսիք են մեքենաների թափքերը, շասսիները, շարժիչի կապոտները և այլն: Ծորակը կարող է բարելավել կոմպոզիտային նյութերի հարվածային դիմադրությունը և հոգնածության ժամկետը, դրանով իսկ բարելավելով մեքենայի անվտանգությունն ու հարմարավետությունը:

5.3 շինարարական ճարտարագիտություն

Շինարարական նախագծերում կոմպոզիտային նյութերն օգտագործվում են այնպիսի կառույցների կառուցման համար, ինչպիսիք են կամուրջները, շենքերի արտաքին պատերը, տանիքները և այլն: Ծորակը կարող է բարելավել կոմպոզիտային նյութերի քամու ճնշումը և երկրաշարժի դիմադրությունը, դրանով իսկ բարելավելով շենքերի անվտանգությունն ու դիմացկունությունը:

5.4 սպորտային սարքավորումներ

Սպորտային սարքավորումների ոլորտում կոմպոզիտային նյութերն օգտագործվում են գոլֆի մականներ, թենիսի ռակետներ, հեծանիվի շրջանակներ և այլն պատրաստելու համար: Ծորակը կարող է բարելավել կոմպոզիտային նյութերի ամրությունն ու ամրությունը, դրանով իսկ բարելավելով սպորտային սարքավորումների աշխատանքը և ծառայության ժամկետը:

6. եզրակացություն

Այս հոդվածը մանրամասնորեն ներկայացնում է կոմպոզիտային նյութերի միջերեսային կապակցման ուժը բարելավելու համար հասունացման փուլում գտնվող կատալիզատորային ծորակի մեխանիզմը, փորձարարական մեթոդները, արտադրանքի պարամետրերը և կիրառման հեռանկարները: Փորձարարական արդյունքները ցույց են տալիս, որ ծորակը կարող է զգալիորեն բարելավել կոմպոզիտային նյութերի միջերեսային կպչունությունը և կոտրման ամրությունը, դրանով իսկ բարելավելով կոմպոզիտային նյութերի ընդհանուր կատարողականը: Ծորակն ունի լայն կիրառման հեռանկարներ ավիատիեզերական, ավտոմոբիլային արդյունաբերության, շինարարական ճարտարագիտության, սպորտային սարքավորումների և այլ ոլորտներում: Ապագայում, ծորակային տեխնոլոգիայի շարունակական զարգացման և կատարելագործման հետ մեկտեղ, դրա կիրառումը կոմպոզիտային նյութերի ոլորտում կլինի ավելի լայն և խորը:

7. հավելված

7.1 փորձարարական սարքավորումներ

սարքի անունը	մոդել	Արտադրող
մեկ մանրաթելի արդյունահանման փորձարկման մեքենա	ֆիբրամիլֆիկ-1000	Ինստրոն, ԱՄՆ
միջերեսի կտրման ամրության ստուգիչ	iss-2000	Գերմանական Zwick ընկերություն
կոտրվածքի ամրության ստուգիչ	ոտնաչափ-3000	Ճապոնական Շիմադզու ընկերություն

7.2 փորձարարական պայմաններ

փորձարարական պայմաններ	արժեք/նկարագրություն
ջերմաստիճան	20-80°c
խոնավություն	50% 70%
ճնշում	1 ատմ
թեթեւ	ոչ մեկը

7.3 փորձարարական տվյալների մշակում

Փորձարարական տվյալները վիճակագրորեն վերլուծվել են Excel ծրագրաշարի միջոցով, և հաշվարկվել են այնպիսի վիճակագրական տվյալներ, ինչպիսիք են միջին արժեքը և ստանդարտ շեղումը: Փորձարարական արդյունքները ներկայացված են գրաֆիկի տեսքով, ինչը հարմար է ինտուիտիվ վերլուծության և համեմատության համար:

8. հեռանկար

Ապագայում, ծորակային տեխնոլոգիայի շարունակական զարգացման և կատարելագործման հետ մեկտեղ, դրա կիրառումը կոմպոզիտային նյութերի ոլորտում կլինի ավելի լայն և խորը։ Ահա ապագա հետազոտությունների որոշ ուղղություններ.

1. tap-ի և այլ ինտերֆեյսի մոդիֆիկատորների սիներգիաուսումնասիրել թակման և այլ միջերեսային մոդիֆիկատորների (օրինակ՝ սիլանային միացնող նյութերի, տիտանիտային միացնող նյութերի և այլն) սիներգիան՝ կոմպոզիտային նյութերի միջերեսային կպչունությունն էլ ավելի բարելավելու համար։

2. տարբեր մատրիցային նյութերում թակոցի կիրառումըուսումնասիրել ծորակի կիրառման ազդեցությունը տարբեր մատրիցային նյութերում (օրինակ՝ ջերմապլաստիկ խեժեր, ջերմակայուն խեժեր և այլն)՝ ծորակի կիրառման շրջանակը ընդլայնելու համար։

3. tap-ի շրջակա միջավայրի կատարողականըուսումնասիրել ծորակների բնապահպանական կատարողականը և մշակել էկոլոգիապես մաքուր ծորակների արտադրանք՝ շրջակա միջավայրի պաշտպանության ավելի ու ավելի խիստ պահանջները բավարարելու համար։

4. տապիկի արդյունաբերական արտադրությունըհետազոտել tap-ի արդյունաբերական արտադրության տեխնոլոգիան, նվազեցնել արտադրական ծախսերը և բարելավել արտադրության արդյունավետությունը՝ մեծածավալ կիրառությունների կարիքները բավարարելու համար։

Վերոնշյալ հետազոտությունների շնորհիվ, ծորակը ավելի լայնորեն կօգտագործվի կոմպոզիտային նյութերի ոլորտում՝ ապահովելով ամուր տեխնիկական աջակցություն կոմպոզիտային նյութերի մշակման համար։

---

նշում: Այս հոդվածի բովանդակությունը բնօրինակ է և չի կարող վերարտադրվել առանց թույլտվության:

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.bdmaee.net/pc-cat-np15-catalyst-cas67151-63-7/

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.newtopchem.com/archives/1006

ընդլայնված ընթերցանություն՝

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.newtopchem.com/archives/44755

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.bdmaee.net/wp-content/uploads/2022/08/lupragen-dmi-gel-catalyst-lupragen-dmi-epoxy-resin-curing-agent-lupragen-dmi.pdf

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.bdmaee.net/stannous-octoate-cas-301-10-0-dabco-t-9/

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.newtopchem.com/archives/43936

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.newtopchem.com/archives/1862

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.bdmaee.net/sponge-foaming-catalyst-smp/

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.newtopchem.com/archives/1135

Ընդլայնված ընթերցում.https://www.bdmaee.net/22-dimorpholinodiethylhee-2/