Конкурентоспроможна технологія формування конструкційних виробів з традиційних та наномодифікованих полімерних композиційних матеріалів

Розроблена нова конкурентоспроможна технологія формування конструкційних виробів з традиційних та наномодифікованих полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) на базі застосування ефективних режимів низькочастотної ультразвукової (УЗ) кавітації у рідких полімерних середовищах. Встановлено ефективні режимні параметри обробки для базових технологічних операцій приготування наносуспензій, попередньої УЗ-обробки, дезінтеграції і змішування при приготуванні рідких наномодифікованих полімерних композицій. Це дозволяє одержувати бездефектні й високоміцні конструкційні вироби із наперед заданим рівнем властивостей і забезпечити енерго- та ресурсоефективність формування композитів.
Розроблена адекватна експериментально-статистична модель процесу попередньої УЗ- обробки рідких традиційних полімерних композицій, що дозволяє здійснювати моделювання ефективних режимних параметрів кавітаційної обробки (частота, амплітуда, інтенсивність, температура, час), за яких досягаються підвищені експлуатаційні властивості затверділих традиційних полімерних композитів, та виключити проведення численних натурних експериментів.
Підтверджено, що введення наномодифікаторів у вигляді вуглецевих нанотрубок (ВНТ) у рідку полімерну матрицю в оптимальній кількості приводить до підвищення показників міцності і сприяє повнішому і більш швидкому протіканню процесів затвердіння. При цьому скорочується час озвучування та пришвидшується гомогенізація у порівнянні з традиційною технологією, а також покращується однорідність рідкого полімерного зв’язуючого, що містить дисперсні наповнювачі.
Досягнуто підвищення в середньому на (30 – 45)% змочувальної спроможності рідкої епоксидної матриці до традиційних наповнювачів і покращення її гомогенізації, що також сприяє більш швидкому (у 2-3,5 рази) і якісному просочуванню. Встановлено збільшення адгезії затверділих класичних композитів до поверхні конструкційних матеріалів в середньому на (10 – 18)%, а нанокомпозитів – в 1,5-2 рази (у залежності від типу вуглецевого наномодифікатора) при скороченні загального часу виготовлення затверділих композитів у (2 – 2,5) рази.
Здійснено попередній якісний аналіз мікроструктури реактопластичних традиційних і наномодифікованих ПКМ, одержаних за різних режимів. Досліджено вплив УЗ-обробки на структурні параметри композиту, що сприяють покращенню його експлуатаційних властивостей.