Конкурентоспособная технология формования конструкционных изделий из традиционных и наномодифицированных полимерных композиционных материалов

Разработана новая конкурентоспособная технология формования конструкционных изделий из традиционных и наномодифицированных полимерных композиционных материалов (ПКМ) на базе применения эффективных режимов низкочастотной ультразвуковой (УЗ) кавитации в жидких полимерных средах. Установлены эффективные режимные параметры обработки для базовых технологических операций приготовления наносуспензий, предварительной УЗ-обработки, дезинтеграции и смешивания при приготовлении жидких наномодификованих полимерных композиций. Это позволяет получать бездефектные и высокопрочные конструкционные изделия с заранее заданным уровнем свойств и обеспечить энерго- и ресурсоэффективность формирования композитов.
Разработана адекватная экспериментально-статистическая модель процесса предварительной УЗ обработки традиционных полимерных композиций, которая позволяет осуществлять моделирование эффективных режимных параметров кавитационной обработки (частота, амплитуда, интенсивность, температура, время), при которых достигаются повышенные эксплуатационные свойства затвердевших традиционных полимерных композитов, и исключить проведение многочисленных натурных экспериментов.
Подтверждено, что введение наномодификаторов в виде УНТ в жидкую полимерную матрицу в оптимальном количестве приводит к повышению показателей прочности и способствует более полному и более быстрому протеканию процессов затвердевания. При этом сокращается время озвучивания и ускоряется гомогенизация по сравнению с традиционной технологией, а также улучшается однородность жидкого полимерного связующего, содержащего дисперсные наполнители.
Достигнуто повышение в среднем на (30 - 45)% смачивающей способности жидкой эпоксидной матрицы к традиционным наполнителей и улучшение ее гомогенизации, что также способствует более быстрой (в 2-3,5 раза) и качественной пропитки. Установлено увеличение адгезии затвердевших классических композитов к поверхности конструкционных материалов в среднем на (10 - 18)%, а нанокомпозитов - в 1,5-2 раза (в зависимости от типа углеродного наномодификатора) при сокращении общего времени изготовления затвердевших композитов в (2 - 2 5) раза.
Осуществлен предварительный качественный анализ микроструктуры реактопластичних традиционных и наномодификованих ПКМ, полученных при разных режимах. Исследовано влияние УЗ- обработки на структурные параметры композита, способствующие улучшению его эксплуатационных свойств.