Розроблення високоефективних енерго- і ресурсозберігаючих технологічних засад процесів виготовлення конструкційних полімерних композиційних матеріалів

Розроблено нові енерго-та ресурсоощадні процеси одержання реактопластичних композицій та конструкційних виробів спеціального призначення на їх основі за рахунок детермінованої ультразвукової дії, а також виготовлення спінених високопоризованих теплоізоляційних матеріалів безперервним екструзійним методом на основі термопластичних полімерів. Вирішена важлива народногосподарська задача, пов'язана з науковим обгрунтуванням енергоощадних процесів та обладнання для одержання реактопластичних виробів покращеної якості на основі композицій епоксидних полімерів (ЕП), армованих волокнистими наповнювачами (ВН), в акустичному полі ультразвукової частоти, а також з прогнозуванням фізико-механічних властивостей одержуваних виробів.

Розроблені технологічні засади просочування волокнистих наповнювачів епоксидними зв’язуючими забезпечують підвищення технологічних характеристик епоксидних зв’язуючих та експлуатаційних властивостей кінцевих полімерних композиційних матеріалів при одночасному забезпеченні енергоощадності. Це зумовлено підвищенням на (30 – 50)% змочувальної спроможності епоксидної матриці і покращенням її гомогенізації внаслідок застосування ефективних режимів УЗ-модифікації, а також збільшенням адгезії затверділих епоксидних полімерів до поверхні конструкційних матеріалів в середньому на (25 – 30)% при скороченні кумулятивного часу виготовлення затверділих епоксидних полімерів у (2 – 2,5) рази.

Розроблені удосконалені методики дослідження кінетичних параметрів процесу просочування з використанням оптичного методу світлопропускання. Вперше створені адекватні статистичні моделі для визначення ефективного капілярного радіуса у залежності від зусилля натягнення ВН при просочуванні, які дозволяють оптимізувати режими і конструктивні параметри реалізуючого їх технологічного обладнання, а також спрямовано регулювати склад і кінцеві властивості препрегів.

З’ясовано вплив параметрів процесу ультразвукової (УЗ) модифікації епоксидних композицій (ЕК) на експлуатаційні властивості епоксидних клейових композицій (ЕКК) на основі пластифікаторів у вигляді ДЕГ-1 та карбоксилвміщуючих каучуків. Знайдено ефективні параметри процесу УЗ-модифікації (частота, амплітуда, інтенсивність, температура, маса наважки), за яких досягається найбільше зміцнення затверділих ЕКК.
Вперше експериментально досліджено ефективність здійснення процесу УЗ-модифікації за варіації частотних діапазонів озвучування і тиску при виготовленні ЕКК на основі пластифікаторів і ЕК, що використовуються для виготовлення ЕП з ефектом пам'яті форми, та знайдено ефективні режимні параметри процесу УЗ-модифікації. Розглянуті фізичні моделі процесів низькочастотної і різночастотної ультразвукової дії
Експериментально підтверджено, що застосування УЗ-дії приводить до покращення якості гомогенізації неоднорідних систем у складі ЕК і ВН, скорочення часу їх твердіння та підвищення фізико-механічних властивостей одержуваних затверділих ЕП. Знайдено параметри процесу УЗ-модифікації (частота, амплітуда, інтенсивність, температура, маса наважки), за яких досягається найбільше зміцнення затверділих ЕК.

Розроблені технологічні засади процесів змішування полімерів зі спінюючими агентами на екструзійному устаткуванні при виготовленні теплоізоляційних пористих конструкційних полімерних композиційних матеріалів дозволяють підвищити однорідність та отримувати безперервним екструзійним методом заданий рівень поризації, а також підвищені теплоізоляційні й інші експлуатаційні характеристики. Вперше запропоновано нові методики розрахунку технологічних і конструктивних параметрів при одержанні спінених виробів. Практичне використання розробки дозволить значно знизити собівартість проектно-конструкторських робіт за рахунок їх автоматизації – до 25%, енергоємність обладнання за рахунок більш досконалої методики визначення технологічних параметрів та геометричної форми робочих каналів змішувальних і формуючих пристроїв – до 20%, з одночасним підвищенням їх економічності, надійності, та сприятиме їх широкому використанню в полімер-переробній промисловості України.