Технологічні засади одержання високоміцних виробів з конструкційних композиційних матеріалів для спеціального машинобудування

Вирішена важлива народногосподарська задача, пов'язана з науковим обгрунтуванням енергоощадних процесів та обладнання для одержання реактопластичних виробів покращеної якості, у т.ч. спеціального призначення, на основі композицій епоксиполімерів (ЕП), армованих волокнистими наповнювачами (ВН), при комбінованій ультразвуковій дії, а також з прогнозуванням фізико-механічних властивостей одержуваних виробів.

Апробовано уточнене прогностичне кінетичне рівняння процесу поздовжнього просочування ВН епоксидними зв’язуючими (ЕЗ) з використанням класичної теорії фільтрації для ламінарної течії в'язкої неньютонівської рідини, що не стискується, з урахуванням структурних характеристик ВН як капілярно-пористого тіла, а саме: пористості, питомої внутрішньої поверхні, ефективного (еквівалентного) капілярного радіуса.

Перевірено ряд розрахунково-експериментальних методик визначення ефективного капілярного радіуса ВН на основі аналізу сімейства характерних експериментальних кінетичних кривих процесу просочування, з урахуванням зусилля натягнення ВН при просочуванні, а також для гексагонального упакування волокон у структурі ВН. Перевірені розроблені удосконалені методики дослідження кінетичних параметрів процесу просочування з використанням оптичного методу світлопропускання.

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, тиск, амплітуда, інтенсивність, температура, маса наважки), за яких досягається найбільше зміцнення затверділих ЕКК.

Експериментально перевірено 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.

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.
На основі використання математичних методів планування експериментів апробовано комплекс адекватних статистичних моделей, які описують вихідні змінні у залежності від вхідних змінних. Отримані математичні залежності дозволяють прогнозувати властивості ЕП на їх ЕК, а також спрямовано регулювати склад вихідних ЕК при здійсненні процесу УЗ-модифікації.

Проведені дослідження показали, що, окрім формування широкого спектру виробів з термопластів, використання методу екструзії при формуванні виробів з реактопластів є насамперед доцільним при використанні саме високов’язких реактопластичних зв’язуючих, що містять дисперсні наповнювачі. При цьому є також доцільним використання короткочасної низькочастотної УЗ-обробки, що дозволяє підвищити гомогенність і плинність реактопластичних полімерних сумішей, зменшити контактне тертя між сумішшю і стінками формуючої головки екструдера й інтенсифікувати процес затвердіння полімерного зв’язуючого у складі «смола + твердник».

Розглянуто особливості існуючого просочувально-сушильного обладнання вертикального типу, в т.ч. для просочення склотканин, а також досліджено напрями досягнення енергозаощадження при виробництві реактопластів та препрегів на їх основі.

Проаналізовані розроблені технічні рішення щодо створення уніфікованої конструкції склобазальтопластикової тари подвійного призначення, зокрема, для упаковування, транспортування та зберігання боєприпасів. Ця тара дозволяє забезпечити упаковку боєприпасів оживальної або будь-якої іншої складної форми та різних лінійних типорозмірів, знизити вагу тари, збільшити її міцність та жорсткість, підвищити надійність фіксації боєприпасів, тобто досягти поліпшення експлуатаційних властивостей та перерозподіляти виникаючі динамічні навантаження від упакованого боєприпасу на тару при його транспортуванні, а також полегшити перенесення і складування тари.

Завдяки комплексному використанню результатів виконаних наукових досліджень та запропонованих методик розроблені удосконалені технологічні засади та обладнання, що забезпечують енергоощадність при формуванні зміцнених імпортозаміщуючих епоксидних ремонтних муфт, які мають ефект термоосідання, з використанням комбінованої низькочастотної УЗ-модифікації ЕП.