Автоматизированный линейный дилатометр для исследования полимерных композиционных материалов

Старцев, Валерий Олегович

Автоматизированный линейный дилатометр для исследования полимерных композиционных материалов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

Старцев, Валерий Олегович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Барнаул МЕСТО ЗАЩИТЫ

2009 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.01 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Автоматизированный линейный дилатометр для исследования полимерных композиционных материалов»

Автореферат диссертации на тему "Автоматизированный линейный дилатометр для исследования полимерных композиционных материалов"

На правах рукописи

¿Мм

СТАРЦЕВ Валерий Олегович

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ ДИЛАТОМЕТР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

01.04.01 — приборы и методы экспериментальной физики

Автореферат диссертации па соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

2 2 ОПТ

Барнаул - 2009

003480307

Работа выполнена в Алтайском государственном университете и в НИИ экологического мониторинга при АлтГУ

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Суранов Александр Яковлевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Минакова Наталья Николаевна

Ведущая организация:

Алтайский государственный технический университет

имени И.И. Ползунова

Защита состоится 12 ноября 2009 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.005.03 в Алтайском государственном университете по адресу: 656049, г. Барнаул-49, пр. Ленина, 61.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного университета

Автореферат разослан « 9 » октября 2009 г.

Ученый секретарь

доктор физико-математических наук Померанцев Алексей Леонидович

диссертационного совета

Рудер Д. Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Полимерные композитные материалы (ПКМ) получают все большее применение в современной промышленности. Благодаря достигнутому высокому уровню механических характеристик при низкой плотности эти материалы используются как конструкционные во многих отраслях машиностроения.

Для ПКМ конструкционного назначения также важны сведения о термическом расширении, особенно с учетом того, что армированные пластики обладают ярко выраженной анизотропией свойств. Наиболее востребованными являются сведения о термическом расширении Д 1/1п и коэффициенте линейного термического расширения (KJ1TP) а в широком интервале температур. Совокупность методов исследования материалов, в которой измеряется термическое расширение А///« и определяется коэффициент термического расширения (обычно линейный — «), называется дилатометрией.

В настоящее время существует большое количество отечественных и зарубежных экспериментальных установок для проведения дилатометрических измерений (дилатометров). Однако при их использовании исследователи сталкиваются с огромной трудоемкостью и большой продолжительностью проведения измерений. Несовершенство систем регистрации микроперемещений и методов обработки получаемой с их помощью информации существенно понижают точность измерений.

Зарубежные фирмы THETA INDUSTRIES INC, NETSCH, ORTON и другие производят различные типы дилатометров, работающих в автоматическом режиме. Их стоимость составляет порядка 100 тыс. долларов США, что является неприемлемым для большинства отечественных исследователей.

Дилатометры, применяемые для исследования свойств современных анизотропных ПКМ, должны обладать возможностью выполнять измерения как всего композита в целом, так и его компонентов (связующих и наполнителей). Учитывая, что разница в значениях КЛТР для армирующих волокон и связующих может достигать нескольких порядков, важным требованием к дилатометрам становится большой диапазон измеряемых КЛТР с необходимой точностью. Точность определяемых значений КЛТР зависит не только от степени совершенства измерительных устройств, но и от алгоритмов обработки результатов измерений, которые должны учитывать естественные флуктуации измеряемых значений Д///„ и обеспечивать получение надежной информации при минимальном количестве повторных измерений образцов.

Таким образом, разработка дилатометров для исследования ПКМ и их компонентов с широким диапазоном возможных значений КЛТР, усовершенствование автоматизированных методов дилатометрических измерений и создание алгоритмов обработки результатов измерений для повышения достоверности определяемых значений КЛТР представляют собой актуальную проблему экспериментальной физики ПКМ.

Цели и задачи работы

1. Разработка и изготовление автоматизированного дилатометра, включающего в себя прецизионную систему регистрации микроперемещений и эффективную систему терморегулирования.

2. Разработка алгоритмов автоматического терморегулирования, калибровки и получения информации, получаемой с помощью системы регистрации микроперемещений.

3. Разработка методики спектрометрической обработки результатов измерений термического расширения ПКМ и их компонентов, определение ее возможностей и исследование погрешностей в широком интервале температур.

4. Иллюстрация возможностей дилатометрии при решении прикладных задач, связанных с использованием современных ПКМ для авиастроения и других отраслей промышленности.

Научная новизна

1. Разработан алгоритм автоматизированного измерения термического расширения образца, основанный на фиксации изображения перепада «свет-тень» на многоэлементном линейном фотоприемнике, оцифровке получаемого аналогового сигнала и его компьютерной математической обработке, обеспечивающий разрешающую способность до 0,5 мкм.

2. Предложен алгоритм терморегулирования для термокамеры дилатометра, включающий процедуры преднагрева и пропорционально-интегральный закон управления, для автоматического установления заданной температуры в течение 5-7 минут и ее поддержания с нестабильностью менее 0,2 К.

3. Предложен спектрометрический способ обработки дилатометрических измерений, включающий в себя фильтрацию флуктуирующих экспериментальных данных, выявление и сшивку резких перепадов на температурной зависимости относительного линейного расширения и выделение пиков на производной этой зависимости.

4. Обнаружена способность современных углеродных, базальтовых и органических волокон снижать уровень структурной неравновесности и, вследствие этого, изменять величину температурных деформаций в широкой температурной области.

5. Выявлены тонкие эффекты влияния исходной неравновесности в связующем и армирующем наполнителе на размерную стабильность ПКМ конструкционного назначения. Повторные нагревы или увлажнение способствуют доотверждению связующего, устраняют исходные внутренние напряжения в связующем и наполнителе и переводят композит в стабильную структуру.

Достоверность полученных результатов подтверждается сопоставлением с литературными данными измеренных значений относительного термического расширения и коэффициента линейного термического расширения. Достоверность подтверждается повторяемостью результатов при испытаниях одинаковых образцов.

Практическая значимость результатов работы

1. Разработан и изготовлен автоматизированный дилатометр для исследования термического расширения полимеров и ПКМ в виде стержней, полосок, пленок, волокон длиной 10-80 мм со следующими характеристиками: рабочий диапазон температур образцов 153-673 К; нестабильность поддержания температуры в режиме стабилизации <0,2 К; время выхода на температуру стабилизации <90 с; максимально возможный перегрев в камере <0,7 К; разрешающая способность 0,5 мкм; диапазон регистрируемых перемещений 1600 мкм; относительная погрешность определения перемещения <1,5 %.

2. Предложены универсальные и оперативные алгоритмы сбора и обработки данных, калибровки системы микроперемещений и системы терморегулирования линейного дилатометра.

3. Продемонстрирована эффективность использования разработанного дилатометра и спектрометрического способа обработки результатов для исследований влияния исходной неравновесности в связующем и армирующем наполнителе на размерную стабильность ПКМ конструкционного назначения, обнаружения эффектов доотверждения связующего, снижения уровня внутренних напряжений и пластифицирующего действия влаги при термическом и термовлажностном циклировании ПКМ и их компонентов.

Реализация и внедрение результатов исследований

Разработанный линейный дилатометр используется при выполнении научных и прикладных исследований в лаборатории физики полимеров Алтайского государственного университета с 1997 года. Были проведены дилатометрические измерения широкого спектра конструкционных ПКМ и их компонентов для Всероссийского института авиационных материалов (Москва), КБ «Салют» (Москва), ИПХЭТ СО РАН (Бийск) и др.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 7 научных и научно-технических конференциях, в том числе на 4 международных, а именно:

1. Второй международной конференции «Датчики электрических и неэлектрических величин» (1995, г. Барнаул);

2. Всероссийской научно-технической конференции «Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных сред» (12-14 сентября 1996, г. Барнаул);

3. Международной научно-технической конференции «Композиты — в народное хозяйство России» (1997, г. Барнаул);

4. Научно-методической конференции «Физика и физическое образование на рубеже третьего тысячелетия» (2000, г. Барнаул);

5. Международной научно-технической конференции «Контроль, измерения, информатизация» (2000, г. Барнаул);

6. Второй международной научно-технической конференции «Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных конденсированных сред ЭМФ 2001» (2001, г. Барнаул);

7. Девятой Всероссийской научно-практической конференции «Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья» (17-19 июня 2009, г. Бийск);

Публикации

По результатам работы автором опубликовано 12 печатных работ.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения,

списка использованной литературы и 9 приложений. Работа изложена на 133

страницах, включая 39 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 139 названий.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Алгоритмы автоматизированного измерения термического расширения образцов ПКМ и их компонентов с помощью системы регистрации микроперемещений на основе многоэлементного фотоприемника с разрешающей способность до 0,5 мкм и терморегулирования для термокамеры дилатометра с нестабильностью менее 0,2 К.

2. Спектрометрический способ обработки дилатометрических измерений, основанный на фильтрации флуктуирующих экспериментальных данных, выявлении и сшивке резких перепадов на температурной зависимости относительного линейного расширения и выделение пиков на производной этой зависимости.

3. Технические характеристики линейного дилатометра.

4. Результаты проведенных прикладных исследований термического расширения углеродных, базальтовых, органических волокон и ПКМ на их основе в исходном состоянии и после термовлажностного воздействия.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, приводятся тезисы о важности сведений о термическом расширении ПКМ, описываются проблемы измерения термических свойств, обсуждаются цели и зада работы, а также основные защищаемые положения.

Первая глава содержит литературный обзор, в котором рассмотрены сведения о возможностях метода линейной дилатометрии, а также приводится информация о сущности этого метода и различных способах измерения микроперемещений, в том числе микрометрических, емкостных и оптических. Рассмотрены и проанализированы конструкции, методы и устройства современных дилатометров и обоснован выбор применения метода теневой проекции в сочетании с многоэлементными фотоприемниками (МЭФ) для повышения чувствительности и автоматизации метода измерений.

Во второй главе изложено устройство измерения микроперемещений изготовленного линейного дилатометра, описаны схемы обработки изображений, получаемых с МЭФ, приведены схемы коммутирующего и тактирующего блока. Подробно рассмотрена схема измерения температуры и управления мощностью нагревателя и устройство сопряжения с ЭВМ. Описан алгоритм регулирования температуры в термокамере с большой постоянной времени, рассмотрена программа управления экспериментом.

На Рис. I приведена функциональная схема линейного дилатометра. Термокамера с исследуемым образцом закреплена вертикально при помощи системы штанг. Оптическая полуплоскость, механически связанная с исследуемым образцом, погружена при помощи рамки в жидкость для гашения колебаний. Подобная конструкция подвески позволяет производить исследования как жестких материалов (микропластики и композиты), так и материалов с меньшей жесткостью: волокон, пленок и др.

Рис. 1.

Функциональная схема

дилатометра

Система регистрации микроперемещений основана на методе теневой проекции. Квазипараллельный пучок света, падающий на оптическую полуплоскость, создает изображение, проецируемое на многоэлементный фотоприемник.

Нагреватель

Термопара

Управляющая программа (под Windows'95) па ЭВМ 486SX-33

Схема управления

1Л \г

зс

Ц У

Устройство сопряжения

Усилитель сигнала -А Аналоговый АЦП

термопары -I коммутатор (12 разрядов)

МЭФ

Схема опроса

Рис. 2. Блок-схема электронной части дилатометра

В электронной части дилатометра (Рис. 2) можно выделить пять основных частей: схема опроса МЭФ, схема измерения температуры, схема управления мощностью нагревателя, аналогово-цифровой преобразователь и устройство сопряжения с персональным компьютером.

По сигналу с ЭВМ схема опроса последовательно опрашивает все ячейки МЭФ. Аналоговый сигнал с МЭФ поступает на усилитель видеосигнала, а затем на аналоговый коммутатор. При опросе МЭФ коммутатор передает видеосигнал на АЦП. Выбирая и обрабатывая изображение из буферного ОЗУ, ЭВМ получает значение положения оптической полуплоскости.

Для измерения температуры в термокамере, ЭВМ с помощью аналогового коммутатора подключает к АЦП усилитель сигнала с термопары. Значения напряжения с термопарного усилителя оцифровываются, передаются в буферное ОЗУ, а затем выбираются в ЭВМ и преобразуются в значения температуры.

Устройство сопряжения с ЭВМ, установленное в слот ISA, программно осуществляет управлением нагревателем и аналоговым коммутатором, инициирует накопление оцифрованного видеосигнала или напряжения с термопарного усилителя и производит их последующую выборку в ЭВМ.

Метод теневой проекции основан на определении координаты проекции перепада «свет-тень» на МЭФ. Светотеневая маска образуется на фотоприемнике с помощью полуплоскости, соединенной с исследуемым образцом и освещаемой квазипараллельным пучком некогерентного излучения. Температурное изменение длины образца вызывает перемещение полуплоскости внутри пучка света и, соответственно, перемещение границы «свет-тень» на фотоприемнике. Расчет относительного расширения образца производится на основе оценки изменения количества затененных элементов фотоприемника

и с учетом оптического рычага проекционной системы.

Разработанные и реализованные тактирующий и коммутирующий блоки МЭФ предназначены для формирования тактирующих импульсов для фотоприемника и стробирующих импульсов для аналогового видеосигнала, содержащего информацию об уровне освещенности элементов МЭФ, а также импульса запуска АЦП (модуль 12-разрядного АЦП Ф4223).

3600 3000

со

^ 2500 -

$ 2000 I

8 1500 -

1000

-3500

'-3000

вЯ •(япх(уг!-киг{у^)+т!п(уг)

0.1 • Стлг^-ж/^у+мй^

2000

475 480 485 490 4Э5

Рис. 3.

тт/>.) -юоо Аппроксимация

перепада «свет-тень»

510 515

Номер фсггоэлсмсига

Для увеличения точности используется линейная аппроксимация перепада «свет-тень» (Рис. 3). Нахождение координаты перепада х„ сводится к вычислению коэффициентов к, Ъ в линейном уравнении.

Схема измерения температуры состоит из дифференциальной термопары и инструментального усилителя постоянного тока. Используемая схема управления мощностью нагревателя работает по принципу изменения угла отсечки переменного питающего напряжения.

Особенностью используемой в дилатометре термокамеры является ее большая инерционность (постоянная времени составляет 12 мин), поэтому был разработан собственный алгоритм для регулирования температуры.

Сущность метода заключается в том, что для быстрого выхода на температуру стабилизации необходимо сначала вести предварительный нагрев на максимальной мощности, затем подавать заранее рассчитанную мощность Р<>(Тп), требуемую для поддержания нужной температуры, а допущенную ошибку компенсировать отработкой по ПИ-закону:

Р = Р„(Тсг) + к,,

(Тп-Т) +

; к»

(1)

На Рис. 4 б приведена временная развертка характерного температурного отклика инерционной термокамеры на импульс максимальной мощности. В начальный момент времени при температуре Т0 на нагреватель подана максимальная мощность, затем при температуре в момент времени нагреватель выключался, а температура в камере продолжала расти до некоторого максимального значения достигнутого в момент времени 1М.

«р rf

tooQ гааа зоао дооа Вргия,с

1, t........... ч \ -V-.-

га «а to «о Бремк, с

а) б)

Рис. 4. Характеристика термокамеры: а) переходная, б) импульсная

Скорость нагрева при температуре составляет:

У = (Тя-Шч, (2)

Время, по истечении которого температура достигает своего максимального значения:

1у = (3)

Измерение скорости нагрева и времени достижения максимальной температуры проводятся для всего диапазона температур с некоторым шагом (в нашем случае 5К) и аппроксимируются полиномами 4-й степени (Рис. 5): У(Т)=а0+а>Т+а21*+а3Г+а4Г

ЦТ) = Ь0+Ь,Т+Ь^+Ь^+Ь4?. ™

^--«О-П-г"

1.г-

1.0-

<J 0 S-

«г

8. 0 8-

§ 07-

Й 0 8-

и- 0 5-

и 0 4-

0.3-

12 со

1 1 50

09 «а

0.» 07 и sf so

08 а- 20

05 OA 10

03 0

100 ISO 200 250 300 350 400 Тпшвратзрз.'С

150 газ 1зо зоа 55а Тсылфиурз. "с

Рис. 5. Зависимости скорости нагрева и достижения максимальной температуры от температуры в термокамере.

Для управления экспериментом была написана управляющая программа под операционную систему Windows, которая предоставляет исследователю удобный интерфейс и позволяет:

• задавать диапазон температур (293—650 К);

• задавать шаг по температуре (1—10 К);

• задавать время выдержки образца (60—3600 с) при установленной температуре;

• выводить экспериментальные данные на экран и в файл в реальном времени по мере их поступления.

В программе реализовано два параллельных потока— управляющий и реализующий алгоритм управления нагревом.

Третья глава посвящена калибровке линейного дилатометра и описанию спектрометрической обработки получаемых экспериментальных данных.

Для калибровки системы измерения микроперемещений было выбрано прецизионное механическое перемещение вспомогательной оптической полуплоскости. Была проведена серия экспериментов: в десяти равностоящих областях фотоприемника измерительной системы дилатометра фиксировалось последовательное перемещение полуплоскости в диапазоне 200 мкм с шагом 0,5 мкм. Было получено десять зависимостей перемещения границы «свет-тень» от перемещения полуплоскости, каждая из которых содержала 21 точку. Коэффициент преобразования составил 1,65 мкм/элемент фотоприемника с относительной погрешностью 1,5%.

Настройка терморегулятора осуществлялась путем экспериментального измерения переходных и импульсных характеристик термокамеры и построения полиномов. Подбор постоянной времени производился, исходя из условия, что максимальный перегрев не должен превышать 0,5К, а время выхода на температуру стабилизации минимально. При этом перегрев во всем диапазоне температур с максимальным шагом ЮК не превысил 0,7К, а максимальное время выхода на стабилизируемую температуру — 90 с.

При оценке погрешности было показано, что для анализа релаксационных процессов в полимерах удобно разделить погрешность на систематическую и случайную. Систематическая погрешность носит квазилинейный характер и при переходе к КЛТР (как первой производной линейного термического расширения по температуре) носит аддитивный характер, не оказывающий влияния на форму кривой КЛТР и положение экстремумов по температуре.

Показано, что внимание следует обращать прежде всего на случайную погрешность, так как она может привести к появлению «шумовых» экстремумов, особенно при измерениях на пределе точчности экспериментальной установки.

Экспериментальным путем находится зависимость термического расширения еп(Т) подвесной системы дилатометра без образца и аппроксимируется полиномом:

МП =7"- (5)

где £п(Т) — относительное термическое расширение, Л1П— абсолютное расширение подвесной системы, Ц— длина термокамеры, равная начальной длине подвесной системы.

Показано, что систематическая ошибка определения собственного расширения подвесной системы запишется в виде:

о"' , , , дГ » ) {';

(6)

а случайная ошибка ■

в виде:

- (7!

(7)

Линейное термическое расширение образца при температуре Тза вычетом расширения подвесной системы определяется формулой:

А/д/ Д/

= .'+е„(ТУ

(8)

о У

Произведенные вычисления ошибки измерения линейного термического расширения при температуре Г позволили получить выражения для: — систематической погрешности:

ч2

Я..., т>:

J 'спаи -у

случайной погрешности:

I-

,1 Ч,

к.

(«•О2

и» 2^'¿¿(»-о

I ахоа | Л + 1 +

И +0\;2)

(9)

(10)

г 5 \ 1 + ( 5 \

^о У / \ , ¿о ) снап у у \ Ч ) 14 г]

— полного значения величины абсолютной погрешности определения линейного термического расширения при температуре Т:

(11)

Формулы (5—11) используются в управляющей программе дилатометра для расчета значений линейного термического расширения образцов и абсолютной погрешности их определения. Из (10) видно, что простым и эффективным способом минимизации величины Ах является увеличение количества выполненных измерений п при установленной температуре. Программа выполняет столько повторных измерений, сколько необходимо для достижения относительной погрешности менее 1,5%.

Таким образом, достаточно низкая погрешность измерения относительного термического расширения (< 1,5%) обеспечивает высокую достоверность определения КЛТР ПКМ и их компонентов в широком интервале температур.

В работе указывается, что экспериментальная кривая, полученная при помощи дилатометра, часто не пригодна для сглаживания сплайнами или интерполяционными полиномами, т.к. содержит в себе случайный «шум», причиной которого являются множество учтенных и неучтенных факторов,

связанных с конструкцией термокамеры и системы подвеса образца. Для учета этих особенностей был предложен двухэтапный метод фильтрации экспериментальных данных.

На первом этапе производится идентификация выбросов и «больших перепадов» (Рис 6). Показано, что одиночные выбросы чаще всего являются ошибкой измерений, в то время как «большие перепады» могут являться физическим эффектом.

2 -

выорос

-•-

Хй

•

• в-

'67

а)

—\ 10

10 -8 -6 -4 2

У«

, _ У56 т * •

• 3

п-1-1-г~

10 12 14

б)

~т— 16

18 20

Рис. 6. Пояснение к алгоритму нахождения одиночного выброса (а) и «большого перепада» (б)

1-я точка на экспериментальной зависимости считается выбросом, если выполняются условия:

\УгГн\>кГср,\ГгГ1.,\>кУср (

IУ,-гУ,2\ < кГср, \Ym-Y, г| < кУср. Расстояние между /-й и (;+/)-й точкой есть «большой перепад» при выполнении следующих условий:

> кУср, ММ <кУср, \УгУ,-,\<кУср. (13)

Здесь Уср— среднее значение модулей отклонений (КГК( /). На Рис. 6а 5-я точка определена как выброс, а расстояние между 4-й и 5-й точкой (Рис. 66) — «большой перепад».

На втором этапе производится фильтрация данных согласно предложенному алгоритму, при котором выбирается «окно» из экспериментальных точек и проверяется отклонение средней точки «окна». Если отклонение составляет величину большую некоторой экспериментально вычисленной величины е, то точка считается суммой истинного значения и ВЧ шума и приближается к кривой на расстояние е. Такая проверка проводится для всех экспериментальных данных. На Рис. 7 показаны результат фильтрации.

Рис. 7. а) — влияние выбросов, «больших перепадов» и ВЧ-шума на вид сглаженной кривой, б) — вид сглаженной кривой после фильтрации (смоделированные данные)

После фильтрации используются методы дифференциальной спектроскопии. Зависимость относительного термического расширения аппроксимируется с помощью кубических сплайнов с весами, пропорциональными сумме второй производной усредненного по трем точкам относительного расширения и обратной величине проекции на ось температур между экспериментальным точками:

УкА ~Ук

А*..

"Л-,

(14)

Здесь м>к— вес, а— коэффициент пропорциональности,^ = (См+0'^+0'(г1)/3, А*- = (Тк- 7"ц), к = 2,..., н-1, п - количество точек.

Коэффициент сглаживания сплайна находится из минимума функционала

¿7/

г-1.

(Л "СО;.)2

->Ш1П,

(15)

где /к— сглаженное значение относительного расширения, р - параметр сглаживания сплайна. Особенностью функционала (15) является поиск компромисса между гладкостью и близостью аппроксимирующей кривой к экспериментальным данным. После этого полученная зависимость численно дифференцируется по температуре (Рис. 8а). Полученная дифференциальная кривая разлагается на гауссианы (Рис. 86):

-1п(2.0)

Д|Л 4 0Е-3

З.ОЕ-3

2.0Е-3

1.0Е-3

О.ОЕ-Ю

-1 .ОЕ-З

производная . _ 1 , , —

сглаженная

/ / кривая

' V у

50 100 150 200 250

а, К 5.0Е-5

4.0Е-5

3.0Е-5

2.0Е-5

1.0Е-5

О.ОЕ-Ю

-1.0Е-5

т. С

50 100 150 200 250

Т. С

а)

Л =

(18)

Рис. 8. а) — сглаженная кривая и ее производная, б) — разложение на гауссианы

Поиск параметров ведется с помощью метода сопряженных градиентов Флетчера-Ривса:

в^-вМ-ад,, Яо =grzdф{8[a]\ql=gкAф{в('))-Plql_i, (17)

Здесь /— номер итерации. Параметры а, и Д выбираются из условий: ф(б|(')-а,д,)——->гшп,

(gradф(1$,(,))gradф(<?i'")- gradф(6'1'))) ёгааф(б1('ч))2 / = 1.2.....

где (■,•) — скалярное произведение, |(| — норма вектора.

Степень детерминированности экспериментальных точек построенной моделью можно контролировать с помощью следующего коэффициента К:

К = 1-Ф (я-^ л).

Ф = ¿(V, -/©,я = ¿а©,.= ¿/0„ (19)

Зависимость детерминирована, если К= 1.

Показано, что данный математический алгоритм позволяет надежно определять температурные переходы. Предложенные алгоритмы реализованы в виде пакета прикладных программ и используются для обработки дилатограмм.

Итогом разработок и исследований, представленных в предыдущей и настоящей главе, явился автоматизированный линейный дилатометр для исследования термического расширения полимеров и ПКМ в виде стержней,

полосок, пленок, волокон длиной 10-80 мм с характеристиками, представленными в Таблице.

Таблица. Основные технические характеристики дилатометра

Техническая характеристика Значение

Разрешающая способность 0,5 мкм

Диапазон измерений 1600 мкм

Относительная погрешность определения перемещения < 1,5%

Нестабильность поддержания температуры в режиме стабилизации <0,2 К

Максимально возможный перегрев в камере (при шаге 10 К) <0,7 К

Градиент температур вдоль длины образца, при длине образца 80 мм < 1,5 К

Рабочий диапазон температур 153-673 К

Время выхода на температуру стабилизации (при шаге 10К) <90 с

Продолжительность эксперимента (цикл «нагрев-охлаждение» от комнатной температуры до 673 К с шагом 2,5 К и временем выдержки 2 минуты < 12 часов

Для подтверждения достоверности информации, получаемой при помощи разработанного прибора, были выполнены исследования эталонного материала — одноосно ориентированной пленки политетрафторэтилена (ПТФЭ) толщиной 20 мкм. На Рис. 9 представлены результаты измерений для двух параллельных образцов, вырезанных вдоль оси ориентации, на которых видна хорошая воспроизводимость результатов измерений.

Температура, °С

Рис. 9. Термическое расширение двух образцов ПТФЭ в исходном состоянии.

Обращает на себя внимание хорошая воспроизводимость результатов измерений. Данные по тепловому расширению пленки ПТФЭ были сопоставлены с измерениями, проведенными в КБ «Салют» (Москва) (Рис. 9, линии) и показали полную идентичность.

Четвертая глава посвящена примерам использования разработанного дилатометра для проведения научных исследований на примере изучения ба-зальтопластиков (БП), углепластиков и органопластиков.

Изучались образцы БП, вырезанные вдоль и поперек осевого направления труб, изготовленных методом косослойно-продольно-поперечной намотки с применением базальтового ровинга РБ 13-800-76 (кольцевое направление армирования), стеклянной нити ЕС8-26х2-78 (осевое направление), термостойких связующих ЭХДИ и ТС. Использовался двухступенчатый режим отверждения при изготовлении труб на основе ЭХДИ и трехступенчатый на основе ТС. Содержание связующего в БП было примерно одинаковым: 24% ЭХДИ и 23% ТС.

После завершения технологического цикла прессования ПКМ листы или детали остаются в неравновесном состоянии: в них имеются внутренние напряжения, низкомолекулярные продукты, остатки компонентов связующего, открытые связи и т.д. Для изучения влияния исходной неравновесности на КЛТР термическое расширение измерялось дважды: в исходных образцах и повторно в тех же образцах после нагрева в камере дилатометра. Предполагалось, что нагрева от комнатной температуры до 493 К при первом сканировании будет достаточно, чтобы связующее БП перешло в равновесное состояние.

На Рис. 10 представлены результаты измерения термического расширения БП на основе связующего ЭХДИ и ТС.

о)

Рис. 10. Термическое расширение (1,2) и КЛТР (Г,2') БП на основе связующего ЭХДИ (а) и ТС (б): 1, Г— первый нагрев, 2, 2' — повторный нагрев.

Видно, что вследствие термообработки КЛТР БП на связующем ЭХДИ изменяется существенно: при комнатных температурах уменьшается на 30%, а при температурах, превышающих температуру стеклования Тк, наоборот, возрастает. Если Тк связующего ЭХДИ после первого нагрева повышается на 15-20 К, то в связующем ТС она возрастает от 447 до 500 К. Для исходных

образцов на связующем ТС во всей области стеклообразного состояния КЛТР оказался почти вдвое ниже, чем для композита на основе связующего ЭХДИ. Если в БП на связующем ЭХДИ после первого нагрева и охлаждения был выявлен необратимый прирост длины образца, то в БП на связующем ТС отмечено ее сокращение. Эффекты составляют, соответственно, 14 и 20% от общего изменения длины в исследованном интервале температур. Таким образом, изменение состава и режима прессования связующего существенно влияет на размерную стабильность БП и в исходном состоянии и после термообработки. Можно сделать вывод, что в БП, как и в других ПКМ, характеристики линейного термического расширения чувствительны к исходной неравновесности.

Измерения, выполненные в компонентах БП, позволили выявить причины влияния термообработки на размерную стабильность композита (Рис. 11). Для отдельно отвержденных связующих ЭХДИ и ТС обнаруживается отчетливо выраженный эффект усадки образцов в области размягчения связующего, исчезающий при повторном нагревании, что доказывает наличие внутренних напряжений в исходном состоянии и их отсутствие после нагрева.

т, к т, к

а) б)

Рис. 11. Термическое расширение (1,2) и КЛТР (Г, 2') отдельно отвержден-ного связующего ЭХДИ (а) и ТС (б): 1,1'— первый нагрев, 1, Г— повторный нагрев.

Был также исследован базальтовый ровинг РБ13, армирующий элемент композита. При нагреве волокна от комнатной температуры до 573 К наблюдается релаксация при 300-350 К и дальнейшее обычное расширение КЛТР порядка 0,4-10'5 К'1.

Таким образом, использование дилатометра для исследования термического расширения, позволяет выявить тонкие эффекты влияние исходной неравновесности на размерную стабильность БП.

Углепластики (УП) выделяются из других классов ПКМ ярко выраженной особенностью — различием в знаке КЛТР связующего и наполнителя.

Принято считать, что УП отличаются стабильностью свойств в сложных условиях эксплуатации. Был выполнен эксперимент, заключающийся в прецизионном исследовании термического расширения углеродных волокон и УП. В эксперименте контролировалось изменение длины образцов при 5 циклах нагрева в диапазоне от комнатной температуры до 623-673 К.

Результаты измерений для углеродных волокон (пятикратный нагрев) показаны на Рис. 12 (а), а для УП — на Рис. 12 (б).

б)

а)

Рис. 12. Относительное термическое расширение:

а) —углеродных волокон: Т-3003В (1), ЛЖУ-35 (2), ЛУ-24П (3)

б) —углепластиков на основе связующего ВС-2526М и углеродных волокон: Т-300№ (1), ЛЖУ-35 (2), ЛУ-24П (3).

На Рис. 12а, видно необратимое изменение термического расширения при повторных нагревах. Во всех случаях при увеличении количества термоциклов отрицательные термические деформации уменьшились.

¿ÍX-104

о 100 200 300 «о г, с с ш пе эоо

а) б)

Рис. 13. Температурные зависимости относительного термического pacuiu-рения (а) и КЛТР (б) углеродного волокна ЛУ-24П при первом (1) и пятом (2) нагревах.

Иллюстрацией обнаруженного эффекта является Рис. 13, на котором изображены зависимости для волокна ЛУ-24П при первом и пятом нагревах.

Еще заметнее изменяются термические деформации эпоксидных связующих при повторных нагревах УП, что наилучшим образом удается проследить для образцов УП, вырезанных перпендикулярно расположению волокон {Рис. 14а).

9.0*10 ».ОхЮ4 7.0*10* 6.0x10* 50*404 4.0x104 3.0*104 2.0хЮ4 1.0*10" 0.0

Первичный нагрев 1 - - - Повторный нагрев )

т, °с

во 100 120 140 160 180 200 220

а)

20 40 вО 80 100 120 140 1в0 180 200 220

б)

Рис. 14. Температурные зависимости КЛТР:

а) — поперечного образца однонаправленного углепластика 7300,1 В / ВС-2526М при первом и повторном сканировании,

б) — долевого образца УП холодного отверждения марки 16ЛТ при первом и повторном сканированиях

Причинами наблюдаемых изменений в величине КЛТР связующего в широком интервале температур являются процессы доотверждения, релаксации внутренних напряжений, структурной упорядоченности, десорбции влаги и низкомолекулярных компонентов и др. Переход связующего в более равновесное структурное состояние сглаживает картину исходных релаксационных максимумов и минимумов. При этом КЛТР в стеклообразном состоянии связующего уменьшается, пик или скачок КЛТР при переходе связующего из стеклообразного состояния в высокоэластичное смещается к более высоким температурам {Рис. 146).

Таким образом, чувствительность дилатометра оказалась достаточной для выявления изменений, происходящих в углеродных волокнах и УП на их основе. Результаты доказывают способность углеродных волокон и эпоксидных связующих снижать уровень структурной неравновесности и величину температурных деформаций в широкой температурной области.

Органопластики (ОП)— это ПКМ на основе арамидных волокон, получившие широкое распространение как материалы, обладающие при низкой плотности высокими механическими характеристиками. ОП являются гидрофильными материалами: они способны сорбировать 3-7, а иногда и до 1215% воды. Поэтому важно знать закономерности изменения свойств ОП в условиях эксплуатации, в которых влага является существенных фактором.

Рис. 15 иллюстрирует закономерности термического расширения ОП.

J 0 003 -

4Q0 450 500 550

TeMnepaiypa, К

а)

Рис. 15. Относительное термическое расширение (а) и КЛТР (б) ОП на основе волокна СВМ и связующего ЭДТ-69н (образцы высушенные поае увлажнения): 1 — исходное состояние, 2 — после увлажнения, 3 — после сушки увлажненных образцов

Суперпозиция усадки волокна и расширения связующего при нагреве является причиной появления максимумов на температурной зависимости КЛТР. Пластификация связующего резко увеличивает КЛТР при температурах свыше 330 К (размягчение связующего) и при температурах выше 500 К (область а-релаксации). Частичная разориентация волокна в мезоморфных участках приводит к существенной усадке ОП, из-за чего КЛТР становится отрицательным (Рис. 15, кривые 3). Тепловое расширение ОП после цикла «увлажнение-сушка» заметно уменьшается по сравнению с исходным состоянием и становится соизмеримым с ним лишь при температурах размягчения органоволокна. Также на дилатограммах хорошо виден эффект доотверждения связующего. Область стеклования связующего в повторно высушенных образцах смещается к более высоким температурам (кривая 3, Рис. 156).

На примере ОП видно, что линейная дилатометрия представляет собой перспективный метод для исследования структурных превращений в связующем и органическом волокне при повышенной влажности.

В завершении четвертой главы делается вывод о том, что приведенные примеры доказывают эффективность разработанного дилатометра и методики спектрометрической обработки результатов для исследования ПКМ.

Основные результаты и выводы

2. Предложен алгоритм терморегулирования для термокамеры дилатометра, включающий процедуры преднагрева и пропорционально-интегральный закон управления, для автоматического установления заданной температуры в течение 1,5 минут и ее поддержания с нестабильностью менее 0,2 К.

3. Предложен спектрометрический способ обработки дилатометрических измерений, включающий в себя фильтрацию флуктуирующих экспериментальных данных, выявление и сшивку резких перепадов на температурной зависимости относительного линейного расширения и выделение гаков на производной этой зависимости.

4. Разработан и изготовлен автоматизированный дилатометр для исследования термического расширения полимеров и ПКМ в виде стержней, полосок, пленок, волокон длиной 10-80 мм со следующими характеристиками: рабочий диапазон температур 153-673 К; нестабильность поддержания температуры в режиме стабилизации <0,2 К; время выхода на температуру стабилизации <90 с; максимально возможный перегрев в камере <0,7 К; разрешающая способность 0,5 мкм; диапазон регистрируемых перемещений 1600 мкм; относительная погрешность определения перемещения <1,5%.

5. Обнаружена способность современных углеродных, базальтовых и органических волокон снижать уровень структурной неравновесности и, вследствие этого, изменять величину температурных деформаций в широкой температурной области.

6. Выявлены тонкие эффекты влияния исходной неравновесности в связующем и армирующем наполнителе на размерную стабильность ПКМ. Повторные нагревы или увлажнение способствуют доотверждению связующего, устраняют исходные внутренние напряжения в связующем и наполнителе и переводят композит в стабильную структуру.

7. Доказана эффективность разработанных дилатометра и методики спектрометрической обработки результатов для исследований структурных превращений в ПКМ. С их помощью можно не только контролировать с хорошей точностью изменение линейных размеров образцов, но и расширить набор физических методов для получения самосогласованных выводов о механизмах необратимых и обратимых превращений в ПКМ под воздействием внешней среды.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Старцев В.О., Суранов АЛ., Утемесов P.M. Система измерения KJITP армирующих волокон на базе МЭФ // Датчики электрических и неэлектрических величин: доклады 2-й международной конференции. Барнаул, 1995. С. 36-37.

2. Аканин И.В., Старцев В.О., Суранов А.Я. Оптико-электронные измерительные системы в дилатометрии полимеров // Труды Всерос. науч.-техн.

конф. «Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных сред, Барнаул, 12-14 сент. 1996 г.» Т. 1-2. / под ред. О.В. Старцева, Ю.Г. Ворова. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 1997, С. 87-92.

3. Старцев В.О., Утемесов P.M., Суранов А.Я., Аканин И.В. Автоматизированный линейный дилатометр с системой регистрации на основе многоэлементного фотоприемника // Труды Всерос. науч.-техн. конф. «Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных сред, Барнаул, 12-14 сент. 1996 г.» Т. 1-2. / под ред. О.В. Старцева, Ю.Г. Ворова. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 1997. С. 93-97.

4. Старцев В.О. Термическое расширение композитов на основе арамидных волокон // Тез. докл. междунар. науч-техн. конф. «Композиты — в народное хозяйство России». Барнаул, 1997. С. 9-10.

5. Старцев В.О., Аканин И.В. Особенности термического расширения арамидных микропластиков // Физика, радиофизика — новое поколение в науке: юбилейный сборник научных работ студентов и аспирантов. / под ред. B.J1. Миронова, О.В. Старцева. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 1998. С. 16-23.

6. Старцев В.О., Христофоров Д.А., Клюшниченко Б.А. Автоматизированный линейный дилатометр // Физика и образование. Барнаул: БГПУ, 2000. С. 116-123.

7. Старцев В.О., Христофоров Д.А., Клюшниченко А.Б. Автоматизированный линейный дилатометр // Труды науч. конф. «Физика и физическое образование на рубеже 3 тысячелетия». Барнаул: БГПУ, 2000. С. 55-56.

8. Старцев В.О., Христофоров ДА., Клюшниченко А.Б. Автоматизированный линейный дилатометр // Тез. докл. межд. научн.-технич. конф. «Контроль, измерения, информатизация». Барнаул: Изд-во АГТУ, 2000. С. 1819.

9. Христофоров Д.А., Клюшниченко А.Б., Старцев В.О., Суранов А.Я., Фи-зулов Б.Г., Старцев О.В. Линейная дилатометрия полимеров и полимерных композиционных материалов // Эксперим. методы в физике структурно-неоднородных конденсированных сред ЭМФ 2001. Т. 1: Полимеры, полимерные композиционные материалы: труды 2-й междунар. науч-техн. конф. / под ред. О.В. Старцева. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2001. С. 186-194.

10. Старцев О.В., Суранов А.Я., Старцев В.О. Автоматизированный линейный дилатометр // Приборы и техника эксперимента. 2009. №3. С. 166-167.

11. Старцев В.О., Раскутин А.Е., Старцев О.В., Гуняев Г.М. Термическое расширение углеродных волокон и углепластиков на их основе // докл. 9-й Вссрос. науч.-практ. конф. Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья: 17-19 июня 2009 г., г. Бийск. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2009. С. 153-159.

12. Старцев В.О., Кротов A.C., Старцев О.В. Разориентация арамидных волокон и термическое расширение органопластиков // докл. 9-й Всерос.

Ц ы

науч.-практ. конф. Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья: 17-19 июня 2009 г., г. Бийск. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2009. С. 159-164.

Подписано в печать Печать РИЗО

Объем 1 п.л. Бумага офсетная

Заказ № 7б~ Тираж 100 экз.

Типография Алтайского государственного университета 656049, Барнаул, пр. Ленина, 61

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Старцев, Валерий Олегович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ И ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Возможности и недостатки современных линейных дилатометров

1.2. Особенности измерений термического расширения ПКМ и их компонентов

1.3. Устройства измерения микроперемещений

1.4. Устройства регулирования температуры

1.5. Обработка результатов температурных измерений

1.6. Постановка задачи исследований

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКОГО ЛИНЕЙНОГО

ДИЛАТОМЕТРА

2.1. Функциональная схема дилатометра

2.2. Алгоритм обработки изображений, получаемых с МЭФ

2.3. Схема тактирующего и коммутирующего блока

2.4. Измерение температур и управление мощностью нагревателя

2.5. Устройство сопряжения с ЭВМ

2.6. Алгоритм определения перепада «свет-тень»

2.7. Регулирование температуры образцов с большой постоянной времени

2.8. Программа управления экспериментом

ГЛАВА 3. КАЛИБРОВКА ЛИНЕЙНОГО ДИЛАТОМЕТРА И

СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

3.1. Калибровка системы измерения микроперемещений

3.2. Калибровка и погрешности системы терморегулирования

3.3. Расчет погрешности определения линейного термического расширения

3.4. Обнаружение и устранение одиночных выбросов и больших перепадов

3.5. Фильтрация и сглаживание экспериментальных данных и разложение на пики

3.6. Основные характеристики линейного дилатометра, достоверность и повторяемость результатов измерений

ГЛАВА 4. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗРАБОТАННОГО

ДИЛАТОМЕТРА ДЛЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Релаксация коэффициента линейного расширения базальтопластиков и их компонентов

4.2. Температурная деформация углеродных волокон и углепластиков на из основе

4.3. Разориентация арамидных волокон и термическое расширение органопластиков

Введение диссертация по физике, на тему "Автоматизированный линейный дилатометр для исследования полимерных композиционных материалов"

Актуальность работы

Полимерные композитные материалы (ГЖМ) получают все большее применение в современной промышленности, постоянно идет разработка новых ГЖМ, меняются их состав и технология производства. Благодаря достигнутому высокому уровню механических характеристик при низкой плотности эти материалы используются как конструкционные во многих отраслях машиностроения, и, в частности, в авиакосмической промышленности [1-7].

При разработке, испытаниях и внедрении новых материалов важное значение имеет возможность достоверного, оперативного и относительно недорогого исследования их свойств. При этом наибольшей ценностью обладают методы и оборудование, позволяющие, с одной стороны, с хорошей точностью измерять наиболее важные показатели свойств ПКМ, с другой стороны, служащие инструментом для исследования структурных превращений и физико-химических процессов, которые могут развиваться в условиях эксплуатации материалов. Используя такие методы и оборудование, можно решать широкий спектр задач по оптимизации состава, технологии изготовления и прогнозирования свойств разрабатываемых материалов.

Для ПКМ конструкционного назначения, особенно в авиакосмической отрасли, основное внимание исследователей привлекают механические свойства материалов [2,4,6]. Не менее важны сведения о термическом расширении, особенно с учетом того, что армированные пластики обладают ярко выраженной анизотропией свойств. Наиболее востребованными являются сведения о термическом расширении А///0 и коэффициенте линейного термического расширения (KJITP) а в широком интервале температур [2,6,7]. Измерение этих характеристик является сложной проблемой в прикладных исследованиях, так как приборы (дилатометры) зачастую не обеспечивают необходимой чувствительности и достоверности измерений, не предназначены для проведения больших объемов исследований - из-за большой трудоемкости измерений, а лучшие из существующих образцов измерительной техники, как правило, зарубежного производства, очень дороги.

Совокупность методов исследования материалов, в которой в широком интервале температур измеряется термическое расширение A l/lQ и определяется коэффициент термического расширения (обычно линейный а), называется дилатометрией. В настоящее время существует большое количество отечественных и зарубежных экспериментальных установок для проведения дилатометрических измерений [8-24]. Однако при их использовании исследователи сталкиваются с огромной трудоемкостью и большой продолжительностью проведения измерений. Обычно за один рабочий день удается провести измерения в широком интервале температур не более чем для одного образца. При такой работе часто возникают ошибки, связанные с невнимательностью оператора. Помимо этого, несовершенство систем регистрации микроперемещений и методов обработки получаемой с их помощью информации существенно понижают точность измерений, что особенно критично для материалов, обладающих малыми значениями KJITP. При этом существует достаточное количество зарубежных дилатометров^ которые позволяют проводить исследования в автоматическом режиме без участия оператора. К примеру, зарубежные фирмы Theta Industries Inc [15], Netsch [17], Orton [20] производят различные типы дилатометров, в том числе позволяющие производить измерения в вакууме, с высокими скоростями нагрева и т.д. При этом стоимость подобных установок, имеющихся сегодня на рынке, составляет порядка 100 тыс. долларов США, что является неприемлемым для подавляющего большинства отечественных исследователей.

Применение дилатометрии для исследования свойств современных анизотропных ПКМ предполагает, что измерительное оборудование обладает возможностью выполнять измерения как всего композита в целом, так и его компонентов: отдельно отвержденных связующих и наполнителей. Если учесть, что для армирующих волокон KJITP составляет около 10"6 К"1, а для связуюших на полтора порядка больше, то дилатометры должны обладать достаточной универсальностью, чтобы обеспечить большой диапазон измеряемых значений KJITP с необходимой точностью.

Существует еще одна важная проблема в дилатометрии ПКМ. Точность определяемых значений KJITP зависит не только от степени совершенства измерительных устройств, но и от алгоритмов обработки результатов измерений. Такие алгоритмы должны учитывать естественные флуктуации измеряемых значений А1/10 и обеспечивать получение надежной информации при минимальном количестве повторных измерений образцов одного и того же материала.

Таким образом, разработка дилатометров для исследования ПКМ и их компонентов с широким диапазоном возможных значений KJITP, усовершенствование автоматизированных методов дилатометрических измерений и создание алгоритмов обработки результатов измерений для повышения достоверности определяемых значений KJITP представляют собой актуальную проблему экспериментальной физики ПКМ.

Цели работы

Диссертация посвящена разработке автоматизированного линейного дилатометра, методики определения коэффициента линейного термического расширения ПКМ и их компонентов в широком интервале температур и иллюстрации возможностей этой методики. При этом ставились следующие задачи:

Научная новизна работы

Практическая значимость работы

1. Разработан и изготовлен автоматизированный дилатометр для исследования термического расширения полимеров и ПКМ в виде стержней, полосок, пленок, волокон длиной 10-80 мм со следующими характеристиками: рабочий диапазон температур 153-673 К; нестабильность поддержания температуры в режиме стабилизации <0,2 К; время выхода на температуру стабилизации <90 с; максимально возможный перегрев в камере <0,7 К; разрешающая способность 0,5 мкм; диапазон регистрируемых перемещений 1600 мкм; относительная погрешность определения перемещения <1,5%.

3. Продемонстрирована эффективность использования разработанного дилатометра и спектрометрического способа обработки результатов для исследований влияния исходной неравновесности в связующем и армирующем наполнителе на размерную стабильность ПКМ конструкционного назначения, обнаружения эффектов доотверждения связующего, снижения уровня внутренних напряжений и пластифицирующего действия при термическом и термовлажностном циклировании ПКМ и их компонентов.

Основные положения, представляемые к защите

3. Технические характеристики линейного дилатометра.

Структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и 9 приложений. Работа изложена на 133 страницах, включая 39 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 139 названий.

Заключение диссертации по теме "Приборы и методы экспериментальной физики"

Основные выводы и результаты работы:

1. Разработан алгоритм автоматизированного измерения термического, расширения образца, основанный на фиксации изображения перепада «свет-тень» на многоэлементном линейном фотоприемнике, оцифровке получаемого аналогового сигнала и его компьютерной математической обработке, обеспечивающий разрешающую способность до 0,5 мкм.

2. Предложен алгоритм терморегулирования для термокамеры дилатометра, включающий процедуры преднагрева и пропорционально-интегральный закон управления, для автоматического установления заданной температуры в течение 1,5 минут и ее поддержания с нестабильностью менее 0,2 К.

6. Выявлены тонкие эффекты влияния исходной неравновесности в связующем и армирующем наполнителе на размерную стабильность ПКМ конструкционного назначения. Повторные нагревы или увлажнение способствуют доотверждению связующего, устраняют исходные внутренние напряжения в связующем и наполнителе и переводят композит в стабильную структуру.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор выражает свою искреннюю благодарность научному руководителю, доц., к.т.н. Суранову А.Я. за постоянную активную поддержку научной работы и советы по разработке и тестированию экспериментальной установки и методики спектрометрической обработки; д.т.н., профессору Старцеву О.В. за постановку научной задачи и конкретную помощь в ее решении, за интерпретацию результатов, полученных при исследованиях ПКМ, к.ф.-м.н., с.н.с. НИИ ЭМ Кротову А.С. за советы в области математического моделирования и помощь при разработке алгоритма спектрометрической обработки результатов; моим коллегам по работе в лаборатории физики полимеров АлтГУ магистрантам и аспирантам Утемесову P.M., Клюшниченко А.Б., Христофорову Д.А., Исупову В.В. за сотрудничество и помощь в реализации программной оболочки и алгоритмов терморегулирования, за участие в разработке и изготовлении деталей и узлов экспериментальной установки, за помощь в наладке и аттестации дилатометра, за внедрение алгоритмов автоматизированного управления; декану ФТФ, д.ф.-м. н., профессору Полякову В.В. и директору НИИ ЭМ, д.ф.-м.н., профессору Лагутину А.А. за многолетнюю поддержку и содействие участию в исследованиях и научных конференциях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения данной работы была создана экспериментальная установка, которая используется в лаборатории физики полимеров физико-технического факультета и НИИ экологического мониторинга Алтайского государственного университета.

Исследования различных ПКМ, представленных в работе, проводились по заявкам различных предприятий, в т.ч., ФГУП «Всероссийский институт авиационных материалов» (Москва), ФНПЦ «Алтай» (Бийск), КБ «Салют» (Москва), а также в рамках проектов 2.1-252 (1997-2001 г.г.) и И0615 (2002 г.) Федеральной целевой программы «Интеграция науки и высшего образования».

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Старцев, Валерий Олегович, Барнаул

1. Авиационные материалы на рубеже XX-XXI веков: Научно-технический сборник // М: ВИАМ, 1994, 603 с.

2. Polymer matrix composites: Soviet Advanced Composites Technology Series // Edited by R.E. Shalin, Series 4. London: Chapman & Hall, 1995, 440 p.

3. История авиационного материаловедения. ВИАМ 75 лет поиска, творчества, открытий // ред. Е. Н. Каблов. М., Наука, 2007, 343 с.

4. Проблемы создания новых материалов для авиакосмической отрасли в XXI веке: Труды межотраслевой научно-практической конференции, 25 -26 июня 2002 // М.: ФГУП «ВИАМ», 2002, 124 с.

5. Н.М. Скляров. ВИАМ и авиационное материаловедение // Технология легких сплавов, 2002, №4, с. 4-9.

6. М.Л.Кербер, В.М.Виноградов, Г.С.Головкин и др. Под общ. ред. А.А. Берлина. Полимерные композиционные материалы. Структура. Свойства. Технологии // СПб, Профессия, 2008, 560 с.

7. W.J. Coumans, D. Heikens. Dilatometer for Use in Tensile Tests // Polymer, 1980, v.21, №8, p. 957-961.

8. K.E. Перепелкин, А.Б. Геллер. Температурные деформации углеродных волокон // Мех композ. матер., 1980, №2, с. 350-354.

9. В.А. Кочетков, Р.Д. Максимов, В.М. Пономарев. Термическое деформирование однонаправлено армированных гибридных композитов // Мех композ. матер., 1989, №2, с. 229-236.

10. А.В. Суханов, В.А. Лапоткин, В .я. Артемчук, Л.А. Соболь. Термическое деформирование композитов для размеростабильных конструкций // Мех композ. матер., 1990, №4, с. 599-604.

11. Н.М. Ни, E.J. Lavernia, Z.H. Lee, D.R. White. Residual stresses in spray-formed A2 tool steel // J. Mater. Res., 1999, v. 14, № 12, p. 4521-4530.

12. O.R.K. Montedo, F.M. Bertan, R. Piccoli, D. Hotza, A.N. Klein, A.P.N, de Oliveira. Low Thermal Expansion Sintered LZSA Glass-Ceramics // American Ceramic Society Bulletin, 2008, v. 87, № 7, p. 34-40.

13. Y.B. Tang, Y.Q. Liu, C.H. Sun, H.T. Cong. A1N Nanowires for Al-based Composites with High Strength and Low Thermal Expansion // J. Mater. Res., 2007, v. 22, № 10, p. 2711-2718.

14. E. Fidancevska, V. Vassilev, M. Milosevski, S. Parvanov, D. Milosevski, L. Aljihmani. Composites Based on Industrial Wastes III. Production of Composites of Fe-Ni slag and Waste Glass // Journal of the University of

15. Chemical Technology and Metallurgy, 2007, v. 42, № 3, p. 285-290.

16. J. Unkuri, J. Manninen A. Lassila. Accurate Linear Thermal Expansion Coefficient Determination by Interferometry // XVII IMEKO World Congress Metrology in the 3rd Millennium June 22-27, 2003, Dubrovnik, Croatia, p. 221-224.

17. Д.П. Волков, B.A. Кораблев, Ю.П. Заричняк. Приборы и методы для измерения теплофизических свойств веществ. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Теплофизические свойства веществ» // СПб: СПб ГУ ИТМО, 2006, 66 с.

18. Л.Г. Журавлев, В.И. Филатов. Физические методы исследования металлов и сплавов // Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004, 157 с.

19. Д.Е. Кобзев, Ю.В. Канищева, С.Е. Звездин. Установка для дилатометрических исследований полимерных композитов // Сборник статей магистрантов. 2007. Выпуск 9. Тамбов: ОАО «Тамбовполиграфиздат», с. 13-15.

20. Д.Е. Миклашевский. Разработка и применение аппаратурно-методического комплекса для измерений тепловых свойств горных пород при повышенных термобарических условиях // Дис. к.т.н., 2007, Москва, РГГУ, 120 с.

21. А.Г. Воронков, В.П. Ярцев. Эпоксидные полимеррастворы для ремонта и защиты строительных изделий и конструкций // Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. 92 с.

22. P. Suwanpinij, N. Togobytska, С. Keul, W. Weiss, U. Prahl, D. Homberg, W. В leek. Phase Transformation Modeling and Parameter Identification from Dilatometric Investigations // Preprint, WeierstraB-Institut fur Angewandte

23. Analysis und Stochastik (WIAS), Berlin, Germany, 2008, № 1306, 14 p.

24. T. Kajiayma, N. Yoshinaga, M. Takayanagi. The Effect of Thermal Stress of the Thermal Expansion Coefficient and Glass Transition Temperature of Glass Fiber Polymer Composites// J. Polym. Sci.: Polym. Phys. Ed., 1977, v. 15, № p.1557-1568.

25. Ю.Г. Мелбардис. Зависимость коэффициентов линейного термического расширения волокнистого композита от структурных параметров схемы армирования//Мех. композ. матер., 1990, № 6, с. 1002-1007.

26. K.F. Rogers, D.M. Kingston-Lee, L.N Phillips, В. Yates, M, Chandra, S.F.H. Parker. The Thermal Expansion of Carbon Fiber Reinforced Plastics // J. Mater. Sci., 1981, v.l6, № 10, p. 2803-2818.

27. IT. Imai, S. Nagai, K. Iizuka, M. Sawabe. Estimation of Dimensional Stability of Thermoplastic Polymers from Their Physical Properties // Bull. Nat. Res. Lab. Metrol., 1980, №43, p.20-24.

28. Ю.М. Тарнопольский, B.A. Поляков, И.Г. Жигун. Термическое деформирование пространственно армированных композитов // Мех. композ. матер., 1990, №2, с. 212-218.

29. М.Р. Гурвич, О.В. Сбитнев, А.В. Суханов, В.А. Лапоткин. Экспериментальное исследование термического расширения слоистых углепластиков // Мех композ. матер., 1990, №1, с. 32-36.

30. О.В. Старцев, Д.А. Христофоров, А.Б. Клюшниченко, А.Ф. Румянцев, Г.М. Гуняев, А.Е. Раскутин. Релаксация температурных деформаций углеродных волокон // Доклады Академии наук, 2003, т.390, №4, с.475-477.

31. К.К. Анискевич. Оценка функции температурно-временной редукции

32. ЭДТ-10 по результатам дилатометрических испытаний // Мех композ. матер., 1989, №4, с. 737-740

33. Н.Н. Марков, Г.М. Ганевский. Конструкция, расчет и эксплуатация контрольно-измерительных инструментов и приборов // М: Машиностроение, 1993, 270 с.

34. В.Я. Чеховский. Дилатометр // Приборы и техника эксперимента, 1999, №6, с. 130-132.

35. С.И. Васильев, В.И. Панов. Чувствительный дилатометр с емкостным датчиком // Приборы и техника эксперимента, 1981, №2, с. 202-204.

36. Е.Б. Амитин и др. Высокочувствительный дилатометр с мостовой схемой измерения емкости // Приборы и техника эксперимента, 1981, №4, с. 207210.

37. В.З. Баширов. Дилатометр с емкостным датчиком для исследования термического расширения тонких пленок // Приборы и техника эксперимента, 1989, №2, с. 223-226.

38. А.В. Солдатов и др. Емкостной дилатометр для измерения в области температур 0.8-20 К // Приборы и техника эксперимента, 1990, №4. с. 237-240.

39. А.Н. Зисман, В.Н. Качинский. Высокочувствительный дилатометр для исследований при высоких давлениях // Приборы и техника эксперимента. 1982, №5, с. 172-174.

40. В.В. Брайловский и др. Пропорциональноемкостный дилатометр // Измерительная техника, 1983, №12. с. 49-52.

41. В.В. Брайловский и др. Измерение механических перемещений емкостным датчиком // Измерительная техника. 1988, №4, с. 20-23.

42. A.M. Толкачев и др. Дилатометр для малорасширяющихся материалов // Измерительная техника. 1991, №2, с. 37-41.

43. С.М. Бармин и др. Емкостный дилатометр для ленточных образцов // Измерительная техника. 1991, №2, с. 38-39.

44. М.Ф. Евсюков. Дифференциальный дилатометр АД-80 // Приборы и техника эксперимента. 1990, №3, с.246-247.

45. И.Г. Закревский, С.В. Черепов. Дилатометр с индукционным датчиком // Приборы и техника эксперимента, 1987, №5, с.223-226.

46. А.П. Долотов. Автоматическая дилатометрическая система // Измерительная техника, 1986, №10, с.29-32.

47. А.Г. Белостоков. Установка для исследования теплового расширения образцов микронных толщин в магнитном поле в диапазоне 4,2-300 К // Измерительная техника, 1986, №10, с.38-42.

48. Е.П. Журавский и др. Дилатометр для определения температуры структурного стеклования полимеров // Измерительная техника, 1986, №10, с.44-46.

49. В.В. Губин. Прибор для исследования деформаций полимерных пленочных материалов при нагреве // Измерительная техника, 1989, №7, с. 45-46.

50. Г.Н. Третьяченко, Л.И. Грачева. Проблемы дилатометрии деструктирующих композиционных материалов // Измерительная техника, 1986, №10, с. 40-42.

51. Б.В. Марасин и др. Автоматизация измерений TKJIP композиционных полимерных материалов // Измерительная техника, 1986, №10, с.30-33.

52. А.З. Жук. Лазерный высокотемпературный дилатометр // Измерительная техника, 1986, №10, с. 32-36.

53. И.А. Филатов и др. Прибор для измерения микроперемещений при дилатометрических исследованиях // Измерительная техника, 1987, №8, с. 21-24.

54. С.В. Онуфриев и др. Высокотемпературный фотоэлектрическийдилатометр // Измерительная техника. 1986, №10, с. 33-36.

55. В.В. Рубан и др. Бесконтактный измеритель линейного удлинения для высокотемпературного дилатометра // Измерительная техника. 1989, №6, с. 34-37.

56. В.М. Весельев и др. Лазерная дифракционная установка для измерения малых линейных размеров // Измерительная техника. 1990, №2, с. 19-22.

57. Патент США №5038032, МКИ G 01 D 5/34, 1991.

58. Авт. свид. СССР №1714342, МКИ G 01 В 11/00, 1992, БИ, №7.

59. Патент США №5066129, МКИ G 01 В 9/01, 1991.

60. Патент США №5066130, МКИ G 01 В 9/02, 1991.

61. В.И. Гужов. Разработка измерителей абсолютных линейных перемещений на основе растровых оптических линеек // Докл. 3 междунар. конфер. «Измерение, контроль и автоматизация производственных процессов», Барнаул, 1994, с.61.

62. Пат. 394110 Австрия, МКИ G 01 В 5/00, 1992.

63. Авт. свид. СССР №1714359, МКИ G 01 В 21/00, 1992, БИ, №7.

64. Авт. свид. СССР №1714346, МКИ G 01 В 11/24, 1992, БИ, №7.

65. Патент Франции № 2672121, МКИ G 01 С 9/10, 1992.

66. А.А. Кеткович., С.Д. Мировицкая. Теневые измерители линейных размеров // Измерительная техника. 1986, №8, с.21-25.

67. А.Я. Суранов. Измерение квазипериода колебаний дифракционного распределения от узкой щели с помощью многоэлементного фотоприемника // Докл. 2 междунар. конфер." Датчики электрических и неэлектрических величин". Барнаул, 1995, с. 117-119.

68. А.Я. Суранов. Устройство фотометрирования изображений с выраженным максимумом пространственного распределенияосвещенности // Патент РФ, №2084842, 1997, БИ, №20.

69. Коронкевич В.Н., Ханов В.А. Современные лазерные интерферометры // Новосибирск: Наука, 1985, 181 с.

70. А.С. Клюев. Автоматическое регулирование // М: Энергия, 1973, 392 с.

71. В.В. Каичев, A.M. Сорокин. A.M. Бадалян, Д.Ю. Никитин, О.В. Московкин. Автоматизированная система управления температурой объекта по заданной модели // Приборы и техника эксперимента, 1997, №4, с. 150-154.

72. A.M. Трояновский A.M. Универсальный регулятор температуры с идентификатором объекта //Приборы и техника эксперимента, 1983, №2, с. 225-228.

73. В.Т. Креминь. Широко диапазонный регулятор температуры с автоматической настройкой на объект регулирования //Приборы и техника эксперимента, 1998, №5, с. 158-160.

74. В.А. Пилипович, А.К. Есман, B.C. Поседько. Многоэлементные фотоприемники в преобразователях перемещений // Минск, Навука i тэхшка, 1997, 183 с.

75. М. Гук М. Аппаратные средства IBM PC // СПб: Питер, 1997, 288 с.

76. В.О. Старцев. Термическое расширение композитов на основе арамидных волокон // Тез. докл. междунар. науч-техн. конф. «Композиты в народное хозяйство России». Барнаул, 1997, с.9-10.

77. В.О. Старцев, Д.А. Христофоров, Б.А. Клюшниченко Автоматизированный линейный дилатометр //В сб. «Физика и образование», Барнаул, БГПУ, 2000, с. 116-123.

78. О.В. Старцев, Ю.М. Вапиров, И.И. Перепечко, Л.П. Кобец. Влияние концентрации углеродного наполнителя на молекулярную подвижность ирелаксационные процессы эпоксидного полимера // Высокомолек. соед., т.28А, №9, с. 1842-1847.

79. И.Я. Берштейн, Ю.Л. Каминский. Спектрофотометрический анализ в органической химии // Ленинград: Химия, 1986, 200 с.

80. J. Perez . Исследование полимерных материалов методом механической спектрометрии // Высокомолек. соед., 1988, т. 40Б, №1, с. 320-324.

81. О.В. Старцев, А.С. Кротов, В.В. Исупов. Исследование старения полимеров методами акустической спектроскопии // В сб. «Акустика неоднородных сред», под ред. В.К. Кедринского, Новосибирск, 1997, вып. 112, с. 206-211.

82. В.О. Старцев, А.Я. Суранов, P.M. Утемесов. Система измерения КЛТР армирующих волоки на базе МЭФ // Датчики электрических и неэлектрических величин. Доклады 2 Международной конференции, Барнаул, 1995, с. 36-37.

83. Ю.В. Новиков, О.А. Калашников, С.Э. Гуляев. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC // М: Эком, 1997, 224 с.

84. Е.Н. Богомолов, Н.В. Василец Н.В. Фотодиодный оптико-электронный измеритель размеров «Сенсор» // Автометрия, 1989, №5, с. 83-91.

85. П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники // М: Мир, 1993, т. 2, 420с.

86. У. Томпкинс, Дж. Уэбстер. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC // М: Мир, 1992, 589 с.

87. И.В. Новицкий, И.А. Зограф. Оценка погрешностей результатовизмерений//JI:, Энергоатомиздат, 1985, 248 с.

88. О.В. Старцев, А.Я. Суранов, В.О. Старцев. Автоматизированный линейный дилатометр // Приборы и техника эксперимента, 2009, №3, с.

89. В.О. Старцев, Д-А. Христофоров, А.Б. Клюшниченко. Автоматизированный линейный дилатометр // Тез. докл. межд. научн.-технич. конф. «Контроль, измерения, информатизация», Барнаул, АГТУ, 2000, с. 18-19.

90. В. Хардле. Прикладная непараметрическая регрессия // Москва, Мир, 1993, 349 с.

91. К. Гроссман, А.А. Каплан. Нелинейное программирование на основе безусловной минимизации//Н-ск, Наука, Сиб. отделение, 1981, 183 с.

92. Г.И. Марчук. Методы вычислительной математики // М., Наука, 1989, 608 с.

93. V.V. Issoupov, O.V. Startsev, A.S. Krotov, V. Viel-Inguimbert. Fine Effects in Epoxy Matrices of Polymer Composite Materials after Exposure to a Space Environment// J. Polym. Composites, 2002, v. 6, №2, p. 123-131.

94. И.И. Перепечко, О.В. Старцев, М.Е. Савина. Вязкоупругое поведение деформированного политетрафторэтилена // Мех. полимеров, 1974, №5, с. 943-945.

95. О.В. Старцев, А.А. Кузнецов, А.С. Кротов, Л.И. Аниховская, О.Г. Сенаторова //Физическая мезомеханика, 2002, т.5, №2, с. 109-114.

96. Д.В. Филистович, О.В. Старцев, А.А. Кузнецов, А.С. Кротов, Л.И. Аниховская, Л.А. Дементьева. Влияние влаги на анизотропию динамического модуля сдвига стеклопластиков // Докл. акад. наук, 2003, т. 390, №5, с. 618-621.

97. О.В. Старцев, Д.В. Филистович, А.А. Кузнецов, А.С. Кротов, Л.И. Аниховская, Л.А. Дементьева. Деформируемость листовых стеклопластиков на основе клеевых препрегов при сдвиговых нагрузках во влажной среде // Перспект. материалы. 2004, №1, с. 20-26.

98. А.Б. Геллер, С.Т. Славинский, К.Е. Перепелкин. Связь анизотропии армирующих высокомодульных волокон с механическими и теплофизическими свойствами композитных волокнистых материалов // Мех. композ. матер., 1983, №1, с. 160-161.

99. К.Е. Перепелкин, А.С. Андреев, А.В. Зарин. Свойства высокоориентированных химических волокон и особенности ихвзаимодействия с полимерными связующими // Мех. композ. матер., 1980. №2. с. 201-204.

100. В.Е. Юдин, A.M. Лексовский, Н.А. Суханова, В.П. Володин, И.В. Кенунен. Изучение вязкоупругих свойств матрицы в углепластике с помощью метода свободно затухающих крутильных колебаний // Мех. композ. матер., 1989. №1. с. 166-170.

101. Г.М. Кудрячева, И.Н. Чинченко, Г.П. Бакулина, В.А. Кисилишин, Т.В. Невская. Влияние релаксационных эффектов на термическое расширение углепластиков //Мех. композ. матер., 1989, №5, с. 776-781.

102. О.В. Старцев, Ю.М. Вапиров, И.И. Перепечко, Л.П. Кобец. Влияние концентрации углеродного наполнителя на молекулярную подвижность и релаксационные процессы эпоксидного полимера // Высокомолек. соед., 1986, т. 28А, № 9, с. 1842-1847.

103. Углеродные волокна. Под ред. С. Симамуры. М., Мир, 1987, 304 с.

104. К.Е. Перепелкин. Структура и свойства волокон. М., Химия, 1985, 208с.

105. Г.Е. Мостовой, Л.П. Кобец, В.И. Фролов. Исследование термостабильности механических свойств углеродных волокон // Мех. композ. матер., 1979, №1, с. 27-33.

106. J.D.H. Hughes. The Evaluation of Current Carbon Fibers // J. Phys.: Appl. Phys., 1987, v.20, №3, p. 276-285.

107. D.J. Johnson. Structure-Property Relationships in Carbon Fibers // J. Phys.: Appl. Phys., 1987, v.20, №3, p. 286-291.

108. О.В. Старцев, В.П. Руднев. Изменение структурной неоднородности эпоксисоединений при водонасыщении // В сб. «Авиационные материалы. Коррозия и старение материалов в морских субтропиках». Под ред. Б.В.

109. Перова и В.А. Засыпкина, М., 1983, с. 71-78.

110. К.Е. Перепелкин, Г.И. Кудрявцев. Армирующие химические волокна и композиционные материалы на их основе // Хим. волокна, 1981, №5, с.5-12

111. С.П. Папков. Полимерные волокнистые материалы. М., Химия, 1986, 224 с.

112. Вопросы авиац. науки и техники. Серия: Авиационные материалы. Климатическое старение полимерных композиционных материалов. Под ред. Перова Б.В. и Старцева О.В., М., ОНТИ ВИАМ, 1990, 100 с.

113. И.И. Перепечко, JI.T. Старцева. Вязкоупругое поведение и релаксационные процессы в системе полимерный композит-вода // Высокомолек. соед., 1982, т. 24А, №12, с. 2616-2620.

114. А.Н. Анискевич, Ю.О. Янсон. Исследование закономерностей влагопоглощения органопластиком // Мех. композ. матер., 1990, №4, с. 624-632.

115. О. Startsev, A. Krotov, G. Mashinskaya. Climatic Ageing of Organic Fiber Reinforced Plastics: Water Effect // Intern. J. Polymeric Mater., 1997, v. 37, p. 161-171.

116. O.B. Старцев, В.П. Мелетов, Б.В. Перов, Г.П. Машинская. Исследование механизма старения органопластика в субтропическом климате//Мех. композ. матер., 1986, №3, с. 462-467.

117. JI.T. Старцева. Климатическое старение органопластиков // Мех. композ. матер., 1993, №6, с. 840-848.

118. А.Х. Курземниекс. Деформативные свойства структуры органических волокон на основе параполиамидов // Мех. композ. матер., 1979, №1, с. 10-14.

119. А.Х. Курземниекс. Влияние влаги на структуру и свойства органоволокна// Мех. композ. матер., 1980, №5, с. 919-922.

120. А.Х.Курземниекс, П.П. Олдырев, В.П. Тамуж, И.П. Димитриенко. Влияние структуры полигетероариленовых волокон на свойстваорганопластика//Мех. композ. матер., 1981. №5. С. 918-921.

121. А.И. Слуцкер, К. Исмонкулов, З.Ю. Черейский, И.П. Добровольская, О. Мирзоев. Особенности решеточной деформации полиамидобензимидазола // Высокомолек. соед., 1988. Т.30А, №2, с. 424430.

122. А.С. Бадаев, И.И. Перепечко, В.Е. Сорокин. Сравнительный анализ динамических механических свойств армирующих полимерных волокон //Мех. композ. матер., 1986, №4, с. 579-584.

123. А.С. Бадаев, В.Е. Сорокин, А.Б. Носков. Исследование вязкоупругого поведения волокон на основе полужесткоцепных и жесткоцепных полимеров в интервале температур 20-900 К // Высокомолек. соед., 1988, т. 30А, №4, с. 883-885.

124. И.Г. Матис, Г.М. Керч, А.Н. Анискевич. Исследование состояния сорбированной органопласти ком воды методами ядерного магнитного резонанса 'Н высокого разрешения и дифференциального термического анализа//Мех. композ. матер., 1990, №2. с. 317-320.

125. О.В. Троицкая, И.Ф. Худошев, Г.И. Кудрявцев, Л.Ф. Красных, А.В. Токарев. Влияние воды на прочностные и деформационные свойства нити вниивлон // Хим. волокна, 1982, №3, с. 34-35.

126. Л.И. Кузуб, О.В. Никитина, Т.Ф. Иржак, В.И. Иржак. Сорбционные свойства арамидных волокон // Мех. композ. матер., 1991, №3. с. 539-542.

127. А.И. Ефремова, Л.А. Дудина, В.И. Иржак, Б.А. Розенберг. О тепловом расширении арамидных волокон // Мех. композ. матер., 1985, №3, с. 542544.

128. A.L. Iordanskii, O.V. Startsev, G.E. Zaikov. Water Transport in Synthetic Polymers // Nova Science Publishers, Inc, New York, 2003, 229 p.

129. О.В. Никитина, Л.И. Кузуб, В.И. Иржак. Кинетика сорбции низкомолекулярных веществ структурно неоднородными полимерами // Высокомолек. соед., 1993, т.35, №5, с. 554-558.