Создание дисперсно наполненных полимерных композиционных материалов с помощью вращающегося магнитного поля и исследование их механических, электрических и теплофизических свойств тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Для служебного цользования экз.й -^У

На правах рукописи

ИВАНОВ ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

СОЗДАНИЕ ДИСПЕРСНО НАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОМОЩЬЮ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ МЕХАНИЧЕСКИХ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

01.04.14 - теплофизика и молекулярная физика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание-ученой степени кандидата технических наук

\

Москва 1992

Работа выполнена ка кафедре Обдай физики и ядерного синтеза Московского энергетического института

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Болотина К.С.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Защита состоится " Ю " 45 минут на заседании специализированного совета

доктор технических наук Каган Д.Н.

кандидат технических наук Устгаания Е.Е.

Центральный научяо-исследова-тельскии институт специального машиностроения

апреля 1992г. в 15

часов

№ К 053.16.02 в Московском энергетическом институте по адресу: Москва,Красноказарменная ул.,д.17 корп.Т,комн.206.

Отзыв на автореферат просим выслать по адресу: 105835,ГСП,Москва,Красноказарменная ул.,д.14,Ученый Совет МЭИ

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке МЭИ.

Г

Автореферат разослан "_ " 1992г.

Ученый секретарь специализированного совета * К 053.16.02

Мака В.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На производстве и в технике все более широкое распространение получают композиционные материалн /КМ/ на основе полимерных связующих.Большое место среди работ по созданию новых и модификации существующих КМ занимают вопросы исследования дисперсно наполненных КМ.Введение разнообразных наполнителей в различных концентрациях и сочетаниях позволяет глироко варьировать свойства таких мате риалов. Кр огле того,большое значение имеет разработка новых методов модификации известных ЮЛ,которая невозможна без контроля и детального рассмотрения возможных причин изменения свойств КМ.

Вопроси формирования равномерного и однородного распределения наполнителя по объему полимерной матрицы исследованы весь-ка слабо.Одной из важнейших задач технологии получения дисперсно напсишешгах ЮЛ является разработка такой организации процесса,которая исключала бы агломерацию частиц наполнителя,особенно на начальных стадиях.В связи с этим другая малоизученная задача заключается в возможности использования вращающегося магнитного поля /ВШ/ для кодификации различных свойств дисперсно наполненных полимеров.Особенно интересным может быть применение подобного поля в технологии получения токопроводящих связующих /ТГО/, которые используются при изготовлении неметатлических стекло-пяастиковых электронагревателей /НЭСТ/.Длительность и трудоемкость получения ТПС,многочисленные недостатки существующей технологии не позволяют полностью использовать преимущества НЭСТ перед другими типами нагревателей.

Неоднородность свойств и характеристик неметаллических нагревательных элементов /ННЭ/ ставит необходимость контроля и регулирования сопротивления ТПС и ННЭ в процессе их изготовления, газработки методов определения температурного поля по характеру распределения сопротивления ННЭ.

ЕЖ обладает большими преимуществами перед постоянным и перемента! магнитными полями в вопросах создания полимерных КМ, содержащих ферромагнитный наполнитель,с улучшенными свойствами. Существующие способы воздействия магнитных полей не препятствуют оседанию дисперсных наполнителей в объеме полимерной матрицы в процессе ее полимеризации,что приводит к значительному ухудшению исходных и эксплуатационных свойств материалов.

Целью настоящей работы является разрао^тка физических способов регулирования структуры сетчатых полимеров в процессе их формирования,основанных на применении ВГ.Ш,и установление при этом закономерностей и механизма структурообразования в полимерах и КМ на их основе.

В соответствии с этим были поставлены следующие основные задачи:

- разработка способа воздействия ВМП на структурообразова-ние сетчатых полимеров в процессе отверждения,

- разработка установки и технологии,позволяющей получать полимерные композиции,содержащие мелкодисперсный наполнитель с однородным распределением по объему матрицы,

- проведение экспериментальных исследований по изменению и улучшению физико-механических.электрофизических и теплофизи-ческих свойств дисперсно наполненных КМ с помощью ВМП,

- проведение исследований по совершенствованию технологии изготовления ННЭ с помощью BMI с целью улучшения однородности температурного поля НЭСТ,

- разработка математических моделей,позволяющих прогнозировать изменение свойств материалов в процессе эксплуатации на . примере КЭСТ.

Научная новизна. Предложен способ физической модификации дисперсно наполненных КМ,содержащих ферромагнитный наполнитель, основанный на использовании ВМП в процессе перемешивания и полимеризации структур.Разработана и защищена авторски:.! свидетельством. технология получения однородных наполненных сетчатых полимеров.

Установлено,что ВМП оказывает существенное влияние на процесс отверздения полимера.Получен эффект увеличения температуры стеклования композиции,содержащих ферромагнитный наполнитель, на 24-27% при сокращении времени отверждения.

Обнаружен эффект увеличения удельного сопротивления токо-проводящих композиций при введении в них ферромагнитного наполнителя и обработке в ЕШ.

Обнаружено изменение удельного сопротивления токопроводя-щих композиций от концентрации вводимого инертного наполнителя в зависимости от его дисперсности.

Установлена зависимость удельного сопротивления наполненных структур от времени обработки композиции в В!,!П.

Разработан способ получения ТПС с использованием ВМП.зна-

члтелъно повышающий однородность связующих и сокращающий время гас получения в 35-45 раз.

Разработана тепловая модель ННЭ,позволяющая прогнозировать изменение его характеристик в ходе эксплуатации с учетом изменений, происходящих в материале.

Практическая значимость работы. Предложенный метод использования ВМП,позволяющий значительно улучшать физико-механичес-киэ,электрофизические и теплофизические свойства дисперсно наполненных ЮЛ в зависимости от вида,концентрации и дисперсности наполнителя,а также величины магнитной индукции поля и времени его воздействия,направлен на создание однородных изотропных ЮЛ с вксоккш значениями надежности и долговечности.

Предложенные изменения технологии приготовления ТПС с целью уменьшения размеров коллоидных частиц в растооре связующего с использованием ВМП и инертных /неэлектропроводящих/ наполнителей значительно повышают равномерность температурного поля НЭСТ, обеспечивают стабильность высоких значений сопротивлений ТПС и повышают надежность нагревателей.

Полученные в диссертации материалы способствуют дальнейшему развитию физики и технологии дисперсно наполненных композитов, созданию на их основе равномерно структурирован ых материалов и изделий с улучшенными свойствами,продолжению работ по совершенствованию ННЭ и НЭСТ

Апробация работн. Результаты диссертации докладывались на Второй школе молодых ученых МЭИ /Москва,1986г./.Третьей Всесоюзной конференции по механике неоднородных структур /Львов,1991г./.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 6 печатных работах,список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации.Диссертация состоит из введшим,по сти глав, заключения, с писка литературы и приложений.Она включает 251 страницу машинописного текста,включая 73 рисунка, 21 таблицу и 11 страниц приложений.Список литературы содержит 202 названия.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности темы,сформулированы цель и задачи диссертационной работы.Дана краткая характеристика содержания диссертации и полученных в ней результатов

по главам,приводятся сведения о научной новизне и практической значимости.

В первой главе проведен обзор теоретических и экспериментальных работ,посвященных способам воздействия постоянного к переменного,в том числе вращающегося,магнитного поля на КМ.Показаны преимущества вращающегося магнитного поля перед постоянным и переменным при получении однородных дисперсно наполненных композиционных структур.Здесь же рассматриваются эффекты воздействия дисперсных наполнителей на полимеризующуюся среду и свойства получаемого материала.Сформулированы требования,которым должно удовлетворять ВМП для обеспечения однородного распределения наполнителей в полимерной матрице.Значительное внимание уделяется технологии получения порошковых электропроводящих полимерных материалов и ННЭ.Выявлены недостатки,которые могут быть устранены при использовании ВШ. Сделан вывод о возможности применения ВМП для структурирования и регулирования свойств КМ.

Во второй главе описана установка для создания ВШ,представляющая собой линейный электромагнитный преобразователь на основе плоского двустороннего индуктора со встречным включением трехфазных обмоток.Приведены уравнения.описывающие распределение магнитного поля в рабочем зазоре электромагнита.Такая установка позволяла получать ВШ с амплитудным значением магнитной индукции в зазоро до 0,15 Тл.Здесь же рассмотрен экспериментальный стенд для получения образцов наполненных сетчатых полимеров в условиях воздействия ВШ,включающий кроме электромагнита систему управления его работой,а также термостат с блоком терморегулирующей и контролирующей аппаратуры.В этих целях использовался регулятор ВРГ-З,позволявший с помощью ХК-термопары поддерживать задаваемый температурный режим с точностью 0,1°С. Описана оригинальная конструкция термостата из немагнитных непроводящих материалов,помещаемого в зазор магнита,позволяющая получать цилиндрические образцы КМ диаметром до 25 и высотой до 30 мм.

В п.2.3 рассмотрены физико-механические эффекты,возникающие при полимеризации веществ с введенными ферромагнитными анизотропными частицами в условиях воздействия ВМП.На основе уравнения движения такой частицы во внешнем магнитном поле даны оценки времен релаксации и смещения частицы в неоднородном вращающемся магнитном поле.Отмечается,что основными результатами воздействия ВШ на частицы наполнителя являются процессы ориентация

и смещения.

Третья глава диссертации подробно описывает эксперименты, проведенные с целью изучения возмо:хности улучшения свойств ЮЛ с помощью БУЛ.При этом в п.3.1 рассмотрены характеристики применявшихся полимерных связующих.Описаны различные типы использованных дисперсных наполнителей:ферромагнитных,токопроводящих, инертных (неэлектропроводных).Приведены температурные режимы отвер:кдения исследуемых олигомеров,выбранные на основе предварительных исследований.

Исследованию влияния ВИТ на время отверждения и температуру стеклования полимерных связующих посвящен п.3.2.В экспериментах оценивалось воздействие амплитуды магнитной индукции ВШ, времени его воздействия,типа ферромагнитного наполнителя,его дисперсности и концентрации на степень отверждения образцов.С этой целью на консистометре Хепплера проводилось измерение термомеханических зависимостей,по которцм определялись температуры стеклования X .Для различных видов связулдих обнаружена немонотонная зависимость Тс от Ь .имеющая максимум при значении амплитуды магнитной индукции В =0,05 Тл.На рис.1 представлена зависимость относительного увеличения температуры стеклования образцов на основе эпоксидного и"полиэфирного связующих, содержащих 5 масс.% гексаферрита бария,отверженных в В1.1П ('Ц" ), по сравнению с контрольными образцами,отверздешшми без воздействия поля ( 11 ),от времени отвер.-кдения образцов.При этом время отверядондя всех контрольных образцов составляло 120 мин.Видно, что применение ВШ значительно ускоряет ход полимеризации и повышает степень отверждения.Происходит это в результате облегчения хода реакции за счет равномерного перемешивания композиции с одной стороны и снятия внутренних напряжений при перемещении частиц наполнителя по ее объему с другой стороны.Рост Тс сви-дотельствует об увеличении степени сшивания полимерного связующего.

Отот вывод бил подтвержден изучением зависимостей Т от концентрации ферромагнитного наполнителя,одна из которых показана на рис.2.Частицы магнитоактпвного наполнителя,участвуя под воздействием В1.31 в двух движениях - поступательном и вращательном,активно переме;;1ива:эт композицию.Вращащиеся частицы становятся центрами полимеризации.Равномерно распределенные сфероли-ты,образованные на них,способствуют регуляризации полимерной сетки и росту Х

гг»* к

Зависимость Т от времени

Г

отверждения во вращавшемся магнитном поле

1 - эпоксидное связующее содержание ГФБ - 5 массовых %

2 - полиэфирное связующее

Зависимость температуры стеклования эпоксидного связующего от содержания введенного гексаферрита бария

1 - отверждение во вращавшемся магнитном поле 90 мин.

2 - отверздэние без поля 120 мин.

Рис.2

В п.3.3 описаны эксперименты по изучению влияния ßifll на физико-механические характеристики КМ:прочность при статическом изгибе и сжатии,удельную ударную вязкость и микротвердость.На рис.3 показано относительное увеличение прочности при сжатии для образцов на основе двух типов полимерных связующих.Обнаружено значительное увеличение и других характеристик.Улучшение физико-механических свойств объясняется необратимыми процессами изменения и упорядочения структуры материала,происходящими при воздействии Bi.ll.Устранение комкования ферромагнитного наполнителя и его равномерное распределение по объему композита под влиянием ВМП приводит к измельчению надмолекулярной структуры полимера.Образующиеся при этом сферолиты имеют гораздо меньшие размеры,чем в контрольных образцах,отвержденных без воздействия .поля,что приводит к упрочнению получаемого материала.Кроме того, вращение частиц вокруг своей оси и перемещение их по объему композиции способствует улучшению адгезионной связи наполнителя и связующего.

В п.3.4 подробно изучена однородность получаема в BMI систем в зависимости от концентрации и вида наполнителей.С этой целью цилиндрические образцы разрезались на таблетки,а затем осуществлялась количественная оценка содержания наполнителей с помощью микроскопа.Анизотропия распределения частиц определялась также измерением плотности таблеток /методом гидростатического взвешивания/ и удельного объемного сопротивления /четы-рехзондовым методом/.Установлено,что при использовании ВШ неоднородность распределения наполнителей по объему композиции не превышает 3/2.При этом отмечено увеличение однородности образцов с ростом концентрации ферромагнитного наполнителя,т.к. увеличение числа вводимых частиц повышает число столкновений между ними в процессе перемешивания композиции под воздействием поля.Это приводит к разбиению комков и агломератов слипшихся частиц.Последнее,в конечном счете,увеличивает однородность распределения наполнителя.

Приведенные фотографии проб растворов различных полимерных связующих,приготовленных механическим смешением и с использованием ВШ,наглядно демонстрирует результаты получения однородных структур и их измельчение при воздействии ВМП на магнитоактив-ный наполнитель.

Исследованию электропроводящих свойств дисперсно наполненных полимерных композитов,полученных с помощью В...¡I,посвящен п.3.5.

S"- S"

Зависимость ■ от времени отверждения

во врашагошемся магнитном поле

1 - эпоксидное связутаве содержание ГФБ - 5 уассовых %

2 - полиэфирное связующее

Установление закономерностей изменения удельного объемного сопротивления ( электропроводящих композиций при воздействии ВШ на них особенно важно для определения возможности использования Б'.Ш в технологии получения ТПС для ННЭ.С этой целью в п.3.5 описаны ячейки для измерения образцов,с помощью которых были изучены эффекты воздействия BMI на ру в зависимости от концентрации токопроводящего и магнитоактивного наполнителей.Обнаружено увеличение р^ образцов ИЛ,содержащих электропроводящий и ферромагнитный наполнители,при их обработке в ВШ по сравнению с образцами,полученными без воздействия магнитного поля.Одна из таких зависимостей приведена на рис.4.Различие jj получаемых структур объясняется качественно иным процессом пэ-рекопизания композиций в ВШ,чем в механическом миксере.Рост р связан с двумя эффектами: однородным распределением проводящей фазы наполнителя по объему связующего (при этом снижается вероятность образования "проводящих цепочек" из частиц сажи) и "облачением" этих частиц в полимерные оболочки с помощью ВМП.Этот эффект может быть использован при изготовлении ТПС для НЭСТ, работающих на больших напряжениях,малое содержание проводящего наполнителя в которых не. обеспечивает однородности и стабильности их свойств.Обработка В,МП позволяет получать композиции с требуемыми высокими значениями ру при введении большего количества проводящего наполнителя с одновременным повышением однородности 'его распределения.

П.3.6 посвящен изучению влияния ВШ на теплофизическио свойства дисперсно наполненных КМ.Исследуемые образцы содержали разные количества токопроводящего и ферромагнитного наполнителя для определения возможности изменения свойств материалов,используемых при изготовлении ННЭ;-Измерения коэффициента теплопроводности и теплоемкости проводились на промшлешпхх установках по методу монотонного нагрова.Данные экспериментов подтвердили,что воздействие ВШ на КМ в процессе отверждения полимерного связующего приводит к существенному уплотнению структуры из-за образования сферолитов и снижению молекулярной подвижности.В частности,обнаружено снижение коэффициента теплопроводности материалов,получаемых при воздействии ВМП,по сравнению с контрольными,отверждаемыми без поля,а также исчезновение скачка теплоемкости,характерного для процесса размягчения аморфного полимера,в области рабочих температур ННЭ.

Четвертая глава рассматривает принципы проектирования рецеп-

Зависимость удельного сопротивления от содержания сажи в композиции

1 - отверчщенпо во врашаютемся магнитном поле

2 - отверждение без поля

тур и технологии изготовления ННЭ с улучшенными электрическими свойствам .Для этого в токопроводящие композиции часто вводятся дисперсные диэлектрики,позволяющие придать материалу рад ценных сеойств:теплопроводность,теплостойкость,прочность и т.п. при повышении стабильности электрических параметров.Поскольку в исследуемых композициях помимо проводящего применялся инертный - неэлектропроводный - наполнитель /ферромагнетик/,то решалась задача оценки его влияния на проводящие свойства композиций , получаемых с использованием ВМП.В ходе экспериментов были получены доказательства того,что определяющим для увеличения или уменьшения р^ с ростом содержания инертного наполнителя является размер его частиц.Результаты и обсуждение этих экспе- ■ риментов приведены в п.4.1.Так,например,при введении крупнодке-персного (80-130 мкм) гексаферрита бария рч композиций падает с ростом его содержания при постоянной концентрации токопрово-дящего наполнителя /рис.5/ из-за выталкивания частиц сажи в периферийные области сферолитов,образующихся на частицах ферромагнетика.В качестве мелкодисперсного инертного наполнителя применялся нитрид бора,размер частиц которого (0,05-0,08 мкм) был соизмерим с размерами частиц сажи (0,03-0,04 мкм) и много меньше дисперсности графита (1,5-8 мкм"). В этом случао для воздей- . ствия ВКП на композицию в нее вводились стальные иголки длиной 3-4 мм и диаметром 0,5мм,которые удалялись перед полимеризацией связующего.В ходе экспериментов било обнаружено,что увеличение концентрации мелкодисперсного инертного наполнителя эквивалентно снижению доли проводящего наполнителя и р, композиций значительно растет,т.е. наблюдается обратный эффект /рис.6/.Подобные исследования проводились как на образцах отверяденных напол- ■ ценных олигомеров.так и на модельных образцах ШЭ.получонных пропиткой стеклоткани Т-10-Т раствором токопроводящего связующего на основе фенолоформальдегидной смолы.Обнаруженные эффекты можно с успехом применять совместно с действием ВШ для изменения р, однородных структур.

В п.4.2 излагаются рекомендации по использованию ВМП в технологии изготовления ТПС для ННЭ.С этой целью были исследованы эффекты диспергирования коллоидных растворов фенолоформальдегидной смолы с помощью вращающегося магнитного поля.Приведены микрофотографии ТПС,полученных различными способами смешения смолы, сажи- и растворителя в "магнитной" и "шаровой" мельницах.Установлено,что примененной.II позволяет ввести мелкодисперсный напол-

Зависимость удельного сопротивления от содержания ГФБ в композиции при 10%-иоы содержании сажи

кОм.ск

2,5

1,5

1 ■■

0,5 •

10

15 мчссовая доля ГФБ, %

1 - отверждение во вращающемся магнитном поле

2 - отверждения без поля

Зависимость (д р токопроводяших композиций от содержания нитрида бора

доля нитрида бора,$

1 - массовая доля графита 12%

2 - массовая доля графита 6,5%

3 - массовая доля сажи 6,5?

китель в раствор полимера,избежав его когжования.и сократить время приготовления ТПС в 35-45 раз при одновременном уменьшении размеров коллоидных частиц смолы в 4-5 раз по сравнению с существующей технологией.Тем самым решается задача повышения надежности и ресурса НЗСТ за счет обеспечения более прочной адгезионной связи наполнителя и матрицы,а также увеличения однородности нанесения ТПС и облегчения пропитки стеклоткани.С целью исследования эффективности использования ВШ для "сухого" измельчения дисперсного наполнителя был проведен помол графитовых порошков различной начальной дисперсности в "магнитной" и "пружинной" мельницах.На основании сравнения дисперсности полученных порошков сделан вывод о значительном преимуществе использования ВШ в силу высокой однородности результатов помола а значительно меньших размеров частиц (1,2-1,8 мкм против 3-8,1 мкм). По результатам исследований различных способов смешения феноло-фермальдегидной смолы,наполнителя и растворителя предложен "сухой" метод приготовления ТПС,описываемый следующей технологической схемой:"загрузка смоли - размол - добавление саки - смешение и измельчение в сухом виде - добавление растворителя -смешение ".Применеше В.'Д по данной технологии позволяет получать ТПС дисперсностью 1,5-3,3 мкп против 6-9 мкм по существующей технологии,осуществляемой "мокрым" способом:"загрузка смолы,сатл и растворителя - смешение.измельчение и растворение в шаровой мельнице".При уменьшении размеров частиц смолы возрастает число контактов между элементарная токопроводящимл частицами,что приводит к перераспределения) выделяемой тепловой энергии на большее число источников,равнозначному снижения локальной температуры контактов и выравниваний температурного поля НЗСТ.Кроме того,использование установил 31,3 з качестве "магнитной мельницы" значительно удобнее,чем шаровой мельницы,что существенно повивает технологичность процесса.

С целью прогнозирования свойств дисперсно наполненных КМ, полученных при помощи КШ.л сравнения кх с поведением материалов, изготовленных по штатной технологии,при использован:;" их в ПЭСТ была разработана тепловая модель ННЗ,рассмотренная в пятой главе.Эта математическая модель позволяет рассчитывать температурные поля нагревателей по известнпл значения:.! тепло-и электропроводности материала с учетом их неоднородности.Существенной составной частью модели лвялется учет влияния термической деструкции на характеристики 1С,;..'1р;1 сто:,: учету водяекпг не-

однородность и нестационарность поля термической деструкции по площади ШЭ и вызванная этим неоднородность и нестационарность полей тензоров теплопроводности и электропроводности.В модель расчета включены 2 краевые задачи: для уравнения теплопроводности и для уравнения,описывающего распределение потенциала электрического поля по площади ННЭ.Эти две задачи связываются через плотность потока джоулева тепла.На заключительном этапе расчета по известному полю температур находится распределение некоторой физической величины - меры термической деструкции,от которой зависят тензоры электропроводности и теплопроводности. Модель предлагает простейшую и уточненную схемы расчета ННЭ,причем вторая учитывает падение потенциала вдоль контактных шин . ННЭ.Рассмотрена схема вычислительного алгоритма и приводен вариант решения задачи с неоднородностью свойств ШЭ.

Е'естая глава посвящена численному расчету температурных полей ННЭ,изготовленных из дисперсно наполненных композитов,и описывает методику расчета предложенной модели для решения уравнения теплопроводности в линейном и нелинейном случае.Решение этого уравнения для НЭСТ,изготовленного штатным способом,и для НЭСТ,материалы которого изготовлены с применением КШ,позволит оценить полезность и эффективность использования ВМП. для улуч-. шения потребительских свойств нагревателей.В расчетах НЭСТ представлен трехмерной многослойной пластиной с внутренними источниками тепла.Изложена постановка краевой задачи расчета температурного поля.Большое место уделено экспериментальному способу определения коэффициента теплоотдачи с поверхности ННЭ с помощью тепловизионного исследования.Для решения трехмерного нестационарного нелинейного уравнения теплопроводности использована неявная локально-одномерная разностная схема.Также предложена система уравнений дня определения термоупругих напряжо-ний,возникающих в НЭСТ при его эксплуатации.В главе описана программа решения нестационарной нелинейной задачи теплопроводности на ЭВМ,по которой был проведен расчет температурных полей НЭСТ, изготовленных'штатным способом неприменением ВШ. Расчеты показали значительное увеличение однородности температурного поля НЭСТ,изготовленного из материалов.полученных с применением ВМП.Таким образом доказано преимущество использования ВМП для получения дисперсно наполненных КМ.применяемых при изготовлении ГОСТ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1.Впервые предложен метод формирования дисперсно наполненных полимерных композиционных материалов с однородной структурой путем воздействия вращающегося магнитного поля, образующегося в системе двух параллельных встречно включенных плоских линейных индукторов.

2.Впервые исследовано изменение физико-механических, электрических и теплоФизических свойств диспорсно наполненных композитов при воздействии поля такого типа.

3.Изучена зависимость времени отворздения и температуры стеклования КМ,содержащих дисперсный ферромагнитный наполнитель,от величины магнитной индукции ЕШ,времени его воздействия на отверждаемую композицию,концентрации и вида наполнителя.Получен эффект увеличения температуры стеклования на 24-27% при сокращении времени отверздения в 1,5-2 раза,что значительно больше,чем при других способах модификации.

4.Для КМ,получаемых с помощью БМП на основе различных типов термореактивных полимерных связующих,установлено увеличение удельной ударной вязкости на 40-130^,микротвердости -на 28-48$,прочности при статическом изгибе и сжатии - на 21-38 и 12-50$ соответственно,что существенно превосходит результаты известных способов модификации.

5.Впервые обнаружен эффект увеличения в 1,5-2 раза удельного объемного электрического сопротивления получаемых в Б!Я1 композиционных структур,содержащих ферромагнитный и токопро-водящий наполнители.

6.Установлено,что неоднородность распределения наполнителя по объему получаемых с помощью ВШ композитов не превышает 3$,что в 3-4 раза меньше по сравнению с существующими технологиями.

7.Предложен качественно иной,по сравнению с существующим, способ приготовления токопроводяаих полимерных связующих гля неметаллических нагревательных элементов с помощью "маг-штной мельницы" на основе ВШ.Способ позволяет в 35-45 раз ¡ыстрее получать высокооднородные ТПС при уменьшении размеров :оллоидных частиц в 4,5-5 раз и существенном повышении техно-:огячности процесса.

8.С целью прогнозирования изменения свсйстз ННЭ.изготов-

ленных с применением дисперсно наполненных полимерных композиций,разработана тепловая модель нагревателя,позволяющая рассматривать процесс тепловыделения с учетом изменения характеристик ННЭ при эксплуатации.

Основные результаты диссертации отражены в следующих работах:

1.Болотина К.С.;Спивак В.С,,Иванов Д.А. Оптимизация технологии изготовления дисперсно наполненных полимерных структур

и тепловыделяющих элементов на их основе //-Тез.докл. 3 Всесоюзной конференции по механике неоднородных структур.Львов,17-19 сентября 1991г. 4.1:Львов,1991.С.36.

2.Влияние переменного магнитного поля на кинетику отверждения наполненных композитов / К.С.Болотина,А.Н.Варава,Д.А.Иванов и др. /Сб.тр.ин-та //Моек,энерг.ин-т.1989-Вып.216-С.84-90.

3.А.О. 1630279 СССР МКИ4 0083 3/28. Способ получения наполненных сетчатых полимеров / К.С.Болотина,А.Н.Варава,Д.А.Иванов

и др. // Заявлено 22.07.88.

4.Исследование кинетики отверждения связующих / К.С.Болотина,А.Н.Варава,Д. А.Иванов и др. /Сб.тр.ин-та //Моск.энерг.ин т. 1986-Вып.116-С.67-70.

5.Модификация теплопроводности эпоксидных смол с дисперсным ферромагнитным наполнителем / Е.С.Аманкулов,К.С.Болотина,Д.А.Иьа-нов и др. /Сб.тр.ин-та //Моск.энерг.ин-т.1992-Вып.657-С.31-36.

., „ л А Р'Л

Пи 1111К .ИМ I. псчли .1-- /

Н.ч .1 /Л> Т|ф.1А гСО -Ч-1"1 Гн. платно

1ии,1Г,..||||11 .МММ. ......................1.1.