ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОЕ КИНЕТИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ КОНВЕРСИИ СВЯЗУЮЩЕГО КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

Сведения об авторах
  • Эвингар Сайентифик, Эвингар, Австралия
  • Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь
  • Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь
  • Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь

Аннотация

В задачах технологической механики: изготовления конструкций из композитов, упаковки и развертывания изделий из препрега космического назначения и других – возникает необходимость вычисления текущих механических свойств композитного материала с не полностью отвержденным связующим. Такие свойства определяются, прежде всего, состоянием связующего, которое описывается кинетическим уравнением конверсии. Параметры кинетического уравнения зависят от многих факторов: температуры, диффузии, наличия каталитической системы, модификаторов, реагентов, образования сопутствующих продуктов кинетических реакций, испарения реагентов, воздействия на прохождение реакции радиационного излучения и др. Достоверный учет влияния каждого фактора в кинетическом уравнении оказывается практически невозможным. Поэтому большинство авторов используют феноменологическое уравнение конверсии, опирающееся на экспериментальные данные, поскольку эти данные отражают все особенности кинетического процесса. В работе рассматривается уравнение конверсии первого порядка, учитывающее автоускорение и автозамедление. Параметры уравнения определяются на основании изотермических экспериментальных данных по следующей методике. Уравнение для скорости конверсии интегрируется, интеграл используется для построения системы уравнений, содержащих экспериментальные данные и искомые параметры аппроксимации, которые определяются стандартными математическими методами. Зависимость параметров кинетического уравнения от температуры также строится путем аппроксимации. Приводятся примеры построения уравнений конверсии для двухкомпонентной модельной композиции и промышленной многокомпонентной композиции Барнес. Показано, что параметры кинетического уравнения в обоих случаях существенно зависят от температуры. Приведены примеры использования полученного кинетического уравнения для вычисления степени отверждения образцов при заданном температурном нагружении.

Ключевые слова

кинетическое уравнение конверсииизотермический процессстепень отверждениянеполная конверсиятемпературный режиммеханические свойства связующего

Литература

  1. 1.Синтез оптимального управления процессом формования в автоклаве композитных конструкций типа открытых оболочек / И.В. Тарасов, М.Б. Флек, С.Н. Шевцов, В.Н. Аксенов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Машиностроение и машиноведение. – 2016. – Т. 18, No 1(2). – С. 314–321. Scholar
  2. 2.Sun L. Thermal rheological analysis of cure process of epoxy prepreg. LSU Doctoral Dissertations, 2002. 952 p. [Электронный ресурс]. – URL: https://digitalcommons.lsu.edu/gradschool_dissertations/952 (дата обращения: 27.11.2022). Scholar
  3. 3.Yanborisov E., Yanborisov V., Spivak S. Algorithm of modelling Ziegler–Natta polymerization taking account of change of catalyst activity // Matem. Mod. – 2010. – Vol. 22. – P. 15–25. Scholar
  4. 4.Захарова В.Г., Кавардина В.А. Кинетическое уравнение элементарной реакции // Сб. статей 10-й Международной молодежной научной конференции. – 2021. – Т. 4. – С. 35–38. Scholar
  5. 5.Холуйская С.Н., Метлин А.Ю., Самойленко А.А. Кинетические и термохимические параметры реакции полимеризации 2-гидроксиэтилметакрилата, катализированной комплексом оксованадия (IV) // Химическая технология. – 2016. – Т. 17, No 5. – С. 209–215. Scholar
  6. 6.Хамидуллин О.Л., Амирова Л.М. Оптимизация режимов отверждения эпоксиангидридного связующего с новым фосфониевым катализатором на основе кинетической модели реакции // Вестник Технологического университета. – 2018. – Т. 21, No 2. – С. 59–62. Scholar
  7. 7.Epoxy-Anhydride Binders with Phosphonium Catalyst for Fabrication of Products from Composition Materials through Pressure Impregnation / O.L. Khamidullin, L.R. Amirova, K.A. Andrianova [et al.] // Inorganic Materials: Applied Research. – 2020. – Vol. 11. – P. 79–84. DOI: 10.1134/S2075113320010190 Scholar
  8. 8.Лизунов Д.А. Разработка высокопрочных углепластиков на основе эпоксисодержащих олигомеров: дис. ... канд. хим. наук. – 05.17.06 – Технология и переработка полимеров и композитов. – М., 2014. Scholar
  9. 9.Хозин В.Г., Зыкова Е.С. Модифицирование эпоксидных связующих наночастицами для полимеркомпозитной арматуры [Электронный ресурс] // Вестник Казанского технологического университета. – 2013. – No 18. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/modifitsirovanie-epoksidnyh-svyazuyuschih-nanochastitsami-dlya-polimerkompozitnoy-armatury (дата обращения: 27.11.2022). Scholar
  10. 10.Isothermal kinetics of epoxyphosphazene cure / N.V. Bornosuz, I.Yu. Gorbunova, V.V. Petrakova, (...), D.V. Onuchin, I.S. Sirotin // Polimers. – 2021. – Vol. 13(2), no. 297. – P. 1–16. DOI: 10.3390/polym13020297 Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 1, 2023)

Показаны 12 из 15

Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
29.05.2023
В выпуске
29.05.2023
Выпуск
№ 1 (2023)
Поделиться