ИЗМЕРЕНИЕ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ, НАНЕСЁННОГО НА НАПРАВЛЯЮЩИЕ СТАНКОВ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ - Студенческий научный форум

IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

ИЗМЕРЕНИЕ ТРИБОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ, НАНЕСЁННОГО НА НАПРАВЛЯЮЩИЕ СТАНКОВ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Чижова Л.А. 1, Крайнов А.А. 1
1Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Добиться повышения качества продукции возможно путем снижения потерь на трения в направляющих и других механизмах. В настоящее время в России используется следующая технология: на направляющие станка приклеивается лента, которая в дальнейшем шлифуется. Этот метод имеет несколько недостатков: во-первых, невозможно равномерно распределить клей, что приводит к неровности поверхности, во-вторых, необходимость вторичной обработки. Поэтому перспективной разработкой является одностадийный процесс нанесения антифрикционного покрытия.

Повышение производительности труда, экономии топливно-энергетических, материальных и трудовых ресурсов, обеспечение технического уровня и конкурентоспособности на мировом рынке продукции машиностроения зависят от эффективности, надежности, безопасности, экологичности машин и механизмов, приборов и другого оборудования.

Одной из главных задач, стоящих перед машиностроением, является повышение надежности и долговечности машин. Долговечность машин, под которой понимают способность сохранять работоспособность до предельного состояния, чаще всего определяется не поломками из-за низкой прочности отдельных деталей, а износом поверхностей трения, т.е. изменением их размеров вследствие изнашивания. В результате износа нарушается герметичность, теряется точность взаимного перемещения деталей (направляющие и суппорт станков) и т.п., и, как следствие этого, ухудшаются показатели работы машины.

Повышенный износ вызывают удары и вибрации, что может привести к авариям. Часто выход из строя многотонного агрегата обуславливается износом и потерей работоспособности небольшой детали, в то время как сам износ выражается долями миллиметра. Таким образом, износ в большой мере определяет срок службы машин. Изношенное оборудование подвергается ремонту, при этом его стоимость часто в 3 - 10 раз превышает стоимость нового изделия.

Другая сторона проблемы состоит в том, что при работе машин значительная часть энергии бесполезно расходуется на трение. Но трение не всегда играет отрицательную роль. Например, в тормозных устройствах автомобилей, тракторов, железнодорожных поездов, самолетов требуется решать обратную задачу - повысить силу трения. С использованием силы трения работают резьбовые соединения, соединения с гарантированным натягом, фрикционные и ременные передачи и другие механизмы. [1]

Цель работы. Целью данной работы является разработка установки для определения коэффициента трения покоя и скольжения, разработка методики измерения материала на основе полимерного композита с минимальным коэффициентом трения.

Задачи. При выполнении работы ставились следующие задачи:

- создать установку по изучению коэффициента трения покоя и скольжения со значением < 0,05;

- разработать методику измерения коэффициента трения покоя и скольжения;

- изучить влияние состава антифрикционного материала на коэффициент трения.

Научная новизна. Разработана установка по измерению коэффициента трения, значение которого < 0,05. Разработана методика измерения коэффициента трения покоя и скольжения материла на основе полимерного композита на основе эпоксидной смолы.

Практическая значимость:

Антифрикционное покрытие обеспечивает постоянство коэффициента трения при малых и высоких скоростях рабочих перемещений, что способствует повышению позиционирования, а также стабильности и точности обработки.

Апробация работы. Результаты работы доложены на днях науки студентов 2016 (Владимир, 2016). По материалам диссертации опубликовано 3 статьи на VIII международной студенческой электронной научной конференции и 1 в сборнике научных трудов ВлГУ: «Разработка компаунда для нанесения антифрикционного покрытия на направляющие станков с числовым программным управлением», «Измерение трибологических характеристик антифрикционного покрытия, нанесенного на направляющие станков с числовым программным управлением», «Технология нанесения антифрикционного покрытия на направляющие станков с числовым программным управлением».

  1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
    1. Методы измерения коэффициента трения

В работе [2] приводится описание исследования материалов механическими способами, в частности, к определению коэффициента трения.Известен способ определения коэффициента внешнего трения, содержащий операцию измерения угла наклона ϕ плоскости, на которой находится образца до такой величины, которая вызывает скольжение образца по опорной поверхности и вычисление значения тангенса найденного угла ϕ.

Известный способ не позволяет определить фактическую величину коэффициента внешнего трения влажной в силу того, что при движении влажной по опорной поверхности, в месте контакта двух тел, совместно с силой трения действует сила липкости. В известном способе определения величины коэффициента внешнего трения сила липкости не учитывается.

Известен способ определения коэффициента внешнего трения, содержащий операцию определения силы N нормального давления на образец и силы Pсд, действующей под прямым углом к нормали и сдвигающей этот образец по поверхности трения, а также вычисление величины отношения силы Pсд к силе N.

Задача настоящего изобретения заключается в учете влияния величины силы липкости на результаты определения коэффициента внешнего трения. Поставленная задача достигается за счет того, что после измерения силы Pсд, действующей в плоскости параллельной поверхности трения и сдвигающей образец, измеряют касательную составляющую силу липкости Fкл, а коэффициент внешнего трения рассчитывают по зависимость: , (1.1)при этом касательную составляющую силы липкости Fкл находят в результате измерения усилия сопротивления протаскиванию образца по поверхности трения, сразу после измерения силы Pсд и доведения значения силы N, действующей на образец до нуля.

В работе [3] описывается способ определения коэффициента внешнего трения между двумя образцами с плоскими рабочими поверхностями, расположенными друг на друге и имеющими возможность наклона с изменяющимся углом, связанным с коэффициентом внешнего трения зависимостью:

m=tg, (1.2)

нижний из которых имеет возможность вращения вокруг оси, перпендикулярной рабочей поверхности, отличающийся тем, что для определения коэффициента внешнего трения нижний образец приводят во вращение, центр рабочей поверхности верхнего образца размещают на радиусной линии нижнего образца, а линейная скорость совпадающих с ней точек нижнего образца направлена вверх по уклону, лишают верхний образец возможности смещения в направлении вращения и увеличивают наклон рабочих поверхностей до начала соскальзывания верхнего образца в направлении, противоположном вращению нижнего, в этот момент измеряют угол наклона и определяют коэффициент внешнего трения.

В работе [4] подходят к проблеме с другой стороны и способ определения коэффициента трения, заключающийся в регистрации относительного перемещения исследуемых материалов и вычислении коэффициента трения по аналитическим зависимостям, отличающийся тем, что на экспериментальной установке с колеблющейся наклонной плоскостью, задавая амплитуду и частоту, подбирают угол направленности колебаний, который обеспечивает равенство сдвигов вниз и вверх по плоскости, по полученному углу направленности колебаний с помощью трансцендентного уравнения

, (1.3)где β- критический угол направленности колебаний; α - угол наклона плоскости; ϕ - угол трения.

В работе [5] способ определения коэффициента внешнего трения скольжения двух образцов, заключается в том, что измеряют угол ϕ наклона относительно горизонтальной плоскости этих образцов, расположенных один на другом в момент начала скольжения одного образца относительно другого и рассчитывают коэффициент m внешнего трения по формуле:

m = tgφ, (1.4)

отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, точности и надежности за счет увеличения точности определения момента начала скольжения, при измерении угла ϕ наклона размещают на одном из образцов постоянный магнит, а на другом магнитоуправляемую интегральную логическую микросхему, по изменению электрического сигнала на выходе которой судят о моменте начала скольжения.

В работе [6] рассматриваются способ определения коэффициента трения эластичного материала в окружном направлении, заключающийся в том, что между валом и втулкой, зафиксированной от осевого перемещения, размещают исследуемый материал, к свободному концу которого прикладывают нагрузку, вращают втулку, определяют усилие нажатия на исследуемый материал и его длину Н и определяют с их учетом среднее радиальное давление Prср по длине эластичного материала, по которому определяют статический коэффициент трения эластичного материала в окружном направлении, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем определения не только статического, но и кинематического коэффициента трения в окружном направлении за счет учета углового перемещения исследуемого материала в окружном направлении, присоединяют к боковой поверхности втулки маятник и в процессе вращения вала определяют угол α отклонения маятника от вертикали, а кинематический коэффициент fк трения эластичного материала в окружном направлении определяют из соотношения:

(1.5)

где G - масса маятника; l - длина маятника.

В работе [7] способ определения коэффициента трения покоя поверхностных слоев материала, заключается в установке измерительного щупа на поверхность образца в одной точке и фиксации момента сдвига измерительного щупа относительно образца, отличающийся тем, что образец устанавливают с возможностью поступательного перемещения в горизонтальной плоскости, измерительный щуп устанавливают с возможностью углового перемещения в вертикальной плоскости на гибких связях, затем нагружают измерительный щуп и перемещают образец в паре со щупом до их взаимного сдвига, рассчитывая величину линейного перемещения образца как разность конечного δ2 и начального δ1 показаний на шкале микрометрического винта, а коэффициент трения покоя рассчитывают по формуле

(1.6)где P - вес измерительного щупа; δ = δ21 - величина линейного перемещения образца; G - дополнительная нагрузка на измерительный щуп; L - длина гибких связей.

В работе [8] используют способ определения коэффициента трения при плоском шлифовании, включающий нагрев образца, приведение в контакт образца с контробразцом, перемещение их относительно друг друга и определение параметров, по которым рассчитывают коэффициент трения, отличающийся тем, что образец используют в форме параллелепипеда, в качестве контробразца шлифовальный круг, перед нагревом образец подвергают предварительной шлифовке посредством контробразца с использованием смазочно-охлаждающей жидкости до образования поверхности, радиус кривизны которой равен радиусу контробразца, нагрев образца осуществляют до температуры, близкой к температуре плавления, при приведении в контакт образца с контробразцом, образец устанавливают шлифованной поверхностью на периферийную поверхность контробразца, сохраняя расположение их боковых сторон, состав и условия подачи смазочно-охлаждающей жидкости, использованные при предварительном шлифовании, в момент начала перемещения образца по контробразцу в направлении, противоположном направлению его перемещения при предварительной шлифовке, фиксируют точку на образующей части периферийной поверхности шлифовального круга, примыкающей к середине шлифовальной поверхности образца, а коэффициент трения определяют как тангенс угла наклона касательной, проходящей через указанную точку к оси абсцисс системы координат с началом в центре шлифовального круга, образец охлаждают и повторяют операции плоского шлифования и определения коэффициента трения для каждого требуемого значения температуры.

В работе [9] описывается полимерный антифрикционный композиционный материала для подшипников и опор скольжения различного назначения. Антифрикционный композиционный материал, содержащий в качестве связующего фенолформальдегидную смолу резольного типа, в качестве волокнистого наполнителя - смесь полиоксадиазольного волокна и хлопчатобумажного волокна, адгезив в виде поливинилацетата, антиадгезив в виде стеарата цинка и порошковый наполнитель, отличающийся тем, что в качестве порошкового наполнителя используют чугун с размерами частиц от 300 до 50000 нм при следующем содержании компонентов, мас.%:

  • волокнистый наполнитель - 38-70,

  • порошковый наполнитель - 3,0-18,0,

  • антиадгезив - 0,1-0,9,

  • адгезив - 2,4-11,6,

  • связующее – остальное.

В работе[10] рассмотрен композиционный полимерно-волокнистый материал с антифрикционными свойствами. Задачей заявленного изобретения является получение такого композиционного полимерно-волокнистого материала, который имел бы высокие показатели по прочности, ударной вязкости, твердости при сохранении заданных показателей коэффициента трения и высокого показателя устойчивости к расслоению в процессе эксплуатации. Кроме того, задачей изобретения является возможность получения изделий (деталей) из полимерно-волокнистого материала с заданными техническими характеристиками, отвечающими требованиям при их эксплуатации, и тем самым расширить диапазон их использования в разных отраслях промышленности. Композиционный полимерно-волокнистый материал содержит, мас.%: хлопчатобумажное волокно 42,5-63; фенолоформальдегидная или крезоло-формальдегидная смола 18-43; полиоксадиазольное, или полипарафенилен-терефталамидное, или полиамидобензимидазольное волокно 3-24,9; графит 0,5-6,0. Также описан вариант композиционного полимерно-волокнистого материала, который включает лак бакелитовый в количестве 18-43 мас.%. Технический результат - высокие показатели по прочности, ударной вязкости, твердости при сохранении заданных показателей коэффициента трения и высокого показателя устойчивости к расслоению в процессе эксплуатации, а также расширение диапазона их использования в разных отраслях промышленности.

Анализ существующих патентов показывает, что работы связанные с получением покрытий с низким коэффициентом трения встречаются в целом ряде стран. Это свидетельствует об актуальности данной проблемы.

В приведенных работах можно выделить два момента:

1) Применение полимерного связующего,

2) Применение специальных модифицирующих добавок.

В качестве связующего зачастую используют полиамиды, фторсодержащие полимеры (например, политетрафторэтилен), фенолформальдегидную смолу, поливинилацетат. В качестве наполнителей выступают фторсодержащие полимеры, углеродное волокно (так же вместе с стекловолокном), карбиды и нитриды вольфрама, титана и хрома, дисульфид молибдена, графит, полиоксадиазольное волокно.

По техническому заданию материал, который будет использован для нанесения на направляющие, должен отверждаться при комнатной температуре (18-25 °С), этому требованию отвечают реактопласты (пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала). Для изготовления изделий из них не требуется применения высоких температур и давления, что делает их пригодными для нанесения на значительно большую площадь без создания каких-либо специальных условий.

Из всего многообразия реактопластов стоит выделить полимеры, содержащие уретановые и эпоксидные группы, в первую очередь это связанно с распространенностью данных материалов (в частности и во Владимирской области), а так же ввиду ряда других причин (высокая адгезия, низкий коэффициент трения, высокая износостойкость и другие).

1.2.Полимерная основа

Связующее представляет собой двух- или многокомпонентную систему из синтетического полимера и отвердителей, инициаторов или катализаторов, ускорителей отверждения. В связующее с целью придания необходимых технологических и эксплуатационных свойств могут быть добавлены растворители, красители, пластификаторы, стабилизаторы и другие компоненты. Часто применяются термореактивные связующие, при нагревании которых происходят необратимые структурные и химические превращения; непрерывно расширяется использование термопластичных полимеров и эластомеров.

Термореактивные полимеры под действием тепла и химически активных добавок могут приобретать пространственную структуру, что сопровождается потерей текучести. Термореактивные полимеры сравнительно редко применяются в чистом виде, когда они содержат только структурирующие добавки. Обычно в них вводят совместимые и несовместимые добавки, такие, как наполнители, разбавители, загустители, стабилизаторы, красители, смазки, и благодаря этому получают сложные многокомпонентные материалы – реактопласты. Полимерную основу реактопласта – термореактивный полимер – называют при этом «смола» или «связующее».

В качестве связующих используются реакционноспособные олигомеры с молекулярной массой до 1500 [11], в молекуле которых имеется более двух функциональных групп. Ha начальной стадии получения материалов и изделий термореактивные связующие имеют низкую вязкость, что облегчает процесс формования изделий. Различие в химической структуре термореактивных связующих, широкий спектр отвердителей, инициаторов отверждения, модифицирующих добавок, использование различных наполнителей позволяют получать конструкционные материалы с очень большим диапазоном прочностных, электротехнических, триботехнических и других эксплуатационных характеристик.

В зависимости от типа связующего реактопласты подразделяются на фенопласты, аминопласты, полиэфирные, эпоксидные, полиуретановые, кремнийорганические и другие пластики.

1.2.1.Полиуретаны

Полиуретанами называют полимеры, макромолекулы которых содержат в основной цепи уретановую группу вида.

-NH-C(O)-O-

Внешний вид и свойства полиуретанов зависят от природы и длины участков цепи между уретановыми группировками, от структуры цепей (линейная или сетчатая), от молекулярной массы и др. Полиуретаны могут быть вязкими жидкостями или твёрдыми продуктами — от высокоэластичных мягких резин до жёстких пластиков.

Полиуретаны могут быть как линейные, так и сшитые. Плотность – 1100-1220 кг/м3. Хорошие диэлектрики. Не растворяются в воде и традиционных растворителях.

Линейные ПУ обладают высокой адгезией к дереву, бумаге, тканям, металлам, стеклу, штукатурке, поэтому их применяют как основу полиуретановых лаков для мебели, эмалей и клеев. Растворяются только в сильнополярных растворителях, таких как диметилформамид.

Полиуретановые покрытия имеют матовый цвет, эластичны, устойчивы к действию кислот, минеральных и органических масел, бензина, окислителей, теплостойкие. Недостаток жидких ПУ - их горючесть и токсичность вследствие токсичности исходных мономеров-изоцианатов. Маркировка полиуретановых лаков обычно начинается с буквенного обозначения УР, а полиуретановых клеев – ПУ, ВК и др.

Сшитые полиуретаны могут быть эластичные и жесткие. Около 80-90% всех выпускаемых ПУ составляют вспененные пенополиуретаны. Вспенивание полиуретанов происходит в момент отверждения и изготовления готового изделия. Эластичные пенополиуретаны называют поролоном. Из поролона изготовляют блоки и отдельные элементы мягкой мебели, сиденья, подлокотники, подголовники для всех видов транспорта и др. изделия.

Полиуретаны могут быть изготовлены с коэффициентом трения от очень низкого, подобно втулкам, подшипникам или сменным вкладышам, до очень высокого, подобно шинам или валам. Естественная смазывающая способность полиуретанов позволяет их использование с другими движущимися частями без смазок.

Из жесткого ПУ изготовляют каркасы кресел, решетки радиаторов для автомобилей, мебельные ручки, мебельные пуговицы, карнизы, декоративные элементы (потолочные розетки), емкости и др. изделия (смотри фото). Жесткий вспененный полиуретан используется в качестве теплоизоляционного материала.. Стойкость к старению у полиуретановых эластомеров в несколько сотен раз выше, чем у натурального и искусственного каучуков.

Полиуретановые клеи дороги, но обеспечивают очень высокую прочность склейки, поэтому их применяют как в космической технике, так и для приклеивания верха обуви к подошвам. Температурный интервал эксплуатации ПУ изделий о т - 500С до + 1300С. [12]

1.2.2. Эпоксидные смолы

Эпоксидные смолы являются важнейшим классом реактопластов, широко применяемым от бытовых клеевых композиций до конструкционных ПКМ. Эпоксидные смолы, содержащие в молекуле не менее двух эпоксидных (оксирановых, α-оксидных) или глицидиловых групп, включают множество разнообразных соединений.

Неотвержденные ЭС – термопластичные продукты, имеющие цвет от желтого до светло-коричневого и консистенцию от вязкой жидкости (Mn1000). Они растворяются в кетонах, сложных эфирах, диоксане, хлорбензоле, особенно хорошо – в метилэтилкетоне, метилциклогексаноне. Низкомолекулярные смолы, в отличие от высокомолекулярных, растворяются в спиртах и ароматических углеводородах. Растворы и расплавы смол могут храниться длительное время (более года).

Для характеристики ЭС используют эпоксидное число, т.е. содержание эпоксидных групп на 100 г смолы. Так, смолы ЭД-20 и ЭД-16 содержат соответственно 19-22% и 16-18% эпоксидных групп.

Эпоксидные смолы имеют широкое распространение в различных отраслях, как клеи, связующие для ПКМ, лаки и краски различного типа. При получении изделий из эпоксидных смол из сравнительно низкомолекулярных олигомеров с добавками различных модификаторов при отверждении получают неплавкие и нерастворимые матрицы и покрытия с хорошей химической и водостойкостью.

В промышленности эпоксидные смолы используют как покрытие. Нанесение твердых смазочных материалов на основе эпоксидных смол - более технологичный и менее трудоемкий процесс, чем, например, нанесение пластичных металлов. В то же время слоистые наполнители твердых смазочных материалов на основе эпоксидных смол (дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, слюда, диселенид молибдена и др.) обеспечивают более высокие антифрикционные и антизадирные свойства, чем пластичные металлы (серебро, медь, олово, свинец, их сплавы и др.).

Одно из уникальных свойств эпоксидных смол будет написано ниже.

Модификация эпоксидных композиций термопластами.

Известно, что отвержденные эпоксидные полимеры являются достаточно хрупкими матрицами, поэтому широкое распространение получили различные методы их модификации. Например, введение в олигомер термопластичных модификаторов позволяет повысить прочностные характеристики отвержденных композиций без снижения модуля упругости и температуры стеклования.

В качестве добавок могут применяться реакционноспособные и нереакционноспособные эластомеры, полисульфоны, полиимиды, полиэфииримиды, сополиэфиры, полиэтилентерефталат, полиметил-метакрилат, поликарбонаты.

При разработке эпоксидных, а также и некоторых других связующих, являющихся в большинстве случаев многокомпонентными системами, особое значение приобретает вопрос о совместимости компонентов. Как правило, термопласт растворяется в эпоксидном олигомере, а в процессе отверждения происходит фазовое разделение, которое инициируется ростом молекулярной массы эпоксидного олигомера. В зависимости от условий отверждения фазовое разделение может протекать через образование и рост зародышей второй фазы или через спинодальный распад, т.е. формируется микрогетерогенная структура с областями, обогащенными одним из компонентов. При этом несовместимость компонентов и как следствие этого, неоднородность композиций, позволяют в ряде случаев получать системы с улучшенными свойствами по сравнению с немодифицированными эпоксидными полимерами.

Температурный режим отверждения определяет тип фазового разделения, а, следовательно, размер частиц дисперсной фазы. Тип фазового разделения оказывает существенное влияние на ударную прочность ПКМ. Считается, что выделяющаяся в процессе отверждения фаза полимера образует гомогенную дисперсию с размером частиц менее 1 мкм, обеспечивая снижение внутренних напряжений и повышение ударной вязкости, эластичности и трещиностойкости.

Максимальная теплостойкость композиции зависит от значения Тс модификатора. Если Тс модификатора ниже, чем у полимера-матрицы, то желательно добиваться максимального фазового разделения в процессе отверждения (модификация эластомерами). Если модификатор более теплостоек, чем эпоксиполимер - оптимальным может оказаться получение однофазной системы.

Для достижения наибольшего модифицирующего эффекта добавки необходимо сильное адгезионное взаимодействие межу матрицей и включениями. Очевидно, что наиболее прочным межфазное взаимодействие будет при образовании химических связей между фазами, т.е. модификатор должен иметь в своем составе функциональные группы, способные реагировать с одним из компонентов отверждающейся системы.

В качестве антифрикционных наполнителей используют дисперсные порошки неорганических веществ, имеющих слоистую кристал-лографическую решетку. К ним относятся графит, дисульфид молибдена (природный), диселениды и дихалькогениды металлов, а также нитрид бора, йодистый кадмий и другие. Из органических продуктов используют фторопласт-4, полиэтиленовые воска, а также жидкие антифрикционные добавки [13].

1.3. Наполнители

Наполнители полимеров – твёрдые, жидкие и газообразные органические и неорганические вещества, которые распределяются в непрерывной фазе полимера (матрице) с образованием гетерофазной системы с выраженной границей раздела фаз.

Наполнители вводят в полимеры с целью создания новых полимерных материалов с комплексом ценных эксплуатационных свойств; улучшения технологических свойств и перерабатываемости наполненных полимеров; удешевления материалов; утилизации отходов и решения экологических задач; получения декоративных эффектов. Основные виды наполнителей: дисперсные (мел, асбест, гидроксид алюминия, тальк и др.), волокнистые (металлические, стеклянные, углеродные, борные, органические, керамические, нитевидные кристаллы – усы), листовые (ткани, бумага, древесный шпон, ленты, холсты, сетки, нетканые материалы) и объемные (объемные ткани, каркасные системы) [14].

1.3.1. Дисперсные наполнители

При разработке заданной структуры дисперсно-наполненного материала необходимо иметь данные об основных характеристиках наполнителя: форме частиц; размере и распределении частиц по размерам; удельной поверхности; пористости частиц; насыпной и истинной плотности; максимальной объемной доле; рН поверхности частиц.

Коэффициент формы частиц kе (коэффициент Эйнштейна) влияет на вязкость композиции и распределение напряжений в наполненных пластиках. Значение kе определяется реологическим методом и меняется от 2,5 для шарообразных до 5,9 для эллипсоидных частиц с отношением длин полуосей, равным 10. С увеличением kе возрастают вязкость и концентрация напряжений в наполненных полимерах. Большинство наполнителей имеют неправильную форму частиц.

Размеры частиц наполнителей изменяются от 7 нм до 50 мм. Дисперсные наполнители по размеру частиц делятся на крупнодисперсные (диаметр > 40 мкм), среднедисперсные (10 < d < 40), высокодисперсные (1 < d < 10) и ультрадисперсные (d < 1 мкм). Выбор оптимальных размеров частиц наполнителя определяется целью его введения, уровнем свойств материала, скоростью седиментации и склонностью к алгомерации частиц, конструкцией изделия (толщиной стенки) и методом формования.

Скорость оседания наполнителя (расслаивание композиции) возрастает с уменьшением вязкости полимера, увеличением плотности и размера частиц. Агломерация (слипание) частиц наблюдается в низковязких композициях при размерах частиц

Просмотров работы: 951