ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИФРИКЦИОННО-ВИБРОЗВУКОПОГЛАЩАЮЩИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПОКРЫТИЙ НА ИХ ОСНОВЕ

АННОТАЦИЯ

В работе показано, что коэффициент трения и интенсивность композиционных эпоксидных покрытий в зависимости от содержания бинарных наполнителей: железный порошок+цемент, гранит-каолин; железный порошок+каолин при их равном соотношении имеют в основном экстремальный характер проходя через минимум

ABSTRACT

The work shows that the coefficient of friction and intensity of composite epoxy coatings depending on the content of binary fillers: iron powder + cement, granite-kaolin; iron powder + kaolin, with their equal ratio, are mostly extreme in nature, passing through a minimum

Ключевые слова: полимерные материалы, полимерные покрытия, коэффициент трения, интенсивность композиционных эпоксидных покрытий.

Keywords: polymer materials, polymer coatings, coefficient of friction, intensity of composite epoxy coatings.

Введение

На сегодняшний день в мировом масштабе повышению эффективности и производительности работы на предприятиях уделяется большое внимание.  Надежность, долговечность, работоспособность и эффективность машин и механизмов неразрывно связаны с изнашиваемостью и вибропрочностью рабочих органов. Отсюда возникают повышенные требования к износостойкости и вибропрочности рабочих органов машин и возникновению интенсивного шума при вибрации. В этом аспекте особое значение имеет снижение коэффициента трения и изнашивания двух контактирующих тел, а также повышение их вибропрочности и снижение шума, повышение производительности труда при применении антифрикционно-виброзвукопоглощающих полимерных материалов и покрытий на их основе на рабочих органах машин и механизмов. [1-5].

В мире проводятся научно-исследовательские работы по повышению триботехнических свойств и снижению уровня вибрации, шума с применением различных демпфирующих композиционных полимерных материалов. В этом аспекте в соответствии со специфическими особенностями молекулярного и надмолекулярного строения полимерных материалов требуется создание антифрикционно-виброзвукопоглощающих композиционных полимерных материалов с высокими вязкоупругими свойствами, которые дают возможность повышения работоспособности и эффективности машин и механизмов, особенно хлопкоочистительных [6-8].

В связи с этим, разработка новых эффективных составов антифрикционно-виброзвукопоглощающих материалов на основе композиционных полимерных материалов, работающих в условиях трения и вибрации с широким температурным диапазоном работоспособности и технологии их получения имеет важное значение. [9-10].

Целью исследования является разработка эффективных составов антифрикционно-виброзвукопоглощающих композиционных полимерных материалов и технологии получения на их основе покрытий для хлопкоочистительных и машин и механизмов.

Объект, методика получения и исследования. Учитывая масштабы их производства, дефицитность, стоимость, технологичность, соответствие физико-механических свойств условиям эксплуатации хлопкоочистительных машин, в качестве объекта исследования были выбраны: полимерная матрица - эпоксидные олигомер ЭД-16 (ГОСТ 10587-72), отвердитель – полиэтилен полиамин (ТУ 6-02-594-78), пластификатор - дибутилфталат (ГОСТ 8723-3-3), наполнители - грант кристаллический Завальевского деторождения, железный порошок (ПМЖ-33 ГОСТ 9849-61), каолин (Ангренское месторождение, УзCCР), цемент (ГОСТ 10178-68). Для контртела был выбран хлопок-сырец первого сорта.

Композиции приготавливались в следующем порядке: олигомер ЭД-16 подогревали до 360 К для выделения имеющихся газовых включений. При этой температуре в олигомер при тщательном перемешивании вводили необходимое количество пластификатора ДБФ. Наполнители просушивались, а затем смешивались между собой в нужной пропорции и вводилась в композицию. Отвердитель ПЭПА добавляли в смесь, температура которой не выше 300 К, по частям, чтобы избежать самопроизвольного разогрева При введении отвердителя смесь тщательно перемешивали з течение пяти минут. Отвердитель вводили непосредственно перед употреблением КПМ.

Композиционные полимерные материалы (КПМ) получали на основе эпоксидных полимерных материалов и органоминеральных наполнителей, которые смешивали между собой в смесители по методике, приведенной в работе с полимерным связующим [11-13].

Коэффициент трения КПМ с х-с, температуру на поверхности КПМ и электростатический заряд на волокнистой массе изучали на усовершенст-вованном дисковом трибометре в соответствии с ГОСТ 23.223-85.

Для определения вибропоглощающих свойств - логарифмического декремента колебаний δ и динамического модуля упругости Е¹  полимерных материалов и покрытия  δэ  выбран метод вынужденных колебаний в зоне резонанса (ГОСТ 19873-74) [14].

Результаты исследования и их анализ. Нами было изучено влияние наиболее перспектив для антифрикционных и вибропоглощающих свойств композиций наполненных (графит чешуйчатый, каолин, тальк, цемент и железный порошок) при содержании пластификатора - димбутилфталата – 20об.ч. отверждения - полиэтиленполиамина - 10 об.ч. и неизменном ре-отверждения .

Как видно из табл. 3.1 кроме цемента все другие наполнители увеличением их содержания в композиции изменяют коэффициент трения экстремально проходя с минимумом при различных содержаниях

конкретного наполнителя. Наименьшим коэффициентом трения обладает покрытие с графитом, наибольшим - композиции с цементом и каолином при их содержании более 30 об.ч.

С повышением содержания цемента в покрытии до 35 об.ч. коэффициент трения увеличивается монотонно, но незначительно (дo 8-10%).

Картина изменения изнашиваемости покрытий с указанными наполнителями имеет иной характер (табл. 1). Самой высокой интенсивно изнашивания обладает композиция с графитом, далее следуют покрытия с каолином и тальком.

Низкую изнашиваемость показали покрытия с железным порошком и цементом.

Таблица 1.

Триботехнические и динамические свойства композиционных эпоксидных покрытий

При увеличении объемного содержания наполнителя выше определенного для каждого наполнителя значения вследствие недостатка связующего происходят изменения структурных элементов в межфазных прослойках, уменьшение их толщины вплоть до нарушения непрерывности среды связующего, в результате чего резко ведают прочностные и защитные свойства покрытий

Снижение коэффициента трения и интенсивности изнашивания при ведении железного порошка в эпоксидное покрытие обусловлено улучшением его механической прочности, тепло— и электропроводности.

Уменьшение же изнашивания покрытий с цементом, по-видимому, в основном связано с увеличением модуля упругости, микротвердости покрытия и чистой его поверхности

В табл 1. также представлено изменение логарифмического декремента покрытия δ_э от степени наполнения эпоксидной композиции  [15]. Из табл. 1. видно, что по характеру влияния наполнители делятся на три группы.

Первая группа - графит и каолин - показывает высокую вибрапоглощавщую эффективность: с увеличением содержания наполнителя монотонно и интенсивно растет логарифмический декремент покрытия.

Вторую группу составляют тальк и цемент. Логарифмический декремент покрытий с этими наполнителями изменяется экстремально с максимумом при 20 об.ч.

Самой низкой демпфирующей способностью обладают покрытия с железным порошком с увеличением степени наполнения монотонно падает логарифмический декремент δ_э.

Как известно, эффективность вибропоглощающего материала, предназначенного для покрытия, оценивают по произведению логарифмического декремента на динамический модуль упругости материала. Чем вше ото произведение, тем эффективнее материал. Исходя из этого, стремятся выбрать такой наполнитель, который обеспечивал бы большой логарифмические декремент δ_э и динамический модуль упругости.

Все испытанные наполнители повышают динамический модуль упругости. Однако логарифмический декремент колебаний увеличивают только наполнители, имеющие пластинчатую структуру.

Это может быть объяснено следующим образом. Предполагают, что при поперечном колебании в полимерном слое покрытия градиент деформации растяжение-сжатие по толщине слоя не остается постоянным, а с увеличением толщины уменьшается, в результате чего слой полимерного покрытия испытывает не только деформацию растяжение-сжатие, но и деформацию сдвига [16].

При сдвиговых деформациях, благодаря пластинчатой структуре и легкой расщепляемости листочков по плоскостям спайности, возникают механические потери внутри наполнителя от трения между листочками. Об этом свидетельствуют данные испытания, когда у эпоксидной композиции при введении 20 об.ч. графита логарифмический декремент увеличился в более чем 2 раза, а произведение δ ·Е¹ - в 2,5 раза (табл. 1).

Заключение

Установлено, что коэффициент трения и интенсивность композиционных эпоксидных покрытий в зависимости от содержания бинарных наполнителей: железный порошок+цемент, гранит-каолин; железный порошок+каолин при их равном соотношении имеют, в основном, экстремальный характер, проходя через минимум. Минимальное их значение наблюдается при содержании бинарных наполнителей в пределах 20-25 мас.ч. А по логарифмическому декременту в рассмотренных композициях железный порошок+цемент и железный порошок+каолин наблюдается также экстремальный характер, проходя через максимум. При этом оптимальный логарифмический декремент наблюдается при содержании бинарных наполнителей железный порошок-цемент в пределах 10-20 мас.ч., а у железного порошка-каолина находится в пределах 15-25 мас.ч. При наполнении графит-каолин с увеличением их содержания логарифмический декремент увеличивается в пределах δ =0,28.

Список литературы:

1. Негматов С.С Основы процессов контного взаимодействия композиционных полимерных материалов с волокнистой массой. Ташкент-Фан-1984-с296
2. Каримов Х.А. и др. Влияние отдельных видов пороков и сора на прядильно-технологические свойства волокна // Хлопковая промыть. 1974-№ 3-с. 8-9.
3. Cамандаров С.А. Будин Е.Ф. Исследование процесса очистки хлопка-сырца колосниково-пильчатыми рабочими органами и вы6op пaрaметров //  Краткое содержание НИР ЦНИИХ прома за 1964 г. Ташкент:  УзНИИНТИ-1965-с. 4-6.
4. Мирошниченко Г.И. Оборудование и технология производства первичной обработки хлопка. –Ташкент: Укитувчи, 1980-328с.
5. Moderne Reinigung sanlagen Fur Baum woll melltanol Textilberichte -1982-v63-№8-S558-559
6. Cамандаров С.А., Кузьмин В.И. Очистка и очистители хлопка-сырца В США- Ташкент: УзНИИНТИ, 1971-25с.
7. Топина З.В. Исследование влияния различной степени очистки хлопка машинного  сбора на свойства волокна и пряжи: Автор.дис. канд. техн.наук- Ташкент-1972, 30 с
8. Саликов З.М., Камалов Н.З. Изучение влияния основных параметров очистителя "Мехнат" на качественные показатели хлопка-сырца в процессе его очистки // Хлопковая пром-ть I960-№5.
9. Муратов А.А. Исследование технологических процессов очист­ки хлопка-сырца машинного сбора средневолокнистых сортов: Автореф.дис.канд.техн.наук- Ташкент. 1971 - 22 с.
10. Балтабаев С.Д. Очистка хлопка-сырца машинного сбора от крупных сорных примесей// Хлопководство- I95I-№ II.
11. Самандаров С.А., Будин Е.Ф. Влияние диаметра и скорости пильчатого барабана на эффективность очистки хлопка-сырца- // Хлопк.пром-ть - 1967 - № 3.
12. Будин Е.Ф.  Исследование колосниково-пильчатых рабочих ор­ганов очистителей хлопка-сырца машинного сбора среднево-локнистых сортов: Авторф.дис.канд.тех.наук.-Ташкент-1968 г.
13. Будин Е.Ф., Бородин П.Н. Новые отбойные рабочие органы для пильчатых очистителей хлопка-сырца// Хлопковая пром-ть I975-№5.
14. Арипжанов М.С. Влияние формы колосника и скоростного режима работы на процесс очистки хлопка-сырца в пильчатых очисти­телях: Авторф. дис. канд. техн.наук.- Ташкент-1984-25с.
15. Мирошниченко Г.И. Основы проектирования машин первичной обработки хлопка,- М.:Машиностроение-1972.
16. Рахимов Э.Г. Некоторые вопросы теории и практики построе­ния геометрии зуба пилы очистителей хлопка: Автореф.дис. кнадтехн.наук.-Ташкент-1969.