ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
ТЕПЛОВЫЕ РЕЖИМЫ И НАДЕЖНОСТЬ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
УДК 536.2.08
Д. П. ВОЛКОВ, Л. А. КУЛИЕВА, М. В. УСПЕНСКАЯ, А. В. ТОКАРЕВ
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Изучено влияние стеклянных наполнителей на теплопроводность полимерных материалов на основе полиуретана. Продемонстрировано влияние концентрации наполнителя — стеклянных микрошариков — и температуры нагрева на теплопроводность композиционного материала. Объяснены причины изменения теплопроводности композиции при введении наполнителя, теплопроводность которого отличается на порядок по сравнению с теплопроводностью полимерной матрицы.
Ключевые слова: полимерная композиция, полиуретан, теплопроводность, стеклянные микрошарики.
Широкое использование эластомеров в машино- и приборостроении обусловливает необходимость введения наполнителей в исходные полимерные матрицы, что существенно повышает их эксплутационные и технологические свойства [1]. Предпочтение здесь отдается уретановым эластомерам, представляющим собой литьевые, термопластичные и вальцуемые материалы, широко применяемые для получения конструкционных изделий.
В целях удешевления и уменьшения горючести материалов, а также увеличения коэффициента трения, повышения их атмосферостойкости и увеличения теплопроводности в полимерную матрицу основного или декоративного слоя полиуретанового покрытия вводят наполнители. Например, литьевые материалы судостроительного назначения на основе форполимера СКУ-ПФЛ-100 наполняют кварцевым песком, цинковой пылью и шлифзерном.
Хорошо изученным и широко применяемым материалом в качестве наполнителей различных полимерных композиций являются стеклянные микрошарики (СМШ). Такие композиты используются, например, для гашения вибрации, повышения ударопрочности, жесткости и износостойкости, а также при производстве изделий из литьевых полимеров, что позволяет устранить эффекты коробления и усадки. Наполнение полимеров стеклянными микрошариками и другими материалами силикатной природы (стекловолокно, песок, глинозем, порошкообразный асбест, мелкодисперсный кремний) также практикуется как способ повышения огнестойкости.
Исследование теплофизических характеристик наполненных эластомеров является актуальной задачей при расширении возможных областей применения данных композитов. Именно поэтому создание композиций на основе полиуретанов и стеклянных микрошариков и анализ их теплофизических свойств в зависимости от температуры и концентрации составили цель исследований, описанных в настоящей статье.
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2009. Т. 52, № 1
76 Д. П. Волков, Л. А. Кулиева, М. В. Успенская, А. В. Токарев
В ходе экспериментов были получены форполимеры уретана с использованием двухстадийного метода [2]. Состав изоцианатсодержащих олигомеров был идентичен составу промышленно выпускаемых продуктов марки СКУ-ПФЛ-100.
Твердые наполненные материалы из жидковязких олигоуретанов были сформованы в виде пластин требуемой толщины, из которых вырубкой на прессе получали образцы для испытаний. Отверждение образцов осуществлялось в течение 3 суток при температуре 80 ± 1 оС. Перед испытаниями исследуемые эластомерные композиции дополнительно подвергались кондиционированию не менее 10 дней при комнатной температуре для завершения стабилизационных процессов, обеспечивающих совокупность физикомеханических характеристик.
Зависимость физико-механических свойств полиуретановых композиций от концентрации наполнителя — стеклянных микрошариков диаметром D
УДК 536.2.08
Д. П. ВОЛКОВ, Л. А. КУЛИЕВА, М. В. УСПЕНСКАЯ, А. В. ТОКАРЕВ
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Изучено влияние стеклянных наполнителей на теплопроводность полимерных материалов на основе полиуретана. Продемонстрировано влияние концентрации наполнителя — стеклянных микрошариков — и температуры нагрева на теплопроводность композиционного материала. Объяснены причины изменения теплопроводности композиции при введении наполнителя, теплопроводность которого отличается на порядок по сравнению с теплопроводностью полимерной матрицы.
Ключевые слова: полимерная композиция, полиуретан, теплопроводность, стеклянные микрошарики.
Широкое использование эластомеров в машино- и приборостроении обусловливает необходимость введения наполнителей в исходные полимерные матрицы, что существенно повышает их эксплутационные и технологические свойства [1]. Предпочтение здесь отдается уретановым эластомерам, представляющим собой литьевые, термопластичные и вальцуемые материалы, широко применяемые для получения конструкционных изделий.
В целях удешевления и уменьшения горючести материалов, а также увеличения коэффициента трения, повышения их атмосферостойкости и увеличения теплопроводности в полимерную матрицу основного или декоративного слоя полиуретанового покрытия вводят наполнители. Например, литьевые материалы судостроительного назначения на основе форполимера СКУ-ПФЛ-100 наполняют кварцевым песком, цинковой пылью и шлифзерном.
Хорошо изученным и широко применяемым материалом в качестве наполнителей различных полимерных композиций являются стеклянные микрошарики (СМШ). Такие композиты используются, например, для гашения вибрации, повышения ударопрочности, жесткости и износостойкости, а также при производстве изделий из литьевых полимеров, что позволяет устранить эффекты коробления и усадки. Наполнение полимеров стеклянными микрошариками и другими материалами силикатной природы (стекловолокно, песок, глинозем, порошкообразный асбест, мелкодисперсный кремний) также практикуется как способ повышения огнестойкости.
Исследование теплофизических характеристик наполненных эластомеров является актуальной задачей при расширении возможных областей применения данных композитов. Именно поэтому создание композиций на основе полиуретанов и стеклянных микрошариков и анализ их теплофизических свойств в зависимости от температуры и концентрации составили цель исследований, описанных в настоящей статье.
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2009. Т. 52, № 1
76 Д. П. Волков, Л. А. Кулиева, М. В. Успенская, А. В. Токарев
В ходе экспериментов были получены форполимеры уретана с использованием двухстадийного метода [2]. Состав изоцианатсодержащих олигомеров был идентичен составу промышленно выпускаемых продуктов марки СКУ-ПФЛ-100.
Твердые наполненные материалы из жидковязких олигоуретанов были сформованы в виде пластин требуемой толщины, из которых вырубкой на прессе получали образцы для испытаний. Отверждение образцов осуществлялось в течение 3 суток при температуре 80 ± 1 оС. Перед испытаниями исследуемые эластомерные композиции дополнительно подвергались кондиционированию не менее 10 дней при комнатной температуре для завершения стабилизационных процессов, обеспечивающих совокупность физикомеханических характеристик.
Зависимость физико-механических свойств полиуретановых композиций от концентрации наполнителя — стеклянных микрошариков диаметром D