Теплофизические свойства стеклоэпоксидов и эпоксидных смол при криогенных температурах

• Автор: Круглов, Александр Борисович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ГЛАВА 1. Теплофизические и упруго-прочностные свойства
ПКМ при криогенных температурах
1.1. Структура и состав ПКМ. Характеристики ПКМ
1.2. Состав и свойства криогенных стеклопластиков
1.3. Теплофизические свойства стеклоэпоксидов
1.4. Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. Комплекс установок для измерений ТКЛР, КТ, теплоемкости и скорости продольных упругих волн в ПКМ
2.1. Интерференционный дилатометр
2.1.1. Конструкция дилатометра
2.1.2. Погрешность измерений ТКЛР
2.1.3. Тарировочные измерения
2.2. Измерение коэффициента теплопроводности
2.2.1. Конструкция установки
2.2.2. Погрешность измерений КТ
2.2.3. Тарировочные измерения
2.3. Измерение теплоемкости
2.3.1. Конструкция калориметра
2.3.2. Погрешность измерений теплоемкости
2.3.3. Методика измерений. Тарировочные эксперименты
2.4. Измерение скорости продольных упругих волн
ГЛАВА 3. Результаты измерений ТКЛР, КТ, теплоемкости и
скорости продольных упругих волн в стеклоэпоксидах и эпоксидах при температурах 5 - 300 К
3.1. Состав и структура исследованных материалов
3.2. Результаты измерений

ГЛАВА 4. Анализ результатов экспериментального
исследования теплофизических свойств стеклоэпоксидов
4.1. Термическое расширение. Расчетные соотношения
4.1.1. Результаты расчетов ТКЛР
4.1.2. Взаимосвязь термической деформации и модуля Юнга
4.2. Теплопроводность стеклоэпоксидов
4.2.1. Расчетные соотношения
4.2.2. Теплопроводность эпоксида в композите, волокон £-стекла и термическое сопротивление границы раздела фаз
4.2.3. Расчет теплопроводности стеклоэпоксида 27-63С(1:1) и стеклотекстолита СКТФ-5КТ. Обобщающее соотношение
4.3. Теплоемкость стеклоэпоксидов
4.3.1. Теплоемкость Е’-стекла и эпоксидных связующих
4.3.2. Расчет теплоемкости стеклоэпоксидов
ГЛАВА 5. Теплоемкость, теплопроводность и термическое
расширение эпоксидных смол при температурах 4-300 К
5.1. Теплофизические свойства аморфных твердых диэлектриков. Основные соотношения
5.2. Плотность состояний эпоксидов
5.3. Теплоемкость
5.4. Термическое расширение эпоксидов
5.5. Теплопроводность эпоксидов
5.5.1. Уменьшение теплопроводности эпоксида в композите
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ВЫВОДЫ
ОБОЗНАЧЕНИЯ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ. Теплофизические свойства аморфных тел

При разработке криогенного оборудования установок управляемого термоядерного синтеза, ускорителей заряженных частиц, емкостей для хранения криогенных жидкостей важной задачей является создание теплоизолирующих опор и подвесок, способных нести значительные механические нагрузки. Большой интерес в этой связи представляют высокопрочные полимерные композиционные материалы (ПКМ) и, прежде всего, криостойкие стеклопластики и углепластики, которые нашли применение в тепловых мостах криогенного оборудования. Стеклопластики используются также как низкотемпературные электроизоляторы и материалы оболочек емкостей и трубопроводов для хранения и транспортировки криогенных жидкостей
Применение в качестве армирующей фазы высокопрочных и высокомодульных углеродных и арамидных волокон, стекловолокон, борволокна позволяет получать материалы, упруго-прочностные характеристики которых в условиях одномерного и двумерного полей напряжений превосходят характеристики легких сплавов. Поэтому ПКМ широко применяются в аэрокосмической технике - области, предъявляющей особые требования к жесткости, прочности и массе конструкций.
Актуальность работы
Существующие физические представления позволяют вычислить упруго-прочностные и теплофизические свойства композитов. Однако точность расчетов, в большинстве случаев, ограничивается отсутствием достаточно полной информации по физическим свойствам компонентов, деталям межфазного взаимодействия. К настоящему времени накоплен большой объем информации по коэффициентам теплопроводности (КТ) и термическим деформациям стеклоэпоксидов.

по КТ этого материала [29] и сплава близкого по составу [49] представлены на рис. 2.9. Значения КТ, полученные в тарировочных опытах, согласуются с представленными данными в пределах ±10 % в рассматриваемом диапазоне температур.
Анализ погрешности измерений и результаты тарировки приводят к заключению, что разработанная на основе метода стационарного осевого потока установка позволяет успешно проводить измерения КТ теплоизоляторов с максимальной относительной погрешностью ±10 % в диапазоне температур 4,2 - 80 К и ±15 % при температурах 80 - 300 К.

Рис.2.9. Теплопроводность стали 12Х18Н10Т:
□ - результаты тарировочных измерений; + , X - данные [29,49]
X, Вт/(м-К) _□<
В#**

т, к
-I—I—I—I I 1 1 ' I-—I—I—I—I—[ I
10 100