Синергические системы в многокомпонентных эластомерных материалах: идентификация, анализ, формирование

• Автор: Наумова, Юлия Анатольевна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 199 с. : 110 ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 9 ЭЛАСТОМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ КАК СИНЕРГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
1.1 Идентификация эффектов синеризма и антагонизма 9 в эластомерных материалах
1.2 Анализ синергических эффектов в эластомерных материалах
1.3 Особенности формирования эластомерных
синергических систем
2 ПОИСК И АНАЛИЗ СИНЕРГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
В ЭЛАСТОМЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ КАУЧУКОВ ОБЩЕГО И СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
2.1 Исследование синергических систем компонентов рецептуры эластомерных композиционных материалов (ЭКМ)
при формировании технологических свойств резиновых смесей
2.2 Исследование синергических систем при формировании технических свойств резин
3 ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЦЕПТУР ЭЛАСТОМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА БАЗЕ СИНЕРГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
4 ЯВЛЕНИЯ СИНЕРГИЗМА и АНТАГОНИЗМА В МАТЕРИАЛАХ, ПОЛУЧАЕМЫХ ПЕРЕРАБОТКОЙ РАСТВОРОВ ПОЛИМЕРОВ
4.1 Органические жидкости, их растворяющая способность по отношению к эластомерам и возможности
создания синергических систем на их основе
4.2 Влияние растворителей на эффекты синергизма и антагонизма показателей материалов, получаемых
путем переработки растворов полимеров
5 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ К ИДЕНТИФИКАЦИИ, АНАЛИЗУ И ФОРМИРОВАНИЮ СИНЕРГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
В ЭЛАСТОМЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ
5.1 Нетканые материалы, получаемые методом
электроформования
5.2. Создание универсальных технических мембран
6 ВЫВОДЫ
7 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
В резиновой промышленности существуют тысячи уникальных рецептур, что связано с разнообразными условиями эксплуатации резинотехнических изделий и спектром предъявляемых к ним требований [1-5]. Это определяет широкий выбор ингредиентов для достижения определенного комплекса свойств эластомерных материалов. Выбор ингредиентов и их сочетаний в явном или скрытом виде подразумевает реализацию синергических эффектов, связанных с достижением свойств, отличных от средневзвешенной суммы свойств ингредиентов, взятых в отдельности [5-19]. При этом следует особо отметить множество неиспользованных возможностей, связанных с синергическим действием компонентов в такого рода материалах.
В общем случае эластомеры и композиционные материалы на их основе представляют собой гетерогенные, многокомпонентные, многофазные, анизотропные системы. Изучение этих систем связано с решением задач по нахождению оптимальных условий протекания технологических процессов и оптимизации свойств так называемых плохо организованных (диффузных) систем [20]. При этом сложности заключаются в наличии множества неконтролируемых факторов и в отсутствии возможности выделить явления или процессы одной физической природы, зависящие от небольшого числа переменных и представить результаты хорошо интерпретируемыми функциональными зависимостями, параметры которых, имели бы физический смысл [10, 12, 16].
Построение рецептур полимерных композиционных материалов зачастую осуществляется с применением однофакторного эксперимента [21]. Это приводит не только к необходимости проведения большого массива экспериментальных исследований, что существенно снижает эффективность организации научно-исследовательских работ, но и затрудняет исследование композиционных материалов с учетом процессов, обусловленных взаимодействием всех компонентов рецептуры. Методология активного многофакторного эксперимента, основы которого были заложены В.В. Налимовым [22-25], позволяет в полной мере реализовать потенциал
смесевых ингредиентов, входящих в рецептуру композиционного

материала, например, комбинаций наполнителей, компонентов вулканизующей группы. Это приобретает особое значение в настоящее время, когда современные тенденции рецептуростроения эластомерных материалов подразумевают применение ингредиентов многоцелевого назначения [1-3, 5, 19, 26-37]. Такой подход позволяет проводить оптимизацию составов резин и эффективно решать технико-экономические задачи и экологические проблемы создания эластомерных материалов для современных технических изделий.
До настоящего времени не разработаны научно-обоснованные подходы для количественной оценки эффектов взаимодействий компонентов, что не позволяет полностью раскрыть потенциал многокомпонентных эластомерных композиций и мешает переходу исследований на качественно новый уровень. Таким образом, разработка методов целенаправленного создания рецептур на базе синергических систем может рассматриваться как мощный инструмент рецептуростроения эластомерных композиционных материалов и представляет собой актуальную задачу.
Целью работы является разработка методологических принципов идентификации, анализа и формирования синергических систем компонентов эластомерных композиций; оптимизация их составов с учетом предъявляемых требований к изделиям, что в совокупности позволяет научно-обоснованно решать практические задачи рецептуростроения эластомерных материалов и выбора параметров технологических процессов их переработки.
Для достижения поставленной цели были выбраны и реализованы следующие направления исследований:
формирование терминологической базы применительно к эластомерным композиционным материалам (ЭКМ) - синергизм, виды и формы синергизма, синергический эффект, синергическая система;
разработка научно-обоснованных подходов к поиску и анализу условий формирования свойств эластомерных материалов, отличных от значений, рассчитанных по правилу аддитивности, при взаимодействии комбинаций компонентов эластомерных композиций;

Г а2
аг аг2 а2Ъ
КаЪ аЪ2 аъъ)
Для изображения подтипов сечений поверхности отклика можно использовать приведенные ниже таблицы [107].
Элементы а/2, а?/ и а?.? отвечают вершинам треугольника, вершины а21, а23 и а32 - сторонам, а вершина а22 - внутренней области.
Наличие нуля вместо каждого из элементов таблицы означает отсутствие особой точки в соответствующем фрагменте диаграммы (кроме точек С/). Цифра «1» вместо элементов «матрицы» а12, а3], и/или а33 свидетельствует о существовании особой точки эллиптического типа в вершинах треугольника.
Цифра «1» вместо элементов а2], а32, и/или а23 обозначает наличие особой точки эллиптического типа {Х2) на сторонах треугольника. Цифра «1» вместо элемента а22 вводится для обозначения особой точки эллиптического типа внутри рассматриваемой области. Появление цифры «2» вместо соответствующих элементов таблиц свидетельствует о наличии особых точек гиперболического типа (С2 или С3). Для обозначения подтипов сечений вводятся литерные наращения в виде латинских букв, записываемых после номера типа диаграммы. Подтипы диаграмм изображены на рис. 1.2.4 [16].
' I ' ООО
0 К 0-1а
' о '
] о о .* 2 К 2-2Ь ' 1 ' 2 1 2 ,° 1 °, 3.1-1а
' 0 0 ' ' 0 ' 1 у ’ 0 0 1 Г 0 1 ' 0 '
0 1 0 1 0 0 ООО 2 0 0 2 1 0 0 10 0 2 0 1 0 1
ч0 0 0У 0 и 0 1 1, 1 0 1у 0 0 1} 0 2 1 ь ООО; 0 К
0.1-1а 1-1а 1-1Ь 1-2а 1Л-1Ь 1.1-2а 2-1а 2-2а
' 0 ' 0 ' 0 г 1 ' 0 г 1 1 ' 1 ' 1 '
0 0 2 2 1 1 2 1 2 2 1 2 1 2 1 1 2 1 1 0 1 1 0 2
1 1 1, 0 °у с1 0 К ч0 0 К ч1 0 1, с1 0 2 0У V0 1 °, с1 2 К
2-2с
2.1-1а
2 1 1
3.1-1Ь
2.1-2а
2.1-2Ъ

2 1 2
3.1-2а
2.1-За

12 1 0 1 о]

3-1а
3-1Ъ 1 '
1 2 1 1 2 I
3.1-4 а
3-2а
Рис. 1.2.4 - Подтипы диаграмм Общее число типов диаграмм равно 17, а с учетом диаграмм, которые характеризуются одним и тем же набором особых точек, но различаются ходом изолиний, общее число подтипов диаграмм - 25, а видов - 28. Если учесть антиподы, то общее число разновидностей диаграмм составит 53.
На рис. 1.2.5 для каждого из видов качественно воспроизведен ход изолиний свойств как функций состава тройной смеси [16], а на рис