Взаимосвязь физико-химических и эксплуатационных показателей композиционных материалов с дисперсными наполнителями

• Автор: Драгункина, Оксана Сергеевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И НАПРАВЛЕНИЯ

РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Современное состояние теории научного прогнозирования и оптимизации эксплуатационных свойств композиционных материалов
1.2 Основные факторы, влияющие на оптимальное сочетание в системе матрица наполнитель

1.3 Прогнозирование физикомеханических свойств композиционных материалов

1.4 Взаимосвязь тепломкости и технологических параметров процессов получения композиционных материалов

1.5 Теории тепломкости

1.6 Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Объекты исследования
2.2 Методы исследования и методики испытаний
2.2.1 Термогравиметрический анализ
2.2.2 Дифференциальноинтегральная сканирующая калориметрия
2.2.3 Массспектрометрия
2.2.4 Рентгенофазовый анализ
2.2.5 Акустические испытания
2.2.6 Инфракрасная спектроскопия
2.2.7 Дилатометрический метод определения термического коэффициента линейного расширения твердых материалов
2.2.8 Определение физикомеханических
характеристик композиционных материалов
2.2.9 Определение электрических показателей композиционных материалов
2.2. Статистическая обработка результатов
ГЛАВА 3. ВЫБОР ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ФУНКЦИЙ СОСТОЯНИЯ И ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТВРДЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПРЕДЕЛЬНО ВЫСОКИМИ СВОЙСТВАМИ И
3.1 Исследование зависимостей удельной энергии кристаллической решетки тврдых материалов от удельного теплового эффекта их образования и тепломкости
3.2 Изучение взаимосвязи характеристической температуры Дебая, удельного теплового эффекта образования твердых материалов и тепломкости
3.3 Исследования принципиальной возможности применения других энергетических функций в целях прогнозирования и оптимизации эксплуатационных свойств композиционных материалов
3.4 Молекулярная атомная масса химического соединения простого вещества важнейший физикохимический параметр прогнозирования свойств тврдых материалов
3.5 Изучение зависимостей эксплуатационных показателей тврдых материалов от удельной тепломкости
3.6 Выводы по главе 3
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬЮ
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВО СУЩЕСТВОВАНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТВРДЫХ МАТЕРИАЛОВ ОТ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОМКОСТИ
4.1 Исследование взаимосвязи удельного теплового эффекта процесса получения эпоксидных композиционных материалов и их удельной тепломкости
4.2 Исследование зависимости относительной интенсивности ИКспектроскопического пика валентной связи Ме0 в оксидных системах от их удельной тепломкости
4.3 Изучение зависимости интегральной интенсивности массспектроскопического пика простых веществ от удельной тепломкости
4.4 Исследование зависимости линейных и интегральных интенсивностей рентгенографических пиков образцов от удельной тепломкости
4.5 Исследование зависимости термического коэффициента линейного расширения от удельной тепломкости
4.6 Результаты акустических испытаний тврдых материалов с различной удельной тепломкостью
4.7 Исследование зависимости величины теплоинерционного эффекта запаздывания подъма температуры при нагревании и торможения спада температуры при охлаждении от удельной тепломкости
4.8 Разработка физикохимических критериев прогнозирования и оптимизации свойств тврдых композиционных материалов
4.9 Выводы по главе 4 ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТЕЙ УДЕЛЬНОГО ТЕПЛОВОГО ЭФФЕКТА ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ЭПОКСИДНЫХ
КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ОТ ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ, КОЛИЧЕСТВА И СТЕПЕНИ ДИСПЕРСНОСТИ НАПОЛНИТЕЛЯ
5.1 Изучение зависимостей эксплуатационных показателей эпоксидных композиционных материалов от массового содержания наполнителей
5.2 Полиэкстремальные зависимости удельных тепловых эффектов процессов получения и эксплуатационных показателей композиционных материалов в зависимости от массового содержания наполнителей
5.3 Зависимости интегральных тепловых эффектов процессов образования эпоксидных композитов от химической природы ультрадисперсных наполнителей в малых дозировках.
5.4 Оценка влияния степени дисперсности наполнителя на величину удельного теплового эффекта образования композиционных материалов
5.5 Выводы по главе 5
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ТМ Тврдые материалы КМ Композиционные материалы
ДИСК Дифференциальноинтегральная сканирующая калориметрия
МФС Межфазный слой
ИКС Инфракрасная спектроскопия
МС Массспектроскопия
РФА Рентгенофазовый анализ
М Матрица
Н Наполнитель
ТГА Термогравиметрический анализ
ММВ Межмолекулярное взаимодействие
ВС Водородная связь
ХС Химическая связь
Актуальность


Исследование взаимосвязей между главной характеристической функцией процессов получения тврдых материалов удельным экзотермическим эффектОхМ их образования, эксплуатационными и физикохимическими параметрами. Поиск новых функций и параметров для прогнозирования и оптимизации эксплуатационных свойств тврдых композиционных материалов. Разработка алгоритмов прогнозирования и оптимизации свойств тврдых материалов по величинам удельного теплового эффекта образования, удельной энергии кристаллической структуры, характеристической температуры Дебая и удельной тепломкости. Изучение влияния количества, степени дисперсности и химической природы наполнителей на физикохимические и эксплуатационные свойства эпоксидных композиционных материалов. Работа выполнена при поддержке программы Развитие научного потенциала высшей школы в рамках проекта 6 Создание новых наноструктурных материалов и композитов с физикохимическими, аналитическими и биологическими свойствами в рамках Госконтракта . Федеральной целевой программы Исследования и разработки приоритетным направлениям развития научнотехнологического комплекса России на гг. Технологии получения наноструктурных композиционных и керамических материалов и покрытий на авиационных сплавах по Госбюджетной теме . Физикохимическое исследование молекулярных, супрамолекулярных систем и создание новых материалов с заданными свойствами гг. Теоретически и экспериментально доказано, что основной характеристической функцией, обеспечивающей получение тврдых материалов с заданными эксплуатационными показателями, является удельный тепловой эффект экзотермического процесса их образования из исходных веществ при любых температурах и давлениях, а главным физикохимическим параметром удельная тепломкость при постоянном давлении ср. Установлена симбатная связь эксплуатационных показателей тврдых материалов с удельным экзотермическим эффектом их образования, на основе которой разработан алгоритм прогнозирования и оптимизации свойств. Установлены степенные зависимости между величинами удельного теплового эффекта процесса получения тврдых материалов, удельной энергией кристаллической структуры и характеристической температуры Дебая, что позволяет использовать две последние величины в качестве функций для прогнозирования свойств тврдых материалов. Экспериментально установлено, что зависимости эксплуатационных показателей твердых веществ термического коэффициента линейного расширения, коэффициента затухания звуковой волны, относительных интенсивностей масс, ИКспектроскопических и рентгенографических пиков, характеристической температуры Дебая, количественного показателя тепловой инерции тврдых тел и др. ДжгК. Разработан алгоритм получения тврдых материалов с программируемыми свойствами по удельной тепломкости. Исследовано влияние количества, степени дисперсности и химической природы наполнителя на эксплуатационные свойства физикомеханические, электрические, тепловые эпоксидных композиционных материалов с ультрадисперсными наполнителями. Показано, что зависимости удельного теплового эффекта процесса образования КМ и их эксплуатационных свойств от количества наполнителей являются полиэкстрематьными. Выявлен положительный эффект влияния малых дозировок наполнителя до 2 масс. Практическая значимость работы состоит в детальной разработке научнообоснованного подхода, обеспечивающего производство тврдых материалов и композитов с предельно высокими эксплуатационными показателями и многофункциональностью. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс на химическом факультете Саратовского государственного университета в рамках лекционного курса Физическая химия композиционных материалов и Техническая термодинамика и теплотехника. По результатам диссертационного исследования опубликовано учебное пособие для студентов и аспирантов химических специальностей университетов Дифференциальноинтегральный сканирующий калориметр см. Приложение. Акты внедрения. Результаты работы используются предприятием ЗАО Ламинированное стекло г. Саратов при прогнозировании свойств и выборе номенклатуры исходных веществ для производства алюминиевых каркасов, гелевых прослоек огнезащитных стеклопакетов см. Приложение. Акты внедрения.