CC BY
49
В данной работе изучалось изменение белизны чистого полистирола (без наполнителей) от воздействия вакуумного ультрафиолета. Изготавливались образцы цилиндрической формы диаметром 30 мм, толщиной 2-3 мм. Далее материал подвергался обработке вакуумным ультрафиолетом (длина волны 115 мн) в специализированной камере [15], где давление составляло менее 0,001 Па. Общее время выдержки составило 24 часа.
Ниже в таблице 1 представлены результаты изменения белизны полистирола от воздействия вакуумного ультрафиолета (ВУФ).
Таблица 1 Зависимость белизны ударопрочного полистирола от воздействия ВУФ
Тип воздействия Белизна, %
- 18,6
ВУФ 25 °С 17,3
ВУФ 100 °С 15,4
Таким образом, облучение вакуумным ультрафиолетом при комнатной температуре (25 °С) приводит к уменьшению белизны на 7 %, а при температуре 100 °С на 17 %.
Выводы: использование ударопрочного полистирола в условиях, имитирующих космические, приводит к значительному понижению оптических свойств, в связи с этим необходимо вводить стабилизирующие добавки, содержащие, например кремнийорганические структуры.
Литература
1. Павленко В.И., Новиков Л.С., Бондаренко Г.Г., Черник В.Н., Гайдар А.И., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Экспериментальное и физико-математическое моделирование воздействия набегающего потока атомарного кислорода на высоконаполненные полимерные композиты // Перспективные материалы. 2012. № 4. С. 92-98.
2. Павленко В.И., Едаменко О.Д., Ястребинский Р.Н., Черкашина Н.И. Радиационно-защитный композиционный материал на основе полистирольной матрицы // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. -2011. - №3. - С. 113-116.
3. Черкашина Н.И. Моделирование воздействия космического излучения на полимерные композиты с применением программного комплекса GEANT4 //
Современные проблемы науки и образования. 2012. № 3. С. 122.
4. Павленко В.И., Акишин А.И., Едаменко О.Д., Ястребинский Р.Н., Тарасов Д.Г., Черкашина Н.И. Явления электризации диэлектрического полимерного композита под действием потока высокоэнергетических протонов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12. № 4-3. С. 677-681.
5. Черкашина Н.И., Павленко В.И. Перспективы создания радиационно-защитных полимерных композитов для космической техники в Белгородской области // В сборнике: Белгородская область: прошлое, настоящее, будущее Материалы областной научно-практической конференции в 3-х частях. 2011. С. 192-196.
6. Павленко В.И., Черкашина Н.И., Сухорослова В.В., Бондаренко Ю.М. Влияние содержания кремнийорганического наполнителя на физико-механические и поверхностные свойства полимерных композитов // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 95.
7. Павленко В.И., Прозоров В.В., Лебедев Л.Л., Слепоконь Ю.И., Черкашина Н.И. Повышение эффективности антикоррозионной обработки ядерного энергетического оборудования путем пассивации в алюминийсодержащих растворах // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2013. Т. 56. № 4. С. 67-70.
8. Черкашина Н.И., Карнаухов А.А., Бурков А.В., Сухорослова В.В. Синтез высокодисперсного гидрофобного наполнителя для полимерных матриц // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 6. С. 156-159.
9. Ястребинский Р.Н., Павленко В.И., Бондаренко Г.Г., Ястребинская А.В., Черкашина Н.И. Модифицированные железооксидные системы - эффективные сорбенты радионуклидов // Перспективные материалы. 2013. № 5. С. 39-43.
10. Pavlenko V.I., Cherkashina N.I., Edamenko O.D., Novikov L.S., Chemik V.N., Bondarenko G.G., Gaidar A.I. Experimental and physicomathematical simulation of the effect of an incident flow of atomic oxygen on highly filled polymer composites // Inorganic Materials: Applied Research. 2013. Т. 4. № 2. С. 169-173.
11. Павленко В.И., Заболотный В.Т., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Влияние вакуумного ультрафиолета на поверхностные свойства высоконаполненных композитов // Физика и химия обработки материалов. 2013. № 2. С. 19-24.
12. Черкашина Н.И., Павленко В.И., Едаменко А.С., Матюхин П.В. Исследование влияния вакуумного ультрафиолета на морфологию поверхности нанонаполненных полимерных композиционных материалов в условиях, приближённых к условиям околоземного космического пространства // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 130.
13. Черкашина Н.И. Воздействие вакуумного ультрафиолета на полимерные нанокомпозиты // В сборнике: Инновационные материалы и технологии (ХХ научные чтения) Материалы Международной научно-практической конференции. 2010. С. 246-249.
14. Павленко В.И., Бондаренко Г.Г., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Влияние вакуумного ультрафиолета на микро- и наноструктуру поверхности модифицированных полистирольных композитов // Перспективные материалы. 2013. № 3. С. 14-19.
15. Сухорослова В.В. Имитационный стенд для испытания полимерных композитов ионизирующим излучением // Международный научно-исследовательский журнал. 2014. № 4(23) Часть 1. С. 71-72.
Сухорослова В.В.
Студент, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ
Аннотация
В работе изучена зависимость изменения температурных коэффициентов линейного расширения полимерных композитов от содержания наполнителя.
Ключевые слова: композит, наполнитель, температура
Suhoroslova V.V.
Student, Belgorod state technological university named after V.G. Shoukhov A STUDY OF CHANGE OF TEMPERATURE COEFFICIENTS OF LINEAR EXPANSION OF POLYMER COMPOSITES
Abstract
In the paper we study the dependence of the temperature coefficient of linear expansion ofpolymer composites on the content offiller.
Keywords: composite, filling, temperature
В Белгородском государственном технологическом университете под руководством д.т.н., профессора Павленко В.И. рассматривается возможность применения полимерных материалов для авиационно-космических целей [1-10].
20
Ранее автором был разработан синтез высокодисперсного гидрофобного наполнителя для полимерных матриц [13-14]. В данной работе исследовано воздействие повышенных температур на синтезированный полимерный композит на основе полистирола и органосилоксанового наполнителя.
Максимальная температура использования термопластичного полимера зависит от его способности не изменять свои геометрические параметры при нагреве. При температуре более температуры кристаллизации (93 °С) полистирол без наполнителя размягчаться, изменяя свою геометрическую форму.
Для определения максимальной температуры эксплуатации полученного композита в работе изучали изменение величины термического расширения. Среднее значение данного параметра а можно определить, используя следующую формулу:
Ml 1
а =----------
I МТ (1)
где Д£ - изменение геометрического параметра материала; ДТ- изменение температуры, £- начальный размер геометрического параметра материала. На рисунке 1 представлены зависимости температурных коэффициентов линейного расширения композитов с различным содержанием органосилоксанового наполнителя.
Рис. 1 - Зависимость температурных коэффициентов линейного расширения композитов с различным содержанием
наполнителя
Введение наполнителя в композит резко уменьшает температурный коэффициент линейного расширения а, тем самым увеличивая верхний предел эксплуатации материала. Введение предлагаемого наполнителя повышает температуру использования материала до 160 °С.
Литература
1. Черкашина Н.И., Павленко В.И. Перспективы создания радиационно-защитных полимерных композитов для космической техники в Белгородской области // В сборнике: Белгородская область: прошлое, настоящее, будущее Материалы областной научно-практической конференции в 3-х частях. 2011. С. 192-196.
2. Павленко В.И., Новиков Л.С., Бондаренко Г.Г., Черник В.Н., Гайдар А.И., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Экспериментальное и физико-математическое моделирование воздействия набегающего потока атомарного кислорода на высоконаполненные полимерные композиты // Перспективные материалы. 2012. № 4. С. 92-98.
3. Черкашина Н.И., Павленко В.И., Едаменко А.С., Матюхин П.В. Исследование влияния вакуумного ультрафиолета на морфологию поверхности нанонаполненных полимерных композиционных материалов в условиях, приближённых к условиям околоземного космического пространства // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 130.
4. Павленко В.И., Едаменко О.Д., Ястребинский Р.Н., Черкашина Н.И. Радиационно-защитный композиционный материал на основе полистирольной матрицы // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. -2011. - №3. - С. 113-116.
5. Черкашина Н.И. Моделирование воздействия космического излучения на полимерные композиты с применением программного комплекса GEANT4 //
Современные проблемы науки и образования. 2012. № 3. С. 122.
6. Павленко В.И., Акишин А.И., Едаменко О.Д., Ястребинский Р.Н., Тарасов Д.Г., Черкашина Н.И. Явления электризации диэлектрического полимерного композита под действием потока высокоэнергетических протонов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12. № 4-3. С. 677-681.
7. Павленко В.И., Бондаренко Г.Г., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Влияние вакуумного ультрафиолета на микро- и наноструктуру поверхности модифицированных полистирольных композитов // Перспективные материалы. 2013. № 3. С. 14-19.
8. Павленко В.И., Прозоров В.В., Лебедев Л.Л., Слепоконь Ю.И., Черкашина Н.И. Повышение эффективности антикоррозионной обработки ядерного энергетического оборудования путем пассивации в алюминийсодержащих растворах // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2013. Т. 56. № 4. С. 67-70.
9. Ястребинский Р.Н., Павленко В.И., Бондаренко Г.Г., Ястребинская А.В., Черкашина Н.И. Модифицированные железооксидные системы - эффективные сорбенты радионуклидов // Перспективные материалы. 2013. № 5. С. 39-43.
10. Pavlenko V.I., Cherkashina N.I., Edamenko O.D., Novikov L.S., Chemik V.N., Bondarenko G.G., Gaidar A.I. Experimental and physicomathematical simulation of the effect of an incident flow of atomic oxygen on highly filled polymer composites // Inorganic Materials: Applied Research. 2013. Т. 4. № 2. С. 169-173.
11. Павленко В.И., Заболотный В.Т., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Влияние вакуумного ультрафиолета на поверхностные свойства высоконаполненных композитов // Физика и химия обработки материалов. 2013. № 2. С. 19-24.
12. Черкашина Н.И. Воздействие вакуумного ультрафиолета на полимерные нанокомпозиты // В сборнике: Инновационные материалы и технологии (ХХ научные чтения) Материалы Международной научно-практической конференции. 2010. С. 246-249.
21
13. Павленко В.И., Черкашина Н.И., Сухорослова В.В., Бондаренко Ю.М. Влияние содержания кремнийорганического наполнителя на физико-механические и поверхностные свойства полимерных композитов // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 95.
14. Черкашина Н.И., Карнаухов А.А., Бурков А.В., Сухорослова В.В. Синтез высокодисперсного гидрофобного наполнителя для полимерных матриц // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 6. С. 156-159.
Тарасов Д.Г.
Кандидат технических наук, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ
Аннотация
В работе представлены результаты разработки радиационно-защитного материала на основе фторопластовой матрицы, который может применяться в оборудовании космического летательного аппарата для снижения электромагнитных помех.
Ключевые слова: фторопласт, гамма-излучение, космические условия
Tarasov D.G.
Candidate of technical Sciences, Belgorod state technological university named after V.G. Shoukhov POLYMER MATERIAL FOR PROTECTION AGAINST ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE
Abstract
In the work presents results of the development of radiation-protective material on the fluoroplastic base matrix that can be used in equipment of the spacecraft to reduce electromagnetic interference.
Keywords: teflon, gamma rays, cosmic conditions
Полимеры относят к числу наиболее перспективных материалов для применения в авиационно-космической технике [1-3]. Одним из главных требований, предъявляемых к материалам авиационно-космической техники, является сохранение ими исходных параметров при длительной эксплуатации в агрессивных условиях космического пространства.
В космосе летательный аппарат подвергается воздействию обширного комплекса факторов космического пространства: потока высокоэнергетических электронов и протонов, электромагнитного излучения Солнца (в особенности, вакуумного ультрафиолета), метеорных частиц и т. д. В результате такого обширного негативного воздействия в элементах оборудования протекают разнообразные физико-химические процессы, которые приводят к значительному ухудшению первоначальных характеристик материала, тем самым сокращая срок использования летательного аппарата на орбите [4-14].
Автором разрабатываются основы синтеза радиационно-защитных полимерных материалов для защиты электронного оборудования от ионизирующего излучения в космосе. На данный момент разработана технология получения высоконаполненного полимерного композита на основе фторопластовой матрицы и модифицированного Bi2O3. В качестве модификатора оксида висмута (Bi2O3) использовали кремнийорганические жидкости (Пента 808-А, ГКЖ-94). Было установлено положительное влияние модификатора поверхности наполнителя, которое позволило довести степень наполнения композита оксидом висмута более чем на 80 % (по массе).
Синтез композита осуществлялся методом твердофазного компактирования, при высоком удельном давлении более 1 ГПа. Композиты, полученные по данной технологии, превосходят по физико-механическим свойствам результаты, полученные по стандартной технологии (методом порошковой металлургии).
Оптимальным является состав, содержащий в себе до 60 мас. % наполнителя - модифицированного оксида висмута со следующими характеристиками: плотность 4,4 г/см3, прочность при растяжении 10,9Т06 Па, модуль продольной упругости при растяжении 2,2Т09 Па, модуль продольной упругости при изгибе 3,2Т09 Па, твердость по Бринеллю 66 МПа, ударная вязкость 198 кДж/м2.
Разработанный полимерный композиционный материал способен значительно увеличить срок службы летательного аппарата в космическом пространстве за счет снижения уровня электромагнитных помех от разрядных явлений, а также может быть перспективным в области космического материаловедения и позволит расширить номенклатуру радиационно-защитных материалов, используемых на высоких орбитах.
Литература
1. Павленко В.И., Едаменко О.Д., Ястребинский Р.Н., Черкашина Н.И. Радиационно-защитный композиционный материал на основе полистирольной матрицы // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. -2011. - №3. - С. 113-116.
2. Черкашина Н.И., Павленко В.И. Перспективы создания радиационно-защитных полимерных композитов для космической техники в Белгородской области // В сборнике: Белгородская область: прошлое, настоящее, будущее Материалы областной научно-практической конференции в 3-х частях. 2011. С. 192-196.
3. Черкашина Н.И., Карнаухов А.А., Бурков А.В., Сухорослова В.В. Синтез высокодисперсного гидрофобного наполнителя для полимерных матриц // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 6. С. 156-159.
4. Павленко В.И., Новиков Л.С., Бондаренко Г.Г., Черник В.Н., Гайдар А.И., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Экспериментальное и физико-математическое моделирование воздействия набегающего потока атомарного кислорода на высоконаполненные полимерные композиты // Перспективные материалы. 2012. № 4. С. 92-98.
5. Черкашина Н.И. Моделирование воздействия космического излучения на полимерные композиты с применением программного комплекса GEANT4 //
Современные проблемы науки и образования. 2012. № 3. С. 122.
6. Павленко В.И., Акишин А.И., Едаменко О.Д., Ястребинский Р.Н., Тарасов Д.Г., Черкашина Н.И. Явления электризации диэлектрического полимерного композита под действием потока высокоэнергетических протонов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12. № 4-3. С. 677-681.
7. Pavlenko V.I., Cherkashina N.I., Edamenko O.D., Novikov L.S., Chernik V.N., Bondarenko G.G., Gaidar A.I. Experimental and physicomathematical simulation of the effect of an incident flow of atomic oxygen on highly filled polymer composites // Inorganic Materials: Applied Research. 2013. Т. 4. № 2. С. 169-173.
8. Павленко В.И., Заболотный В.Т., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Влияние вакуумного ультрафиолета на поверхностные свойства высоконаполненных композитов // Физика и химия обработки материалов. 2013. № 2. С. 19-24.
9. Черкашина Н.И., Павленко В.И., Едаменко А.С., Матюхин П.В. Исследование влияния вакуумного ультрафиолета на морфологию поверхности нанонаполненных полимерных композиционных материалов в условиях, приближённых к условиям околоземного космического пространства // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 130.
22
