ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Одним из наиболее перспективных из освоенных и проверенных полимерных композиционных материалов для коррозиестойких негорючих конструкций предприятий химической промышленности является фаолит - композиционный материал, получаемый на основе относительно дешевых и доступных фенолформальдегидных смол, наполненных тальком, графитом, асбестом и т.д.

Основными факторами, сдерживающими в настоящее время проектирование и внедрение конструкций из фаолита в другие отрасли промышленности, являются: невысокая теплостойкость фаолита (теплостойкость по Мартенсу -ТМ - до 130 ⁰С), а также недостаток данных о поведении материала в области повышенных температур и при длительном действии нагрузок.

Установлено, что верхняя температурная граница эксплуатации конструкций из фаолита может быть увеличена до 180 ⁰С (кратковременно - до 200 ⁰С) за счет дополнительной высокотемпературной термообработки изделий в пресс-формах после их отверждения по известным температурным режимам (табл.1).

Температурные режимы отверждения фаолита

Таблица 1

Для фаолита марки «В», отвержденного по стандартному режиму, и для фаолита марки «В», подверженного дополнительной высокотемпературной обработке, согласно требованиям действующей нормативно-технической литературы выполнена оценка следующих основных физико-механических свойств (при нормальной температуре):

- прочность при изгибе;

- модуль упругости при изгибе по трехточечной схеме;

- кислотостойкость (потеря в весе);

- удельная ударная вязкость;

- КЛТР.

Результаты испытаний показывают (табл.2), что кратковременные механические характеристики фаолита марки «В», прошедшего дополнительную термообработку, повышаются в 1,3-1,5 раза при сохранении физических характеристик материала на том же уровне.

Основные физико-механические свойства фаолита марки «В»

Таблица 2

При проектировании конструкций из полимерных композиционных материалов (ПКМ) требуется учитывать падение механических характеристик с ростом температуры. Температурные коэффициенты прочности (k _t) и деформативности (n _t) фаолита стандартного отверждения и фаолита повышенной теплостойкости определены при изгибе по трехточечной схеме (табл. 3). Из таблицы видно, что уровень сохранения механических характеристик при воздействии повышенных температур у фаолита с дополнительной термообработкой в 1,5-2 раза выше.

Температурные коэффициенты прочности и деформативности

фаолита марки «В»

Таблица 3

В ходе проведения экспериментов установлено также, что при определении модуля упругости фаолита при изгибе по трехточечной схеме значительное влияние оказывают деформации сдвига. Уточненная теория изгиба позволяет определить по результатам экспериментов значение модуля сдвига. Для фаолита повышенной теплостойкости среднее значение модуля сдвига и его температурная зависимость приведены в табл. 4.

Температурная зависимость модуля сдвига фаолита марки «В»

Таблица 4

Кроме того, при проектировании конструкций из ПКМ необходим учет их реологических свойств, для чего могут быть использованы температурно-временные коэффициенты прочности и деформативности, характеризующие снижение механических свойств материалов в зависимости от температурных условий и длительности эксплуатации.

Определение температурно-временных коэффициентов для фаолита марки «В» проводилось в интервале температур 20...175 ⁰С с использованием принципа температурно-временной аналогии (ТВА). Прогнозирование с помощью ТВА обеспечивает хорошую достоверность прогнозирования для данного класса полимерных материалов. В результате обработки результатов экспериментов для фаолита марки «В» с теплостойкостью по Мартенсу 200 ⁰С установлены температурно-временные коэффициенты прочности(k _tt)и деформативностипри чистом изгибе (n ^e_tt), которые приведены в табл. 5.

Температурно-временные коэффициенты прочности и деформативности

фаолита марки «В»

Таблица 5