Нелюб Владимир Александрович

Методические указания к выполнению цикла лабораторных работ по курсам «Физикохимия и технология композиционных материалов» и «Основы научных исследований»

ã 2017. МГТУ им. Н.Э. Баумана

 

 

Оглавление:

Введение			4
Лабораторная		работа № 1    Изучение реологических свойств связующих композиционных материалов	6
1.1.	Характеристика объекта исследования		6
1.2.	Основные сведения о реологических характеристиках олигомерных связующих		15
1.3.	Характеристики используемого оборудования		17
1.4.	Порядок выполнения работы		25
1.5.	Требования к содержанию отчета		26
	Контрольные вопросы		27
Лабораторная		работа № 2    Изучение технологии формования изделий из полимерных композиционных материалов	29
2.1.	Характеристика объекта исследования		29
2.2.	Характеристики используемого оборудования		35
2.3.	Порядок выполнения работы		37
2.4.	Требования к содержанию отчета		40
2.5.	Контрольные вопросы		41
Лабораторная		работа № 3    Особенности исследования структуры и свойств полимерных композиционных материалов	42
3.1.	Характеристика объекта исследования		42
3.2.	Характеристики используемого оборудования		42
3.3.	Порядок выполнения работы		46
3.4.	Требования к содержанию отчета		47
3.5.	Контрольные вопросы		47
Правила техники безопасности			49
Инструкция по работе с дифференциальным сканирующим калориметром DSC 204 F1 Phoenix			52
Инструкция по работе с прибором DMA 242 E Artemis			54
Литература			56
ПРИЛОЖЕНИЕ

 

Предисловие

Полимерные композиционные материалы (ПКМ) нашли широкое применение в различных областях промышленности, в том числе в авиастроении, автомобилестроении, судостроении, ракетно-космическом производстве и др.

В качестве связующего в ПКМ используют эпоксидные, феноло-формальдегидные, полиэфирные связующие и др. Наиболее распространённым видом связующих в авиационной промышленности и ракетно-космическом производстве являются эпоксидные олигомеры. Это связано с комплексом их термомеханических и технологических свойств.

Эпоксидное связующее представляет собой многокомпонентную смесь, состоящую из эпоксидной смолы и отверждающего агента (отвердителя), а также многочисленных модифицирующих добавок, позволяющих управлять как технологическими свойствами связующего, так и эксплуатационными свойствами изделия. Такими добавками могут быть активные растворители (или смесь растворителей), пластификаторы, катализаторы и т.д. Например, путем введения разнообразных модификаторов удается существенно снизить вязкость связующего, что является необходимым технологическим условием многих процессов формования.

Отверждение связующего – это процесс химического взаимодействия между отдельными компонентами, протекающий при определенных условиях (температуре и давлении). В результате реакции отверждения между эпоксидной смолой (эпоксидными группами) и отвердителем образуются многочисленные новые связи, что в конечном итоге приводит к формированию огромной макромолекулы. Высокая реакционная способность эпоксидных групп, а также наличие в эпоксидных олигомерах гидроксильных групп, позволяет использовать при их отверждении различные классы отвердителей. От химической природы отвердителя зависят такие важнейшие свойства связующего, как жизнеспособность (время пригодности к использованию), режимы отверждения (температуры, время, давление), а также весь комплекс эксплуатационных свойств (физико-механические, диэлектрические, тепловые и др.).

В методических указаниях рассмотрен комплекс вопросов, связанных с изучением свойств, технологии изготовления деталей из полимерных композиционных материалов методом вакуумной инфузии и наиболее распространенных методов оценки качества изготовленных деталей.

После выполнения лабораторных работ студенты будут:

знать проблемы и технологические способы их преодоления; инструментарий, оформление и организацию физико-технических процессов при изготовлении композитов;

уметь проводить стандартные и сертификационные испытания технических процессов и изделий с использованием современных аналитических средств измерений;

владеть навыками проведения оценки свойств различных композиционных материалов; методами исследования, проектирования и проведения экспериментальных работ; по применению оборудования и приборов для определения структуры и свойств промышленных материалов.

 

Выполнение лабораторных работ позволит студентам приобрести профессиональные компетенции в научно-исследовательской, производственной и проектно-технологической деятельности.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1