Российские ученые с помощью математических методов измерили, как добавки гидроксида алюминия и стеарата цинка влияют на скорость полимеризации термореактивных смол, используемых в пултрузии при изготовлении фиброармированного пластика. Исследование опубликовано в Journal of Composite Materials.
В гражданском, морском и дорожном строительстве сегодня широко используется фиброармированный пластик. Это прочный композитный материал, который изготовлен из армированной стекловолокном полимерной матрицы. Популярность фиброармированного пластика обусловлена его преимуществами перед традиционными строительными материалами, такими как сталь, древесина и бетон. Чтобы изготовить какую-либо конструкцию из этого материала, обычно используют метод пултрузии, при котором материал полимеризуется в процессе непрерывной вытяжки.
Инженеры используют математические модели, чтобы совершенствовать метод. Это позволяет не тратить время и деньги на неудачные практические опыты, но требует внимательного рассмотрения многих параметров, которые могут повлиять на качество конечного продукта. Один из них — состав полимерной смеси. Для точного описания процесса пултрузии необходима подходящая модель кинетики отверждения полимерной смолы, которая зависит от присутствия каких-либо технологических добавок. Правильно выбранная модель дает возможность выяснить максимально возможную скорость вытяжки, при которой сохраняются качества вещества. От этого зависит эффективность и рентабельность процесса пултрузии — чем выше максимальная скорость, тем лучше.
Ученые из Центра Сколковского института науки и технологий по проектированию, производственным технологиям и материалам показали, что добавки сильно влияют на скорость полимеризации в процессе пултрузии. Они использовали добавки гидроксида алюминия и стеарата цинка. Исследование показало, что максимальная разница между прогнозируемыми значениями скорости вытягивания для композиций с добавками и без них может отличаться в 1.7 раз, что существенно влияет на производительность пултрузионного процесса.
«В нашей лаборатории “Композиционных материалов и конструкций” активно ведутся работы по оптимизации производственных технологий с целью увеличения рентабельности при соблюдении необходимого уровня качества композитных конструкций. Для этого мы применяем математические модели технологических процессов, которые валидируются при проведении экспериментальных работ на индустриальном оборудовании», — рассказал один из авторов исследования, доцент Сколтеха Александр Сафонов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
