ТЕХНОЛОГИИXXIВЕКА презентация

технологии получения препрегов с высоким содержанием полимера методом вакуумной пропитки и сушки

Результаты получены в ходе выполнения
хоздоговора № 516 МГУЛ с ЗАО «ЗЭМ»
РКК «Энергия» в 2010-2011 г.г.
Договор выполнялся кафедрами:
- материаловедения и технологии
конструкционных материалов;
- процессов и аппаратов д/о производств

В.Д. Котенко,
И.В. Сапожников,
В.В. Абразумов
ЗАО ˝ЗЭМ˝ РКК ˝ЭНЕРГИЯ˝ - В.А. Романенко, А.И. Терёхин, Л.Н. Кузнецова

Требования к содержанию полимера
и летучих продуктов в препрегах

ТАБЛИЦА 1

2

(1)

– пористость полотна из кремнезёмно-капроновой ткани

; (2)

– масса лака в полотне после вакуумного вливания

; (3)

– содержание лака в полотне

; (4)

Математическая модель процесса
вакуумной пропитки и сушки
(расчёт производится на единицу объёма
полотна – 1 см3):

– пористость полотна из кремнезёмной ткани

; (6)

; (5)

– предельное содержание полимера в полотне
ПВП-КТ (ПВП-КТК)

. (7)

– содержание полимера в полотне

ФФС в ЛБС-4

ФФС

ФФС + вода

(КТ
или КТК),
которое подвергается пропитке.
2. Задают содержание полимера (смолы) в препреге gф.
3. По заданной величине gф определяют содержание смолы
в полотне из уравнения

. (8)

4. Проводят лабораторные исследования лака,
предназначенного
для пропитки полотна, на содержание смолы мф масс. ч
и воды мв масс. ч.
5. Рассчитывают массу лака Мл, которая потребуется для
пропитки полотна, по уравнению

, кг. (9)

6. Можно также определить массу удаляемого спирта
Мэ при вакуумной сушке

, кг. (10)

; 4 – вязально-прошивное полотно; 5 – крышка формы; 6 – окно смотровое; 7 – кран для подачи связующего; 8 – мерный цилиндр; 9 – мановакуумметр; 10 – кран вакуумной линии; 11 – вакуум-насос; 12 – кран управления высоким давлением; 13 – компрессор

Схема лабораторной установки

(на примере полотна КТ размером1000х1000х10 мм)

1. Рассчитаем объём полотна

2. Масса полотна Мп при плотности ρКТ = 0,9 г/см3

3. Объём пор Vп в полотне при пористости ткани КТ П = 0,591

4. Задаём содержание смолы в препреге, gф = 0,4 масс. ч.

5. По величине gф определяем массу смолы Мф в полотне из уравнения

, из которого имеем

6. Определяем лабораторными исследованиями содержание смолы
мф масс. ч. в лаке (допустим мф = 0,6). По этой величине определяем
массу лака Мл, которая необходима
для пропитки полотна

7. При плотности лака ρл = 1,041 г/см3 объём лака составит

3

пор:

Vл » Vп → 9,6 » 5,91 литра,

т.е. лак в таком количестве в порах полотна не поместится.
8. Масса смолы + вода в лаке составит (при содержании спирта в лаке мс = 0,31 масс. ч.)

9. При плотности смолы ρф = 1,3 г/см3 (1300 кг/м3) её объём составит

т.е. смола может разместиться в порах полотна, т.к. её объём меньше объёма пор Vф < Vп → 4,74 < 5,81.
10. Масса удаляемого растворителя (спирта) Мс составит

или при плотности спирта ρс = 0,8 г/см3 его объём составит

11. Степень усадки смолы составит

т.е. при сушке объём лака уменьшается на ≈ 40%, что приводит
к уменьшению размеров (контракции) полотна после пропитки.

технологическом процессе используется без остатка именно то количество бакелитового лака, которое необходимо для получения препрега с требуемыми характеристиками.
2. Сокращение длительности технологического процесса пропитки (~ на порядок).
3. Возможность регенерации этилового спирта из бакелитового лака, который может быть использован в других технологических процессах.
4. Сокращение ручного труда с улучшением экологии.
5. Возможность прерывания технологического
процесса на любой стадии и возобновление его
продолжения в любое удобное время.
7. Возможность автоматизации процесса, т.е.
создания АСУ ТП производства препрегов с
заданными характеристиками.

материалов тканой или нетканой структуры [1]. Их получают путем пропитки армирующей волокнистой основы равномерно распределенными полимерными связующими. Пропитка осуществляется таким образом, чтобы максимально реализовать физико-химические свойства армирующего материала. Препреговая технология позволяет получить монолитные изделия сложной формы при минимальной инструментальной обработке.
Также это слоистый наполнитель, в котором стеклоткань пропитана термореактивным связующим веществом, частично отвержденным.
Препреги производят в форме полотна, покрытого с обеих сторон полиэтиленовой пленкой и свернутого в рулон.
Слово образовано относительно недавно прямым англоязычным заимствованием и может быть отнесено к инженерному сленгу.
В английском языке под pre-pregВ английском языке под pre-preg ами понимают упрощенный вариант производства укрепленных углеродными волокнами полимеров, который применяется тогда, когда не требуется высокое качество материала, для более требовательных приложений, таких как авиационная промышленность - используются другие технологии (не имеющих названия препреги). Однако появились технологии, которые потенциально имеют характеристики (менее 1% полостей ), которые смогут удовлетворить требования авиационной промышленности.

количества теплоты из поверх-
ностных слоёв материала, которая поглощается,
рассеивается или преобразуется окружающим
пространством посредством различных физических
механизмов. Динамика поглощения энергии при
этом регулируется самопроизвольно, что позволяет
контролировать температуру поверхности, значи-
тельно ограничивая тепловой поток внутрь мате-
риала.

Под влиянием механических сил, тепла и агрес-
сивности обтекающего изделие потока, происходит
частичное разрушение материала, сопровожла-
ющееся уменьшением его массы.

Закон Планка

устанавливает закон распределения
интенсивности излучения абсолютно
чёрного тела по длинам волн

где с1 = 0,374·10-15 Вт/м2; с2 = 1,439·10-2 м/К;
λ – длина волны, м; Т –температура, К

150 34,5 мм рт ст = -0,96 атм = -0,096 МПа
t = 250 56,7 мм рт ст = -0,93 атм = -0,093 МПА
t = 430 150 мм рт ст = -0,8 атм = -0,08 МПа