WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Чистая смола, адгезионный/кагезионный

100% /0%

100% /0%

100% /0%

92%/8%

94%/

6%

91%/9%

100%/

0%

100%/

0%

20% наполнителя

90% /10%

89% /11%

87% /13%

90%/

10%

92%/

8%

87%/

13%

99%/

1%

99%/

1%

50% напрлнителя

85% /15%

87% /13%

80% /20%

90%/

10%

94%/

6%

88%/

12%

90%/

10%

84%/

16%

80% наполнителя

77% /33%

80% /20%

77% /33%

76%/

34%

80%/

20%

79%

/21%

75%/

35%

73%/

37%

В третьей главе приводятся результаты исследования электрических свойств гексагональных ферритов. Были проведены испытания на сконструированной установке использующей как основной элемент тераометр Е6-13. Этот метод позволяет определять сопротивления при температурах от 20 до 800 °С в воздушной среде.

Исходные составы для исследования были выбраны бариевый феррит, имеющий химическую формулу - Ba3Zn2Fe24O41, легированный In в концентрациях х=0; 0,25; 0,5; 0,75, а так же BaCo2 Tix/2 Cox/2 Fe24-хO47, где х=0;1.0;1,5,

Полученные результаты показывают, что удельное объемное сопротивление ферритов гексагональной структуры лежит от 5.109 до 3.107 Ом.см. Гексагональные ферриты имеют достаточно сложное кристаллографическое строение, что ведет к ряду особенностей в магнитных и электрических свойствах. Исследование электропроводности, показало, что ферриты имеют значения удельного электросопротивления, приближающееся к изоляционным материалам. Во многом их электрические свойства схожи со свойствами полупроводников. Так, на температурных зависимостях обнаруживается излом при температурах, близких к темпера­туре Кюри, как и у полупроводников.

Зависимости lnv(t) для ферритов Ba3Zn2Fe24O41 и BaCo2 Tix/2 Cox/2 Fe24-хO47 приведены на рисунках 2 и 3. На рисунках 4 и 5 представлены зависимости удельного объемного сопротивления тех же ферритов в зависимости от концентрации в них легирующих металлов при T=100 0C.

рис.2

рис.3

Снижение v с ростом температуры происходит по экспоненциальному закону. Из зависимостей для структуры видно, что при увеличении концентрации быстро релаксирующегося Ti происходит более интенсивное снижение удельного сопротивления.

рис.4 lnv от концентрации легирующих металлов исследуемой структуры Ba3Zn2Fe24O41

рис.5 lnv от концентрации легирующих металлов исследуемой структуры BaCo2 Tix/2 Cox/2 Fe24-хO47

При увеличении концентрации происходит уменьшение объемного сопротивление материала. Проведен сравнительный анализ влияния концентрации на удельное объемное сопротивление. Из зависимостей видно, что удельное сопротивление уменьшается при увеличении концентрации легирующих металлов. Закон по которому происходит уменьшение удельного сопротивления, нужно уточнить.

В четвертой главе приводятся результаты исследования теплофизических свойств композитов на основе гексагональных ферритов.

Пpоведен деpиватогpафический анализ процесса термодеструкции композиции, состоящей из отверждаемой полиэтиленполиамином (ПЭПА) эпоксидной смолы ЭД–22, наполненной измельченным (порошком) легированным различными металлами гексагональным ферритом бария. Известно, что гексагональные ферриты бария примененяются как компонента для создания радиопоглощающих устройств.

Использовался деpиватогpаф Паулик-Паулик-Эpдей типа "Q-1500D" с записью данных с помощью электpонного потенциометpа. В качестве образцов использовались гранулы отвержденной композиции, размещенные в керамических тиглях. В печи дериватографа тигли экранировались кварцевым стаканом. Погpешность измеpения температуры T составляла 5оС; погpешность аппpоксимации экспериментально наблюдаемой Vэ(T)-скорости уменьшения массы образца теоретической зависимостью (Vp(T)-скоростью) пpи скорости нагрева (скорости сканирования) b=10 K/мин не пpевышала 30%.

Анализиpовались наблюдаемые до 1000 оС c ростом T-температуры уменьшение m(T)-массы образца и Vэ(T)= dm/dt -скорости её уменьшения. Принималось, что Vэ(T) = dm/dT –зависимость может быть аппроксимирована уравнением dm/dT = Vр(T) = (K0/b)e(E/RT) mn1, где n1-поpядок кинетики, E-энеpгия активации пpоцесса уменьшения массы; K0-пpедэкспонента, опpеделяющая эффективное значение (кажущееся значение, брутто-значение) константы скорости теpмодестукции K = K0e(E/RT). Выбрана b-скоpость нагpева 5 и 10 оС/мин.

Эффективные (K0, E, и n1)-значения параметров, определяющих вид аппроксимирующей (теоретической) Vр(T)-зависимости скорости уменьшения массы образца, рассчитывались методом минимизации функционала Ф-суммы квадpатов отклонений значений экспеpиментально наблюдаемой скоpости уменьшения массы Vэ = dm/dT от соответствующих им pассчитываемых по уpавнению dm/dT = Vp = (K0/b)e(E/RT) mn1 значений. Минимизация пpоводилась симплексным методом по специальному плану.

Каждый из фрагментов термогравиметрической зависимости m-массы практически всех исследованных образцов, как правило, содержал 10 – 15 экспе-риментальных значений m(Ti) массы образца, где Ti-температура изменяется в процессе роста с неодинаковым шагом (T = Ti+1 – Ti const). В этой связи можно ожидать привнесение в результаты расчета погрешности, связанной с ограниченным числом значений массы m(Ti) и неодинаковым T-шагом изменения температуры, которые используются в ходе расчетов. Поэтому в работе математическая обработка совокупности экспериментальных значений m(Tiэ) массы предусматривала в компьютерной программе возможность использования и рассчитанных значений m(Tiр) массы. Для этого совокупность экспериментальных значений m(Tiэ), состоящая, например, из G точек, интерполировалась полиномом Лагранжа (G – 1)–степени, с помощью которого рассчитывались значения m(Tiр), изменяющиеся с нужным (разумным по величине) шагом температуры. Такое позволило выявить особенности, ранее не наблюдавшиеся в термогравиметрических зависимостях образцов композиций на основе эпоксидных смол, наполненных измельченными (порошками) ферритами, такими как гексагональные ферриты бария.

В ходе проведении эксперимента были изучены серии образцов композиций на основе эпоксидной смолы ЭД-22 следующих составов.

Без наполнителя:

10% ПЭПА и 90% ЭД-22;

20% ПЭПА и 80% ЭД-22.

C наполнителем из гексагонального феррита Ba3Zn2Fe24O41:

20% феррита, 8% ПЭПА, 72% ЭД-22;

60% феррита; 8%ПЭПА, 32% ЭД-22.

Получены дериватограммы для образцов каждой серии при скорости нагрева 5оС/мин и 10оС/мин.

В ходе анализа полученных дериватограмм установлено, что процесс термодеструкции композиций как с наполнителем феррита бария, так и без него, является трёхстадийным процессом. Каждая стадия характеризуется своей скоростью термодеструкции и температурой, при которой эта скорость максимальна (определяется по кривой ДТГ). Самой короткой из этих трёх стадий (по времени и по диапазону температур) является средняя стадия, а самой продолжительной – третья стадия, завершающая процесс термодеструкции.

Можно отметить, что при увеличении скорости нагрева образца происходит смещение в область более высоких температур участка ТГ-зависимости, где наблюдается окончательное разложение образца наполненной полимерной композиции.

Так, при Vнагрева = 10оС/мин, эта область включает следующий диапазон температур: от 800 – 880оС в зависимости от состава полимерной композиции

(содержание смолы и наполнителя). При Vнагрева = 5оС/мин температуры окончания процесса термодеструкции для изученных образцов входят в область температур от 640 – 700оС, что заметно ниже, чем при более высокой скорости нагрева. При Vнагрева = 20оС/мин, наблюдаемая температура полного разложения наполненного полимера находится при температурах, больших 900оС.

Установлено, что для серии одинаковых образцов наполненного полимера увеличивается остаточная масса при одной и той же температуре с ростом скорости нагрева. Так для образцов наполненной композиции состава (60% феррита, 8% ПЭПА, 32% ЭД-22), с начальной массой mн = 50 мг, при температуре 330оС: при Vнагрева = 5оС/мин остаточная масса 38,6 мг, при Vнагрева = 10оС/мин – 41,8 мг, при Vнагрева = 20оС/мин – 42,2 мг соответственно.

Это можно связать с тем, что при большей скорости нагрева реакции термодеструкции, протекающие при меньших температурах, чем указанная, не успевают полностью завершиться.

Результаты определения эффективных значений параметров кинетики процесса термодеструкции при нагреве композиций в воздухе до 10000С приведены в таблице 2.

Рассчитанные эффективные значения параметра n1 кинетики процесса изменяются в пределах 1,15 – 2,98, существенно отличающихся от значения равного 1, которое рекомендуется применять при расчётах параметров кинетики процесса термодеструкции. Меньшие значения n1 зафиксированы у полимерных композиций с наполнителем при меньшей скорости нагрева (5оС/мин).

Рассчитанное значение E-энергии активации процесса термодеструкции практически для всех трех стадий составляет 40 (±2,5%) кДж/моль; для образцов с содержанием наполнителя наблюдаются более высокие значения энергии активации, чем у композиций без него.

Средние эффективные значения констант скорости термодеструкции для всех 3-х стадий процесса, изменяются в пределах 1,45104 – 4,66101 1/(смгn11).

Все изученные материалы характеризуются примерно одинаковой константой скорости термодеструкции на первом участке процесса. Максимальная скорость термодеструкции у наполненных ферритом композиций наблюдается при меньших температурах, чем у ненаполненных на этом участке. Так, у композиций без наполнителя это 270 2800С, а у наполненных это 130 1600С.

Среднее эффективное значение констант скорости термодеструкции композиции с содержанием феррита 20% на всех трёх стадиях процесса заметно меньше, особенно на 2 и 3 стадиях, чем у ненаполненных композиций (различие на целый порядок). Это говорит о повышении термической стойкости композиции на основе смолы ЭД-22 и наполнителя в виде измельченного (порошка) гесагонального феррита бария Ba3Zn2Fe24O41 в выбранном в работе процентном соотношении в области температур от 350 до 1000оС. Значения константы скорости термодеструкции при скорости нагрева 5оС/мин имеют примерно такие же величины. Однако, установлено, что при введении в композицию ферритового наполнителя до 60% по массе значения константы скорости термодеструкции для всех стадий процесса увеличиваются и даже превышает значения соответствующих констант для ненаполненных эпоксидных композиций.

Таким образом, можно отметить что, при введении в полимер на основе эпоксидной смолы ЭД-22 наполнителя в виде измельченного (порошка) гексагонального феррита бария Ba3Zn2Fe24O41 в количестве 20% по массе, термическая стойкость композиции увеличивается. Но при большом содержании наполнителя (более 50% по массе) термическая стойкость композиции уменьшается.

Таблица 2. Результаты определения эффективных значений параметров кинетики процесса термодеструкции композиции на основе отверждаемой полиэтиленполиамином эпоксидной смолы ЭД-22 и феррита Ba3Zn2Fe24O41

Состав

композиции, % масс.

Состав

композиции, % мас.

Состав

композиции, % масс.

ЭД-22 – 90;

ПЭПА – 10,

Феррит – 0.

ЭД-22 – 80;

ПЭПА – 20,

Феррит – 0.

ЭД-22 – 72;

ПЭПА – 8,

Феррит – 20.

Скорость

нагрева, К/мин

10

10

10

Стадии термогравиграммы

1. от 160 до 350оС

2. от 350 до 500оС

3. от 500 до 872оС

1. от 128 до 312оС

2. от 312 до 475оС

3. от 475 до 838оС

1. от 116 до 310оС

2. от 310 до 470оС

3. от 470 до 838оС

Степень n1

на стадии

1-й: 2,6

2-й: 2,3

3-й: 2,6

1-й: 2,98

2-й: 2,30

3-й: 2,32

1-й: 2,80

2-й: 2,54

3-й: 2,09

Предэкспонента

k0, 1/(смгn11)

на стадии

1-й: 3,25

2-й: 10,1

3-й: 55,8

1-й: 2,85

2-й: 2,62

3-й: 21,20

1-й: 2,63

2-й: 5,73

3-й: 4,27

Среднее значение

константы

k, 1/(смгn11)

на стадии

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»