Теплофизические характеристики наполненных полимерных пленок - Разработка композиционного многослойного полимерного радиопоглощающего материала на основе поливинилхлоридных пленок, наполненных диспергированным углеродным волокном
Определение теплофизических характеристик наполненных полимерных пленок очень важно с практической точки зрения. Предполагаемой областью применения материалов является изготовление защитных чехлов технического назначения, предназначенных, например, для электронной или радиоаппаратуры. Поэтому следует понимать, как ведут себя материалы при различных температурах, как они могут отводить или аккумулировать тепло.
Для этой цели получали зависимости тепловых эффектов, отражающих структурные изменения пленок на основе ПВХ, от температуры нагрева (ДТА-граммы) и зависимости массы от температуры (термограммы) для выявления роли углеродного волокна.
Исследования теплофизических характеристик проводили на наполненных монолитных пленках на основе ПВХ с использованием термоанализатора синхронного PerkinElmer STA 6000 при скорости нагрева 5 єС/мин и в диапазоне температур от 150 до 750 єС. Предварительные эксперименты показали, что образцы с пористой структурой ведут себя идентично монолитным, и нет необходимости исследовать широкий спектр материалов.
По результатам предварительных испытаний было установлено, что образцы с пористой структурой ведут себя идентично монолитным, и нет необходимости исследовать широкий спектр материалов, а также определено, что при температуре менее 150 єС изменение массы образцов не происходит.
Результаты проведенных исследований полимерных пленок с содержанием углеродного волокна от 0,25 до 1,0 мас. ч. на 100 мас. ч. ПВХ представлены на рисунках 37-40.
Анализ полученных данных показал, что процесс разложения пленок на основе ПВХ, наполненных углеродным волокном, происходит в три стадии. Учитывая похожий характер разложения пленок, для наглядного представления была создана общая термограмма (рис. 41) В процессе каждой стадии масса образца уменьшалась на определенную величину, что отражается соответствующими участками зависимости (рис. 41). Очевидно, что чем меньше потери массы на первых двух стадиях разложения ПВХ, которые протекают при относительно небольшой температуре, и чем больше потери массы на третьей стадии разложения, которая протекает при максимальной температуре, тем выше термостойкость наполненного ПВХ. Практическое значение имеет исследование зависимости уменьшения массы ПВХ, которое достигается на каждой стадии разложения, от концентрации углеродного волокна.
Уменьшение массы наполненных полимерных пленок на каждой стадии разложения рассчитывали по формуле:
,(3.1)
Где - уменьшение массы образца в течение определенной стадии разложения (определяли из термограммы), кг;
- начальная масса образца, кг;
С - содержание наполнителя, %.
Таким образом, при расчете потерь массы образца на каждой стадии разложения исключили влияние содержания электропроводящего наполнителя, который в интервале температур эксперимента не разлагается. Зависимости уменьшения массы пленок, достигаемые на каждой стадии разложения, от степени наполнения углеродным волокном представлены на рисунке 42.
Увеличение содержания углеродных волокон приводит к возрастанию части поливинилхлорида, разложение которого происходит на III стадии процесса. При этом наблюдается уменьшение части ПВХ, который разлагается на I стадии процесса. Количества полимера, разлагающегося на II стадии, при увеличении степени наполнения уменьшается незначительно.
Механизм стадийного разложения пленок отражает процесс структурирования растворенного ПВХ в присутствии углеродных волокон. Можно выделить три основных области структурирования ПВХ (рис. 41). Зона I - область, в объеме которой формирование структуры ПВХ не зависит от содержания наполнителя. Зона III-область, в объеме которой на поверхности волокон происходит формирование адсорбционных оболочек из ориентированных сегментов макромолекул ПВХ. Зона II-промежуточная область, в объеме которой достигается определенная степень структурирования макромолекул ПВХ, которая меньше степени структурирования в объеме зоны III. При получении пленок зоны структурирования макромолекул ПВХ сохраняются.
Термостойкость наполненных полимерных пленок зависит от межмолекулярного и внутримолекулярного взаимодействия, на преодоление которых затрачивается тепловая энергия. Внутримолекулярное взаимодействие определяется химическим составом макромолекулы полимера и не зависит от введения наполнителя. Напротив, структурирование ПВХ на поверхности частиц наполнителя приводит к уменьшению расстояния между макромолекулами и фиксация их положения. Результатом структурирования является увеличение межмолекулярного взаимодействия, что хорошо отражает полученные экспериментальные результаты зависимости термостойкости ПВХ от степени наполнения углеродными волокнами.
Рис. 37. ДТА-грамма и термограмма полимерной пленки с содержанием углеродного волокна 0,25 мас. ч.
Рис. 38. ДТА-грамма и термограмма полимерной пленки с содержанием углеродного волокна 0,5 мас. ч.
Рис. 39. ДТА-грамма и термограмма полимерной пленки с содержанием углеродного волокна 0,75 мас. ч.
Рис. 40. ДТА-грамма и термограмма полимерной пленки с содержанием углеродного волокна 1,0 мас. ч.
Рис. 41. Общий вид термогравиметрического анализа разложения пленок на основе поливинилхлорида
Рис. 42. Уменьшение массы пленок на перовом (_) и втором (?) этапах разложения пленок на основе поливинилхлорида
Похожие статьи
-
Исходя из области применения радиопоглощающих полимерных материалов, можно утверждать, что наряду с радиофизическими характеристиками огромное значение...
-
Для исследования радиофизических свойств радиопоглощающих полимерных материалов в настоящей работе было рассмотрено влияния весовой концентрации...
-
1. Отработана методика получения и определены оптимальные с технологической точки зрения рецепты для разработки монолитных и пористых поливинилхлоридных...
-
Технология пластизолей на основе поливинилхлорида позволяет получать весьма широкий круг самых разнообразных полимерных материалов, в том числе...
-
Интенсивное развитие радиоэлектронной техники обусловило постоянное присутствие повышенного уровня электромагнитного излучения (ЭМИ) в окружающей среде...
-
Как правило, в общем случае РПМ - это композит, состоящий из проводящего наполнителя и диэлектрической матрицы. Проводник при этом находится в...
-
Исследование радиофизических свойств ненаполненных полимерных пленок В настоящее время существует потребность в создании радиопоглощающих материалов для...
-
Анализ теплофизических характеристик радиопоглощающих полимерных материалов проводили с применением методов дифференциально-термического (ДТА) и...
-
Поведение материальных сред под воздействием внешнего электромагнитного поля характеризуется посредством комплексной диэлектрической проницаемости ( Е ),...
-
Испытание прочностных свойств ПВХ-пленок проводили на универсальной настольной электромеханической испытательной машине Instron 5969 (рис. 15). Разрывная...
-
Объекты исследования Для выявления способности эффективного поглощения электромагнитного излучения в работе были исследованы различные полимерные...
-
Одним из наиболее распространенных и доступных критериев оценки радиопоглощающих материалов является величина коэффициента отражения при нормальном...
-
Классификация и виды радиопоглощающих материалов Радиопоглощающий материал - материал, обеспечивающий снижение уровня отражения электромагнитной волны...
-
Метод оптической микроскопии Изучение структуры образцов было проведено с помощью настольного растрового электронного микроскопа Jeol 5000 NeoScope (рис....
-
Немало важный интерес представляет изучение структуры поверхности электропроводящего наполнителя, для этого использовали атомно-силовой микроскоп (АСМ)...
-
Электромагнитное излучение оказывает отрицательное влияние на организм человека, а также препятствует эффективной работе радиотехнического оборудования....
-
Стекло - Стекло и строительные материалы на основе минеральных вяжущих веществ
C:Documents and SettingsСvetaLocal SettingsTempRar$DI00.922Все для материаловеденияСтеклоСтеклышко1.htm - word0000#word0000 Стекло, твердый аморфный...
-
Определение формы и габаритных размеров упаковки Для разработки развертки и штанцевальной формы картонной упаковки для пищевой отрасли была выбрана...
-
Общая характеристика металлов - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Физические свойства металлов и сплавов 1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В...
-
Введение, Характеристика готового продукта - Разработка технологии получения строительного материала
В данной курсовой работе "разработка технологии получения строительного материала" мы будем рассматривать следующие решения задач, для достижения цели:...
-
Композиционные материалы - Неметаллические материалы
Композиционные или композитные материалы - материалы будущего. После того как современная физика металлов подробно разъяснила нам причины их...
-
Технологическая схема зависит от вида и характера, вида и качества исходных материалов, от уровня развития техники (рис.1.). Рисунок 1- Технологическая...
-
Характеристика ассортимента - Организация продажи твердых сыров в магазине Боровецкое №1
В нашей стране твердые сычужные сыры составляют большую часть производимых сыров. По размеру и весу их делят на крупные и мелкие. По технологии...
-
Производство стали - Разработка технологического процесса изготовления детали "зубчатое колесо"
Сущность процесса Основными материалами для производства стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап). Содержание углерода и примесей в стали...
-
Рис. 2. Последовательность стадий роста пленки Образование покрытия начинается с возникновения зародышей. На первом этапе происходит столкновение атомов...
-
Обработка резанием является одним из самых универсальных видов обработки. Этим методом можно получать детали любой формы при любых требованиях к чистоте...
-
Для стадии дробления известняка важнейшими является свойство дробимость и водопоглощения. Дробимость характеризует относительную сопротивляемость породы...
-
Основными параметрами, характеризующими нераспыляемый газопоглотитель, являются следующие: - скорость сорбции; - емкость сорбции; - селективность...
-
Исследования сорбционных испытаний газопоглотителей на основе титан-ванадиевого сплава На основе выбранного порошка титан-ванадиевого сплава было...
-
Детали, изготовленные из карбонокомпозитов и кевларокомпозитов, полностью заменили традиционные силовые элементы конструкции в высокотехнологичных...
-
Биоразлагаемый материал на основе полиамида и натурального каучука
БИОРАЗЛАГАЕМЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ПОЛИАМИДА И НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА В мире существует проблема, которая остро нуждаются в применении искусственных...
-
Заключение - Полимерные органические волокна
Полимеры - это высокомолекулярные соединения состоящие из макромолекул. Макромолекулы большинства высокомолекулярных соединений построены из одинаковых...
-
Физический способ состоит в термическом испарении и конденсации под специальным колпаком в вакууме наносимого вещества или его катодном распылении на...
-
Полимерные органические волокна - Полимерные органические волокна
Полимерные волокна получаются в результате процессов нефтехимии из полимеров, таких как: O полиамидный нейлон; O полиэфир - полиэстер (PET или PBT); O...
-
ХАРАКТЕРИСТИКА МОЛОКА РАЗЛИЧНЫХ ЖИВОТНЫХ, СЛИВКИ - Кисломолочные продукты
Наряду с коровьим в народном хозяйстве используют молоко других животных. ОВЕЧЬЕ МОЛОКО по сравнению с коровьим богаче жиром и белком и характеризуется...
-
Стальной аппарат с мешалкой. Он состоит из корпуса и перемешивающего устройства с приводом. Корпус! включает в себя: цилиндрическую обечайку с приварным...
-
Пластмассы. Основные характеристики пластмасс - Пластмассы. Их свойства и области применения
Пластические массы (пластмассы, пластики) -- материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагревания и давления...
-
Для производства преформ на производственной линии SIPA PPS48 используется сырье в гранулах - полиэтилентерефталат. Полиэтилентерефталат - синтетический...
-
Для получения пленок SiC использовалась вакуумная установка типа УРМ3, модернизированная с учетом особенностей предполагаемой методики получения....
-
Общая характеристика производства - Промышленное производство мелкодисперсной фракции дерева
Процесс изготовления МДФ включает в себя четыре стадии. 1. На первом этапе осуществляется подготовка сырья. Поскольку МДФ плиты производят из леса...
Теплофизические характеристики наполненных полимерных пленок - Разработка композиционного многослойного полимерного радиопоглощающего материала на основе поливинилхлоридных пленок, наполненных диспергированным углеродным волокном