Введение к работе
Актуальность проблемы. В материалах ХХУП съезда КПСС подчеркивается, что выпуск полимерных материалов "увеличится за 5 лет более чем на треть при росте традиционных материалов лишь на 6 процентов".
Для решения поставленной задачи необходима разработка современных промышленных технологий и повышение эффективности использования полимерных материалов, что в свою очередь требует возмоано более полной информации об их свойотвах, которую может дать только проведение широкого комплекса научных исследований.
При определении свойств полимерных материалов (оообенно тех, экспериментальное измерение которых невозможно или затруднительно) часто возникают обратные задачи, т.е. задачи поиска причин по наблюдаемым следствиям. Решение таких задач основано на анализе уравнений: дифференциальных (например, поиск кинетических констант по экспериментальным кривым изменения концентраций реагентов во времени при химической реакции), или интегральных (например, установление взаимосвязи между поведением материала при различных режимах нагружения). Обратные задачи' физики полимеров требуют не только решения соответствующих дифференциальных и интегральных уравнений, но и odcjefl оценки корректности найденного решения. Поэтому актуальность выполненной работа ооотояла в разработке методов определения ряда основних характеристик полимерных материалов путем решения обратных задач, при этом найденные решения считали корректными, если расхождение иокомых функций, полученных раочетннм путем и экспериментально, не превышало погрешности измерения. Это позволяет не только существенно уменьшить обвем экспериментальных исследований, необходимых для полной характеристики.материала, но и предложить пу-
-2-.
ти прогноза поведения полимера в условиях, выходящих за рамки лабораторного эксперимента.
Научная новизна исследования заключается в:
нахождении значений кинетических параметров влементарнь стадий реакции синтеза олигошдвда, что позволило охарактеризовать механизм процесса;
получении общих закономерностей для определения величин
индукционного периода в неизотермическом режиме отверздения,
когда неизотерыичность вызывается тепловыделениями при химичес кой реакции;
г доказательстве принципиальной некорректности задачи рас чета ШР по кривой течения расплава полимера /т.е. невозможное ти в общем случае найти произвольное ШР по- полученной экспери ментально кривой течения в силу некорректности решаемой при эт обратной задачи), но показано, что такая задача становится кор ректной при наличии априорной информации о форме ШР;
решении обратной задачи расчета кривых ползучести по эк периментальным данным релаксации напряжения и подтверждении ко ректности решения для полимерного материала конкретного типа;
использовании метода механической ^рье-спектроокопии (ЬЫС) для анализа "стандартных" кривых одноосного растяжения п лимера, что позволило предложить новый метод корректного описа ния ползучести,
Практическая ценность состоит в разработке методов опреде ления показателей свойств полимеров, знание которых необходимо при их синтезе, переработке и применении (индекса полидиопэрон сти, констант окоростей реакций, индукционного периода, механи чіских характеристик при различных режимах нагружения).
Разработаны методы:
- определения показателя полвдисперсности по кривой течен
расплава полимера;
- определения комплекса вязкоупругях.характеристик материала по данным испытаний на одноосное растяжение.
Разработана и аттестована методика "Определение ыолекуляр-но-массового распределения олигомеров на основе 4,4-дифеншімі.-тандиизоцианата, диангидрида 3,з',4,4!-бен8офенонотетракарбоновой кислоты и пиромеллитового диангидрида" (J5 10.2-13-86).
В рамках контракта между В/О "Внештехника" и фирмой "УТС Тестсистеме ГмбХ" (ФРГ) реализован и внедрен метод MSEC.
Автор защищает следующие основные положения;
-
При синтезе олигоимидной смолы в реакциях мономеров с различными а-мерами не наблэдается изменения реакционной способности концевых групп с увеличением длины цепи олигомера. Лимитирующей стадией процесса является взаимодействие между олиго-мзраыи, что позволяет в упрощенной кинетической схеме использовать только два независимых параметра: константу скорости реакции с участием мономеров и константу скорости реакций с участием только олигомеров.
-
Возможность расчета и конкретные результаты определения зависимости индукционного периода от температуры, начальной скорости реакции и энергии активации для реакций неизотермического отверждения, когда источником неизотерыичности является тепюта химической реакция.
-
Обратная задача определения произвольного ШР по кривой течения расплава полимера в принципе некорректна вне зависимости от вида теоретической модели. Задача может стать корректной, если известна форма ШР, или хотя бы, что оно унимодально. .
-
Обратная задача расчета функции ползучести по. релаксационной криво!! в обшей пйсгаіМвке Й'ё является некорректной'. їіб возмоянобть адекватного определения кривой ползучестп,заЕі:сііт от выбора способа аппроксимации экспериментальных данних. Так, ис-
пользование метода разложения исходной релаксационной кривой на сумму экспонент позволяет решить задачу с требуемой точностью.
5. Применение метода МФС для анализа экспериментальных данных по статическому растяжению позволяет корректно определить ползучесть полимера.
Апробация работы. Результаты исследований, вошедшие в диссертацию, докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: научно-технических конфереіщиях ШЇИПМ; Международном форуме по тепло- и массообмену, г.Минск, 1988; Sih RnnuaL
Meeting of Inteznational PoLymez Processing-$>ociettf, Kyoto, Japan, 19&9.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей и
2 тезисов докладов на конференциях, которыЪ отражают основные результаты проведенных исследований.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 161 страницах машинописного текста, Еключает 22 рпсутка, 6 таблиц и состоит из введения; обзора литературы; глав, в которых рассматривается решение обратных задач определения характеристшс полимеров; выводов; библиографии, состоящей из 105 наименований, и приложений, включающих аттестованную методику и акт внедрения результатов работ.
