Введение к работе
Актуальность работы. Резиновые и резинотканевые мембраны нашли широкое применение в авиационной, автомобильной, станкостроительной, химической промышленности, тяжелом и транспортном машиностроении и во многих других областях народного хозяйства в качестве чувствительных элементов приборов и силовых элементов регуляторов. Это связано со специфическими свойствами мембран - малой жесткостью, большими обратимыми деформациями, работоспособностью в широком интервале температур, высокой прочностью и герметичностью. Такие свойства мембран обусловлены использованием резины в качестве конструкционного материала.
Применяемые для изготовления мембран эластомерные материалы должны обладать целым комплексом самых разнообразных свойств: высокой прочностью при разрыве и раздире, низким остаточным удлинением, газо- и водонепроницаемостью, свето-, озоностойкостью и стойкостью к воздействию различных жидких сред, требуемым уровнем прочности связи эластомерного покрытия с текстильными материалами, эластичностью, небольшой массой, долговечностью, стойкостью к истиранию, конкурентоспособностью среди аналогичных изделий, представленных на отечественном рынке.
Свойства мембранных материалов, в основном, определяются составляющими их элементами - армирующей тканью и эластомерным покрытием. При исследовании комплекса свойств мембранного полотна и эксплуатации технических мембран установлено, что срок их службы определяется сохранностью резинового слоя. В настоящее время при производстве технических мембран для авиационной и автомобильной промышленности согласно ТУ 38.056206/6018-94, ТУ 38.0566109-88, ТУ 38.0051166-98 рекомендуется большой ассортимент резиновых смесей на основе бутадиен-нитрильных, этилен-пропиленовых, фтор- каучуков, что связано с разнообразными условиями эксплуатации данного класса резинотехнических изделий. В то же время ужесточение условий эксплуатации запорно-регулируемых устройств арматуро- и приборостроения обусловливают повышение требований к чувствительным элементам приборов и силовым элементам регуляторов.
Известно, что в условиях высоких и низких температур, широкого ассортимента агрессивных рабочих жидкостей мембраны, изготавливаемые на основе фтор- и бутадиен-нитрильных каучуков, не выдерживают требуемых сроков эксплуатации. В связи с этим создание универсальных мембранных
материалов нового поколения, которые обеспечивают высокую работоспособность и длительный срок службы технических мембран в широком диапазоне условий эксплуатации, представляет актуальную задачу как с научной, так и с практической точек зрения.
Цель диссертационной работы. Разработка универсальных эластомерных мембранных материалов и мембран для запорно-регулируемых устройств арматуро- и приборостроения с комплексом улучшенных технологических и эксплуатационных свойств, удовлетворяющих требованиям современной техники, а также расширение областей их применения.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
Разработка научно-обоснованных подходов к рецептуростроению покровного слоя эластомерных мембранных материалов, работоспособных в широком интервале температур (от -50 до +150С) и агрессивных сред - амины, спирто- и серосодержащие топлива и масла, вода и пар.
Обеспечение требуемой прочности связи резина покровного слоя -техническая ткань путем создания эффективных адгезионных составов.
Разработка технологии производства резинотканевых мембранных материалов нового поколения на основе высоконасыщенных эластомеров.
Освоение методики стендовых испытаний резинотканевых мембранных материалов и технических мембран для запорно-регулируемых устройств арматуро- и приборостроения.
Научная новизна.
Впервые в отечественной практике в качестве полимерной основы для покровных мембранных резин предложен эластомерный материал на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука (ГБНК).
Впервые предложены промотирующие системы в составе адгезионных композиций, обеспечивающие требуемый уровень связи резина на основе ГБНК - полиамидная ткань.
Решена научно-техническая задача создания универсального эластомерного мембранного материала, сочетающего работоспособность в широком интервале температурных воздействий -50 -т- +150С и стойкость к аминам, спирто- и серосодержащим топливам, маслам, воде и пару.
Путем реализации инновационных конструкционных решений усовершенствован стенд для испытаний плоских технических мембран по определению их динамической выносливости, что позволило расширить диапазон условий испытаний и повысить точность получаемых результатов.
Практическая значимость.
Создан универсальный эластомерный материал на основе высоконасыщенного бутадиен-нитрильного каучука для технических мембран, который по совокупности эксплуатационных свойств удовлетворяет требованиям, сформулированным в ТУ 38.056206/6018-94, ТУ 38.0566109-88, ТУ 38.0051166-98 для резин на основе бутадиен-нитрильных, фтор- и этилен-пропиленовых каучуков.
Разработана промышленная технология получения резинотканевых мембранных материалов на основе ГБНК, обеспечивающая изготовление технических мембран с требуемым комплексом конструкционных параметров и эксплуатационных свойств.
ЗАО «РУСТ-95» выпущена партия резинотканевого мембранного материала на основе ГБНК Therban 3467 в количестве 100 погонных метров. Акт о выпуске эластомерного материала для технических мембран согласно ТУ 2531.014.41554973-2006 прилагается в диссертации.
ООО «ТД Простор-Автоматика» передана в эксплуатацию партия регуляторов давления РД 015.040.П1100.00.00СБ, оснащенных разработанными плоскими техническими мембранами, которые предназначены для поддержания заданного давления рабочей среды в трубопроводе и обеспечения заданного расхода рабочей жидкости. Выпущенные регуляторы давления РД 015.040.П1100.00.00СБ изготовлены в соответствии с ТУ 4218-026-41554973-2008 и признаны годными к эксплуатации. Акт о выпуске технических мембран (ТУ 2531.014.41554973-2006) прилагается в диссертации.
Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались на XVIII и XX симпозиумах «Проблемы шин и резинокордных композитов». Москва, 2007 г., 2009 г; были представлены в виде демонстрационных образцов на отраслевых выставках (XVIII Международная специализированная выставка «Газ. Нефть. Технологии» - 2010 г.; 10-я Московская межрегиональная выставка «Нефть и газ», MIOGE 2010).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, и 2 - в сборниках докладов научных конференций.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, описания объектов и методов исследования,
экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложений.
Работа изложена на 175 страницах текста: содержит 32 рисунков и 35 таблиц. Список литературы включает 120 наименований.
Похожие диссертации на Резинотканевые мембранные материалы на основе гидрированных бутадиен-нитрильных каучуков
