Введение к работе
Актуальность работы. Проблема быстрого и надежного прогнозирования долговременной работоспособности эластомерных материалов и изделий является весьма важной как на стадии опытно-конструкторских работ при отработке новых рецептур, так и в массовом производстве для контроля качества выпускаемых изделий Благодаря оптимальному сочетанию достаточно низкой плотности с высокими физико-механическими и усталостными свойствами микроячеистые полиуретаны (МПУ) широко применяются при производстве различных амортизирующих деталей в автомобильной промьшшенности и медицинской технике Особые требования по качеству и надежности предъявляются к формообразующим элементам (ФОЭ) протезно-ортопедических изделий, которые должны эксплуатироваться без разрушения в течение 3-х лет, или 1х106 циклов на стенде Однако, как показывает практика, в целом ряде случаев (около 30% изделий) ФОЭ не обладают требуемой работоспособностью Это связано, прежде всего, с отсутствием надежных методов и параметров для контроля качества и технологии их изготовления Используемый до настоящего времени в РКК «Энергия» показатель - твердость по Шору А является скорее характеристикой «комфортности» ФОЭ и не пригоден для предсказания его длительной работоспособности Достоверную информацию дают стендовые испытания, но они не применимы для оперативного контроля качества вследствие их трудоемкости и длительности (несколько месяцев)
В связи с этим особую актуальность приобретает разработка экспресс методов оценки качества на основе новых структурно чувствительных показателей, позволяющих ориентировочно прогнозировать длительную работоспособность МПУ и своевременно вносить необходимые изменения в технологический процесс их производства
Цель работы. На основе комплексного изучения физико-механических, термомеханических и усталостных свойств МПУ разработать методику быстрого прогнозирования длительной работоспособности и найти способы повышения качества вьшускаемых изделий В работе были поставлены следующие задачи
1 Разработать ускоренный метод оценки длительной
работоспособности материала МПУ
2 На базе комплексного исследования деформационно-прочностных,
термомеханических и усталостных свойств МПУ найти структурно-
чувствительные показатели и разработать экспресс метод для
ориентировочной оценки длительной работоспособности МПУ
-
Исследовать влияние рецептурно-технологических факторов на показатели усталостной выносливости МПУ и провести оптимизацию технологии изготовления ФОЭ с целью повышения качества изделий
-
На основе изучения закономерностей усталостного разрушения МПУ разработать способы и найти оптимальные режимы физической модификации для повышения качества некондиционных изделий.
Научная новизна:
- Впервые обнаружен различный характер изменения деформационно
прочностных и усталостных свойств МПУ с различным нзоцианатным
индексом от температуры испытания
Установлена зависимость между термомеханическими параметрами Бг/Ео и Оряюо и усталостными свойствами, которая может использоваться для быстрого прогнозирования работоспособности МПУ
Установлено, что ведущую роль в формировании усталостных свойств играют термостойкие упорядоченные домены жестких блоков для сравнительной оценки концентрации, которых методом ДСК предложен параметр Qimoo
- Показано, что при циклическом воздействии разрушения химических
связей сетки не происходит, а изменение свойств МПУ связано с
перестройкой и последующим разрушением доменов жестких блоков
Практическая значимость работы:
Метод ускоренной оценки работоспособности МПУ внедрен в РКК «Энергия» как Методика №108-5-084 «Прогнозирование ресурса эксплуатации материала ФОЭ протезов стоп»
Термомеханические параметры Ет/Е0 и Оряюо использованы для контроля качества МПУ при создании «Методологии приемо-сдаточных испытаний»
Рекомендация по оптимизации изоцианатаого индекса на уровне 1,0±0,02 использована в РКК «Энергия» при разработке программы для ЭВМ литьевой машины «Desma», которая на основе данных входного контроля исходных компонентов и их смесей позволяет определять оптимальные технологические параметры дозаторов (число оборотов насосов по линиям А, В) для поддержания изоцианатного индекса с точностью 0,02 ед Это позволило повысить качество отечественного МПУ полученного в условиях РКК «Энергия» до уровня импортного МПУ для ФОЭ зарубежных фирм «Otto Book» и «Seattle Foot»
Способ термообработки (120С, 6 час) использован для повышения качества некондиционных изделий из МПУ
Рекомендация по использованию смесевого изоцианата МДИНДИ реализована при изготовлении вкладных клиньев переменной жесткости с повышенной износостойкостью в составе стопы типа «Such».
Полученные в диссертации данные использованы при разработке ТУ «Микроячеистый пенополиуретан ППУ-ЭПР ТУ 2254-003-02066492-00»
Апробация работы. По материалам работы имеется 6 публикаций Результаты работы докладывались на 19, 20 и 21 Международных
конференциях молодых ученых по химии и химической технологии (Москва, 2005 - 2007г.), IV Всероссийской Каргинской конференции «Наука о полимерах 21 веку» (Москва 2007 г ).
Объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методической части, экспериментальной части, выводов и списка литературы Работа изложена на 134 страницах машинописного текста, содержит 72 рисунков, 20 таблиц и 117 ссылок на литературу
Основание для проведения работы. Федеральная целевая программа «Разработка и производство средств протезирования, строительство, реконструкция и техническое перевооружение протезно-ортопедических предприятий», входящая в состав комплексной Федеральной программы «Социальная поддержка инвалидов»
