1383

для этих ЭПР при 1,6 линии Rb const образуют с линиями a const

малые углы: прочность зависит в основном от концентрации модификатора, но не от содержания дисперсных фаз.

А

Рис. 5.6. Линии равной прочности на растяжение при изгибе ЭПР серии 1

Рис. 5.7. Линии равной прочности на растяжение при изгибе ЭПР серии 2

101

Рис. 5.8. Линии равного абсолютного разупрочнения ЭПР серии 1

Рис. 5.9. Линии равного абсолютного разупрочнения ЭПР серии 2

102

Для ЭПР серии 2 (рис. 5.7) влияние модификатора выражено во всей исследованной области за исключением диапазона 2% a 3% . В этом

диапазоне линии Rb const практически ортогональны линиям a const :

малые количества ФХУЖ не оказывают существенного влияния на прочность при изгибе. Введение большого количества заполнителя (область1,3) ослабляет его влияние на прочность ЭПР серии 2 (рис. 5.7), однако

из рис. 5.9 следует сохранение отрицательного влияния заполнителя на исследуемый показатель – разупрочнение при переходе от состава F к составу B составляет около 2 МПа.

Для каждой из серий максимальная прочность на растяжение при изгибе достигается на границе – в точке C, соответствующей минимальному содержанию заполнителя. Исследованные ЭПР, предназначенные для защиты от коррозии, не являются оптимальными с точки зрения высокой прочности на растяжение при изгибе (максимум прочности при сжатии для серии 1 (рис. 5.2) достигается во внутренней точке).

5.2.3. Сопротивление удару

Регрессионные зависимости сопротивления ударным нагрузкам для исследованным ЭПР:

– для серии 1, МДж/м3:

Линии равного сопротивления удару показаны на рис. 5.10 и 5.11. Для нахождения абсолютного изменения сопротивления удару при переходе от компаунда к ЭПР на основе данного компаунда были изготовлены и исследованы образцы ЭК размеров 0,02 0,02 0,02 м (расчет состава ЭК выполнен в соответствии с (5.6)… (5.15), технология приготовления композиций изложена в разд. 3). Линии равного абсолютного изменения приведены на рис. 5.12 и 5.13.

Для серии 1 сопротивление удару преимущественно зависит от объемной доли тонкодисперсной фазы: линии Rr const в области высокого на-

полнения составляют малые углы с линиями vf const (рис. 5.10). Незави-

симо от концентрации ПМФС введение этого модификатора оказывает положительное влияние на сопротивление удару; аналогичное влияние оказывает увеличение коэффициента раздвижки.

103

А

Рис. 5.10. Линии равного сопротивления удару ЭПР серии 1

Рис. 5.11. Линии равного сопротивления удару ЭПР серии 2

104

Рис. 5.12. Линии равного абсолютного разупрочнения ЭПР серии 1

Рис. 5.13. Линии равного абсолютного разупрочнения ЭПР серии 2

105

Линия Rr 90 МДж/м3 для ЭПР серии 1 охватывает большую часть

области DGFB. Следовательно, при наполнении аморфным углеродом и ВОХП, использование ФХУЖ в качестве модификатора (концентрация 3,5% a 5% ) позволяет получить материал с высоким сопротивлением

удару при значительном содержании заполнителя.

Анализ изменения сопротивления ударным нагрузкам упрощается при рассмотрении не только абсолютного, но и относительного изменения данного показателя при переходе от компаунда к ЭПР (рис. 5.14 и 5.15).

Рис. 5.14. Линии равного относительного разупрочнения ЭПР серии 1

Исходя из рис. 5.12. можно сделать вывод, что введение ПМФС оказывает отрицательное влияние на сопротивление удару. Однако вид линий относительного разупрочнения (рис. 5.14.) убедительно свидетельствует, что это не так: практически во всей области линии Rr const перпендику-

лярны линиям a const . Сопротивление удару снижается при введении

заполнителя, а не модификатора.

Характер изменения сопротивления удару для серии 2 (рис. 5.15) аналогичен; введение ФХУЖ компенсирует отрицательное влияние грубодисперсной фазы. Эффект от введения ФХУЖ наиболее выражен для области I, соответствующей высокому содержанию дисперсных фаз; это следует из

106

Рис. 5.15. Линии равного относительного разупрочнения ЭПР серии 2

Как и в случае показателя Rb , максимум сопротивления ударным на-

грузкам достигается на границе: оптимизация по единственному параметру – сопротивлению ударным нагрузкам – в исследованной области не может быть выполнена.

5.3. Исследование зависимостей эксплуатационных свойств ЭПР от рецептурных факторов

с применением экспериментально-статистических моделей

5.3.1. Разработка экспериментально-статистичеких моделей водопоглощения ЭПР

Найденные в результате обработки эмпирического материала экспери- ментально-статистические зависимости водопоглощения от рецептурных

рис. 5.16 и 5.17. Линии равного абсолютного изменения водопоглощения

107

при переходе от компаунда к ЭПР на основе данного компаунда показаны на рис. 5.18 и 5.19.

Рис. 5.17. Водопоглощение ЭПР серии 2

108

В области I с высоким содержанием дисперсных фаз водопоглощение композита определяется преимущественно свойствами его микроструктуры (компаунда): линии M const образуют малые углы с линиями рав-

ной объемной доли как бинарного наполнителя «SiO2+ВОХП» (рис. 5.16), так и наполнителя «аморфный углерод+ВОХП» (рис. 5.17). При этом характер изменения водопоглощения для серий 1 и 2 совпадает – имеет место его возрастание вместе с увеличением объемной доли наполнителя в компаунде. При использовании гидрофильной тонкодисперсной фазы абсолютная величина водопоглощения в области I несколько выше, однако это различие несущественно (рис. 5.16 и 5.17, базовый состав A): при малой концентрации модификатора повышенные значения водопоглощения обусловлены влиянием заполнителя на свойства ЭПР.

Для ЭПР, в рецептуру которого входит аморфный углерод, условиеM 1% определяет диапазон, распространяющийся не только на об-

ласть III, но и на большую часть области II: использование бинарного наполнителя «аморфный углерод+ВОХП» и ФХУЖ как модификатора при прочих равных условиях предпочтительнее для получения материала с меньшим водопоглощением. Однако в целом влияние рецептуры компаунда на свойства ЭПР в областях II и III невелико. На это указывает подобие изолиний водопоглощения (рис. 5.16 и 5.17) и линий его равного абсолютного изменения при переходе от компаунда к ЭПР с компаундом той же рецептуры (5.18 5.19); таким образом, на водопоглощение ЭПР с малой объемной долей тонкодисперсной фазы (области DGFB и ECFG) доминирующее влияние оказывает коэффициент раздвижки зерен заполнителя.

Возрастание водопоглощения ЭПР при увеличении содержания заполнителя можно компенсировать модификацией ФХУЖ в количестве 4…5 %. На это указывает уменьшение угла между линиями M const и

a const , который, оставаясь близким к / 2 для большей части области,

уменьшается практически до нуля при переходе к базовому составу C (рис. 6.17), соответствующему рецептуре с 5 % ФХУЖ.

5.3.2. Влияние рецептурных факторов на водостойкость ЭПР

Экспериментально-статистические зависимости водостойкости от рецептурных факторов имеют вид:

– для серии 1:

Линии равной водостойкости показаны на рис. 5.20 и 5.21. Линии равного абсолютного изменения водостойкости при переходе от компаунда к ЭПР на основе данного компаунда показаны на рис. 5.22 и 5.23.

110