IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

Развитие современных наукоемких отраслей техники сопровождается широким использованием полимерных материалов (ПМ). Особенно широко применяются полимерные прокладки, пленки, покрытия и клеевые прослойки. При этом расширяется диапазон требований предъявляемых к ПМ. Для многих теплонапряженных систем часто требуется повысить теплопроводность ПМ. Широко применяемый на практике способ повышения теплопроводности  полимеров путем насыщения их металлическими порошками не дает должного эффекта и сопровождается заметным снижением прочности особенно для клеевых соединений [1]. Предлагается решить эту проблему созданием упорядоченных структур из частиц дисперсного наполнителя ферромагнитной природы под воздействием постоянного магнитного поля [2].

Магнитная обработка образцов из неотвержденных ПМ производилась на установке, состоящей из электромагнитного индуктора с подвижными башмаками, блока питания и термокамеры. Установка позволяет создавать постоянное магнитное поле напряженностью от 0 до 32 10⁴ А/м. В качестве образцов применялись полимерные прокладки в виде дисков диаметром 30 мм и толщиной 1 мм из полимерной композиции в составе эпоксидной смолы ЭДП с отвердителем в виде полиэтиленполиамина и пластификатором из дибутилфтолата. Наполнителем является ферромагнитный железный порошок марки ПЖВ. Обработка в магнитном поле осуществлялась в термокамере в процессе отверждения полимерной композиции, помещенной во фторопластовую кювету. Температура отверждения поддерживалась в пределах 70...80⁰С. Кроме полимерных прокладок магнитной обработке подвергались клеевые прослойки толщиной от 0,5 до 1мм между металлическими дисками из стали 12Х18Н10Т. Изготовленные надобным способом образцы исследовались затем на теплопроводность.

Коэффициент теплопроводности магнитообработанных образцов находился на установке, в основу функционирования которой заложен метод двух температурно-временных интервалов [3].     

Представленные на рисунке графики - данные опытов, свидетельствуют о значительном повышении коэффициента теплопроводности  магнитообработанных полимерных прокладок. Это объясняется образованием под действием магнитного поля цепочечных структур из частиц наполнителя. При этом с ростом напряженности магнитного поля и концентрации наполнителя повышается теплопроводность прокладок, что также объясняется увеличением числа цепочечных образований и более плотной упаковкой частиц наполнителя.

Под действием магнитного поля в полимерном материалам образуется ярковыраженная анизотропная по теплопроводности структура. В этом несомненное достоинство предлагаемой технологии получения дисперсно-наполненных полимерных материалов с заданными физико - механическими свойствами.

Из того же рисунка видно, что применение пульсирующего магнитного поля в еще большей степени повышает коэффициент теплопроводности полимерных прокладок. При этом просматривается тенденция к более ускоренной стабилизации процесса формирования теплопроводящих структур из частиц наполнителя. Можно полагать, что более высокая теплопроводность прокладок, обработанных в пульсирующем поле, объясняется более плотной упаковкой частиц наполнителя.   

Аналогичная картина наблюдается и для клеевых прослоек. Кроме повышения теплопроводности магнитообработанных клеевых прослоек значительно растет прочность таких клеевых соединений. Наблюдаемый эффект повышения прочности клеевых соединений можно объяснить более плотной сшивкой структурных элементов полимера под воздействием магнитного поля.

Так, для соединения с клеевой прослойкой, насыщенной ПЖВ до 30% по массе, предел прочности при сдвиге составлял 13,13 МПа. При обработке подобной  прослойке в магнитном поле напряженностью порядка 24 10⁴ А/м предел прочности возрастает до 22,53 МПа. Такой рост прочности соединения представляет особый интерес для ответственных технических систем.

Таким образом, предлагаемый технологический прием представляется достаточно перспективным в плане создания теплопроводных и прочных изделий из полимерных материалов.

Код для цитирования: Скопировать