XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В последние годы трехмерное компьютерное моделирование и появление 3D-принтеров позволило изготавливать детали и узлы различных устройств из полимерных материалов, что намного быстрее, экономичнее, чем из традиционных металлов.

Очень перспективными в этом контексте являются полимерные материалы: они легкие, хорошо поддаются печати на 3D-принтере, достаточно долговечны. Для использования этих материалов, они должны быть устойчивы к компонентам агрессивных сред. Для испытаний был приготовлен рабочий раствор, содержащий 30% диметоата, 9% клетодима и 61% воды.

Целью наших исследований было изучить устойчивость полимерных материалов к этим компонентам. Для исследований были выбраны два полимерных материала: полипропилен (ПП) и полиэтилентерефталатгликоль (ПЭТГ). Испытания образцов пластмасс проводили в соответствии с ГОСТ 12020-72 (Методы определения стойкости к действию химических сред) и 11262-80 (Метод испытания на растяжение). Сущность метода заключается в определении изменения массы, внешнего вида, а так же прочностных характеристик стандартных образцов пластмасс в ненапряженном состоянии после выдержки в течение определенного периода времени в реагентах. Для сравнительных испытаний различных пластмасс из них были изготовлены образцы одной формы («лопатка» в соответствии с ГОСТ11262-80) и одинаковых размеров.

Каждый образец взвешивали в стеклянном закрытом сосуде с точностью до четвертого десятичного знака. Образцы помещали в сосуды с химическим реагентом при комнатной температуре так, чтобы они полностью были погружены в химический реагент (образцы не должны соприкасаться друг с другом и со стенками сосудов). Продолжительность испытания пластмасс при стандартных испытаниях - 7 недель.

Химический реагент в ходе испытания перемешивали не реже одного раза в сутки и периодически, визуально контролировали объем его в сосуде. После окончания испытания образцы ополаскивали водой, вытирали неворсистым материалом, взвешивали и определяли линейные размеры. Изменение внешнего вида образцов определяли путем его визуального сравнения с образцом, не подвергавшимся испытанию. При этом определяли изменения размеров, цвета, блеска, наличие трещин, пузырей. Проведенные исследования показали, что незначительные визуальные изменения ПЭТГ проявились в небольшом окрашивании образцов, что связано с их набуханием в рабочем растворе, проникновением последнего в поры материала. С самими образцами после длительного выдерживания в рабочем растворе ничего не произошло: целостность не нарушена, трещин, коррозионного растрескивания, деформации не наблюдали. Т.е. оба образца прошли эту стадию испытаний хорошо, проявили химическую стойкость к рабочему раствору. У обоих образцов наблюдалось небольшое изменение массы, в следствии набухания. Изменение физико-механических свойств образцов после длительного выдерживания в рабочем растворе, контролировали по разрывной нагрузке и разрывному удлинению.

Проведенные исследования показали, что оба материала являются химически устойчивыми при длительном контакте с рабочим раствором. При выдерживании образцов в химрастворе на протяжении 7 недель наблюдается и у ПП, и у ПЭТГ уменьшение удлинения при разрыве, что свидетельствует о небольшом снижении эластичности образцов. У ПП немного снижается прочность, но это уменьшение прочности не ограничивает его эксплуатационные свойства. У ПЭТГ наоборот наблюдается резкое увеличение прочности при выдерживании в химрастворе. Это, вероятно, связано с тем, что один (или несколько) из компонентов рабочего раствора выступил в качестве наполнителя, что и привело к увеличению прочности образца.

Результаты проведенных исследований показали, что оба образца химически стойки по отношению к рабочему раствору и способны к длительной эксплуатации в агрессивной среде.