Исследование влияния технологических зазоров на электрофизические параметры нагреваемых полимерных материалов

Среди причин браковки изделий из полимерных материалов, изготовленных с использованием ВЧ-электротермии, важное место занимает отсутствие или неточность имеющихся справочных данных по режимам обработки. Неточности таких электрофизических параметров, как тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ) и диэлектрическая проницаемость (ε) образуются вследствие неучета влияния зазоров в гранулированных многокомпонентных полимерных материалах и технологической системе, а также за счет субъективных факторов процесса контроля. В работе представлены результаты исследования влияния зазоров технологической системы на электрофизические параметры полимерных и композитных материалов. Исследовали образцы из гранулированных материалов: полипропилена марки «Бимодал» и стабилизирующей добавки «Баско». Материалы применяют для изготовления стойких к ультрафиолетовому воздействию пленок, используемых для упаковки. Показано, что при определении электрофизических параметров полимерных материалов, их многокомпонентных смесей и оптимальной частоты ВЧ-воздействия наиболее приемлем резонансный метод с возможностью использования двух- и трехэлектродной системы. Приведены уточненные (с учетом влияния зазоров) электрофизические данные для исследуемых материалов при электромагнитном воздействии (частота 27,12 МГц) и нагреве до 120 °C. При сравнении полученных данных со значениями показателей без учета влияния зазоров выявлено, что их разница достигает 12 (для tg δ) и 9 % (для ε) от их абсолютной величины. При этом наибольшее влияние на эффективность нагрева оказывает tg δ. Оптимальная температура нагрева полимеров, при которой tg δ достигает максимального значения, составляет 50 °C. Полученные результаты могут быть использованы для повышения качества производимых из широкого ассортимента многокомпонентных полимерных и композитных материалов изделий при оптимизации режимов их электротермической обработки.

1. Тугов И. И., Костыркина Г. И. Химия и физика полимеров. — М.: Химия, 1989. — 430 с.

2. Тагер А. А. Физикохимия полимеров. — М.: Научный мир, 2007. — 573 с.

3. Буторин Д. В., Филиппенко Н. Г., Лившиц А. В. и др. Разработка методики определения структурных превращений в полимерных материалах / Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2017. № 1(53). С. 96 – 103.

4. Лившиц А. В., Филиппенко Н. Г., Попов С. И. и др. Исследование влияния диэлектрических элементов рабочего конденсатора высокочастотной электротермической установки на процесс обработки полимерных материалов / Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2013. № 3(39). С. 270 – 275.

5. Лившиц А. В., Ларченко А. Г., Филатова С. Н. Высокочастотная электротермическая обработка неметаллического вторичного сырья / Наука и образование. 2014. № 6. С. 55 – 65.

6. Каблов Е. Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки до 2030 г. / Авиационные материалы и технологии. 2020. № 5. С. 7 – 17.

7. Ларченко А. Г., Попов С. И., Филиппенко Н. Г. Определение физико-механических параметров полимерных материалов при высокочастотном диэлектрическом нагреве в электротермических установках / Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2013. № 2(38). С. 152 – 157.

8. Дубинский В. Г., Кудрявцев Д. А. Совершенствование технологий и оборудования для осушки МГ после испытаний / Нефть и газ. 2009. № 2/н. С. 20 – 23.

9. Лившиц А. В., Машович А. Я. Автоматизация процесса высокочастотного нагрева материалов на промышленной установке УЗП 2500 адаптивным методом. Использование автоматизированной установки в лабораторных целях / Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2011. № 2(30). С. 193 – 198.

10. Лившиц А. В. Автоматизированные исследования процесса пропитки эластомеров / Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2022. Т. 69. ¹ 1(46). С. 72 – 78. DOI: 10.22314/2658-4859-2022-69-1-72-78

11. Bakanin D., Bychkovsky V., Butorin D. Development and automation of the device for determination of thermophysical properties of polymers and composites / Advances in Intelligent Systems and Computing. 2020. Vol. 982. P. 731 – 740. DOI: 10.51955/23121327_2022_2_19

12. Сафин Р. Р., Хасаншин Р. Р., Сафин Р. Г. Исследование конвективной сушки пиломатериалов при стационарном пониженном давлении / IV Международ. симпозиум «Строение, свойства и качество древесины»: сб. тр. — СПб.: ПГЛТА, 2004. С. 523 – 526.

13. Сафин Р. Р. Исследование процессов вакуумной сушки пиломатериалов при конвективных методах подвода тепла / Вестник ТГТУ. 2006. Т. 12. ¹ 4А. С. 978 – 993.

14. Coat J. Polymer heterogeneity in waterborne coatings / Technol. Res. 2020. N 7(1). P. 1 – 21. DOI: 10.1007/s11998-009-9201-5

15. Думчев И. С., Ларченко А. Г., Попов С. И. и др. Восстановление полиамидных сепараторов подшипников буксового узла подвижного состава ОАО РЖД / Молодой ученый. 2017. № 12. С. 48 – 51. DOI: 10.15826/analitika.2012.19.2.009

16. Ефимов В. А., Шведкова А. К., Коренькова Т. Г. и др. Исследование полимерных конструкционных материалов при воздействии климатических факторов и нагрузок в лабораторных и натурных условиях / Труды ВИАМ. 2021. № 1. Ст. 05. DOI: 10.18577/2307-6046-2022-0-11-16-26

17. Филиппенко Н. Г. Исследование механических характеристик полиамидных материалов сепараторов буксовых узлов подвижного состава / Завод. лаб. Диагност. мат. 2017. Т. 83. ¹ 12. С. 43 – 47.

18. Tomba J., Xiaodong Y., Fugang L. Polymer Blend Latex Films: Miscibility and PolymerDiffusion Studied by Energy / Transfer. Polymer. 2018. N 49(8). P. 2055 – 2064.

19. Костишин В. Г., Шакирзянов Р. И., Исаев И. М. и др. Анализ электромагнитных свойств композитов 2000НН/2000НМ с сегнетоэлектрическими и полимерными матрицами / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89. ¹ 12. С. 44 – 52. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-12-44-52