Исследовательская группа из Центра Сколтеха по проектированию, производственным технологиям и материалам изучила влияние технологических добавок гидроксида алюминия и стеарата цинка на кинетику полимеризации термореактивных смол, используемых в пултрузии. Это поможет оптимизировать производственные технологии и увеличить рентабельность изготовления композитных конструкций.
Процесс пултрузии / ©Пресс-служба Сколтеха
Результаты исследования опубликованы в журнале в Journal of Composite Materials. Конструкционные элементы из фиброармированного пластика находят широкое применение в гражданском, морском и дорожном строительстве благодаря своим преимуществам перед традиционными материалами, такими как сталь, древесина и бетон.
Такие конструкции изготавливают с помощью метода пултрузии, при котором материал полимеризуется в процессе непрерывной вытяжки. Инженеры широко используют математические модели для оптимизации производственных процессов пултрузии, что позволяет избежать дорогостоящих экспериментов методом проб и ошибок.
Оптимизация пултрузионного процесса предполагает тщательное рассмотрение многих параметров, влияющих на качество конечного продукта. Одним из параметров, которые следует учитывать, является состав полимерной смеси. Для точного описания процесса пултрузии необходима подходящая модель кинетики отверждения полимерной смолы, зависящая от наличия тех или иных технологических добавок. Правильный выбор модели отверждения полимерной смолы позволяет определить максимально возможную скорость вытяжки.
В свою очередь, максимизация скорости вытягивания при сохранении качества получаемых профилей необходима для повышения эффективности и, следовательно, рентабельности процесса пултрузии. Группа ученых из Центра Сколтеха по проектированию, производственным технологиям и материалам в составе аспиранта Александра Ведерникова, магистра Ярослава Насонова под руководством профессора Александра Сафонова и директора центра профессора Искандера Ахатова доказали, что наличие добавок существенно влияет на скорость полимеризации в процессе пултрузии.
Авторы установили, что максимальная разница между прогнозируемыми значениями скорости вытягивания для композиций с добавками и без них может отличаться в 1,7 раз, что существенно влияет на производительность пултрузионного процесса.
«В нашей лаборатории ‘Композиционных материалов и конструкций’ активно ведутся работы по оптимизации производственных технологий с целью увеличения рентабельности при соблюдении необходимого уровня качества композитных конструкций. Для этого мы применяем математические модели технологических процессов, которые валидируются при проведении экспериментальных работ на индустриальном оборудовании», – рассказывает доцент Сколтеха Александр Сафонов.
