Лучевые технологии снижения горючести полимерных материалов

Рассмотрена эффективность физических методов модификации полимерных материалов (ПМ) с целью снижения их горючести – термической, электроплазменной обработки, плазмой разряда, лазерной термохимии. Лазерная термохимия показала наличие специфического (нетеплового) воздействия лазерного излучения (ЛИ)...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Вопросы атомной науки и техники
Дата:	2008
Автори:	Селиванов, С.Е., Балев, Ф.С., Шатов, В.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Харківський національний автомобільно-дорожній університет України 2008
Теми:	Диагностика и методы исследований
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111070
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Лучевые технологии снижения горючести полимерных материалов / С.Е. Селиванов, Ф.С. Балев, В.В. Шатов // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 2. — С. 193-195. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-111070
record_format	dspace
spelling	Селиванов, С.Е. Балев, Ф.С. Шатов, В.В. 2017-01-08T09:13:39Z 2017-01-08T09:13:39Z 2008 Лучевые технологии снижения горючести полимерных материалов / С.Е. Селиванов, Ф.С. Балев, В.В. Шатов // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 2. — С. 193-195. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111070 536.4:621.375 Рассмотрена эффективность физических методов модификации полимерных материалов (ПМ) с целью снижения их горючести – термической, электроплазменной обработки, плазмой разряда, лазерной термохимии. Лазерная термохимия показала наличие специфического (нетеплового) воздействия лазерного излучения (ЛИ) на реакционноспособные группы макромолекул ПМ, способствующего структурным изменениям в поверхностном слое материала, приводящим, в конечном счете, к снижению его горючести. Особое внимание уделено комбинированной лучевой модификации поверхности ПМ. Рассмотрена созданная в ХНАДУ технологическая линия комбинированной термической и лазерной модификации ПМ с целью снижения их горючести. Розглянуто ефективність фізичних методів модифікації полімерних матеріалів (ПМ) з метою зниження їхньої горючості – термічної, електроплазмової обробки, плазмою розряду, лазерної термохімії. Лазерна термохімія показала наявність специфічного (нетеплового) впливу лазерного випромінювання на реакційноздатні групи макромолекул ПМ, що сприяє структурним змінам у поверхневому шарі матеріалу, які приводять в остаточному підсумку до зниження його горючості. Особлива увага приділена комбінованої променевий модифікації поверхні ПМ. Розглянуто створена в ХНАДУ технологічна лінія комбінованої термічної й лазерної модифікації ПМ із метою зниження їхньої горючості. The article deals with the efficiency of physical methods of modifying polymer materials (PM) aiming to reduce their burning quality - thermal, electro-plasma processing, discharge plasma, laser thermochemistry. Laser thermochemistry showed the presence of specific (non-thermal) influence of laser emission (LE) on reactive groups of macromolecules of polymer materials, contributing to structural changes in surface layer of material, eventually leading to decreasing its burning quality. Special attention is paid to combined ray modification of polymer materials’ surface. The technological line of combined thermal and laser modification of polymer materials aiming to decrease its burning quality, created in KhNAHU, has been considered. ru Харківський національний автомобільно-дорожній університет України Вопросы атомной науки и техники Диагностика и методы исследований Лучевые технологии снижения горючести полимерных материалов Променеві технології зниження горючості полімерних матеріалів Ray technologies of decreasing burning quality of polymer materials Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Лучевые технологии снижения горючести полимерных материалов
spellingShingle	Лучевые технологии снижения горючести полимерных материалов Селиванов, С.Е. Балев, Ф.С. Шатов, В.В. Диагностика и методы исследований
title_short	Лучевые технологии снижения горючести полимерных материалов
title_full	Лучевые технологии снижения горючести полимерных материалов
title_fullStr	Лучевые технологии снижения горючести полимерных материалов
title_full_unstemmed	Лучевые технологии снижения горючести полимерных материалов
title_sort	лучевые технологии снижения горючести полимерных материалов
author	Селиванов, С.Е. Балев, Ф.С. Шатов, В.В.
author_facet	Селиванов, С.Е. Балев, Ф.С. Шатов, В.В.
topic	Диагностика и методы исследований
topic_facet	Диагностика и методы исследований
publishDate	2008
language	Russian
container_title	Вопросы атомной науки и техники
publisher	Харківський національний автомобільно-дорожній університет України
format	Article
title_alt	Променеві технології зниження горючості полімерних матеріалів Ray technologies of decreasing burning quality of polymer materials
description	Рассмотрена эффективность физических методов модификации полимерных материалов (ПМ) с целью снижения их горючести – термической, электроплазменной обработки, плазмой разряда, лазерной термохимии. Лазерная термохимия показала наличие специфического (нетеплового) воздействия лазерного излучения (ЛИ) на реакционноспособные группы макромолекул ПМ, способствующего структурным изменениям в поверхностном слое материала, приводящим, в конечном счете, к снижению его горючести. Особое внимание уделено комбинированной лучевой модификации поверхности ПМ. Рассмотрена созданная в ХНАДУ технологическая линия комбинированной термической и лазерной модификации ПМ с целью снижения их горючести. Розглянуто ефективність фізичних методів модифікації полімерних матеріалів (ПМ) з метою зниження їхньої горючості – термічної, електроплазмової обробки, плазмою розряду, лазерної термохімії. Лазерна термохімія показала наявність специфічного (нетеплового) впливу лазерного випромінювання на реакційноздатні групи макромолекул ПМ, що сприяє структурним змінам у поверхневому шарі матеріалу, які приводять в остаточному підсумку до зниження його горючості. Особлива увага приділена комбінованої променевий модифікації поверхні ПМ. Розглянуто створена в ХНАДУ технологічна лінія комбінованої термічної й лазерної модифікації ПМ із метою зниження їхньої горючості. The article deals with the efficiency of physical methods of modifying polymer materials (PM) aiming to reduce their burning quality - thermal, electro-plasma processing, discharge plasma, laser thermochemistry. Laser thermochemistry showed the presence of specific (non-thermal) influence of laser emission (LE) on reactive groups of macromolecules of polymer materials, contributing to structural changes in surface layer of material, eventually leading to decreasing its burning quality. Special attention is paid to combined ray modification of polymer materials’ surface. The technological line of combined thermal and laser modification of polymer materials aiming to decrease its burning quality, created in KhNAHU, has been considered.
issn	1562-6016
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111070
citation_txt	Лучевые технологии снижения горючести полимерных материалов / С.Е. Селиванов, Ф.С. Балев, В.В. Шатов // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 2. — С. 193-195. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT selivanovse lučevyetehnologiisniženiâgorûčestipolimernyhmaterialov AT balevfs lučevyetehnologiisniženiâgorûčestipolimernyhmaterialov AT šatovvv lučevyetehnologiisniženiâgorûčestipolimernyhmaterialov AT selivanovse promenevítehnologííznižennâgorûčostípolímernihmateríalív AT balevfs promenevítehnologííznižennâgorûčostípolímernihmateríalív AT šatovvv promenevítehnologííznižennâgorûčostípolímernihmateríalív AT selivanovse raytechnologiesofdecreasingburningqualityofpolymermaterials AT balevfs raytechnologiesofdecreasingburningqualityofpolymermaterials AT šatovvv raytechnologiesofdecreasingburningqualityofpolymermaterials
first_indexed	2025-11-25T22:20:28Z
last_indexed	2025-11-25T22:20:28Z
_version_	1850563005729734656
fulltext	УДК 536.4:621.375 ЛУЧЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СНИЖЕНИЯ ГОРЮЧЕСТИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ С.Е. Селиванов, Ф.С. Балев Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, г. Харьков, Украина; В.В. Шатов Институт электрофизики и радиационных технологий НАН Украины, г. Харьков, Украина Рассмотрена эффективность физических методов модификации полимерных материалов (ПМ) с целью снижения их горючести – термической, электроплазменной обработки, плазмой разряда, лазерной термохи- мии. Лазерная термохимия показала наличие специфического (нетеплового) воздействия лазерного излуче- ния (ЛИ) на реакционноспособные группы макромолекул ПМ, способствующего структурным изменениям в поверхностном слое материала, приводящим, в конечном счете, к снижению его горючести. Особое внима- ние уделено комбинированной лучевой модификации поверхности ПМ. Рассмотрена созданная в ХНАДУ технологическая линия комбинированной термической и лазерной модификации ПМ с целью снижения их горючести. ВВЕДЕНИЕ Проблема организации перевозок материалов и веществ, представляющих опасность для здоровья человека и окружающей среды, предъявляет повы- шенные требования к материалам, используемым в транспортном машиностроении. В частности, это относится к полимерным материалам (ПМ) – к по- вышению их температурной и радиационной стой- кости, а также к снижению горючести. В результате проведенных в последние годы ис- следований было установлено, что ответственным за распространение пламени по поверхности ПМ яв- ляется поверхностный слой толщиной 50...200 мкм, который определяет и критические условия горения. Модификация поверхностного слоя, т.е. целенаправ- ленное изменение его состава и строения, может привести к эффективной защите полимерной матри- цы от воздействия пламени. Модификация традици- онно осуществлялась химическими методами. Одна- ко результаты новейших исследований показывают, что более эффективная модификация поверхности ПМ достигается физическими методами, к которым относятся термическая обработка, плазменная, ла- зерная и другие виды электромагнитной обработки. Возможно также применение комбинированной об- работки путем сочетания различных физических ме- тодов воздействия на поверхность, что позволяет устранить недостатки, присущие отдельным мето- дам. Существенно также, что такая модификация поверхности, как правило, практически не изменяет основные эксплуатационные характеристики мате- риалов. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Достигнутый в последнее время прогресс в изу- чении влияния процессов, протекающих в поверх- ностном слое полимерных материалов, на их воспламенение, горение и признание определяющей роли поверхностного слоя в формировании показа- телей горючести позволили разработать физические методы модификации поверхности ПМ. При этом представляется важным достичь равномерной моди- фикации приповерхностного слоя. МЕТОДЫ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНО- СТИ ПМ Известно [1, 2], что путем термообработки эпок- сиаминных композиций были получены высокие значения кислородного индекса (КИ) материалов без введения в них антипиреновых добавок. Эффективным методом модифицирования по- верхности материалов является электроплазменная обработка. Методика и аппаратура для реализации этого метода детально описаны в монографии [3]. Источником энергии является плазма электродуго- вого разряда, создаваемая плазмотроном. Сущность модификации методов плазменного напыления за- ключается в том, что частицы модифицирующего материала осаждаются из плазменного потока на подложку в оплавленном состоянии, при этом тем- пература подложки может быть значительно ниже температуры плавления. Это позволяет соединять разнородные материалы и образовывать различные покрытия, в том числе износостойкие, термостойкие и жаропрочные. В последнее время плазменное напыление стало использоваться для получения композиционных покрытий и материалов. При этом исходный материал напыляют на упрочняющие во- локна и получают фабрикат в виде заготовок или из- делий готовой формы. Применение плазмотронов позволяет создавать высокую плотность тепловой мощности на обрабатываемой поверхности, а также эффективно нагревать в плазменном потоке высоко- дисперсные частицы для осаждения на поверхности. Большой практический интерес представляет мо- дификация поверхности ПМ плазмой разряда в га- _________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2008. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (92), с. 193-195. 193 зах, отличного от дугового – коронного, тлеющего и др. Химические реакции, инициируемые плазмой по сравнению с реакциями, инициируемыми пламенем, характеризуются более высокой степенью возбу- ждения молекул полимера, что обусловливает их повышенную реакционную способность и приводит к увеличению скоростей реакции; это позволяет осу- ществить реакции при более низких температурах. Область применения ПМ, модифицированных с по- мощью плазмы, постоянно расширяется. Например, для быстрой модификации поверхности ПМ (пре- имущественно в виде пленок и волокон) в промыш- ленности используется плазма коронного разряда при атмосферном давлении. Широкое практическое применение находит в последнее время лазерная термохимия, в основе ко- торой лежит тепловое воздействие лазерного излу- чения (ЛИ) на поверхность полимера, подлежащего модификации. Даже при применении лазеров уме- ренной мощности свойства обработанных ЛИ ПМ отличаются от свойств материалов, подвергнутых воздействиям обычного термического нагрева. При импульсном лазерном воздействии материалы ока- зываются в условиях наличия весьма высоких тем- ператур; темп нагрева ЛИ может составлять 106...1011 К/с (при обычном темпе охлаждения 103...106 К/с). При лазерном воздействии, как и при действии газоразрядной плазмы, преобладают реак- ции с участием радикалов, причем результатом воз- действия на полимер многих факторов может стать формирование химической структуры поверхности материала, отличной от структуры, возникающей при обычной термической обработке поверхностей. Весьма перспективным способом модификации ПМ с целью достижения заданных свойств является воздействие ЛИ, поглощаемого непосредственно границей раздела двух фаз: твердое тело–газ или твердое тело–жидкость. При этом благодаря воз- можности фокусировки лазерного луча на площади около 1 мкм2 можно проводить локальную обра- ботку поверхности ("лазерная микрохимия"). ЛИ применяется также при легировании тонких поверх- ностных слоев ПМ, в частности, в микроэлектрони- ке. ЛИ используется также для формирования на твердой поверхности тонких полимерных пленок. Свойства таких пленок существенно отличаются от свойств пленок, полученных традиционными хими- ческими методами. Для модификации поверхностей ПМ часто используют лазеры, работающие в дале- кой УФ–области (150...200 нм). При лазерном инициировании способность ПМ к воспламенению определяется абляционной стойко- стью конденсированных продуктов термической де- струкции. Наличие наполнителя в полимерном композиционном материале (ПКМ) повышает об- щую абляционную стойкость материала, т.е. макси- мально возможную температуру в зоне облучения. Использование ЛИ позволяет изучать поведение ПМ в экстремальных условиях воздействия высоких тепловых нагрузок. Таким образом, лазерная поверхностная обра- ботка ПМ в отличие от термообработки не только способствует возникновению зародышей коксооб- разования (хиноидных структур), но и приводит к практическому исчезновению непрореагировавших групп (к примеру, эпоксидных). Для каждой компо- зиции существует интервал значений плотности по- тока излучения, обеспечивающих максимальное снижение горючести ПМ. Кроме того, для часто встречающегося в лабораторной и промышленной практике случая использования источников ЛИ с за- данной мощностью существует интервал значений времени воздействия, также обеспечивающих мак- симальные значения КИ. КОМБИНИРОВАННАЯ ЛУЧЕВАЯ МОДИ- ФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПМ На сегодняшний день нами (ХНАДУ) предложе- на разработанная технологическая схема и создан- ная установка комбинированной термической и ла- зерной модификации ПМ с целью снижения их го- рючести (рис. 1, 2). Рис. 1. Схема экспериментальной установки для комбинированной модификации ПМ: 1 – лазер; 2 – экран; 3 – ослабитель мощности; 4 – измеритель средней мощности; 5 – электрон- ный цифровой измеритель; 6 – зеркало; 7 – элек- тровибратор; 8 – источник питания; 9 – держа- тель образца; 10 – образец; 11 – тяги регулирово- чные; 12 – устройство для перемещения образца; 13, 21 – автотрансформаторы; 14, 17 – термоэлек- трические преобразователи; 15 – препаратоводи- тель; 16 – электронный цифровой прибор; 18 – электронный потенциометр; 19 – лампа-нагре- ватель; 20 – отражатель _________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2008. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (92), с. 193-195. 194 Рис. 2. Общий вид экспериментальной установки Суть метода исследований заключается в том, что пластина (или пленка) ПМ нагревается от тепло- вого источника (например, ламп накаливания или газоразрядных ламп высокого давления) и одновре- менно может подвергаться воздействию ЛИ. В качестве источника излучения используется лазер 1 на углекислом газе типа ИЛГН-709 непре- рывного режима работы в инфракрасной части спек- тра (длина излучения 10,6∙10–6 м) выходной мощно- стью излучения 80…100 Вт с ослабителем мощно- сти 3, состоящим из конических дисков, приводи- мых во вращение электродвигателем, измерителем средней мощности излучения 4 (в диапазоне от 1 до 100 Вт) типа РСИСИ “Титан”, принцип действия ко- торого основан на преобразовании измеряемого ла- зерного излучения в пропорциональный электриче- ский сигнал, усилении и преобразовании электриче- ского сигнала в цифровой код с индикацией ре- зультатов измерений на цифровое табло электронно- го цифрового измерителя 5 типа Щ68006. Луч от лазера направлен на “качающееся” зерка- ло 6, “качание” которого создается с помощью элек- тромагнитного устройства – электровибратора 7, к которому подведено питание 12 В (источник пита- ния 8). Отраженное лазерное излучение от зеркала попадает на пластину из исследуемого полимерного материала. Пластина-образец 10 крепится в специ- ально сконструированном держателе 9, подвешен- ном на тягах регулировочных 11. Перемещение пла- стины в горизонтальном направлении с помощью тяг осуществляется устройством 12, редукторный двигатель которого подключен к автотрансформато- ру 13. Температура на поверхности пластины изме- ряется с помощью передвижного преобразователя термоэлектрического 14, укрепленного на препара- товодителе 15 типа СТ–12, служащем для ввода спая термопреобразователя в любую точку лазерно- го потока, подсоединенного к электронному цифро- вому прибору 16. Дополнительно измерение в цен- тре пластины осуществляется с помощью преоб- разователя термоэлектрического 17, подключенно- го к электронному потенциометру 18 типа КСП–3П. Кроме лазерного излучения на пластину может быть направлен лучистый поток (например, от лам- пы накаливания) 19, снабженный отражателем 20. Регулирование накала нити лампы осуществляется автотрансформатором 21. Высокая эффективность физических методов мо- дификации ПМ привела к разработке технологиче- ской схемы и созданию установки по комбиниро- ванной термической и лазерной модификации. ЛИТЕРАТУРА 1. Е.М. Нечволодова, А.Г. Гальченко, С.З. Рогови- на, Э.В. Прут, И.М. Бельговский, Н.А. Халту- ринский Влияние термообработки на процесс го- рения эпоксиаминных полимеров //Химическая физика. 1987, т. 6, № 5, с. 696. 2. С.Е. Селиванов, Ф.С. Балев. Поверхностный слой – регулятор показателей горючести поли- мерных материалов. Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве //Материа- лы VII Международной научно-технической ин- тернет–конференции. Харьков, ХНАГХ, 2006, с. 96. 3. А.В. Донской, В.С. Клубникин. Электроплаз- менные процессы и установки в машинострое- нии. Л.: «Машиностроение», 1979, 221 с. ПРОМЕНЕВІ ТЕХНОЛОГІЇ ЗНИЖЕННЯ ГОРЮЧОСТІ ПОЛІМЕРНИХ МАТЕРІАЛІВ С.Є. Селіванов, Ф.С. Балєв, В.В. Шатов Розглянуто ефективність фізичних методів модифікації полімерних матеріалів (ПМ) з метою зниження їхньої горючості – термічної, електроплазмової обробки, плазмою розряду, лазерної термохімії. Лазерна термохімія показала наявність специфічного (нетеплового) впливу лазерного випромінювання на реакційноздатні групи макромолекул ПМ, що сприяє структурним змінам у поверхневому шарі матеріалу, які приводять в остаточному підсумку до зниження його горючості. Особлива увага приділена комбінованої променевий модифікації поверхні ПМ. Розглянуто створена в ХНАДУ технологічна лінія комбінованої термічної й лазерної модифікації ПМ із метою зниження їхньої горючості. RAY TECHNOLOGIES OF DECREASING BURNING QUALITY OF POLYMER MATERIALS S.Ye. Selivanov, F.S. Balev, V.V. Shatov The article deals with the efficiency of physical methods of modifying polymer materials (PM) aiming to reduce their burn- ing quality - thermal, electro-plasma processing, discharge plasma, laser thermochemistry. Laser thermochemistry showed the presence of specific (non-thermal) influence of laser emission (LE) on reactive groups of macromolecules of polymer materials, contributing to structural changes in surface layer of material, eventually leading to decreasing its burning quality. Special atten- tion is paid to combined ray modification of polymer materials’ surface. The technological line of combined thermal and laser modification of polymer materials aiming to decrease its burning quality, created in KhNAHU, has been considered. _________________________________________________________________________________ ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2008. № 2. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (92), с. 193-195. 195

Лучевые технологии снижения горючести полимерных материалов

Репозитарії

Схожі ресурси