Профессор, кафедра химии и химической технологии органических соединений и переработки полимеров
Professor, Department of chemistry and chemical technology organic compounds and polymer processing
профессор, кафедра информационных и управляющих систем. тел. (473) 249-92-37
professor, Department of information and control systems. phone (473) 249-92-37
аспирант, кафедра информационных и управляющих систем. тел. (473) 249-92-37
graduate, Department of information and control systems. phone (473) 249-92-37
студент, кафедра информационных и управляющих систем. тел. (473) 249-92-37
student, Department of information and control systems. phone (473) 249-92-37
Разработана модель «состав-свойство», учитывающая структурную неоднородность полимерных композиций. В качестве объектов исследования использовали модельные композиции на основе бутадиен-стирольного каучука СКС-30АРК и высоковязкого заструктурированного полимера (высокомолекулярный наполнитель - ВМН) в различных соотношениях, а также мягчителей (индустриальное масло И-12А, масло ПН-6, низкомолекулярный полибутадиен ПБН), что позволяло получать образцы, значительно отличающиеся по вязкости. На основе модельных полимерных композиций изготовлены резиновые смеси и получены их вулканизаты. Определены физико-механические свойства - условная прочность при растяжении, относительное удлинение при разрыве, твердость по Шору А.. При разработке модели принято допущение, что для описания физико-механических свойств полимеров справедливо правило логарифмической аддитивности. Свойства полимерной композиции (ПК) определялись одним доминирующим компонентом (полимерная композиция, состоящая из каучука и высокомолекулярного наполнителя) и дополнительными компонентами (мягчители). Для оценки параметров модели использовали алгоритм идентификации, который включал четыре этапа. Реализация данного алгоритма проводилась с использованием методов планирования эксперимента. Оценку неизвестных параметров в уравнении осуществляли с использованием метода наименьших квадратов. Оценка качества модели, проведенная по критериям Фишера, поворотных точек, Дарбина-Уотсона, R/S-критерию показала, что модель адекватно описывает изменение физико-механических свойств в зависимости от состава полимерных композиций. По расчетным данным построены графические 3d-зависимости физико-механических свойств от состава полимерных композиций, позволяющие оценить вклад доминирующего компонента и дополнительных компонентов (в том числе в комбинации) в изменение показателей. Установлено, что при введении в каучук суммарно более 50 % компонентов (ВМН и мягчителей) снижается условная прочность при растяжении и резко возрастает относительная погрешность расчетов по модели.
Model "structure-property", which takes into account the structural heterogeneity of polymer compositions has been developed. Experimental compositions based on styrene-butadiene rubber SCS 30ARK and crosslinked, high viscosity polymer (high-molecular filler - VMN) in different proportions, as well as softeners (industrial oil I-12A, oil PN-6, low-molecular polybutadiene PBN) were investigated. Samples that differ significantly in viscosity were obtained. The rubber blends and vulcanizates, based on the experimental of polymer compositions, were prepared. Physico-mechanical properties - tensile strength, elongation at break, Shore A. A hardness were determined. For describe the physical and mechanical properties of polymers logarithmic additivity rule was used. The properties of the polymer composition (PС) were determined by a single dominant component (resin composition consisting of a high rubber and a filler) and further components (softeners). Identification algorithm consists of four steps. The implementation of this algorithm is carried out using experimental design techniques. Estimation of the unknown parameters in the equation was carried out using the method of least squares. Quality evaluation of the model was conducted with the criteria Fisher, turning points, the Durbin-Watson, R / S-criterion. It is found that the model adequately describes the change of physicomechanical properties depending on the composition of polymer compositions. 3d graphics of the physical-mechanical properties of the polymer compositions were built. This allowed us to estimate the contribution of the dominant component and optional components (including combinations thereof) to change the parameters. It has been established that the introduction of rubber in total more than 50% of the components (BMH and softeners) reduced conventional tensile strength and dramatically increases the relative error of model calculations. (BMH and softeners) reduced conventional tensile strength and dramatically increases the relative error of model calculations.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.