Электротехнология нетепловой модификации полимерных материалов в СВЧ электромагнитном поле

2. Получены математические модели роста кристаллической фазы, процесса отверждения эпоксидного компаунда при СВЧ воздействии и тепломассопереноса, описывающие влияние напряженности электрического поля электромагнитной волны и времени СВЧ воздействия на структуру, свойства компаунда, а также влияние различных способов энергоподвода на фазовые переходы в полимерах.

3. Разработана специализированная конвейерная СВЧ установка для нетепловой модификации полимерных материалов, отличающаяся возможностью регулирования уровня генерируемой мощности в диапазоне от 130 до 3000 кВт и продолжительности процесса обработки объекта от 6 до 100 с в методическом режиме работы установки, позволяющая проводить комплексные исследования модифицирующего СВЧ воздействия на диэлектрики различного агрегатного состояния.

4. Впервые получены результаты экспериментальных исследований влияния режимов нетеплового воздействия СВЧ электромагнитного поля на физико-механические свойства термореактивных и термопластичных полимеров, в целом подтвердившие теоретические положения о модифицирующем влиянии СВЧ электромагнитных колебаний на их структуру. Установлено, что основным параметром, влияющим на модификацию свойств полимера, является уровень поглощенной СВЧ мощности, а также время СВЧ воздействия на объект. Нетепловое воздействие СВЧ электромагнитного поля на поликапроамидное волокно увеличивает его прочность на разрыв на 12-15 %, прочность смешанной ткани на основе поликапроамидного волокна на 17%, гигроскопичность на 40 %, снижает коэффициент жесткости на 50-60 %. Нетепловое воздействие СВЧ электромагнитного поля на процесс отверждения эпоксидного компаунда повышает его прочность в 3-4 раза, теплостойкость в 1,4-1,6 раза и интенсифицирует процесс отверждения компаунда в десятки раз (в 5-70 раз для разных режимов СВЧ обработки). Нетепловая природа влияния СВЧ электромагнитных колебаний на структурные изменения полимерных смазок и смазочно-охлаждающих технологических жидкостей подтверждается изменением их диэлектрических показателей. Определена целесообразность применения нетеплового воздействия СВЧ электромагнитного поля для повышения прочности клеевого соединения, обеспечивающего увеличение прочности при расслаивании полимерных композиционных текстильных материалов с акриловым АК-622 и сополиамидным СПА адгезивами на 15-20%.

5. Выполнены технико-экономические расчеты СВЧ установок нетеплового воздействия для модификации полимеров. Для обеспечения эффективности таких СВЧ установок на стадии их проектирования определены структура, параметры и режимы оптимальной установки, обеспечивающие заданное количество и качество продукции.

6. Разработаны методики расчета рабочих камер СВЧ установок нетеплового воздействия для модификации полимеров на базе камер лучевого типа и камер с бегущей волной. Получены соотношения для определения габаритов модифицируемого объекта в камерах лучевого типа и с бегущей волной с учетом заданной напряжённости электрического поля СВЧ электромагнитной волны, при которой происходит модификация полимерного материала.

7. Разработаны конструкции и изготовлены макеты СВЧ установок модифицирующего воздействия на полимерные материалы различного типа и агрегатного состояния, позволяющие осуществить выбор СВЧ установок нетеплового воздействия для модификации полимерных материалов и её компоновки для реализации конкретного технологического процесса модификации полимерного материала в СВЧ электромагнитном поле.

8. Разработаны инновационные предложения по применению СВЧ технологий при изготовлении силовых трансформаторов с литой изоляцией обмоток с целью увеличения производительности и качества литой изоляции, при производстве композиционных материалов с целью модификации свойств полимерной матрицы или армирующего материала при интенсификации процесса получения композиционного материала, при производстве базальтовых труб, позволяющие увеличить производительность и прочностные свойства композиции базальтовые волокна?эпоксидный компаунд.

9. Установлена возможность управления свойствами эпоксидных компаундов с помощью воздействия СВЧ электромагнитного поля на процесс отверждения, открывающая перспективы для нового направления теоретических и экспериментальных исследований по оптимизации СВЧ технологий при производстве силовых трансформаторов с литой изоляцией обмоток, производстве композиционных материалов, изготовлении литых деталей из эпоксидного компаунда. Впервые определены оптимальные режимы процесса обработки эпоксидного компаунда в СВЧ электромагнитном поле, обеспечивающие повышение прочности компаунда в 3-4 раза, теплостойкости в 1,4-1,6 раза при напряженности электрического поля электромагнитной волны Е_зад= 6,62 В/м и времени СВЧ воздействия ф_СВЧ= 9,9 с по сравнению с компаундом, отвержденным на воздухе в естественных условиях.

10. Практическая значимость работы подтверждается апробацией материалов в производственных условиях предприятий ЗАО «Завод специальных автомобилей» (г. Энгельс), ООО ИТФ «Элмаш-Микро» (г. Саратов). Полученные в диссертационной работе новые сведения нашли применение в учебном процессе при подготовке инженеров и магистров по направлению «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», использованы в двух изданных учебных пособиях, одно из которых с грифом УМО.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Публикации в центральных изданиях, включенных в перечень ВАК России

1. Калганова С.Г. Применение нетеплового действия СВЧ электромагнитных колебаний для модификации поликапроамидных волокон / С.Г. Калганова, М.Ю. Морозова // Электричество. 2004. №.5. С.44-46.

2. Калганова С.Г. Модификация физико-механических свойств поликапроамидных нитей путем воздействия электромагнитных колебаний сверхвысокой частоты/ М.Ю. Морозова, С.Г. Калганова // Химические волокна. 2004. № 3. С.23-25.

3. Калганова С.Г. Рабочая камера СВЧ электротехнологической установки для модификации полимерных волокон / Ю.С. Архангельский, С.Г. Калганова // Вестник СГТУ. 2004. №1(2). С. 86-90.

4. Калганова С.Г. Исследование влияния СВЧ ЭМП на прочность клеевого соединения полимерных волокнистых материалов / В.И. Бесшапошникова, Н.Е. Гускина, С.Г. Калганова и др. // Вестник СГТУ. 2005. № 2(10). С. 39-43.

5. Калганова С.Г. Расчет рабочей камеры СВЧ электротехнологической установки для модификации полимерных волокон / С.Г. Калганова // Электричество. 2005. №.8. С.52-54.

6. Калганова С.Г. Влияние СВЧ воздействия электромагнитного поля на кинетику отверждения эпоксидной смолы / С.Г. Калганова // Вестник СГТУ. 2006. №1(10). Вып. 1. С. 90-96.

7. Калганова С.Г. Исследование влияния СВЧ электромагнитного поля на прочность клеевого соединения полимерных волокнистых материалов / Н.Е. Ковалева, В.И. Бесшапошникова, С.Г. Калганова, И.Г. Полушенко и др. // Вестник СГТУ. 2006. №1(11). Вып. 2. С. 85-89.

8. Калганова С.Г. Терминологическая база проблемы / С.Г. Калганова // Вестник СГТУ. 2006. №4(19). Вып. 4. С. 102-109.

9. Калганова С.Г. Создание научных основ модифицирующего нетеплового СВЧ воздействия на полимерные материалы / С.Г. Калганова // Вестник СГТУ.2006. №4(19). Вып. 4. С. 98-102.

10. Калганова С.Г. Рабочая камер СВЧ электротехнологической установки для нетепловой модификации тканей с полимерной нитью / Е.М. Гришина, С.Г. Калганова // Вестник СГТУ. 2006. №4(19). Вып. С. 125-130.

11. Калганова С.Г. Применение технологии СВЧ обработки при производстве базальтовых труб / В.А. Лаврентьев, С.Г. Калганова// Вестник СГТУ. 2007. №4(29). Вып. 2. С. 23-25.

12. Калганова С.Г. Рабочие камеры лучевого типа СВЧ электротехнологических установок для модификации полимеров больших площадей / С.Г. Калганова, Ю.С. Архангельский, Е.М. Гришина // Электричество. 2009. №.1. С. 60-63.

2. Статьи в сборниках трудов международных научных конференций

13. Калганова С.Г. Влияние СВЧ электромагнитного поля на процесс отверждения эпоксидных смол / В.А. Лаврентьев, С.Г. Калганова // Современные проблемы радиоэлектроники: Сб. науч. тр. Красноярск: Краснояр. гос. техн. ун-т, 2002. С. 139-140.

14. Калганова С.Г. Влияние СВЧ электромагнитных колебаний на свойства поликапроамидных нитей / С.Г. Калганова, М.Ю. Морозова, С.К. Слепцова // Электромеханика, электротехнологии и электроматериаловедение МКЭЭЭ-2003: труды V Междунар. конф. - Крым, Алушта, 2003. С. 62-66.

15. Калганова С.Г. Модификация физико-механических свойств поликапроамидных нитей под влиянием СВЧ электромагнитных колебаний / С.К. Слепцова, С.Г. Калганова, М.Ю. Морозова // Актуальные проблемы современной науки: сб. статей 4-й междунар. конф. молод. учёных и студентов. Самара: Изд-во СамГТУ, 2003. С. 125-127.

16. Калганова С.Г. Модификация свойств полимеров при нетепловом воздействии СВЧ электромагнитных колебаний / С.Г. Калганова // Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология: докл. Междунар. конф. «Композит 2004», Саратов, 2004. С. 184-187.

17. Калганова С.Г. Модификация свойств полимеров при нетепловом воздействии СВЧ электромагнитных колебаний/ М.Ю. Морозова, С.Г. Калганова // Композит 2004. Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология. Докл. Междун. конф. Саратов, 2004. С. 309-312.

18. Калганова С.Г. Нетепловое модифицирующее воздействие СВЧ электромагнитных колебаний / С.К. Слепцова, С.Г. Калганова // Современные проблемы радиоэлектроники: сб. науч. тр. Красноярск: Изд-во Краснояр. гос. техн. ун-та, 2004. С. 272-274.

19. Калганова С.Г. Интенсификация процесса отверждения эпоксидного компаунда под влиянием электромагнитного поля СВЧ диапазона / С.Г. Калганова // Электрические материалы и компоненты МКЭМК-2004: труды 5-й Междунар. конф. Алушта, 2004. С. 354-356.

20. Калганова С.Г. О модификации поликапроамида в СВЧ электромагнитном поле / С.Г. Калганова // Электрические материалы и компоненты МКЭМК-2004: труды 5-й Междунар. конф. Алушта, 2004. С. 357-359.

21. Калганова С.Г. О технологии компаундирования модулей трансформаторов-отопителей / И.И. Алиев, С.Г. Калганова // Электрические материалы и компоненты МКЭМК-2004: труды 5-й Междунар. конф. Алушта, 2004. С. 45-47.

22. Калганова С.Г. Влияние СВЧ электромагнитного поля на диэлектрические показатели смазочной среды / С.Г. Калганова // Перспективы и тенденции развития электротехнического оборудования «Элмаш - 2004»: труды Междунар. симпозиума. М. С. 72-74.

23. Калганова С.Г. Модульная автоматизированная конвейерная установка комбинированного СВЧ и теплового воздействия на исследуемые материалы / С.Г. Калганова // Перспективы и тенденции развития электротехнического оборудования «Элмаш - 2004»:труды Междунар. симпозиума. М. С. 75-78.

24. Калганова С.Г. Измерения в СВЧ электротехнологии / С.Г. Калганова // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2004: труды VII Междунар. науч.-техн. конф. Новосибирск, 2004. С.58-60.

25. Калганова С.Г. Модульная автоматизированная конвейерная установка комбинированного СВЧ и теплового воздействия на исследуемые объекты / С.Г. Калганова, Ю.С. Архангельский, В.А. Воронкин // Радиотехника и связь: труды Междунар. науч.-техн. конф. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2004. С. 301-304.

26. Калганова С.Г. Исследование эффективности применения СВЧ излучения для получения огнезащитных полимерных волокнистых материалов / О.А. Гришина, Т.Г. Никитина, Т.В. Куликова, С.Г. Калганова и др. // Композиты ХХI века: докл. междунар. симпозиума восточно-азиатских стран по полимерным композиционным материалам и передовым технологиям. Саратов, 2005. С. 182-185.

27. Калганова С.Г. Применение СВЧ электротехнологических установок в научных исследованиях / В.А. Лаврентьев, С.К. Слепцова, С.Г. Калганова // Проблемы исследования и проектирования машин, МК-91-95: труды Междунар. науч.-техн. конф. Пенза, 2005. С. 18-21.

28. Калганова С.Г. СВЧ энергия в производстве композиционных материалов / В.А. Лаврентьев, С.Г. Калганова // Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Т.2. Вологда: ВоГТУ, 2005. С. 68-71.

29. Калганова С.Г. Рабочая камера СВЧ электротехнологической установки для обработки вязких сред/С.Г. Калганова // Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты, МКЭЭЭ-2006: труды ХI Междунар. конф. 18-23 сентября 2006 г. Крым, Алушта, 2006. С. 95-96.

30. Калганова С.Г. Воздействие СВЧ электромагнитного поля на кинетику отверждения эпоксидного компаунда/ С.Г. Калганова // Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты, МКЭЭЭ-2006: труды ХI Междунар. конф. 18-23 сентября 2006 г. Крым, Алушта, 2006. С. 96-98.

31. Калганова С.Г. Фазовые переходы в полимерах при воздействии СВЧ электромагнитных колебаний / С.Г. Калганова // Элмаш - 2006: труды Междунар. симпозиума. 2-6 октября 2006 г. М., 2006. С. 124-128.

32. Калганова С.Г. Кинетика отверждения эпоксидной смолы под воздействием СВЧ электромагнитного поля / С.Г. Калганова // Физика и технические приложения волновых процессов, приложение к журналу «Физика волновых процессов и радиотехнические системы»: докл. V Междунар. науч.-техн. конф. 11-17 сентября 2006 г. Самара, 2006. С. 237-238.

33. Калганова С.Г. Влияние СВЧ электромагнитного поля на технологический процесс с фазовым переходом / С.Г. Калганова, Ю.С. Архангельский, В.А. Лаврентьев // Математические методы в технике и технологиях-ММТТ-21: сб. трудов ХХI Междунар. науч. конф.: в 10 т. Т. 5. Секция 11. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008. С. 254-257.

34. Калганова С.Г. Математическая модель процесса отверждения эпоксидного компаунда в СВЧ электромагнитном поле / С.Г. Калганова, В.А. Лаврентьев // Математические методы в технике и технологиях-ММТТ-21: сб. трудов ХХI Междунар. науч. конф.: в 10 т. Т.5. Секция 11. Саратов: Сарат.гос. техн. ун-т, 2008. С. 257-260.

35. Калганова С.Г. Модификация свойств эпоксидных компаундов в СВЧ электромагнитном поле / С.Г. Калганова // Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты, МКЭЭЭ-2008: труды ХХI Междунар. конф. Алушта, 2008. С. 244-245.

36. Калганова С.Г. Интерпретация математической модели процесса СВЧ отверждения эпоксидного компаунда / С.Г. Калганова // Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты, МКЭЭЭ-2008: труды ХХI Междунар. конф. Алушта, 2008. С. 243-244.

37. Калганова С.Г. СВЧ технология в производстве базальтовых труб / С.Г. Калганова, Ю.С. Архангельский // Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты, МКЭЭЭ-2008: труды ХХI Междунар. конф. Алушта, 2008. С. 246-247.

38. Калганова С.Г. Влияние СВЧ электромагнитных колебаний на технологические свойства СОТЖ / С.Г. Калганова, Ю.С. Архангельский, В.А. Лаврентьев // Современные проблемы машиностроения: IV Междунар. науч.-техн. конф., 26-28 ноября. 2008 г. Томск: ТПУ, 2008. С. 632-636.

3. Другие публикации

39. Калганова С.Г. Исследование воздействия СВЧ электромагнитного поля на физико-химические свойства полимеров / С.Г. Калганова, Ю.С. Архангельский // Направляющие линии, функциональные устройства, элементы технологических установок СВЧ: межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2000. С. 63-67.

40. Калганова С.Г. Нетепловое действие СВЧ электромагнитного поля на диэлектрические объекты /С.Г. Калганова, Ю.С. Архангельский // Электротехнологические СВЧ установки: межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2000. С. 53-56.

41. Калганова С.Г. Особенности отверждения эпоксидной смолы при микроволновом воздействии / В.Е. Брусенцов, С.Г. Калганова, Ю.С. Архангельский // Функциональные электродинамические системы и устройства низких и сверхвысоких частот: межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2001. С. 31-33.

42. Калганова С.Г. К вопросу о классификации измерений в СВЧ электротехнологии / Ю.С. Архангельский, С.Г. Калганова, В.А. Воронкин // Электротехнология на рубеже веков: сб. науч. тр. конф. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2001. С. 23-25.

43. Калганова С.Г. Нетепловое действие СВЧ электромагнитных колебаний / С.Г. Калганова // Электро- и теплотехнологические процессы и установки: межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2003. С. 5-11.

44. Калганова С.Г. Проблемы измерений в СВЧ электротехнологии / С.Г. Калганова // Электро- и теплотехнологические процессы и установки: межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2003. С. 37-41.

45. Калганова С.Г. Электротехнологические установки на основе нетеплового действия СВЧ электромагнитного поля / С.Г. Калганова // Электро- и теплотехнологические процессы и установки: межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2003. С. 59-62.

46. Калганова С.Г. Модификация свойств поликапроамидных нитей с помощью СВЧ электромагнитного поля / М.Ю. Морозова, С.Г. Калганова, С.К. Слепцова // Электро- и теплотехнологические процессы и установки: межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2003. С. 145-147.

47. Калганова С.Г. Модификация химических волокон электромагнитным излучением СВЧ диапазона / С.К. Слепцова, С.Г. Калганова // Функциональные системы и устройства низких и сверхвысоких частот: межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2003. С. 115-117.

48. Калганова С.Г. СВЧ электротехнологические установки модифицирующего воздействия / С.Г. Калганова // Проблемы электроэнергетики: межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2004. С. 258-263.

49. Калганова С.Г.Установка для исследования модифицирующего СВЧ и теплового воздействия на исследуемые объекты / С.Г. Калганова, В.А. Лаврентьев, С.К. Слепцова // Элементы и устройства систем низких и сверхвысоких частот: межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2004. С. 33-36.

50. Kalganova S.G. The use of the nonthermal actiov of microwaves to modify polycaproamide fibres / S.G. Kalganova, M.Y. Morozova // JSC «Znack». Electrical Technology Russia. № 2. 2004. Р. 91-96.

51. Kalganova S.G.. Design problems of a MICROWAVE electrotechnological installations for thermal influence on the object of processing / S.G. Kalganova // Sixth International Conference on Unconventional Electromechanical and Electrical Systems, 6-th UEES^`04. Alushta, 2004. Р. 999-1002.

52. Калганова С.Г. Электротехнические материалы и изделия. Справочник / И.И. Алиев, С.Г. Калганова. М: Радиософт, 2005. 253 с.

53. Калганова С.Г. Применение энергии СВЧ электромагнитных колебаний для воздействия на процесс отверждения эпоксидных смол / В.А. Лаврентьев, С.Г. Калганова // Электро- и теплотехнологические процессы и установки -2: сб. науч. тр. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2005. С. 67-70.

54. Калганова С.Г. Упрочнение электроизоляционного капрона в СВЧ электромагнитном поле / С. К. Слепцова, С.Г. Калганова // Электро- и теплотехнологические процессы и установки -2: сб. науч. тр. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2005. С. 91-93.

55. Калганова С.Г. Рабочая камера СВЧ электротехнологической установки для модификации полимерных волокон / Ю.С. Архангельский, С.Г. Калганова // Электро- и теплотехнологические процессы и установки -2: межвуз. науч. сб. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2005. С. 41-45.

56. Kalganova S.G. The design of the working chamber of a MICROWAVE technological installation for modifying polymer fibres / S.G.Kalganova // JSC «Znack». Electrical Technology Russia. № 3, 2005. С. 89-94.

57. Калганова С.Г. Применение СВЧ энергии в производстве композиционных материалов / С.Г. Калганова, В.А. Лаврентьев, Д.О. Шевчук // Системы и функциональные устройства низких и сверхвысоких частот: сб. науч. тр. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2006 г. С.106-108.

58. Калганова С.Г. Измерения в СВЧ электротехнологии: учеб. пособие / Ю.С. Архангельский, С.Г. Калганова. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008. 152 с.

59. Калганова С.Г. Влияние режимов СВЧ отверждения на прочностные свойства эпоксидного компаунда / А.В. Лаврентьев, С.Г. Калганова // Проблемы электроэнергетики: сб. науч. тр. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008. С. 133-135.

60. Калганова С.Г. Измерения в СВЧ электротехнологических установках: учеб. пособие / Ю.С. Архангельский, С.Г. Калганова, Р.К. Яфаров. 2-е изд., перераб. и доп. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008. 262 с.

61. Калганова С.Г. Заявка на полезную модель № 2009100389/17(00520) от 11.01.2009 г. МПК Н 05 В 6/64 (2006.01). Комбинированная установка для СВЧ обработки материалов с различными диэлектрическими свойствами / Ю.С. Архангельский, С.Г. Калганова, Е.М. Гришина, В.А. Лаврентьев. Положительное решение о выдаче патента на полезную модель от 27.05 2009 г.

Размещено на Allbest.ru