Registration Number
0825U003632, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
23-10-2025
popup.evolution
.
Title
Development of phthalonitrile binders for diamond abrasive tools
Author
Roman Kurganov,
popup.head Yevhen O. Pashchenko
popup.opponent Volodymyr H. Khomenko
popup.opponent Lyubov I. Melnik
popup.review Ihor P. Fesenko
popup.review Volodymyr A. Mechnik
popup.rada
V. Bakul Institute of superhard material of the National Academy of Sciences of Ukraine
Description
Дисертаційна робота присвячена дослідженню фталонітрильних мономерів, модифікованих за рахунок введення гнучких зв'язувальних фрагментів.
У першому розділі даної роботи виконано всебічний аналіз досліджень фталонітрильних полімерів та наведені умови полімеризації, показаний зв’язок між режимом затвердіння та структурою полімеру.
У другому розділі показані методи досліджень основних характеристик фталонітрильних зв’язуючих, зроблено огляд існуючих фталонітрильних полімерів та їх використання у різноманітних областях, наведені існуючі методи синтезів фталонітрильних мономерів, можливі ініцатори отвердження.
У третьому розділі починається практична частина дисертацї. Синтезовані фталонітрильні мономери з циклоімідними ядрами на основі 4,4’-окси-біс-тетракарбонового ангідриду та 4,4’-карбоніл-біс-тетракарбонового ангідриду з виходом 71% та 81% на вихідний ангідрид, з технологічним вікном переробки в полімери 220-290 °C та максимально досяжною конверсією нітрильних груп при полімеризації 91 та 94% відповідно. Визначені методи і матеріали, які використовувалися в процесі виконання дисертаційної роботи. Наведені відповідні спектри речовин.
В четвертому розділі досліджений процес модифікування фталонітрильних мономерів нанодисперсними частинками бору шляхом введення сполуки бору з масовою долею 12% з подальшою обробкою суміші при тисках в діапазоні 0,5-1,6 ГПа, та виявлено, що мінімальний розмір наночастинок, які утворюються при подальшій полімеризації, становить 5,2-5,5 нм для обох видів мономеру при тиску обробки, що становить 1,25 ГПа, та залишається стабільним при подальшому збільшенні тиску;
Визначене співвідношення фталоціанінових та триазинових циклів у складі фталонітрильних полімерів, допованих наночастинками бору,та показано,що найбільший вміст фталоціанінових циклів, які забезпечують високий рівень міцності та теплостійкості полімеру, а саме – 1,2:1, досягається при тиску попередньої обробки мономерної суміші 1,25 ГПа, що узгоджується з умовами формування найменших за розміром наночастинок бору, та значно перевищує максимально відомий з доступних публікацій рівень 0,7:1.
В п’ятому розділі вперше здійснене модифікування поверхні вуглецевих матеріалів (карбонових волокон) шляхом генерування парамагнітних центрів, тобто неспарених електронів, зв’язаних з поверхневими атомами карбону, на відміну від традиційного прищеплення молекулярних фрагментів різної природи. Показано, що новий метод модифікування забезпечує підвищення модуля пружності композитів на фталонітрильних зв’язуючих в 1,3 рази порівняно з використанням немодифікованого наповнювача, та збільшення коксового залишку в 1,15-1,25 рази порівняно з використанням карбонового волокна, модифікованого аміносиланом;
Вивчені механічні властивості композиційних матеріалів на синтезованих фталонітрильних зв’язуючих, наповнених карбоновими волокнами, з метою виготовлення корпусів абразивних інструментів, які поєднують малу питому вагу (1,75-1,85 г/см3), високий модуль пружності (до 6,5 ГПа) та високу хімічну стійкість в рідких технологічних середовищах, що застосовуються на сучасних шліфувальних оброблюючих центрах з ЧПУ;
Досліджена мікромеханічна поведінка композиційних матеріалів на фталонітрильних зв’язуючих, які піддавали попередньому впливу тисків 0,5 та 1,25 ГПа, модифікованих наночастинками бору, у порівнянні з натрій-боросилікатним склом, що широко застосовується, як керамічне зв’язуюче, а також з традиційними зв’язуючими полімер-абразивних композитів, а саме, феноло-формальдегідним полімером та поліамідоімідом. Виявлена практична тотожність пружно-пластичної та дисипативної поведінки полімеру з фталонітрильного зв’язуючого, попередньо підданого тиску 1,25 ГПа та скла на противагу традиційним полімерним зв’язкам;
В шостому розділі відпрацьовані технологічні параметри виготовлення шліфувальних інструментів форм 1A1 та 12A2-45 з кубічного нітриду бору на фталонітрильних зв’язуючих з температурою отвердження до 300-350◦C у сталевих пресформах при зусиллі притиску 50 МПа з часом витримки 1 година, що дозволило вперше в практиці абразивного матеріалознавства отримати полімерні композити, придатні для прецизійного формоутворення профілю з використанням алмазного правлячого інструменту, за низькотемпературною технологією, властивою полімер-абразивним композитам, на противагу спіканню при 1100-1250 ◦C, необхідного для керамічних зв’язок, які досі не мали альтернативи в процесах шліфування, що потребують безперервної чи циклічної правки;
Виготовлені шліфувальні інструменти з кубічного нітриду бору на фталонітрильних зв’язуючих, що дозволило вперше в практиці абразивного матеріалознавства отримати полімерні композити, придатні для прецизійного формоутворення профілю з використанням алмазногоправлячого інструменту;
Отримані в результаті роботи мономери та зв‘язуючі можуть бути використані для створення конструкцій з ПКМ, зберігають міцність при високих температурах.
Registration Date
2025-09-01
popup.nrat_date
2025-10-27 / 2026-07-01
