, ,
Математические модели показателей качества полимеров и их акустических свойств
Качество оценки показателей качества полимера в соответствии с нормативной документацией (ГОСТ, ТУ и т. д.) по данным ультразвуковых (УЗ) методов контроля определяется, в первую очередь, точностью инструментальных методов измерения акустических характеристик образца, а так же качеством математических моделей, связывающих показатели качества полимера с его акустическими параметрами.
Существующие подходы к составлению таких математических моделей можно разделить на три больших группы: феноменологические (эмпирические), статистические, детерминированные (теоретические).
Несмотря на то, что накоплен обширный теоретический и практический материал по акустическим, реологическим, вязкоупругим свойствам полимеров и их показателям качества, на сегодняшний день нет единой научной методологической основы для моделирования специфических показателей качества полимеров как функции акустических свойств, а так же построения на их основе систем контроля качества полимеров с использованием ультразвука в условиях промышленного производства.
Проведённый краткий анализ математических моделей, используемых в УЗ контроле качества, показывает, что первые два подхода не могут быть использованы для такой основы в силу указанных особенностей и ограничений. Для использования третьего (детерминированного) подхода необходимо решить ряд задач, связанных с систематизацией основных положений молекулярной акустики, феноменологической релаксационной теории и реологии применительно к полимерам, а так же адаптировать их к измерению специфических свойств полимеров и их показателей качества в соответствии с НД. Этот подход является наиболее перспективным и будет принят в дальнейшем за основу.
Предлагается представить задачу математического моделирования в виде нескольких крупных этапов, использующих следующие научные разделы:
1. Акустика сплошной среды, определяющая связь акустических и вязкоупругих свойств полимера.
2. Феноменологическая релаксационная теория, задающая вид реологической модели, позволяющей учитывать особенности вязкоупругой природы полимера вследствие спектра времен релаксации.
3. Прикладная акустика, позволяющая получить
Проведенные исследования показали, что для использования вышеназванных этапов, необходимо дополнить рядом зависимостей, описывающих связь между показателями качества в соответствии с НД и вязкоупругими свойствами полимера. Т. о. методику синтеза математической модели обобщенного показателя качества в соответствии с НД можно представить следующей структурной схемой (
Рис. 1).
Рис. 1
Введение дополнительного уровня, описывающего возможные варианты функциональных связей показателя качества в соответствии с НД и вязкоупругих свойств полимера позволяет получить единую расчётную схему для определения показателя качества по измеренным акустическим параметрам полимера.
Предложенные подход был реализован для разработки методов УЗ контроля степени кристалличности, вязкости по Муни и предельной прочности при разрыве.
Предметом дальнейших исследований в этом направлении следует считать расширение номенклатуры специфических отраслевых показателей качества полимеров, математические модели которых могут быть описаны с использованием предложенной методики, а, следовательно, могут быть использованы в УЗ измерительных системах. Так же представляет интерес выявление других возможных вариантов влияния вязкоупругих характеристик полимера на показатели качества в соответствии с НД.
Литература.
1. Перепечко методы исследования полимеров/ М.: Химия, 1973. – 296 с.
2. , А., Сырников молекулярной акустики. – М.: Наука, 1964. – 516 с.
3. Современные методы исследования полимеров / Под ред. . – М.: Химия, 1982. – 256с.
