Экспериментальное определение энергии активации эластомеров

Целью работы является исследование теплостойкости этиленпропиленовой резины и рекомендации по её применению в качестве изоляции гибких кабельных изделий при повышенных значения температуры жилы.
Для определения срока службы изоляционного материала будут проведены ускоренные испытания на тепловое старение. По их результатам будет определена энергию активации, знание которой поможет сократить процесс теплового старения аналогичных материалов с целью сокращения времени и материальных затрат на подтверждение различных показателей надёжности.

Реферат ……………………………………………………………………………………………………… 9
Определения, обозначения, сокращения, нормативные ссылки …………………. 10
Введение ………………………………………………………………………………………………….. 11
1 Литературный обзор ……………………………………………………………………………… 12
1.1 Кабельные изделия на низкое и среднее напряжение …………………………… 12
1.1.1 Классификация по области применения ……………………………………………. 12
1.1.2 Особенности конструкций, применяемые материалы ……………………….. 15
1.2 Полимерная изоляция и оболочка ……………………………………………………….. 18
1.2.1 Основные свойства…………………………………………………………………………… 18
1.2.2 Тепловые свойства полимеров. Рабочие температуры ………………………. 24
1.3 Старение полимерных материалов………………………………………………………. 28
1.3.1 Физика-химия процесса теплового старения этиленпропиленовой ре-
зины ………………………………………………………………………………………………………… 31
1.3.2 Тепловые свойства этиленпропиленовой резины …………………………….. 36
1.4 Определение энергии активации ……………………………………………………….. 38
1.5 Определение срока службы кабельных изделий ………………………………… 43
2 Методическая часть …………………………………………………………………………….. 46
2.1 Определение объекта исследования ……………………………………………………. 46
2.2 Определение методики испытаний ……………………………………………………… 47
2.3 Оборудование для испытаний …………………………………………………………….. 50
3 Экспериментальная часть……………………………………………………………………. 52
3.1 Определение энергии активации …………………………………………………………. 52
3.2 Определение срока службы ………………………………………………………………… 64
3.3 Определение нагревостойкости материала ………………………………………….. 66
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение … 68
4.1Предпроектный анализ ………………………………………………………………………… 68
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………….. 68
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффек-
тивности и ресурсосбережения ………………………………………………………………… 69
4.1.3 SWOT-анализ………………………………………………………………………………….. 71
4.2 Инициация проекта …………………………………………………………………………….. 75
4.3 Планирование научно-исследовательской разработки …………………………. 77
4.3.1 Структура работы в рамках научного исследования ………………………… 77
4.3.2 Определение трудоёмкости выполнения проектировочных работ ……. 78
4.3.3 Разработка графика проведения научного исследования ………………….. 80
4.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) …………………………….. 82
4.4.1 Расчет материальных затрат ……………………………………………………………. 83
4.4.2 Расчёт затрат на оборудование ………………………………………………………… 84
4.4.3 Полная заработная плата исполнителей исследования……………………… 85
4.4.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ………… 87
4.4.5 Накладные расходы ………………………………………………………………………… 88
4.4.6 Формирование сметы технического проекта ……………………………………. 89
4.5 Оценка сравнительной эффективности исследования ………………………….. 90
4.6 Оценка готовности проекта к коммерциализации………………………………… 92
5 Социальная ответственность ……………………………………………………………….. 95
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 95
5.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства…………….. 95
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ………. 96
5.2 Производственная безопасность ………………………………………………………… 96
5.2.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект
исследования и которые могут возникнуть при проведении исследований… 96
5.2.1.1 Микроклимат ………………………………………………………………………………… 98
5.2.1.2 Освещение …………………………………………………………………………………….. 99
5.2.1.3 Защита от случайного прикосновения ………………………………………….. 100
5.2.1.4 Защитное заземление …………………………………………………………………… 100
5.2.1.5 Защита от воздействия движущихся частей машин и механизмов … 103
5.2.1.6 Защита от возможного возгорания ……………………………………………….. 104
5.3.1 Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия опасных
и вредных факторов на исследователя …………………………………………………….. 105
5.4 Экологическая безопасность ……………………………………………………………… 107
5.4.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду ……….. 107
5.4.2 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды ……………… 107
5.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………… 108
5.6 Выводы по разделу……………………………………………………………………………. 109
Заключение ……………………………………………………………………………………………. 110
Список использованных источников ………………………………………………………. 112
Приложение I …………………………………………………………………………………………. 116
Приложение II………………………………………………………………………………………… 117
Реферат

Магистерская диссертация содержит страниц 129, рисунков 20, таблиц
34, использованных источников 51, 2 приложения. Ключевые слова: энергия
активации, изоляция, резина, полимер, материал, метод, тепловое старение,
испытание, энергия активации.
Объектом исследования является материал – этиленпропиленовая ре-
зина.
Целью работы является исследование теплостойкости этиленпропилено-
вой резины и рекомендации по её применению в качестве изоляции гибких
кабельных изделий при повышенных значения температуры жилы.
В процессе исследования была рассчитана энергия активации этилен-
пропиленовой резины физико-механическим методом при термическом старе-
нии полимера.
В результате исследования были определены теплостойкость этиленпро-
пиленовой резины, а также срок достижения ее критического состояния в про-
цессе эксплуатации при различных значениях воздействующего фактора, сде-
ланы выводы по применению в качестве изоляции/оболочки кабельных изде-
лий.
Область применения: электроэнергетика и электротехника.
Определения, обозначения, сокращения, нормативные ссылки

В настоящей работе были использованы ссылки на следующие обозна-
чения и сокращения:
ДМА – динамический механический анализ.
ДСК – дифференциальная сканирующая калориметрия.
КЗ – короткое замыкание.
КИ – кабельное изделие.
ТГА – термогравиметрический анализ.
ТИ – температурный индекс.
ФММ – физико-механический метод.
ЭИМ – электроизоляционные материалы.

В ходе выполнения магистерской диссертации проведен литературный
обзор, в результате которого были изучены современные методы определения
теплостойкости кабельных электроизоляционных материалов. В методиче-
ской части работы приведена информация о конструкции испытуемых образ-
цов, а также описана методика определения энергии активации и срока
службы кабельных изделий.
В экспериментальной части работы для исследуемого материала – эти-
ленпропиленовой резины, было проведено тепловое старение в термостатах
при трех различных температурах: 115, 130 и 150 оС. По результатам тепло-
вого старения, методом анализа физико-механических характеристик (относи-
тельного удлинения), определена энергия активации теплового старения.
Таким образом можно сделать вывод о пригодности этиленпропилено-
вой резины в качестве изоляции гибких кабелей, предназначенных для работы
при температурах +70 оС с минимальным сроком службы 35,7 лет, а при экс-
плуатации при температурах +90 оС срок службы кабельных изделий с изоля-
цией из ЭПР составляет 5,11 лет, при соблюдении требований производства,
хранения, транспортировки, монтажа и эксплуатации.
Помимо этого, в работе была выполнена оценка коммерческого потен-
циала и перспективности проведения научных исследований. В качестве части
раздела финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбереже-
ние были рассчитаны материальные затраты на исследование, проведены рас-
четы сравнительной эффективности выполняемого проекта.
В рамках раздела социальной ответственности был произведен анализ
выявленных вредных и опасных факторов производственной среды, так же
рассмотрены правовые и организационные вопросы обеспечения безопасно-
сти и чрезвычайные ситуации, которые могут возникать при работе на уста-
новке.