En forskargrupp från Skoltech Center for Design, Tillverkning och material (CDMM) har studerat effekterna av bearbetningstillsatser - aluminiumhydroxid och zinkstearat - på polymerisationskinetiken hos härdplaster som används vid pultrusion. Forskningen publicerades i Journal of Composite Materials .

Fiberförstärkt plast (FRP) strukturella element som har uppenbara fördelar jämfört med konventionella material, såsom stål, trä, och betong, används i stor utsträckning inom civila, marin- och vägbyggen. FRP-strukturer tillverkas med hjälp av pultruderingsprocessen, där polymerisation uppnås genom att kontinuerligt dra materialet. Ingenjörer använder i stor utsträckning matematiska modeller för att optimera pultruderingsprocessen och därigenom undvika kostsamma experiment som ofta utförs av försök och misstag.

För att optimera pultruderingsprocessen, man bör noggrant överväga många parametrar som bestämmer kvaliteten på slutprodukten, och polymerblandningens sammansättning är en av dem. Noggrann beskrivning av pultrusion kräver en lämplig modell av hartshärdningskinetik, beroende på vilken bearbetningstillsats som används. Om det väljs korrekt, modellen hjälper till att bestämma högsta möjliga draghastighet. I tur och ordning, att maximera draghastigheten samtidigt som kvaliteten på de resulterande profilerna bibehålls är avgörande för att förbättra effektiviteten och, därför, kostnadseffektiviteten för pultruderingsprocessen.

Ett CDMM-team, inklusive Ph.D. student Alexander Vedernikov och MSc-student Yaroslav Nasonov ledd av docent Alexander Safonov och CDMM-direktör, professor Iskander Akhatov, bevisat att tillsatser har en betydande inverkan på polymerisationshastigheten vid pultrusion. Teamet fann att draghastighetsförutsägelserna skilde sig med så mycket som 1,7 gånger för kompositioner med och utan tillsatser, vilket hade en dramatisk effekt på pultruderingsprestandan.

"Vårt laboratorium för kompositmaterial och strukturer arbetar intensivt med processoptimering för att öka lönsamheten samtidigt som den erforderliga kvaliteten på kompositstrukturer bibehålls. För att göra detta, vi tillämpar matematiska modeller av tillverkningsprocesser och validerar dem i experiment på industriell utrustning, " förklarar Alexander Safonov.