Ushbu eksperimental tadqiqot elektr dvigatellari va generatorlarda qo‘llaniladigan yupqa elektrotexnik po‘lat listlarini biriktirib turuvchi suv asosli epoksi yelimlarni (loklarini) yadro-qobiq strukturali (core-shell particles, CSP) kauchuk zarrachalari bilan mustahkamlashni o‘rganadi. Tadqiqotchilar silikon yadroli (CSP-Si) va polibutadiyen yadroli (CSP-PBR) zarrachalarning epoksi lokining qotish (kuring) dinamikasiga, shishalanish haroratiga (T_G), laminatlarning rolikli shilish (ko‘chish) mustahkamligiga hamda charchash yoriqlarining o‘sishiga qarshiligiga ta’sirini taqqosladilar.

Model lok epoksi ekvivalent og‘irligi (EEW) taxminan 500 g/mol bo‘lgan bisfenol-A diglitsidil efiri (DGEBA) asosida tayyorlandi. Loklarga silikon yadroli CSP-Si yoki polibutadiyen yadroli CSP-PBR saqlovchi tijoriy masterbatchlar qo‘shildi. Masterbatch miqdori lok tarkibida 1% dan 10% gacha o‘zgartirildi; laminatlarning mexanik sinovlarida asosan 1%, 2% va 5% li konsentratsiyalar ishlatildi.

Silikon yadroli masterbatch sof epoksining taxminan 172°C bo‘lgan gellanish boshlanish haroratini (T_on) ko‘pchilik tarkiblarda 167–170°C gacha pasaytirdi. Polibutadiyen yadroli masterbatchlarda esa gellanish boshlanishi 173–176°C oralig‘ida kechdi. Har ikkala modifikator ham 5% masterbatchgacha to‘liq qotgan epoksining taxminan 110°C bo‘lgan shishalanish haroratini sezilarli darajada o‘zgartirmadi. 10% masterbatch miqdorida shishalanish harorati 114–115°C gacha ko‘tarildi.

23°C da o‘tkazilgan rolikli shilish (ko‘chish) sinovlarida eng yuqori mustahkamlik 5% CSP-Si saqlovchi laminatda olindi. Taxminan 6,7 N/mm bo‘lgan bu ko‘rsatkich sof epoksi nazorat namunasiga nisbatan qariyb 45% ga o‘sishni anglatadi. Harorat 100, 120 va 140°C ga ko‘tarilganda barcha tarkiblarning shilish mustahkamligi pasaydi; zarrachalarning ijobiy ta’siri ayniqsa epoksining shishalanish zonasida (120°C dan yuqori) cheklanib qoldi.

Charchash sinovlarida yoriq tarqalishi boshlanishi uchun zarur bo‘lgan deformatsiya energiyasi ajralish tezligi bo‘sag‘asi [ G_{\mathrm{th}} ] 5% li CSP-Si tarkibida eng yuqori natijani berdi: 23°C da sof epoksining 34 J/m² qiymatidan 44 J/m² ga (30% o‘sish), 70°C da esa 26 J/m² dan 38 J/m² ga (45% o‘sish) yetdi.

CSP-PBR tarkiblarida 23°C da eng yuqori charchash bo‘sag‘asi 2% masterbatchda (40 J/m²) o‘lchandi. Biroq polibutadiyenli modifikator 70°C da barqaror ustunlik bermadi; 5% CSP-PBR tarkibining 70°C dagi bo‘sag‘asi 22 J/m² ga tushib, nazorat namunasidan ham past bo‘lib qoldi.

Sinish yuzalari tahlili yoriq mikrometr qalinlikdagi yupqa epoksi qatlami ichida ikki po‘lat chegarasi orasida navbatma-navbat o‘tib harakatlangan aralash mexanizmni ko‘rsatdi. Tadqiqotchilar yadro-qobiq zarrachalarining yoriq frontini to‘xtatishi, zarrachalarning bo‘shliq hosil qilishi (kavitatsiya) va epoksi matritsasining plastik deformatsiyasi kabi mexanizmlar ishlaganini taxmin qilmoqdalar.

Elektrotexnik po‘lat paketlarida epoksi qatlamining roli

Elektr motorlari va generatorlarining magnit o‘zaklari quyma yaxlit metalldan emas, o‘zaro izolyatsiyalangan yupqa (0,5 mm) elektrotexnik po‘lat listlaridan yig‘iladi. Bu uyurma toklarni (Fuko toklari) va issiqlik yo‘qotishlarini kamaytiradi.

Yupqa suv asosli epoksi loki ikkita vazifani bajaradi:

• Listlar orasida elektr izolyatsiyasini ta’minlash;
• Listlarni butun yuzasi bo‘ylab mexanik mustahkam yopishtirish.

Yuqori quvvat zichligini saqlash uchun yelim qatlami o‘ta yupqa bo‘lishi lozim (tadqiqotda 5–12 µm qalinlikdagi qatlamlar o‘rganilgan). Biroq epoksi mo‘rt material bo‘lgani sababli dinamik va termik yuklamalarda yorilish xavfi mavjud.

Model epoksi tarkibi va modifikatorlar

• Asosiy qatron: DGEBA epoksi qatroni (EEW ≈ 500 g/mol, D.E.R. 671),
• Qotiruvchi: Ditsiyandiamid (DICY, 1,1:1 nisbatda),
• Suv miqdori: Tizimning 45% i,
• Emulgator: Poloxamer 407 (10%),
• CSP-Si: Silikon kauchuk yadroli zarrachalar (Albidur EP 2240 A masterbatchida 40% zarracha, EEW ≈ 300 g/mol li DGEBA tashuvchisida),
• CSP-PBR: Polibutadiyen kauchuk yadroli zarrachalar (Kane Ace MX150 masterbatchida 40% zarracha, EEW ≈ 300 g/mol li epoksi tashuvchisida).

Masterbatch tashuvchisining ta’siri

Masterbatchlar faqat kauchuk zarrachalarini emas, balki pastroq EEW ga (≈300 g/mol) ega tashuvchi epoksi qatronini ham olib kiradi. Bu qotish tezligini va to‘r zichligini oshirishi mumkin. Tadqiqotda sof tashuvchi qatronli alohida nazorat namunasi bo‘lmagani sababli, barcha o‘zgarishlarni faqat kauchuk zarrachalariga bog‘lab bo‘lmaydi.

Gellanish va shishalanish harorati natijalari

Silikonli CSP-Si gellanish boshlanishini 2–5°C ga tushirdi. Polibutadiyenli CSP-PBR esa aksincha, gellanishni 173–176°C gacha kechiktirdi. 5% gacha bo‘lgan konsentratsiyalarda T_G (110–112°C) o‘zgarmasdan qoldi. 10% da esa T_G 114–115°C ga ko‘tarildi.

Rolikli shilish (ko‘chish) mustahkamligi

DIN EN 1464 bo‘yicha 4 qatlamli laminatlarda o‘tkazilgan sinovlar:

• 23°C da: Nazorat namunasi 4,6 N/mm; 5% li CSP-Si 6,7 N/mm (45% o‘sish); 5% li CSP-PBR 5,8 N/mm (25% o‘sish).
• 100°C da: Yaxshilanish kamaygan, 5% li CSP-Si nazorat namunasiga yaqinlashgan.
• 120°C da (T_G dan yuqorida): Mustahkamlik keskin tushgan, biroq CSP-Si nazoratdan 25% yuqoriligini saqlagan.
• 140°C da: Barcha namunalarda mustahkamlik nolga yaqinlashgan (epoksi yuk ko‘tarish qobiliyatini yo‘qotgan).

Charchash yoriqlari tarqalishi (DCB sinovlari)

5% li CSP-Si har ikkala haroratda (23 va 70°C) yoriq o‘sishiga qarshilikni eng ko‘p oshirgan kompozitsiya bo‘ldi. 2% li CSP-PBR faqat 23°C da ijobiy natija berdi (40 J/m²), 70°C da esa 5% li CSP-PBR nazorat namunasidan ham pastroq natija (22 J/m²) ko‘rsatdi.

Sinish yuzalari va Raman xaritalash

Konfokal mikroskopiya yoriq bitta chegarada bormasdan, 5–12 µm li epoksi qatlamini kesib o‘tib, bir sirtdan ikkinchisiga sakrab yurganini (aralash sinish) ko‘rsatdi. Raman spektroskopiyasi (532 nm) epoksi orolchalarida mikrometr o‘lchamidagi silikon to‘planishlari (aglomeratlar) yo‘qligini, zarrachalar matritsada yaxshi tarqalganini ko‘rsatdi.

Tadqiqotning kuchli tomonlari

• Yupqa suv asosli epoksi qatlamlarini real elektrotexnik po‘lat laminatlarida sinagan.
• Silikon va polibutadiyen kauchuklarini ayni sharoitda taqqoslagan.
• Reometriya, DMA, shilish va charchash sinovlarini birga o‘tkazgan.
• Raman spektroskopiyasi va konfokal profilometriya bilan sinish yuzalarini tahlil qilgan.
• Xona harorati va yuqori haroratlardagi (70–140°C) farqlarni ko‘rsatib bergan.

Tadqiqotning cheklovlari

• Tadqiqot taqrizdan o‘tmagan preprintdir.
• Masterbatch tashuvchi qatroni ta’sirini ajratuvchi zarrachasiz nazorat namunasi qo‘llanilmagan.
• Nanoskopik tokifikatsiya mexanizmlari (kavitatsiya, bog‘ uzilishi) to‘g‘ridan-to‘g‘ri TEM/SEM bilan tasvirlanmagan.
• Charchash sinovlarining takrorlar soni va statistik ahamiyatliligi (p-value) berilmagan.
• Dvigatelning real moyli yoki tebranishli muhitidagi uzoq muddatli sinovlar o‘tkazilmagan.

Tadqiqot usuli va natijalari

Manba va metodologiya eslatmasi

Tadqiqotning asl nomi: Effect of core-shell particles on the curing kinetics of waterborne epoxy varnishes and the mechanical performance of electrical steel laminates

Mualliflar: Gernot M. Wallner; Cornelia Marchfelder; Anna Seyr; Gabriel Riedl (Yoxannes Kepler nomidagi Linz universiteti, Polimer materiallari va sinovlari instituti, Avstriya; gernot.wallner@jku.at).

DOI:10.2139/ssrn.6947713

Nashr platformasi: SSRN.

SSRN sanasi: 2026-yil 15-iyun.

Taqriz holati: Tadqiqot ilmiy taqrizdan o‘tmagan.

Ushbu sharh 29 sahifalik rasmiy preprint matni, jadvallari va mikroskopik tasvirlari asosida tayyorlandi. Matnda bo‘lmagan yangi natija qo‘shilmadi.