авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Изучение технологических особенностей и свойств композитов на основе полиэтилена и дисперсных наполнителей

-- [ Страница 2 ] --

Примечание: условия испытаний: ПЭНД - температура – (190±0,5)°С, нагрузка – 5 кгс;

ПЭВД - температура – (190±0,5)°С, нагрузка – 2,16 кгс;

коэффициент вариации по свойствам составляет 8 %.

При анализе физико-механических свойств разработанных композиций (табл. 3) отмечено, что более высокие значения изгибающего напряжения, ударной вязкости и твердости по Бринеллю наблюдаются при введении в полиэтилен отходов фенопласта и базальтовой ваты, причем это характерно как для первичного, так и для вторичного ПЭНД и ПЭВД.

Таблица 3

Сравнительная характеристика физико-механических свойств

разработанных ПКМ

Состав композиции, масс.ч., на 100 масс.ч. ПЭ Изгибающее напряжение, МПа Разрушающее напряжение при растяжении, МПа Относительное разрывное удлинение, % Ударная вязкость*, кДж/м2 Твердость по Бринеллю, МПа Водопоглощение за 24 часа, %
ПЭНД 17 28 167 3,3 60 0,005
ПЭНДперв+5СП 18 26 123 3,9 63 0,005
ПЭНДперв+40БВ 22 13 94 10,2 78 0,004
ПЭНДперв+50ФП 23 12 87 12,7 85 0,004
ПЭНД втор 14 24 150 2,6 49 0,008
ПЭНДвтор+5СП 15 21 102 2,9 54 0,008
ПЭНДвтор+40БВ 19 9 83 8,5 67 0,007
ПЭНДвтор+50ФП 20 8 74 9,8 73 0,006
ПЭВД 15 20 148 не ломаются 25 0,02
ПЭВДперв+5СП 16 18 115 2,5 27 0,02
ПЭВДперв+40БВ 20 10 78 7,9 37 0,01
ПЭВДперв+50ФП 22 9 69 8,1 42 0,01
ПЭВД втор 12 17 134 2,0 20 0,03
ПЭВДвтор+5СП 12 16 107 2,2 22 0,03
ПЭВДвтор+40БВ 18 7 70 6,7 32 0,02
ПЭВДвтор+50ФП 18 6 63 6,8 37 0,01

Примечания: коэффициент вариации по свойствам составляет 8 %;

* - образцы испытаны с надрезом.

По физико-механическим свойствам разработанные композиты удовлетворяют требованиям ОСТ 92-1310-84 и могут быть использованы для различной номенклатуры изделий (обойма изоляционная, колпачок, корпус для щелочного аккумулятора и др.), выпускаемых в ЗАО «Тролза» из ПЭВД и ПЭНД. Многие изделия выполняют в троллейбусе защитную функцию (например, корпус щелочного аккумулятора), в связи с чем представлялось целесообразным изучить щелочестойкость разработанных материалов (табл. 4).

Полученные материалы имеют минимальные значения изменения массы и линейных размеров и их щелочестойкость на уровне данного показателя для ненаполненного полиэтилена.

Так как троллейбус является пассажирским транспортом, то желательно использование в нем материалов с пониженной пожарной опасностью, а одними из существенных недостатков полиэтилена являются его легкая воспламеняемость и высокая скорость горения. Поэтому разработанные материалы исследовались на огнестойкость методом «огневой трубы». Как показали исследования, потеря массы ПКМ уменьшается практически в 2 раза, а кислородный индекс ПКМ повышается с 19 до 24-27 % об. Это свидетельствует о том, что разработанные композиции более устойчивы к горению.

Таблица 4

Влияние состава ПКМ на щелочестойкость

Состав композиции, масс.ч., на 100 масс.ч. ПЭ Изменение массы образца, %, при выдержке в 40%-ной NaOH в течение 24 часов Изменение линейных размеров образца, %, при выдержке в 40%-ной NaOH в течение 24 часов
ПЭНД 0,04 0
ПЭНДперв+5СП 0,04 0
ПЭНДперв+40БВ 0,2 0
ПЭНДперв+50ФП 0,02 0
ПЭНД втор 0,08 0,06
ПЭНДвтор+5СП 0,07 0,04
ПЭНДвтор+40БВ 0,04 0
ПЭНДвтор+50ФП 0,04 0
ПЭВД 0,09 0,04
ПЭВДперв+5СП 0,08 0,04
ПЭВДперв+40БВ 0,06 0
ПЭВДперв+50ФП 0,06 0
ПЭВД втор 0,10 0,06
ПЭВДвтор+5СП 0,08 0,05
ПЭВДвтор+40БВ 0,06 0,01
ПЭВДвтор+50ФП 0,07 0,01

Примечание: коэффициент вариации по свойствам составляет 8 %.

По данным термогравиметрического анализа, термостойкость наполненного полиэтилена сохраняется на уровне исходного, а теплостойкость, определенная по методу Вика, возрастает на 16С для ПЭНД и 23С для ПЭВД.

Как было отмечено ранее, в ЗАО «Тролза» наибольшее количество отходов составляют отходы стеклопластика, однако, для разработанного композита на основе полиэтилена количество вводимых отходов не более 5 масс.ч. Поэтому для увеличения степени наполнения полиэтилена с использованием дисперсного стеклопластика целесообразно применение модификатора (АГМ-9), обеспечивающего повышение физико-химической совместимости между компонентами ПКМ.

Как показали исследования, введение модификатора позволяет повысить текучесть композиции при наполнении 5 и 7 масс.ч. стеклопластика. При наполнении 10 масс.ч. стеклопластика значения ПТР такие же, как у не-наполненного полиэтилена. Полученные данные подтверждают возможность переработки разработанного материала методом литья под давлением.

Анализ физико-механических свойств (табл. 5) показал, что введение АГМ-9 в композицию в составе отходов стеклопластика приводит к повышению твердости по Бринеллю, ударной вязкости и изгибающего напряжения, а также позволяет увеличить степень наполнения полиэтилена отходами стеклопластика в 2 раза.

Таблица 5

Физико-механические свойства композиций, наполненных отходами

стеклопластика, модифицированными АГМ-9

Состав композиции, масс.ч., на 100 масс.ч. ПЭ Изгибающее напряжение, МПа Разрушающее напряжение при растяжении, МПа Относительное разрывное удлинение, % Ударная вязкость*, кДж/м2 Твердость по Бринеллю, МПа Водопоглощение за 24 часа, %
ПЭНД 17 28 167 3,3 60 0,005
ПЭНДперв+5СП 18 26 123 3,9 63 0,005
ПЭНД+5СП модиф. 25 25 116 4,4 65 0,004
ПЭНД+7СП модиф. 27 23 109 4,6 66 0,004
ПЭНД+10СП модиф. 30 20 98 4,9 69 0,003

Примечания: коэффициент вариации по свойствам составляет 8 %;

* - образцы испытаны с надрезом.

Таким образом, применение АГМ-9 в качестве модифицирующей добавки целесообразно и эффективно, с точки зрения повышения свойств полиэтилена.

Оценка соответствия разработанных композиций требованиям ОСТ 92-1310-84 и конструкторской документации показала, что композиты на основе полиэтилена и отходов стеклопластика, фенопласта и базальтовой ваты соответствуют требованиям нормативных документов.

Обобщая результаты исследований, можно заключить, что отходы производства пластмассовых изделий могут быть рекомендованы для наполнения полиэтилена при изготовлении изделий, используемых в троллейбусе. Это позволит повысить свойства полиэтиленовых композитов на их основе и снизить стоимость готового изделия, а также объемы негативно влияющих на окружающую среду отходов, вывозимых на санкционированный полигон ТБО.

В главе 4 изучена возможность использования минерального дисперсного наполнителя – базальта в композициях на основе полиэтилена, с целью повышения комплекса свойств.

На следующем этапе работы в качестве наполнителя применялся минеральный дисперсный наполнитель – базальт, полученный измельчением природного базальта. Данная вулканическая порода обладает повышенной прочностью, а также высокими химическими характеристиками, огнестойкостью, долговечностью, звуко- и теплоизоляционными свойствами.

Исследование базальта методом оптической микроскопии показало (рис. 5), что для базальта характерны как частицы неправильной формы размером 0,5-3 мкм, так и волокнистой, а также отмечена агломерация частиц, что связано с высокой активностью их поверхности.

Х 500 Х 2000

Рис. 5. Оптическая микроскопия базальта (размер частиц 140 мкм)

Исследуемый наполнитель полидисперсен (рис. 6). Преобладающей фракцией (~35%) являются частицы с диаметром 140 мкм. При этом порядка 15 % приходится на долю фракций 125 мкм и 315 мкм.

Рис. 6. Распределение частиц базальта по размерам

Однако у композитов, содержащих частицы базальта размером 125 и 315 мкм, практически все исследуемые физико-механические показатели ухудшаются по сравнению с ПКМ на основе полиэтилена и базальта с размером частиц 140 мкм, поэтому в дальнейших исследованиях использовали базальт с размером частиц 140 мкм.

Для получения композиционного материала на основе ПЭВД и ПЭНД изменяли содержание базальта от 30 до 50 масс.ч. Оценка реологических свойств наполненных композитов показала, что с повышением содержания базальта текучесть композиций уменьшается, по сравнению с ненаполненной системой, однако полученные композиции можно перерабатывать методом литья под давлением.

Анализ уравнений регрессии, полученных при разработке математической модели с использованием метода полного факторного эксперимента и градиентного метода оптимизации, показал, что оптимальной является композиция, содержащая 40 масс. ч. базальта, для которой обеспечивается повышение основных физико-механических свойств композита (табл. 6).

Таблица 6

Сравнительная характеристика свойств разработанных ПКМ

Состав композиции, масс.ч., на 100 масс.ч. ПЭ Изгибающее напряжение, МПа Разрушающее напряжение при растяжении, МПа Ударная вязкость*, кДж/м2 Твердость по Бринеллю, МПа Водопоглощение за 24 часа, %
ПЭНД 17 28 3,3 60 0,005
ПЭНД+30 базальта 24 14 10,7 78 0,005
ПЭНД+40 базальта 28 14 13,2 82 0,004
ПЭНД+50 базальта 25 13 12,9 84 0,004
ПЭВД 15 20 не ломается 25 0,02
ПЭВД+30 базальта 19 11 7,4 39 0,01
ПЭВД+40 базальта 24 9 8,2 42 0,01
ПЭВД+50 базальта 23 8 7,9 44 0,008

Примечания: *- образцы испытаны с надрезом;

коэффициент вариации по свойствам составляет 7 %.

Разработанные материалы исследовались на воспламеняемость методом кислородного индекса. При введении в ПЭНД и ПЭВД 40 масс.ч. базальта кислородный индекс возрастает с 19 до 25 и 24 % об. соответственно (табл. 7). Наполнение полиэтилена базальтом снижает время самостоятельного горения более чем в два раза, по сравнению с ненаполненным полиэтиленом, а также уменьшаются потери массы при поджигании на воздухе. Все показатели горючести изменяются аддитивно содержанию базальта, являющегося негорючим материалом.

Таблица 7

Влияние базальта на термостойкость и горючесть

наполненного полиэтилена

Состав композиции, масс.ч., на 100 масс.ч. ПЭ Время самостоятельного горения, с Потеря массы при поджигании на воздухе, % Кислородный индекс, % об. Начальная температура деструкции, 0С Коксовый остаток при 7000С, % Тепло-стойкость по Вика, 0С
ПЭНД 240 58 19 280 18 136
ПЭНД + 40 масс.ч. базальта 115 27 25 284 35 145
ПЭВД 255 62 19 270 12 108
ПЭВД + 40 масс.ч. базальта 120 30 24 273 30 119


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.