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 ||

Разработка эффективной технологии сушки стеклонаполненных полиамидов

-- [ Страница 2 ] --

Применение конвективно-лучевой сушки в фонтанирующем слое приводит к увеличению коэффициента диффузии D на 65-86%, диффузионного потока на 69-84%.

Проведение сушки при 1000С приводит к увеличению коэффициента диффузии и диффузионного потока в 1,2 и 2 раза в сравнении с температурами сушки при 90 и 800С соответственно. Очевидно, что оптимальным режимом сушки полиамида ПА 6-210-КС является конвективно-лучевая в фонтанирующем слое при 1000С в течение 2-2,5 часов. Поэтому для исследования влияния методов сушки на физико-механические характеристики полиамидов использовали полиамид, высушенный при 1000С.

Исследовалось влияние времени сушки (t) на такие характеристики как прочность (р) и относительное удлинение при разрыве (), изгибающее напряжение (и), ударная вязкость (а).

Результаты приведены на рис. 6.

а) б)

в) г)

Рис. 6. Зависимость прочности при разрыве (а), относительного удлинения при разрыве (б), изгибающего напряжения (в) и ударной вязкости (г) от длительности процесса сушки для методов:

1 – конвективно-лучевая сушка в фонтанирующем слое;

2- конвективно-лучевая сушка;

3 – конвективная сушка

Применение конвективно-лучевой сушки в режиме фонтанирующего слоя привело к увеличению прочности при разрыве 12%, относительного удлинения при разрыве на 20%, изгибающего напряжения на 18%, ударной вязкости на 26%.

Для определения влияния способов сушки на структуру полиамидов, исследовали поведение полиамида ПА 6-210-КС при нагреве от 200 до 6000С методом термогравиметрического анализа.

Определяли параметры пиролиза образцов высушенных методами конвективной сушки и конвективно-лучевой сушки в фонтанирующем слое. Для сравнения были исследованы невысушенный и пересушенный (потемневший) материалы. Результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2

Данные пиролиза образцов ПА 6-210-КС

Методы сушки Основная стадия деструкции Потери массы, % при температурах, 0С
300 400 500 600
Без сушки 2 5 58 68
Конвективная сушка 2 5 58 69
Конвективная сушка (пересушенный материал) 1 20 65 68
Конвективно-лучевая сушка в фонтанирующем слое 2 6 63 69

Полученные результаты показывают, что образцы ПА 6-210-КС, не подвергнутые сушке, имеют начальную температуру деструкции Тн – 3800С. Материал, высушенный с помощью конвективно-лучевой сушки в фонтанирующем слое, обладает большей термостойкостью (температура начала разложения 3900С), чем не подвергнутый сушке и высушенный на конвективной сушилке. У пересушенного полиамида разложение начинается при меньшей температуре и при 4000С достигает 20%. Причина данного явления связана с частичной деполимеризацией и деструкцией материала в процессе сушки.

Рассчитана скорость V потерь массы в процессе деструкции, результаты представлены на рис. 7.

Рис.7. Зависимость скорости потерь массы полиамида от температуры:

1 – непросушенный материал; 2 – конвективная сушка; 3 – пересушенный материал; 4 – конвективно-лучевая сушка в фонтанирующем слое

Отмечена несколько меньшая скорость термодеструкции образцов высушенных с применением конвективно-лучевой сушки в фонтанирующем слое. Пик, характеризующий максимальные скорости потери массы приходится на интервал 450-5000С. Для пересушенного материала пик сдвинут в область меньших температур (400-4500С), что подтверждает протекание частичной деструкции при сушке.

Подтверждение влияния сушки на структуру полиамида получено исследованием образцов методом рентгеноструктурного анлиза (РСА).

В результате исследований методом РСА получены кривые интенсивности дифракции при рассеянии аморфной и кристаллической фаз и определено содержание кристаллической фазы, табл.3. Учитывая, что в образце содержится 30% стекловолокна (аморфная фаза), объем кристаллической фазы в полимерной матрице увеличивается примерно на 50%.

Таблица 3

Влияние условий сушки на степень кристалличности ПА 6-210-КС

Методы сушки Содержание влаги в полиамиде, % Содержание кристаллической фазы в материале, % Содержание кристаллической фазы в матрице, %
Без сушки 0,9 14 21
Конвективная сушка 0,1 27 40
Конвективная сушка (пересушенный материал) - 38 57
Конвективно-лучевая сушка в фонтанирующем слое 0,06 48 72

Из результатов видно, что сушка материала приводит к увеличению степени кристалличности.

Конвективно-лучевая сушка в фонтанирующем слое обеспечивает наибольшее содержание кристаллической фазы в полиамидах, что в свою очередь приводит к значительному повышению комплекса деформационно-прочностных свойств.

Для пересушенного материала отмечено снижение кристаллической фазы, обусловливающее резкое падение значений показателей физико-механических свойств. Причина – образование низкомолекулярной фазы из продуктов деполимеризации и термоокислительной деструкции.

Значительное возрастание кристаллической фазы связано, очевидно, с влиянием на процессы структурообразования не столько процесса десорбции влаги, сколько совместного влияния термического воздействия и инфракрасного излучения.

Другим видом сырья, используемого в производстве деталей авиационных аккумуляторных батарей, является полиамид ПА 6-211-ДС, содержащий, как и в ранее проведенных исследованиях, в качестве связующего полиамид 6, поэтому сушку проводили при уже выбранной оптимальной температуре 1000С. Начальная влажность данного полиамида составляла 1%.

Определена зависимость остаточной влажности полимера при использовании конвективной, конвективно-лучевой и конвективно-лучевой сушки в фонтанирующем слое.

С использованием полученных данных рассчитаны значения коэффициентов диффузии при Т=1000С:

Dк =1,1310-11 м2/с - для конвективной сушки;

Dкл = 1,2910-11 м2/с - для конвективно-лучевой сушки;

Dклф = 1,7010-11 м2/с - для конвективно-лучевой сушки в фонтанирующем слое.

Рассчитано значение диффузионного потока при Т=1000С:

Jк = 1,3610-6 моль/м2с - для конвективной сушки;

Jкл = 1,5710-6 моль/м2с - для конвективно-лучевой сушки;

Jклф = 2,1410-6 моль/м2с - для конвективно-лучевой сушки в фонтанирующем слое.

Применение конвективно-лучевой сушки в фонтанирующем слое приводит к увеличению коэффициента диффузии D на 23-47%, диффузионного потока - на 28-45%.

Наименьшая относительная влажность (0,08%) достигается при конвективно-лучевой сушке в режиме фонтанирующего слоя. Рациональным режимом сушки полиамида ПА 6-211-ДС является конвективно-лучевая в фонтанирующем слое сушка при 1000С в течение 2-2,5 часов.

Исследовалось влияние методов на физико-механические характеристики.

Результаты приведены на рис.8.

а) б)

в) г)

Рис.8. Зависимость прочности при разрыве (а), изгибающего напряжения (б), относительного удлинения при разрыве (в) и ударной вязкости (г) от метода сушки полиамида ПА 6-211-ДС:

1 – конвективная сушка;

2 - конвективно-лучевая сушка;

3 – конвективно-лучевая сушка в фонтанирующем слое

Применение конвективно-лучевой сушки в режиме фонтанирующего слоя привело к увеличению прочности при разрыве на 13 МПа, относительного удлинения при разрыве - на 0,9%, изгибающего напряжения на - 35 МПа, ударной вязкости - на 17 кДж/м2.

Третьим видом исследуемого сырья являлся полиамид ПА 610-КС.

Материал также подвергался сушке тремя методами: конвективная, конвективно-лучевая и конвективно-лучевая в фонтанирующем слое. Были получены значения коэффициента диффузии и диффузионного потока. Изменяемым параметром была температура (80, 90, 1000С). Результаты приведены в табл. 4.

Таблица 4

Параметры диффузии влаги при сушке материала ПА 610-КС

Температура сушки, 0С Конвективная сушка Конвективно-лучевая сушка Конвективно-лучевая сушка в фонтанирующем слое
D, м2/с J, моль/м2с D, м2/с J, моль/м2с D, м2/с J, моль/м2с
80 0,4310-11 0,9610-6 0,6110-11 1,3810-6 0,7110-11 1,6310-6
90 0,5310-11 1,2010-6 0,6910-11 1,5810-6 0,8210-11 1,9010-6
100 0,6310-11 1,4410-6 0,8010-11 1,8510-6 1,0110-11 2,3610-6

Проведение сушки при 1000С приводит к увеличению коэффициента диффузии и диффузионного потока в 1,2 и 1,5 раза в сравнении с температурами сушки при 90 и 800С соответственно. Очевидно, что оптимальным режимом сушки полиамида ПА 6-210-КС является конвективно-лучевая в фонтанирующем слое при 1000С в течение 2,5-3 часов. Поэтому для исследования влияния методов сушки на физико-механические характеристики полиамидов использовали полиамид, высушенный при 1000С.

Результаты приведены в табл. 5.

Таблица 5

Значения физико-механических показателей при сушке полиамида ПА 610-КС при 1000С

Физико-механические показатели Метод сушки
конвективная конвективно-лучевая конвективно-лучевая в фонтанирующем слое
Прочность при разрыве, МПа 117 121,5 140,5
Относительное удлинение при разрыве, % 3,4 3,45 4,7
Изгибающее напряжение, МПа 183 185,5 208,5
Ударная вязкость, кДж/м2 26,5 27,5 36

Применение конвективно-лучевой сушки в режиме фонтанирующего слоя увеличило напряжение при разрыве на 19%, относительное удлинение при разрыве - на 28%, изгибающее напряжение - на 12%, ударную вязкость - на 26%.

Практические рекомендации

1. Оптимальный режим сушки – температура 1000С, время сушки – 2-3 часа.

2. Просушенный материал рекомендуется загружать в бункер литьевой машины в горячем состоянии. В случае невозможности немедленного использования материала хранить его в установке для сушки при температуре 50-600С без применения фонтанирующего слоя.

3. Для исключения попадания следов металла в материал рекомендуется изготавливать бункер установки ТИС из нержавеющей стали (алюминий подвергается истиранию).

Выводы

1. Разработана новая эффективная технология сушки стеклонаполненных полиамидов - конвективно-лучевая в режиме фонтанирующего слоя, обеспечивающая минимальную остаточную влажность в полимере и в результате этого высокий комплекс деформационно-прочностных свойств, позволяющих использовать данные полиамиды для изготовления деталей аккумуляторов авиационного назначения.

2. Впервые предложено использование расчета коэффициента диффузии и диффузионного потока для процесса десорбции воды в результате термического воздействия на стеклонаполненные полиамиды ПА 6-210-КС, ПА 6-211-ДС, ПА-610-КС при использовании различных методов сушки (конвективная сушка, конвективно-лучевая и конвективно-лучевая сушка в фонтанирующем слое).

3. Установлено совместное влияние на процессы структурообразования термического воздействия и инфракрасного излучения. Степень кристалличности в полиамиде составляет 21%; в подвергнутом сушке возрастает от 40 до 72% соответственно, для конвективной и конвективно-лучевой в фонтанирующем слое.

4. Доказана взаимосвязь сформировавшихся в процессе сушки структур полиамида с деформационно-прочностными свойствами. Физико-механические свойства полиамидов увеличились: прочность на разрыв на 8-19%, относительное удлинение при растяжении - на 20-28%, прочность при изгибе - на 10-18%, ударная вязкость - на 20-26%.

5. Предложена новая методика расчета коэффициентов диффузии процесса десорбции воды из полимеров для разных методов и параметров сушки.

6. Определены оптимальные режимы сушки стеклонаполненных полиамидов при применении установки ТИС-50. Выданы практические рекомендации. Применение данной установки внедрено для изготовления полиамидных деталей аккумуляторов авиационных батарей.

Основные положения и результаты диссертационной работы

изложены в следующих публикациях

Статьи в журналах, включенных в список ВАК РФ

1. Махов, А.Н. Конвективно-лучевая сушка композиционного материала на основе полиамида в фонтанирующем слое / Махов А.Н., Сударушкин Ю.К., Павлюк В.В. // Журнал прикладной химии. 2005. Т.78.№12.С.2008-2010.

2. Махов, А.Н. Исследование процесса сушки стеклонаполненных полиамидов / Махов А.Н., Сударушкин Ю.К. // Пластические массы. 2006.№7.С.54-55.

Публикации в других изданиях

3. Махов, А.Н. Переработка и ресурсосбережение пластических масс, композитов, пленочных материалов / Махов А.Н., Сударушкин Ю.К., Панкратов А.А. Под ред. д-ра техн. наук, проф. Ю.К. Сударушкина. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2003.152 с.

4. Махов, А.Н. Исследование процесса термообработки стеклонаполненных полиамидов / Махов А.Н. // Межвузовский сборник научных трудов V Всероссийской конференции молодых ученых. Саратов: Изд-во "Научная книга", 2005, С 229-230.

5. Махов, А.Н. Разработанная технология изготовления корпусных изделий из полиамида марки ПА-6-210-КС / Махов А.Н.// Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях: Материалы Восьмой ежегодной междунар. конф. Киев, 2007, С.389-390.

6. Махов, А.Н. Исследование десорбции воды в процессе сушки стеклонаполненных полиамидов / Махов А.Н., Сударушкин Ю.К. // Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях: Материалы Восьмой ежегодной междунар. конф. Киев, 2007, С.390-393.

МАХОВ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

СУШКИ СТЕКЛОНАПОЛНЕННЫХ ПОЛИАМИДОВ

Автореферат

Корректор О.А. Панина



Pages:     | 1 ||
 





 
© 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.