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:   || 2 | 3 |

Исследование и разработка технологии шумопонижающих материалов различного функционального назначения

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Литус Анна Александровна

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ

ШУМОПОНИЖАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ

РАЗЛИЧНОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 05.17.06 -

Технология и переработка полимеров и композитов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Саратов 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет».

Научный руководитель: заслуженный деятель науки и техники РСФСР

доктор технических наук, профессор Артеменко Серафима Ефимовна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Иващенко Юрий Григорьевич

кандидат технических наук

Бабакова Ольга Васильевна

Ведущая организация ОАО «Балаковорезинотехника»

Защита состоится « 23 » апреля 2009 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.09 при Саратовском государственном техническом университете по адресу: 413100, г.Энгельс, Саратовской обл., пл.Свободы, 17, Технологический институт (филиал) Саратовского государственного технического университета, ауд. 237.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Саратовского государственного технического университета.

Автореферат разослан « » марта 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Ефанова В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблема создания эффективных звукоизолирующих и вибропоглощающих материалов весьма актуальна, т.к. эксплуатация транспортных средств сопровождается шумом и вибрацией. В последние годы все больше внимания уделяется кардинальному улучшению экологических характеристик автомобилей. Наряду с работой по уменьшению содержания вредных веществ в отработанных газах двигателей автомобилей ведутся исследования по уменьшению акустического загрязнения воздушного бассейна. Значение показателей шума для транспортных средств нормируется ГОСТами и международными стандартами. Требования национальных и международных стандартов к акустическому комфорту в салонах самолетов, автомобилей и других транспортных средств, городских и населенных пунктах регулярно повышаются, и производители автомобилей вынуждены постоянно увеличивать количество применяемых шумопонижающих материалов, улучшать их качество.

Одним из приоритетных направлений является создание новых звуко- и вибропонижающих композиционных материалов с улучшенными свойствами и внедрение этих материалов в производство. Наиболее распространенными шумопонижающими материалами являются битумные композиции на основе волокнистых или дисперсных минеральных наполнителей. Многообразие свойств волокнистых наполнителей позволяет направленно регулировать физико-механические свойства композиционных материалов - прочность, термостойкость и др. При этом важно, чтобы волокнистые наполнители были экологически чистыми и доступными. Именно поэтому отношение к такому наполнителю как асбест становится с каждым годом все отрицательнее и его замена при изготовлении шумопонижающих материалов в автомобильной промышленности весьма актуальна. В последние годы все увереннее вытесняют канцерогенный асбест в разных технологических процессах композитов базальтовые волокна, которые относятся к самым перспективным волокнам для армирования полимерных композиционных материалов (ПКМ).

Шумопонижающие звукоизолирующие и вибропоглощающие материалы, изготавливаемые на основе битумных композиций, предназначены для применения в автомобилестроении для эффективного снижения внешнего и внутреннего шума в салоне транспортного средства. Кроме того, это самые недорогие шумопонижающие материалы, что делает их привлекательными на автомобильном рынке.

Целью настоящей работы являются расширение спектра ассортимента и повышение эффективности шумопонижающих материалов на основе битума, повышение их вибропоглощающих, звукоизолирующих и прочностных свойств с одновременным снижением массы материала, исключение из рецептуры канцерогенного асбеста с сохранением высокой термостойкости полимерного композиционного материала.

Для достижения поставленной цели решались следующие научно-технические задачи:

  • исследование эффективности использования базальтовых волокон (БВ), базальтовой ваты (отходы теплоизоляции азотно-кислородной станции) в битумных вибропоглощающих материалах;
  • исследование эффективности использования базальтовых волокон в битумных звукоизолирующих материалах;
  • установление закономерностей и технологических параметров изготовления битумных шумопонижающих материалов на основе базальтовых волокон;
  • изучение механизма взаимодействия в системе «базальтовые волокна – битумное связующее» и структуры шумопонижающих материалов;
  • определение физико-химических, механических и акустических характеристик шумопонижающих материалов на основе БВ;
  • исследование влияния модификации базальтовой ваты на физико-механические и акустические характеристики шумопонижающих материалов;
  • сравнительное исследование характеристик разработанных шумопонижающих материалов с серийноприменяемыми материалами.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

  • установлено взаимодействие силикатных групп базальтового волокна с гидроксильными группами битумного связующего. Предложена схема их взаимодействия;
  • доказана взаимосвязь состава и плотности резинобитумных композиций с их звукоизолирующей способностью. Отмечено существенное влияние на звукоизолирующие и вибропоглощающие свойства структуры и состава резинобитумных композиций;
  • показана возможность регулирования деформационно-прочностных, звукоизолирующих и вибропоглощающих свойств введением в состав дополнительных компонентов и изменением их соотношения;
  • доказана возможность изменения деформационно-прочностных свойств разработанного материала модификацией наполнителя физическими методами;
  • разработан состав композиции, обеспечивающий при нагреве отсутствие в газовой фазе токсических веществ фенольного типа.

Практическая значимость работы состоит в том, что:

  • разработана технология производства эффективных вибропоглощающих и звукоизолирующих композиционных материалов с применением базальтовой ваты, обладающих более высоким комплексом свойств по сравнению с серийными. Так, в диапазоне частот 400-800 Гц способность к звукоизоляции повышается в 1,5-2 раза, в остальном диапазоне – преимущественно на 2-5 дБ. В производственных условиях доказано сохранение высоких термостойких свойств материала в отсутствии канцерогенного асбеста;
  • определена оптимальная рецептура битумных звукоизолирующих и вибропоглощающих материалов на основе БВ;
  • доказано, что отходы базальтовой ваты являются ценным компонентом для изготовления шумопонижающих материалов;
  • выпущены опытно-промышленные партии композиционных материалов на ЗАО «Химформ», которые соответствуют требованиям, предъявляемым к вибропоглощающим и звукоизолирующим материалам.

На защиту выносятся следующие основные положения:

  • результаты исследования эффективности использования базальтовой ваты для замены асбеста и регулирования свойств получаемых вибропоглощающих и звукоизолирующих материалов;
  • эффективность влияния физических способов модификации базальтовой ваты на свойства звукоизолирующих и вибропоглощающих материалов;
  • результаты комплексных исследований по влиянию базальтовой ваты на структуру и свойства шумопонижающих материалов.

Апробация результатов работы. Результаты работы доложены в 2 докладах на Международной конференции «Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология.» (Саратов, 2007 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 1 статья в центральной печати, получено 2 патента, 1 статья в печати.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, в том числе литературного обзора, методической части, выводов, списка использованной литературы.

Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту кандидату технических наук, доценту Балаковского института техники, технологии и управления (филиала) СГТУ Синицыной И.Н. за участие в исследованиях и помощь в работе над диссертацией.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы, цели и задачи исследований, научную новизну и практическую значимость работы.

Глава 1. Литературный обзор

Содержит анализ современного состояния проблемы использования базальтовых наполнителей и полимерных композиционных материалов на их основе. Проведен анализ литературы, отражающий развитие и современное состояние проблемы создания шумопонижающих материалов. Проанализированы литературные данные об используемых компонентах и средствах достижения эффективности шумопонижения. На основании проведенного анализа подтверждены необходимость замены канцерогенного асбеста в составе шумопонижающих материалов и актуальность создания новых эффективных материалов с высокими эксплуатационными свойствами.

Глава 2. Объекты и методы исследования

При выполнении исследований использовались следующие материалы со следующим химическим составом: смола «Политер» по ТУ 2451-012-00149452-99; ди-(2-этилгексил)-фталата по ГОСТ 8728-88; мел МТД-Б по ТУ 5743-114-00149289-2000 микросферы полые по ТУ 5717-37-00284351-20002; смола стирольно-инденовая по ТУ 14-6-89-73; слюда марки СДФ по ГОСТ 19571-74; слюда флогопит молотая для металлургической промышленности СМФФ-160 по ТУ 21-25-241-80; микроволластонит фракционированный (МИВОЛЛ) м. 03-97 по ТУ 5777-006-40705684-2003; каучук синтетический бутадиен-стирольный СКС-30АРКМ-15 по ГОСТ 11138-78; сополимер этилена с винилацетатом «Сэвилен» по ТУ 6-05-1636-97; кондиционная базальтовая вата ТУ 21-23-247-88; некондиционная базальтовая вата, длительно использовавшаяся в качестве теплоизоляции реакторов азотно-кислородной станции ОАО «Сара-товоргсинтез»; битум нефтяной «Пластбит II» по ТУ 38 101580-75; асбест хризотиловый по ГОСТ 12871-93.

Исследования проводились с применением комплекса современных независимых и взаимодополняющих методов: ИК-спектроскопии, рентгенографического анализа (РГА), термогравиметрического анализа (ТГА), газовой хроматографии (ГХ), стандартных методов испытаний технологических параметров и физико-механических свойств разрабатываемых ПКМ.

Экспериментальная часть работы

Глава 3. Модификация битумных и резинобитумных материалов базальтовыми волокнами с целью повышения комплекса физико-механических и акустических свойств вибропоглощающих шумопонижающих материалов

Основными задачами при решении проблемы создания битумных композиционных материалов на основе базальтовых волокон являются улучшение их вибропоглощающих, звукоизолирующих и прочностных свойств с одновременным снижением массы, и исключение из рецептуры канцерогенного асбеста с сохранением высоких термостойких свойств материала. Асбест входит в состав резинобитумных композиций в количестве 2-3%, битумных – 4-5%.

В исследованиях использовалась как кондиционная, так и некондиционная базальтовая вата. Базальтовая вата используется в качестве теплоизоляционного материала в азотно-кислородных установках, атомных станциях, магистральных теплопроводах и др. После истечения срока эксплуатации некондиционная (отработанная) вата вывозится на свалку. Поэтому использование такой ваты, наряду с кондиционной, при разработке вибропоглощающих битумных и звукоизолирующих резинобитумных материалов является перспективным направлением. С этой целью изготовлены и исследованы образцы звукоизолирующей резино-битумной композиции по ТУ 38.105.1619-87 с различным процентным содержанием некондиционной базальтовой ваты, заменяющей асбест (табл. 1, 2).

При использовании кондиционной базальтовой ваты для изготовления битумных композиций не достигается ее равномерного распределения в объеме смеси и в результате получается неоднородный материал. Для достижения равномерности распределения волокон в смеси необходимо увеличивать продолжительность перемешивания и проводить дополнительную подготовку кондиционной ваты путем её разволокнения. При применении же некондиционной ваты полученная смесь технологична, пластична, волокна равномерно распределены по всему объему замеса, материал легко каландруется, а физико-механические показатели резинобитумных материалов на основе не ухудшаются (табл.1). В дальнейших исследованиях использовались составы, содержащие от 5 до 8% масс. некондиционной базальтовой ваты (табл.2), и оценивалась их способность к звукоизоляции при частотах 400-6300 Гц (табл.3).

Таблица 1

Физико-механические свойства резинобитумных материалов на основе

кондиционной и некондиционной базальтовой ваты

Базальтовая вата Условная прочность при растяжении, кгс/см2 Относительное удлинение при разрыве, % Плотность, кг/м3
в продольном направлении в поперечном направлении в продольном направл. в поперечном направл.
Кондиционная 3,50 2,9 71,0 77,0 1415
Некондиционная 3,65 2,7 70,0 76,0 1406

Примечание: содержание базальтовой ваты: 8%.

Таблица 2

Составы резино-битумных звукоизолирующих композиций

Наименование компонента Номер состава
1 2 3 4 5 6
Массовые доли, %
Битум (марка «Пластбит2») 17,0 19,0 20,0 20,0 21,0 23,0
Сэвилен м. 11306-075 1,0 1,0 1,0 1,0 2,0 1,0
Дибутилфталат 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Мел (марка МТД-Б) 65,0 64,0 63,0 65,0 63,0 62,0
Бутадиен-сти-рольный каучук 8,0 8,0 10,0 8,0 8,0 8,0
Вата базальтовая (некондиц) 8,0 7,0 5,0 5,0 5,0 5,0

Таблица 3

Показатели звукоизолирующих свойств на основе некондиционных

базальтовых волокон.

Физико-механические показатели Технические условия, ТУ 38.105.1619-87 Состав
1 2 3 4 5 6
Плотность, кг/м3, не менее 1550 1406 1489 1550 1580 1548 1536
Способность к звукоизоляции, дБ, не менее, при частоте Гц 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 5 6 10 12 16 18 22 30 29 29 35 40 48 8,2 12,4 17,8 23,0 24,5 29,3 36,7 43,8 36,7 34,2 41,5 43,5 48,6 8,4 12,5 17,9 23,1 24,3 29,3 35,8 42,9 36,8 33,6 41,3 43,4 46,6 9,6 13,3 18,5 23,5 24,2 29,4 34,9 42,9 34,1 33,7 41,4 41,9 48,4 9,7 13,2 18,6 23,6 24,8 29,6 34,3 43,1 34,2 33,2 42,3 42,1 45,2 9,2 12,8 17,2 21,3 22,2 23,6 31,2 38,6 36,9 29,8 34,5 34,6 36,1 6,6 12,1 15,4 19,4 20,3 20,9 29,4 33,6 31,4 28,5 29,6 29,9 30,2


Pages:   || 2 | 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.