WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Тороян Рубен Альбертович

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ТЕПЛО- И ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

НА ОСНОВЕ НЕКОТОРЫХ ВТОРИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ

02.00.06 высокомолекулярные соединения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Нальчик 2008

Работа выполнена в Майкопском государственном технологическом университете.

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор

Микитаев Абдулах Касбулатович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук

Данилова-Волковская

Галина Михайловна

доктор химических наук

Берикетов Ануар Султанович

Ведущая организация:

Ростовский государственный

строительный уни­верситет

(г. Ростов-на-Дону)

Защита состоится «____» _________ 2008 г. в ___ час. ___ мин. На заседании Диссертационного Совета Д 212.076.09. при Кабардино-Балкарском государственном университете по адресу: 360004, КБР, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173, КБГУ, диссертационный зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кабардино-Бал­карс­­кого государственного университета.

Автореферат разослан « ___ » ___________ 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Т.А. Борукаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Широкое применение полимерного сырья в различных отраслях народного хозяйства явилось причиной появления большого количества отходов, представляющих угрозу экологической обстановке. В рамках решения этой проблемы в России предпринимаются попытки их переработки в строительные тепло- и звукоизоляционные композиты. Сочетание различных полимеров и вспенивающих добавок приводит к созданию вспененного материала, свойства которого количественно и качественно отличаются от свойств каждого отдельного компонента.

Преимущества вспененного полимерного композита – пористого материала, заключается в уникальном сочетании тепло- и звукоизоляционных и конструктивных свойств, и ставят его в ряд с долговечными строительными тепло- и звукоизоляционными материалами. Причинами того, что промышленное производство пеноматериалов из вторичных полимеров до сих пор недооценено и не получило широкого применения в практике строительства, являются не эксплуатационные его характеристики, а технологические особенности переработки вторичных полимеров. Технология переработки полимерных отходов всегда была и остается достаточно сложной и дорогостоящей задачей по сравнению с другими материалами.

В связи с этим первоочередного решения требуют проблемы совершенствования технологии переработки полимерных отходов в тепло- и звукоизоляционный композит с использованием оптимальных составов и технологических приемов.

Весьма важным при этом является обеспечение условий создания оптимальной поровой структуры пенопластов, обуславливающей количество введенного вспенивающего агента.

Цель работы. Разработка научно обоснованной и экономически целесообразной технологии получения композиционных материалов тепло- и звукоизоляционного назначения на основе вторичных полимеров.

Поставленная цель определила решение следующих задач:

  1. Разработать и проанализировать теоретические основы оптимизации технологического процесса получения композиционных строительных тепло- и звукоизоляционных материалов с использованием метода планирования эксперимента с заданными свойствами полученных изделий.
  2. Получить композиционные материалы тепло- и звукоизоляционного назначения с различным содержанием вторичных полимеров.
  3. Исследовать основные эксплуатационные характеристики разработанных композиционных материалов.
  4. Разработать математическую модель и описание технологического процесса по переработке вторичных полимеров в тепло- и звукоизоляционный материал, позволяющую определить оптимальные значения коэффициентов теплопроводности и звукопоглощения.
  5. Провести промышленные испытания и санитарно-гигиеническую экспертизу, полученных композиционных материалов.

Научная новизна работы:

  • Теоретически обоснована и экспериментально доказана эффективность использования вспененных композиций, представляющих собой оптимально подобранные составы из вторичных полимеров для получения тепло- и звукоизоляционных композиционных материалов, удовлетворяющих по свойствам требования к ним.
  • Получены многофакторные математические модели температурных режимов, давления формования и количества вспенивающего агента, позволяющие установить механизмы их влияния на коэффициенты тепло- и звукопоглощения, необходимые для оптимизации технологии производства тепло- и звукоизоляционных композитов.
  • Установлены корреляционные зависимости между физико-механи­чес­кими характеристиками тепло- и звукоизоляционных композитных материалов и составом, а также технологическими параметрами процесса.

Практическая значимость работы

На основании теоретических и экспериментальных исследований предложена комплексная технология переработки вторичных полимеров с получением товарной продукции востребованных высокоэффективных тепло- и звукоизоляционных композитов.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в производстве с существенным экономическим эффектом.

Объекты и методы исследования. Объектами исследования являются композиционные материалы на основе вторичных полимеров тепло- и звукоизоляционного назначения.

Свойства, полученных из отходов пластмасс строительных материалов тепло- и звукоизоляционных композиций, определяли с помощью регламентированных соответствующими стандартами методов испытаний. При постановке экспериментов и обработке опытных данных применяли методы планирования эксперимента и математической статистики, ИК-спектроскопию, термогравиметрический и рентгеноструктурный анализы.

Личный вклад автора состоит в выборе темы и методов исследования, анализе литературных источников, проведении экспериментальных исследований и обработке материала, обсуждении полученных результатов и формулировке выводов.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Технология переработки вторичных полимеров с получением тепло- и звукоизоляционных композитов.
  2. Экспериментальные данные способа переработки вторичных полимеров в тепло- и звукоизоляционных композитов, позволяющие выбрать оптимальные составы композиций.
  3. Экономическое обоснование эффективности производства и применение тепло- и звукоизоляционных изделий из вторичных полимеров.
  4. Технологию производства стройматериалов на основе композиционных материалов из вторичных полимеров.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на VI, VII, VIII, XII международных научно-практических конференциях «Актуальные проблемы экологии современного мира» и «Экологические проблемы современности» (г. Майкоп, 2003, 2005, 2006, 2007), V всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, докторантов и молодых ученых «Наука XXI веку» (г. Майкоп, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе три работы в реферируемом журнале, входящем в номенклатуру ВАК. Получены два патента РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованной литературы, приложений. Работа изложена на 172 страницах машинописного текста, включает 5 приложений, содержит 37 рисунков и 23 таблицы. Библиографический список включает 142 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, цели и задачи, сформулирована научная новизна и практическая ценность. Изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации представлен обзор научно-технической и патентной литературы по проблеме образования и утилизации полимерных отходов.

Дан анализ состояния изучаемой проблемы в России. Информационная база – это книги, периодические издания, патенты и авторские свидетельства, отчеты о НИР, нормативные документы, информационные издания, диссертации и авторефераты диссертаций.

Несмотря на усиленную разработку методов переработки и обезвреживания полимерных отходов в России до настоящего времени их доля велика. Проблема переработки и утилизации полимерных масс осложняется отсутствием единого органа централизованного сбора вторичных полимеров. Для охвата широкой сети потребителей необходима более углубленная разработка методов сбора и методов первичной переработки, чтобы полученный полуфабрикат имел своего потребителя.

Разработка технологии и оборудования для вторичной переработки полимерных материалов, вне зависимости от того, на каком уровне она производится, возможна при условии, если имеются данные по изменению свойств первичного полимера в процессе эксплуатации и при повторных переработках, а также времени эксплуатации изделий из вторичного полимерного сырья.

В завершении первой главы определены цели и задачи исследований.

Во второй главе определены объект и методы исследования. Объектом исследования являются полимерные отходы.

Исследования по переработки полимеров включали в себя несколько этапов:

  1. На первом этапе проведен обзор литературы и патентов существующих технологий переработки и утилизации полимерных масс.
  2. На втором этапе были проведены экспериментальные исследования по разработке технологии переработки вторичных полимеров в композиционные материалы тепло- и звукоизоляционного назначения.
  3. На третьем этапе проводилась санитарно-гигиеническая и токсикологическая экспертиза тепло- и звукоизоляционных композиционных материалов на основе стандартов на продукцию и методов контроля.
  4. Дана экономическая оценка эффективности внедряемой технологии переработки полимерных отходов в тепло- и звукоизоляционный материал.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований по переработки отходов полимеров в строительный материал и предложена математическая модель их переработки; рассмотрена принципиально новая технологическая схема переработки отходов. Проведены экспериментальные исследования по переработке отходов пластмасс в тепло- и звукоизоляционный материал, детально охарактеризован технологический процесс переработки; проведен анализ физико-механических характеристик исследуемого композиционного материала на основе стандартов на продукцию и методов контроля.

Для оптимизации технологического процесса тепло- и звукоизоляционной композиции использовали метод планирования эксперимента. В качестве критерия оптимизации выбраны величины коэффициентов теплопроводности (Y) и звукопоглощения (Y). В качестве влияющих факторов исследуемых критериев были выбраны – температура Х1, 0С; вспенивающий агент ПВХ – Х2, масс. %; давление Х3, МПа; План выбирали с учетом количества факторов исследуемой модели.

Y= b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3 + b12x1x2 + b13x1x3 + b23x2x3 + b123x1x2x3

Уравнения регрессии исследуемых композиций имеют вид:

Для теплоизоляции: b0=0,0604; b1= -0,0039; b2 = -0,0101; b3= -0,0004;

b12= -0,0019; b13=0,0004; b23=0,0001; b123=0,0034.

Для звукоизоляции: b0=0,603; b1= - 0,013; b2 = - 0,133; b3= - 0,025;

b12= - 0,008; b13=0; b23= - 0,01; b123= 0,005.

Y = 0,0604 – 0,0039х1 – 0,0101х2 – 0,0004х3 –

– 0,0019х1х2 + 0,0004х1 х3 + 0,0001х2х3 + 0,0034х1х2х3

Y = 0,603 – 0,013х1 – 0,133х2 – 0,025х3 –

– 0,008х1х2 – 0,01х2х3 + 0,005х1х2х3

Многофакторный эксперимент позволяет получить независимые оценки для коэффициентов полинома второй степени и третьей степени. При этом в матрице планирования произведение факторов рассматриваются как новая переменная и матрица X составляется по правилу: частота смены знака каждого последующего параметра вдвое меньше, чем предыдущего. Из этого следует, что столбцы ее будут ортогональны.

На рис. 1, 2, представлена геометрическая зависимость коэффициентов тепло- и звукоизоляционных материалов от структурообразующих факторов Х1, Х2, Х3.

Рис. 1. Зависимость коэффициента теплопроводности

от температуры, вспенивающего агента ПВХ и давленияё

Из этого следует, что при увеличении температуры происходит термическое разложение отходов. Необходимо учитывать, что вспенивающим агентом являются ПВХ, при разложении образуется газ, который диспергирует в полимерном полуфабрикате и создает условия для выделения газовой фазы непосредственно в объем отверждаемого продукта. Известно, что скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры и давления. В результате воздействия температуры в интервале 220 0С и давления 7 МПа, смесь композиции приобретает вязкотекучее состояние, что способствует образованию закрытых ячеек и меняет свойство композиции в пользу теплоизоляции. При понижении температуры до 190 0С и уменьшении давления 1 МПа, характерна экстремальная зависимость теплоизоляции.

Рис. 2. Зависимость коэффициента звукопоглощения

от температуры, вспенивающего агента ПВХ и давления

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»