WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В результате повышения температуры до верхнего предела, молекулы газа приобретают большую скорость, за счет давления прилагаемого на композицию. С ростом температуры число активных молекул вспенивающего агента увеличивается, что, и приводит к резкому возрастанию процесса вспенивания. Это, связано с тем, что молекулы газа, обладают достаточной энергией, чтобы создать возможность образования открытых пор, сообщающихся между собой.

При понижении температуры до нижнего предела, вспенивающий агент также подвергается деструкции. При поддержании процесса, при такой температуре смесь композиции приобретает вязкотекучее состояние, что ведет преимущественно к образованию закрытых ячеек, наполненных газом. При таком образовании ячеистого материала физические свойства его меняются.

Известно, что при воздействии температуры и давления в интервалах max и min, смесь композиции приобретает вязкотекучее состояние. К наилучшему результату можно прийти, лишь снизив давление до 7 МПа и повысив температуру в пределах 220-240 0С и ПВХ до 30 %.

Разложение ПВХ начинается, как правило, уже на стадии плавления композиции и завершается при окончательном переходе всей массы в вязкотекучее состояние. Для вспенивания композиции необходимо нужное количество вспенивающего агента ПВХ. Из рисунков 1, 2 видно, что содержание ПВХ влияет на исследуемые факторы.

Пористость вспененных материалов составляет 80 %. Следовательно, именно пористость материала обуславливает его тепло- и звукоизоляционные свойства, и чем выше пористость материала, тем лучшей изолирующей способностью он обладает.

Изменение средней плотности вспененных материалов приводит к изменению исходной пористости, которая, в свою очередь, влияет на тепло и звукоизоляционные свойства вспененного композита. Так, если увеличить давление, прилагаемое на композицию в момент формования, то происходит уплотнение порообразований и ячеистая структура образуется в соответствии с заданными нами свойствами, при этом увеличивается разрушающее напряжение композиции. При уменьшении давления наблюдается обратная тенденция.

При сжатии вспененного материала, происходит увеличение площади контакта структурных элементов материала, при этом пористость ячеистой структуры уменьшается. Эти факторы приводят к уменьшению тепло и звукоизоляции материала, и увеличивают коэффициент теплопроводности и звукопоглощения композиции.

Априорные соображения в значительной степени подтвердились, поскольку значимыми оказались не только линейные эффекты факторов, но и некоторые парные взаимодействия. Из трех линейных эффектов выделились все факторы: х1 – температура, х2 – концентрация вспенивающего агента (ПВХ) и х3 – давление МПа.

Судя по количественной оценке коэффициентов, температура и вспенивающий агент (ПВХ) влияют несколько сильнее, чем давление. С увеличением температуры и содержания вспенивающего агента (ПВХ), коэффициент теплопроводности и звукопоглощения уменьшаются, коэффициенты регрессии имеют отрицательный знак, при этом давление х3 в выбранных интервалах варьирования не оказывает значимого влияния, поскольку линейный коэффициент b3 незначим. Но влияние этого фактора проявилось в парных взаимодействиях.

К уменьшению (, ) и росту тепло- и звукоизоляции будет вести одновременное увеличение х1, х2 и уменьшение х3. Коэффициент b123 имеет положительный знак. Это означает, что уменьшение коэффициента теплопроводности и звукопоглощения связано с насыщенностью композиции температурой, вспенивающим агентом (ПВХ) и уменьшением давления в одном направлении.

Из сравнительного анализа структурообразующих факторов и количественного содержания полимеров в композиционных материалах можно сделать заключение, что увеличение ПВХ, температуры и уменьшение давления должно изменять коэффициент теплопроводности и звукопоглощения, при этом происходит уменьшение средней плотности и предела прочности при сжатии композиций.

Принципиальная аппаратурно-технологическая схема переработки отходов пластмасс с получением тепло- и звукоизоляционных материалов представлена на (рис. 3, 4):

Рис. 3. Принципиальная технологическая схема

переработки отходов пластмасс в строительный материал

Первая и вторая стадии процесса (рис. 3) включают сортировку отходов по внешнему виду и их классификацию. В результате третьей стадии дробления, отходы пластмасс приобретают размеры (d = 15 мм), достаточные для того, чтобы можно было осуществить четвертую стадию.

Четвертая стадия является одной из наиболее ответственных в процессе. В результате полимерные отходы интенсивно смешиваются при температуре 100-130 0С и приобретают однородную массу.

Пятая стадия необходима для измельчения полимерных отходов в крупнозернистую крупку (d = 0,80 мм). Шестой стадией процесса является плавление и вспенивание гомогенизированной массы (t0 = 220-240 0C).

На седьмом этапе вспененная масса при температуре < 100 0С направляется на формовочный узел. Восьмой заключительной стадией процесса является охлаждение готового изделия.

Рис. 4. Аппаратурно-технологическая схема по переработке отходов

пластмасс в тепло- и звукоизоляционную плиту: 1 – бункер-накопитель,

2 – конвейер; 3 – классификатор пластмассовых отходов, 4 – дробилка I,

5 – экструдер, 6 – дробилка II, 7 – плавильно-нагревательная печь,

8 – траспортер, 9 – формовочное устройство,

10 – станок для вертикальной обрезки, 11 – скруббер

Установлено, что коэффициент теплопроводности и звукопоглощения уменьшается с уменьшением плотности материала, как показано на рис. 5.

Рис. 5. Зависимость коэффициента теплопроводности (а)

и звукопоглощения (б) от плотности

Как видно из графиков, с увеличением плотности материала коэффициент теплопроводности и звукопоглощения также увеличивается, что объясняется увеличением доли полимера и уменьшением объема газа в структурах полученного материала. По сравнению с широко используемым для теплоизоляции стеклянным штапельным волокном, коэффициент теплопроводности предлагаемого материала составляет 0,041 Вт/(мК), по сравнению с 0,047 Вт/(мК) у стеклянного волокна при одинаковой плотности – 30 кг/м3. Это говорит о более эффективном использовании предлагаемой композиции для теплоизоляции. Что касается звукопоглощения, то предлагаемый материал соответствует второму классу ГОСТ 23499-79 «Материалы и изделия строительные, звукопоглощающие и звукоизоляционные. Классификация и общие технические требования».

Зависимость прочности от плотности вспененных материалов показана на рис. 6.

Рис. 6. Зависимость прочности от плотности вспененных композитов:

1 – теплоизоляционная композиция; 2 – звукопоглощающая композиция

Возрастание прочности при увеличении плотности может быть представлено либо по экспоненциальному закону, либо по двум линейным: первый – от 30 до 50 кг/м3, второй – выше 50 кг/м3. Если сравнить прочность полученного материала с прочностью пенополистирола, то увидим, что при одинаковой плотности – 30 кг/м3, прочность предлагаемой композиции составляет 0,28 МПа, по сравнению с 0,20 МПа, соответственно в 1,4 раза больше. По сравнению со стеклянным штапельным волокном, при плотности – 60 кг/м3 прочность предлагаемого материала в 5 раз больше.

На рис. 7а представлены ИК-спектры образцов теплоизоляционного композита. Наиболее характерные полосы лежат в области 3422-3302 см-1 – сорбированная влага, также проявились полосы концевых гидроксильных групп 2920 см-1, 2851 –С-Н связи у sp3-гибридизованного атома углерода в структурах, содержащих метиленовые (–СН2–) и метильные (–СНз) группы. Полосы, представленные областями 1635, 1539, 1473 см-1 – характерна для
С-С связи ароматического кольца.

Также на рис. 7б представлены ИК-спектры для звукоизоляционных композитов.

Рис. 7. ИК-спектры образов тепло- и звукоизоляционной композиции:

а) теплоизоляционная композиция; б) звукоизоляционная композиция

На рис. 8 представлены результаты термогравиметрического анализа образов тепло- и звукоизоляционной композиции.

Рис. 8. Термогравиметрический анализ исследуемых композитов:

1) теплоизоляционная композиция; 2) звукоизоляционная композиция.

Как видно из термогравиметрических кривых потеря массы образцами происходит в несколько этапов. На первом этапе, в интервале температур
50-120 0С, наблюдается удаление сорбированной влаги. Дальнейшее повышение температуры приводит к развитию процесса термоокислительной деструкции полимерных композитов. В интервале температур 250-800 оС наблюдается ступенчатое изменение массы образцов, что особенно явно выражено для образца 1 (рис. 8, кр. 1).

Сопоставление параметров деструкции композиций 1 и 2, в области про­текания 250-500 оС показывает, что термическая стойкость образца 2 существенно выше, чем образца 1. Если для образца 1 суммарная потеря массы при t=350 оС составляет величину ~30 %, то для образца 2 потеря массы при этой температуре составляет всего 10 %. Основные термодеструкционные процессы в этом случае протекают при более высокой температуре, а именно, в области 350-500 0С.

По-видимому, более низкая термическая устойчивость теплоизоляционного композита (кривая 1) связано с большим разложением ПВХ в композиционном материале.

В таблице представлены физико-механических свойства тепло- и звукоизоляционных материалов от состава композиции.

В четвертой главе дано экономическое обоснование технологического процесса переработки отходов в строительный материал путем определения экономического эффекта, срока окупаемости капитальных затрат.

Таблица

Физико-механические свойства композиционных материалов на основе вторичных полимеров

Состав композиции, % масс.

Теплоизоляционные композиции

Звукоизоляционные композиции

ПВХ

15

20

25

30

ПВХ

15

20

25

30

ПЭ

10

15

20

25

ПЭ

35

25

15

5

ПС

35

25

15

5

ПЭТ

40

45

50

55

ПЭТ

10

10

10

10

Натур. каучук

10

10

10

10

ПА-6

10

10

10

10

-

-

-

-

-

ФП

10

10

10

10

-

-

-

-

-

Натур. каучук

10

10

10

10

-

-

-

-

-

Прочность при сжатии, МПа

-

0,41

0,36

0,32

0,30

-

0,56

0,51

0,46

0,35

Pages:     | 1 || 3 |






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