WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Для того чтобы сделать заключение о пригодности того или другого кремнеземного наполнителя для резин, их анализируют на массовую долю диоксида кремния, на влагу, железо, щелочность, водорастворимые соли, потери при прокаливании, удельную поверхность, насыпную плотность (ISO 3262-17, ГОСТ 18307, ISO 787/9, ISO 787/8, ISO 5794-1). На практике же этого оказывается недостаточно. Несмотря на полное соответствие кремнеземных наполнителей стандартам, качество резин с разными партиями наполнителей даже одного производителя может сильно отличатся. Прежде чем сделать окончательное заключение о пригодности той или иной партии кремнеземного наполнителя, его закатывают в резину и определяют разные показатели резин, такие как, вязкость по Муни при 1000С, условное напряжение при удлинении, условную прочность при растяжении, относительное удлинение, сопротивление раздиру (ISO 5794/2), вулканизационные характеристики. Эти анализы требуют большого количества расходных материалов и очень трудоемки.

В данной работе была решена задача нового быстрого и дешевого способа предварительной оценки качества кремнеземного наполнителя, предназначенного для модифицирования резин без закатывания его в резину.

Методом малоуглового рентгеновского рассеяния (МУРР) определяют распределение по размерам частиц исследуемого кремнеземного наполнителя в области 0-200, вычисляют отношение интенсивностей рассеяния излучения от больших частиц (Iб) к интенсивности рассеяния излучения от малых частиц (Iм) и выбирают кремнеземные наполнители, в которых это отношение равно n=Iб /I м = 0,025-0,035. Метод не требует какой либо предварительной подготовки образцов. Записывают малоугловую рентгенограмму данных образцов и проводят ее математическую обработку.

Рисунок 17 Распределение первичных частиц кремнеземных наполнителей

по размерам (по данным МУРР)

При анализе было установлено, что все исследуемые образцы кремнеземных наполнителей для резин имеют бимодальное распределение первичных частиц по размерам (рис. 17).

Выявленное соотношение интенсивностей n = 0,025-0,035 характерно для широко применяемых в шинной промышленности кремнеземных наполнителей, таких как, Перкасил KS-408, Зеосил 1165 MP (Франция).

Способ позволяет быстро и эффективно провести предварительное определение качества кременеземных наполнителей для резин, что позволяет сократить время и затраты на проведение сложных экспериментов с заведомо непригодными образцами.

2.3.3 Исследование влияния ультрадисперсных порошков, полученных механохимическим способом, на свойства сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ)

Модификатор готовили совместной МО порошков СВМПЭ и неорганических порошков, затем его вводили в оставшуюся часть СВМПЭ. Процентное содержание неорганических порошков варьировалось в диапазоне 1-15 весовых процентов. Время совместной активации от 1 мин до 10 мин.

Обнаружено увеличение износостойкости СВМПЭ наполненного 7% ультрадисперсными керамическими порошками SiC, более чем в тысячу раз по сравнению с исходным СВМПЭ.

В рентгенограммах СВМПЭ с неорганическими порошками наблюдается уменьшение интенсивности рефлексов, относящихся к кристаллической фазе. Это означает, что введение порошков в СВМПЭ переводит часть кристаллической фазы СВМПЭ в аморфную (рис. 18).

Рисунок 18 Изменение количества кристаллической фазы СВМПЭ

от количества введенного МО порошка карбида кремния

По данным ДТА в исходном СВМПЭ наблюдается три тепловых эффекта при температурах 1200С; 2700С; и 3800С. После введения в СВМПЭ 7% порошка карбида кремния наблюдаются уже пять тепловых эффектов при температурах: 1200С; 1900С; 2500С; 3300С и 3600С, а после введения 15% порошка остается только четыре тепловых эффекта при температурах: 1200С; 1900С; 2500С и 3600С (рис. 19). Тепловой эффект при температуре 1200С связан с температурой плавления кристаллической фазы СВМПЭ. Надо полагать, что и другие тепловые эффекты связаны с другими некристаллическими (аморфными) фазами СВМПЭ. То есть, введение порошков в СВМПЭ приводит к появлению новых аморфных фаз и, как следует из рентгенограмм, к уменьшению количества кристаллической фазы. Причем наибольшее количество аморфных фаз наблюдается при введении в СВМПЭ 7% порошка карбида кремния.

Рисунок 19 - Данные ДТА: исходного СВМПЭ (0%),

после введения 7% и 15% порошка карбида кремния

По данным малоуглового рентгеновского рассеяния (рис. 20) при введении в СВМПЭ 7% порошка наблюдается резкое измельчение структуры наполненного СВМПЭ по сравнению с исходным СВМПЭ и по сравнению с наполненным СВМПЭ при введении в него 15% порошка. Так как по данным ДТА в СВМПЭ, содержащем 7% SiC, наблюдается большее количество фаз, чем в СВМПЭ, содержащем 15% SiC, а в исходном СВМПЭ наблюдается наименьшее количество фаз, то можно считать, что измельчение структуры СВМПЭ происходит за счет увеличения количества фаз. Новые же аморфные фазы в наполненном СВМПЭ образуются за счет его модификации частицами керамических порошков, которые являются центрами образования новых фаз. Таким образом, оптимальное количество порошка SiC, равное 7%, для модификации СВМПЭ связано с тем, что при этом возникает максимальное количество аморфных фаз, что приводит к максимальному измельчению. А измельчение СВМП приводит к улучшению его механических свойств, подобно тому, как измельчение зерен металла приводит к улучшению его механических свойств.

Рисунок 20 Данные МУРР исходного СВМПЭ (0%),

после введения 7% и 15% порошка карбида кремния

2.3.4 Корундовые безусадочные огнеупоры и техническая керамика. Вяжущий материал на основе ультрадисперсных порошков, полученных механохимическим способом

Оксид алюминия, предварительно подготовленный для получения вяжущего материала, и добавку (оксихлорид циркония или какую-либо водорастворимую соль алюминия) подвергали совместной механохимической обработке в мельнице АГО-2, АГО-3 в течение 1.5-2 минут при 60g, полученный вяжущий материал смешивали с плавленым электрокорундом (полифракция 0-500 мкм), добавляли воду или 0.1 н соляную кислоту до необходимой влажности шихты (8-12%), формовали образцы методом вибропрессования. Оптимальное соотношение заполнителя и связки для получения огнеупоров необходимой плотности составляет: 3 массовые части заполнителя, 1 массовая часть ультрадисперсного оксида алюминия и 0.1-02 массовые части добавки в виде кристаллогидрата) (Таблица 2).

Таблица 2 Состав и свойства образцов огнеупоров

Плавленный электро-

корунд (наполнитель)вес.%

УД оксид алюминия (связка), вес.%

Оксихлорид циркония

(добавка),

вес.%

Соли алюминия

в пересчете

на оксид

алюминия

(добавка),

вес.%

Прочность,МПа

Усадка,

%

300

100

2.7

0.5

100

1

Выводы:

1. При получении огнеупорных изделий на основе корунда прочность значительно увеличивается при добавлении в связующее добавок – небольших количеств оксихлорида циркония или водорастворимых солей алюминия.

4. Применение добавок позволяет отказаться от временных связок, которые приводят к разупрочнению изделий в процессе сушки или обжига, что отрицательно сказывается на конечных свойствах керамики. Прочность изделий после сушки на воздухе при комнатной температуре 10-30 МПа, после обжига при 12500С 100 МПа.

3 Заключение

ВЫВОДЫ

На модельных системах было установлено:

1. На примере МоО3:

1.1 минимальный размер частиц после механической обработки 7-10 нм;

1.2 обнаружено нескольких стадий процессов агрегации после разрушения;

1.3 количество частиц со средним размером ~10 нм в 105 раз превышает количество остальных частиц, а их масса не превышает 5%;

после МО MoO3 наблюдается

1.4 трехмерные дефекты в виде новых фаз MoO3.

2. На примере TiB2:

2.1 была показана возможность полного измельчения TiB2 до частиц с размерами 5-15 нм с использованием в качестве поверхностно-активного вещества порошкообразного никеля.

3. На примере меди

3.1 было исследовано измельчение металлов: при правильном подборе поверхностно-активных веществ удалось получить медь со средним размером частиц ~ 150 нм.

4. На примере корунда:

4.1 была показана возможность механохимического получения частиц -Al2O3 со средним размером ~ 20 нм и массовым выходом ~ 50%;

после МО

4.2 может подавляется образование некоторых переходных фаз;

4.3 наблюдаются фазовые трансформации -Al2O3 и -Al2O3 с образованием конечной -фазы оксида алюминия при более низких температурах (на 200-2500 С).

Для решения прикладных задач:

5. Были получены механохимическим методом УДП–модификаторы, которые смачиваются расплавом, поэтому хорошо распределяются в объеме металла.

5.1 Выбранные для модифицирования область размеров и массовая доля ультрадисперсных частиц соответствуют механизму дисперсионно упрочненного сплава.

5.2 Были сформулированы основные требования к модифицирующим порошкам:

5.2.1 температура частиц должна быть значительно выше температуры плавления обрабатываемого сплава;

5.2.2 частицы должны быть нерастворимы (или слабо растворимы) в перегретом расплаве;

5.2.3 вещество порошка-модификатора должно обладать металлическим типом проводимости.

5.3 Механохимические технологии позволяют предохранить модификаторы от коагуляции и окисления. Применение этих модификаторов в количестве 0.05-0.004 масс.% позволило улучшить служебные характеристики (прочность, пластичность, термоцикличность, коррозионную стойкость, срок службы) различных марок чугуна, сталей, меди. В настоящее время модифицирование цветных и черных металлов опробовано на предприятиях: АО НЗХК (Новосибирск), ОАО Опытный завод цветного литья (г. Новосибирск), ОАО Западно-Сибирский металлургический комбинат (г. Новокузнецк), ООО «Ижнефтепласт» (г. Ижевск).

6. Получен ультрадисперсный природный графит для модифицирования протекторных резин. Себестоимость таких графитовых наполнителей на 30% ниже синтетических. Испытания протекторных резин, модифицированных УДП природного графита проведены на Красноярском шинном заводе.

7. Обнаружено увеличение износостойкости сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) наполненного ультрадисперсными керамическими порошками SiC в более чем в тысячу раз, по сравнению с исходным СВМПЭ.

8. Предложен экспресс-метод оценки качества кремнеземных наполнителей для резин на основании данных гранулометрического состава первичных частиц методом малого углового рентгеновского рассеяния. Метод позволяет определить соответствие кремнеземного наполнителя техническим требованиям без предварительного закатывания его в резину. Эспресс-метод применяется на ОАО «Сода», г. Стерлитамак.

9. Получен ультрадисперсный -оксид алюминия (корунд). Применение этого оксида алюминия в качестве вяжущего материала для безусадочных огнеупоров позволило

9.1 отказаться от временных связок;

9.2 получить изделия с улучшенными служебными характеристиками (прочность после сушки на воздухе 10-30 МПа, после обжига при 12500С 100 МПа). Испытания огнеупоров проведены в проточной водородной печи на АО НЗХК, ОАО «НЭВЗ-Союз».

Основные научные результаты опубликованы в следующих работах

  1. Полубояров В.А., Киселевич С.Н., Кириченко О.А., Паули И.А., Коротаева З.А., Дектярев С.П., Анчаров А.И. Механическая обработка и физико-химические свойства МоО3 // Неорганические материалы. – 1998, Т. 34, № 11, С. 1365-1372.
  2. Черепанов А.Н., Полубояров В.А., Калинина А.П., Коротаева З.А. Применение ультрадисперсных порошков для улучшения свойств металлов и сплавов // Материаловедение. – 2000, № 10, с. 45-53.
  3. Калинина А.П., Черепанов А.Н., Полубояров В.А., Коротаева З.А. Математическая модель нуклеации в жидких металлах на ультрадисперсных керамических частицах // Журнал физической химии. – 2001, Т. 75, № 2, С. 275-281.
  4. .Полубояров В.А, Коротаева З.А., Андрюшкова О.В. Получение ультрамикрогетерогенных частиц путем механической обработки // Неорганические материалы. – 2001, Т. 37, № 5, С. 592-595.
  5. Полубояров В.А., Коротаева З.А., Черепанов А.Н., Калинина А.П., Корчагин М.А., Ляхов Н.З. Применение механически активированных ультрадисперсных керамических порошков для улучшения свойств металлов и сплавов // Наука производству. – 2002, № 2, С. 2-8.
  6. Полубояров В.А., Андрюшкова О.В., Коротаева З.А., Лапин А.Е. Использование механически активированного кварца для модификации свойств полимеров // Наука производству. – 2002, № 2, С. 24-26.
  7. Полубояров В.А., Коротаева З.А., Лапин А.Е., Черепанов А.Н., Солоненко О.П., Коботаева Н.С., Сироткина Е.Е., Корчагин М.А. Влияние механических воздействий на прочностные характеристики плазменных металлических покрытий и реакционную способность металлической меди // Физическая мезомеханика. – 2002, Т. 5, № 2, С. 97-102.
  8. Полубояров В.А., Коротаева З.А., Лапин А.Е., Черепанов А.Н., Солоненко О.П., Коботаева Н.С., Сироткина Е.Е., Корчагин М.А. Влияние механической активации металлических порошков на их реакционную способность и свойства плазменных покрытий // Химия в интересах устойчивого развития. – 2002, Т. 10, С. 219-225.
  9. Полубояров В.А., Лапин А.Е., Коротаева З.А., Просвирин И.П., Бухтияров В.И., Сироткина Е.Е. и Коботаева Н.С. Вмеханической активации на реакционную способность медного порошка // Неорганические материалы, 2005, т. 41, № 2, стр. 151-161.
  10. Полубояров В.А., Лапин А.Е., Коротаева З.А., Просвирин И.П., Бухтияров В.И. Изменение реакционной способности медного порошка по отношению к уксусной кислоте при механическом воздействии // Кинетика и катализ. 2005, т. 46, № 4, стр. 565-571.
  11. В.А Полубояров, З.А. Коротаева, В.В. Булгаков, Н.З. Ляхов, В.А. Лещев. Технология производства высокотемпературной корундовой керамики на основе ультрадисперсных порошков, полученных механохимическим способом // Материалы 7-й научно-технической конференции Сибирского химического комбината 22-25 октября 2002 г, 2003, Северск, часть 1, с.
    Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |






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