WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Таблица Теплофизические свойства ПКМ на основе ПП с охройСодержание Ср, кДж/(кг·К) а 1010, м2/с наполнителя,, Вт/(м·К) Ср Ср** а а** % (об.) 0 0,142±0,001 2,6±0,01 600±1,0,29 0,146±0,003 2,53±0,030 2,47 620±3,08 0,72 0,148±0,001 2,43±0,050 2,43 640±1,54 1,59 0,148±0,002 2,35±0,070 2,36 650±5,65 3,10 0,150±0,001 2,14±0,002 2,24 680±1,85 4,97 0,148±0,002 1,92±0,008 2,08 700±2,05 10, 82 0,148±0,001 1,63±0,008 1,69 730±1,03 Ср - значение удельной теплоемкости, определенное экспериментально; Ср** - значение удельной теплоемкости, рассчитанное по уравнению регрессии; а - значение температуропроводности, определенное экспериментально, а** - значение температуропроводности, рассчитанное по уравнению регрессии.

Установлено (табл. 5), что введение охры300 в ПП не оказывает существенного влияния на теплопроводность ПКМ, т.е. данная характеристика определяется теплопроводностью полимерной матрицы (ПП).

Теплоемкость ПКМ с увеличением содержания наполнителя монотонно уменьшается. Так, при содержании охры в ПКМ 0,29 % (об.) Ср уменьшилась на 2,7 % по сравнению с ненаполненным ПП, а при содержании 10,82 % (об.) уменьшение Ср составило 37,3 %. Полученные значения Ср указывают на уменьшение сегментальной подвижности макромолекул.

При проектировании технологического процесса получения изделий из ПКМ необходимо учитывать такой технологический параметр, как время охлаждения изделий в форме (например литье под давлением, экструзия с раздувом), так как от него зависит формирование структуры кристаллизующихся полимеров в изделии, производительность процесса и, в конечном счете, качество и себестоимость готовой продукции. Данный параметр определяется коэффициентом температуропроводности материала а.

Анализ полученных экспериментальных данных показывает, что с увеличением содержания охры в ПП а монотонно возрастает. Так, при содержании охры в ПКМ 0,29 % (об.) а возросла на 3,3 %, а при содержании 10,82 % увеличение а составило 21,6 % по сравнению с ненаполненным ПП.

Для оценки зависимости Ср и а от содержания наполнителя получены регрессионные уравнения, которые имеют следующий вид:

Ср = 2,495 – 0,083; Fр = 2,37; (2) а107 = 0,63 + 0,01 Fр = 3,91. (3) Результаты расчета Ср и а по уравнениям (2) и (3) также представлены в табл. 5. Оценка адекватности производилась по критерию Фишера.

Полученные уравнения адекватны Fp < Fт, где Fp, Fт - расчетное и табличное значения критерия Фишера, Fт =4,58.

Таким образом, введение охры в ПП влияет на такие теплофизические характеристики, как Ср и а, значения которых зависят от содержания наполнителя. Необходимо отметить, что за счет увеличения температуропроводности ПКМ можно повысить производительность перерабатывающего оборудования в единицу времени.

Опыт работы по созданию ПКМ показывает, что сочетание компонентов, значительно отличающихся по физико-химическим и теплофизическим свойствам, существенно сказывается на процессе формирования структуры полимерной матрицы, а следовательно, на физикомеханических свойствах. В связи с этим представлял большой интерес провести исследования по изучению влияния охры300 и ее содержание на структуру ПКМ в изделиях. Для исследования надмолекулярной структуры ПКМ с охрой300 использовали метод рентгеноструктурного анализа.

Анализ дифрактограмм включал в себя определение угла рассеивания, эффективных размеров надмолекулярных образований и рентгеновской степени кристалличности ПКМ. Результаты исследования представлены в табл. 6.

Результаты исследований показали, что введение охры в ПП позволяет регулировать процесс кристаллизации, в том числе размеры надмолекулярных образований; практически однородная структура по размерам надмолекулярных образований формируется при введении 3-5 % (об.) охры300. Максимальные размеры надмолекулярных образований достигаются при содержании охры300 более 10 % (об.), однако, общая степень кристалличности при этом невелика (~50 %).

Таблица Структурные характеристики надмолекулярных образований полипропилена и ПКМ с охрой Степень Размеры надмолекулярных Образец кристалличности, образований, нм % ПП 72,15 10,1-15,ПП + 0,29 % охры300 74,69 9,5-13,ПП + 0,72 % охры300 77,55 10,2-13,ПП + 1,59 % охры300 77,88 9,8-14,ПП + 3,10 % охры300 78,68 10,5-12,ПП + 4,97 % охры300 85,20 8,5-9,ПП + 10,82 % охры300 49,14 12,4-26,ПП и композиционные материалы с минеральными наполнителями на его основе находят применение как пластики конструкционного назначения, для которых необходимо знать такие эксплуатационные характеристики, как модуль упругости, твердость, предел текучести, разрушающее напряжение, усадку, теплостойкость по Вика, водопоглощение. Результаты исследования представлены в табл. 7.

Таблица Основные физико-технические характеристики ПКМ на основе ПП с минеральным наполнителем охрой300* НаименоСодержание наполнителя, % вание 0 0,29 0,72 1,59 3,10 4,97 10,показателей Ер, МПа 1094±5 1114±6 1196±5 1254±5 1314±4 1542±4 1657±р, МПа 34,4±1,6 34,9±1,4 35,6±1,1 37,3±0,9 39,2±0,2 42,8±0,04 43,5±0,НВ, МПа 66,1±2,1 66,2±2,4 67,3±2,6 68,4±2,5 70,5±2,3 74,9±2,4 76,3±2,У, % 1,29±0,24 1,28±0,19 1,26±0,18 1,2±0,13 1,07±0,04 0,99±0,05 0,78±0,154±3 154±3 156±3 156±3 158,3±3 160±3 162±Тв, °С т, МПа 30,2±1,2 31,7±1,6 32,4±1,3 33,5±0,9 33,9±0,7 35,5±0,8 26,1±0,Х1, % 0,22±0,01 0,22±0,04 0,21±0,04 0,21±0,04 0,21±0,04 0,21±0,05 0,2±0,* Ер – модуль упругости при растяжении; р – прочность при разрыве; НВ – твердость; У – линейная усадка при литье; Тв – теплостойкость по Вика; т – предел текучести при растяжении; Х1 – водопоглощение в холодной воде.

Значения эксплуатационных характеристик показали, что ПКМ с охрой300 относятся к пластикам общетехнического назначения, работающим при обычных и средних температурах.

Основные результаты и выводы 1. Экспериментально доказана возможность использования охры в качестве наполнителя для ПП, что позволяет расширить ассортимент наполнителей, создать новые ПКМ, а также получить новые данные о взаимодействии полимерной матрицы с минеральным наполнителем.

Установлено, что технология получения ПКМ на основе ПП с охрой должна включать стадию термообработки наполнителя. Определена оптимальная температура термообработки охры - 300 °С. В результате термообработки охры улучшаются ее технологические свойства:

снижается количество агломератов, на что указывает увеличение степени полидисперсности наполнителя с 1,6 (исходная охра) до 2,25 (охра300);

повышаются теплофизические (теплопроводность = 0,3 Вт/(м·К), теплоемкость Ср = 0,75 кДж/(кг·К)) и объемные характеристики (сыпучесть, насыпная плотность н = 810 кг/м3), возрастает максимальная объемная доля наполнения (max = 29,3 %).

2. Расплавы ПКМ на основе ПП и охры являются неньютоновскими (псевдопластичными) жидкостями. Определено, что увеличение содержания наполнителя в ПП приводит к монотонному снижению вязкости расплавов ПКМ. Индекс течения, представляющий тангенс угла наклона логарифмической зависимости напряжение - скорость сдвига, характеризующий аномалию вязкости расплавов ПКМ, уменьшается от 0,64 для ненаполненного ПП до 0,54 для ПКМ с содержанием охры 10,82 % (об.).

3. Охра является структурно-активным наполнителем, так как позволяет регулировать степень кристалличности и размеры надмолекулярных образований; однородная структура по размерам надмолекулярных образований формируется при введении 3-5 % (об.) охры. Экспериментально доказано, что введение охры изменяет такие теплофизические характеристики ПКМ, как теплоемкость и температуропроводность, значения которых также зависят от содержания наполнителя. Снижение теплоемкости ПКМ показывает, что охра является кинетически активным наполнителем. Повышение температуропроводности ПКМ с увеличением содержания наполнителя позволяет существенно уменьшить время цикла при изготовлении изделий литьем под давлением.

4. Анализ технологических и эксплуатационных свойств ПКМ позволил определить, оптимальную степень наполнения ПП, которая составила 5 % (об.) (15 % (масс.)). Значения эксплуатационных характеристик ПКМ на основе ПП с охрой300 показали, что данные ПКМ являются пластиками общетехнического назначения, работающими при обычных и средних температурах. Получены математические зависимости технологических и эксплуатационных свойств ПКМ от содержания наполнителя, что позволяет проектировать технологические процессы получения и переработки ПКМ на основе ПП и охры, прогнозировать свойства изделий на стадии проектирования.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Касьянова, О. В. Исследование технологических свойств полимерных композиционных материалов на основе полипропилена // Полифункциональные химические материалы и технологии: тез. докл. регион.

науч.-практ. конф. / под ред. Ю. Г. Слижова. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 2000. - С. 85-87.

2. Костенко, О. В. Дисперсные минеральные наполнители для полимерных композиционных материалов / О. В. Костенко, О. В. Касьянова, Т. Н. Теряева // Студент и научно-технический прогресс. Химия: тез. докл.

XXXVIII междунар. науч. студ. конф. – Новосибирск: Новосиб. ун-т. 2000.

- С. 157-158.

3. Касьянова, О. В. Исследование деформационно-прочностных свойств полимерных композиций с минеральными наполнителями на основе полипропилена / О. В. Касьянова, Т. Н. Теряева, В. Н. Петрова // Химия - XXI век: Новые технологии. Новые продукты: Тез. докл. Междунар.

науч.-практ. конф. - Кемерово, 2002. - С. 73-75.

4. Касьянова, О. В. Влияние состава и свойств минеральных наполнителей на реологические характеристики композиции / О. В. Касьянова, Т. Н. Теряева // Вестн. КузГТУ. - 2003. - № 1. - С. 60-63.

5. Касьянова, О. В. Исследование взаимодействия полипропилена и охры / О. В. Касьянова, Т. Н. Теряева, Г. М. Ротова // Вестн. КузГТУ. - 2003. - № 3. - С. 73-76.

6. Теряева, Т. Н. Минеральные наполнители для полипропилена / Т. Н. Теряева, О. В. Касьянова, Т. В. Лопаткина // Химия - XXI век: Новые технологии. Новые продукты: Тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. - Кемерово, 2004. - С. 84-87.

7. Теряева, Т. Н. Теплофизические свойства пластмасс на основе полипропилена и охры / Т. Н. Теряева, О. В. Касьянова, Т. В. Лопаткина // Вестн. КузГТУ. - 2005. - № 4. - С. 69-73.

8. Гуляева, Д. В. Исследование структуры наполненного полипропилена методом рентгеноструктурного анализа / Д. В. Гуляева, О. В. Касьянова // Сборник лучших докладов студентов и аспирантов Кузбасского государственного технического университета. Доклады юбилейной 50-й научно-практической конференции, 18–23 апр. 200 г. / редкол.: Ю. А. Антонов (отв. ред.) [и др.]; ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2005. - С. 216-218.

9. Ткалич, Ю.В. Изучение влияния минерального наполнителя охры на термостабильность полипропилена / Ю. В. Ткалич, О. В. Касьянова // Сборник лучших докладов студентов и аспирантов Кузбасского государственного технического университета. Доклады 51-й студенческой научнопрактической конференции, 17–21 апр. 2006 г. / редкол.: Ю. А. Антонов (отв. ред.) [и др.]; ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2006. - С. 213-215.

10. Касьянова, О. В. Влияние дисперсного наполнителя на структуру полипропилена / О. В. Касьянова, Т. Н. Теряева // Вестн. КузГТУ. – 2006. - № 1. - С. 116-120.

11. Касьянова, О. В. Технологические параметры формования композиций полипропилена с охрой / О. В. Касьянова, Т. Н. Теряева // Химия - XXI век: Новые технологии. Новые продукты: тез. докл. IX Междунар.

науч.-практ. конф. - Кемерово, 2006. - С. 120-122.

12. Теряева, Т. Н. Влияние дисперсного наполнителя на термостойкость полипропилена / Т. Н. Теряева, О. В. Касьянова // Вестн. КузГТУ. - 2006. - № 5. - С. 98-102.

Подписано в печать 7.02.2007. Формат 6084/16.

Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе.

Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ ГУ КузГТУ. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография ГУ КузГТУ. 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а.

Pages:     | 1 | 2 ||






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