Методом спектрофотометрии


ХАРАКТЕРИСТИКА СЛОИСТЫХ ПЛАСТИКОВ НА ОСНОВЕ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ



бет13/21
Дата18.07.2016
өлшемі3.36 Mb.
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   21

ХАРАКТЕРИСТИКА СЛОИСТЫХ ПЛАСТИКОВ НА ОСНОВЕ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Введение. Слоистые пластики – гетерогенные пластические массы, включающие параллельно расположенные слои листового наполнителя, пропитанного связующим [1]. Слоистые пластики очень широко используются при изготовлении элементов различного вида машин и оборудования, особенно электротехнического назначения. Рост электротехнической промышленности и совершенствование электрических машин и аппаратов требует как неуклонного увеличения объемов производства, усовершенствования самих слоистых пластиков, так и рационального их применения.

Целью работы является получение слоистых пластиков на основе термопластичных полимерных материалов и изучение их свойств.



Основная часть. При изготовлении слоистого пластика в качестве бумаги-основы для внутренних слоев используется бумага из небеленой или полубеленной сульфатной целлюлозы – крафт-бумага. Прочность крафт-бумаги неодинакова в продольном и поперечном направлениях: в продольном она в 2–2,5 раза выше, чем в поперечном. Крафт-бумага пропитывается фенолоформальдегидным связующим. Плотность бумаги может колебаться в пределах от 43 до 300 г/м2 [2].

В качестве связующего в работе использовались три вида пленок: пленка из поливинилхлорида (ПВХ), 2 вида трехслойной пленки различной толщины, слоями которых являются сополимер этилена с винилацетатом (СЭВА)-полипропилен-СЭВА. ПВХ – бесцветная, прозрачная пластмасса, термопластичный полимер винилхлорида. Материал отличается химической стойкостью к щелочам, минеральным маслам, многим кислотам и растворителям. ПВХ не горит на воздухе, обладает малой морозостойкостью (−15°C) и нагревостойкостью: +65°C [3]. Полипропилен – термопластичный полимер, хороший диэлектрик. Температура эксплуатации материала до +120°С. ПП имеет степень кристалличности 75–80%, устойчив к действию воды, органических растворителей, минеральных кислот и щелочей. Полимер растворяется при нагревании в хлорированных углеводородах (дихлорэтан, хлороформ), в ароматических углеводородах (толуол, бензол), медленно окисляется на воздухе [3]. Пленки из СЭВА обладают отличной прозрачностью, проявляют хорошие адгезивные свойства и способность к горячей герметизации, а также прекрасную ударную вязкость при низких температурах. Они имеют тенденцию слипаться, поэтому может потребоваться применение химических добавок, улучшающих скольжение, и добавок, препятствующих слипанию. Для пленок характерны высокая прозрачность, сильная адгезия к полярным субстанциям, например к бумаге и фольге, а также низкие температуры плавления и горячей герметизации [3].

Образцы получались путем чередования заранее заготовленных определенной геометрической формы слоев бумаги и пленки, а затем соединением пакетов этих слоев с помощью нагретых до определенной температуры плит гидравлического пресса, удерживающихся в сомкнутом состоянии определенный промежуток времени под определенным давлением.

Параметры прессования зависели от типа связующего и для ПВХ пленки составляет 220°С и 4 атм, для трехслойной пленки СЭВА-ПП-СЭВА – 180°C и 6 атм.

Время выдержки вычислялось в работе математически и определялось количеством слоев в материале.

Полученные образцы были подвержены ряду испытаний: на растяжение, изгиб и ударную вязкость, результаты, которых представлены в таблицах.



Таблица 1 - Зависимость напряжения и относительного удлинения при растяжении от количества слоев и вида связующего (по ГОСТ 9622)

Связующее

Прочность при растяжении, МПа

Относительное удлинение при разрыве, %

Количество слоев

ПВХ

6

8

10

6

8

10

25,750

26,712

31,560

7,606

7,994

9,320

СЭВА-ПП-СЭВА (δ=0,002мм)

12

14

16

12

14

16

51,244

49,336

48,044

7,850

9,116

9,726

СЭВА-ПП-СЭВА (δ=0,005мм)

10

12

14

10

12

14

54,800

55,588

53,244

8,294

10,180

10,376


Таблица 2 - Зависимость ударной вязкости и разрушающего напряжения при изгибе от количества слоев и вида связующего (по ГОСТ 4647 и ГОСТ 4048 соответственно)

Связующее

Ударная вязкость, кДж/м2

Разрушающее напряжение при изгибе, МПа-

Количество слоев

ПВХ

6

8

10

6

8

10

17,39

27,19

34,39

27,5

26,8

29,4

СЭВА-ПП-СЭВА (δ=0,002мм)

12

14

16

12

14

16

21,75

24,54

25,37

40,5

39,3

37,5

СЭВА-ПП-СЭВА (δ=0,005мм)

10

12

14

10

12

14

8,84

10,50

15,36

39,2

37,7

43,4

Вывод. Анализируя результаты испытаний слоистых пластиков на основе термопластичных полимерных материалов можно сделать вывод о том, что данные материалы могут вполне удовлетворительно заменять аналогичные материалы на основе термореактивных связующих, характеристики которых представлены в таблице 3 [1].
Таблица 3 - Характеристика гетинакса [1]

Параметры

Значение

Разрушающее напряжение при растяжении, МПа

60-80

Удлинение при разрыве, %

0,8-1

Разрушающее напряжение при изгибе перпендикулярно слоям, МПа

60-75

Удельная ударная вязкость, кДж/м2

1,3-1,5

Удовлетворительными механическими характеристиками обладают материалы на основе трехслойной пленки (СЭВА-ПП-СЭВА). Эти материалы имеют высокие значения относительного удлинения при растяжении и ударной вязкости, что позволяет их использовать при изготовлении деталей, нагруженных знакопеременными электрическими и механическими нагрузками.

ЛИТЕРАТУРА



  1. Барановский, В.В. Слоистые пластики электротехнического назначения/ В.В. Барановский, Г.М. Дулицкая.‒ М.: Энергия, 1976. ‒ 288 с.

  2. Бараш, Л.И. Тонкие слоистые пластики / Л.И. Бараш. – СПб.: Химиздат, 2002.–136 с.

  3. Абдель-Бари, Е.М. Полимерные пленки / Е.М. Абдель-Бари. –СПб. Профессия, 2005. –352 с.


УДК 546.22:678

Студ. В. В. Островерхов

Науч. рук. доц. А. И. Юсевич



(кафедра технологии нефтехимического синтеза и

переработки полимерных материалов, БГТУ)



ПОЛУЧЕНИЕ ВУЛКАНИЗУЮЩЕГО АГЕНТА

ДЛЯ ШИННОЙ РЕЗИНЫ НА ОСНОВЕ СОПОЛИМЕРОВ СЕРЫ И НЕНАСЫЩЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Основой автомобильных шин является резина. В ее рецептуре важную роль играет сера, которая принимает участие в процессе вулканизации каучука, т.е. сшивки молекул каучука в единую пространственную сетку, в результате чего повышаются прочностные характеристики резины, её твёрдость и эластичность, при этом снижаются пластические свойства, степень набухания и растворимость в органических растворителях.

Недостатком кристаллической серы является то, что при хранении вулканизатов происходит ее выцветание на поверхности, при этом снижается клейкость заготовок. Тем не менее, кристаллическая сера широко используется из-за низкой стоимости.

Для устранения указанного недостатка кристаллической серы используют полимерную серу или ее сополимеры с непредельными соединениями, такими как стирол, α-лимонен, хлоропрен [1], что позволяет также повысить прочностные характеристики вулканизатов и увеличить длительность их хранения. Большое внимание уделяется также поиску наиболее эффективных стабилизаторов полимерной серы, в качестве которых можно использовать галогены и их производные.

Наибольшую активность в области создания технологии и внедрения полимерной серы проявляют фирмы «Stauffer Chem. Co.» (США) и «Kali-Chemie AG» (Германия). Полимерную серу эти фирмы выпускают под несколькими торговыми марками, среди которых наиболее известны «Manox» и «Krystex».

Целью нашей работы было получить вулканизующий агент, который не будет уступать зарубежным аналогам по своему качеству. На данном этапе исследований изучали зависимости выхода полимерной серы от природы добавок, вводимых для ее стабилизации.

Были синтезированы 4 образца полимерной серы:

1) полимерная сера без добавок – образец 1;

2) сера с добавками стирола и малеинового ангидрида (МА) – образец 2;

3) сера с добавками стирола, МА и дициклопентадиена (ДЦПД) ­ образец 3;

4) сера с добавкой полиненасыщенного компонента, полученного из биомассы (льняного масла) – образец 4.

Синтез осуществлялся в 2 стадии по методике [1], модифицированной нами. На первой температура поддерживалась 135–140˚С, на второй температуру поднимали до 160–170˚С. Процесс проводили в трёхгорлой колбе с мешалкой в атмосфере азота для предотвращения побочных реакций окисления.

По окончании реакции продукт выливали в лёд для стабилизации. После охлаждения и затвердевания серу сушили, перетирали в ступке и проводили экстракцию непрореагировавшей кристаллической серы с помощью тетрахлорэтилена. Экстракцию проводили в стакане с мешалкой в течении 26 мин при 70˚С. Таким образом определяли выход полимерной серы как отношение массы нерастворимой части к массе навески серы. Также определяли выход нерастворимого остатка как отношение его массы к массе реакционной смеси. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты экстракции образцов полимерной серы

Выход продуктов

Полимеризация серы

Образец 1

Образец 2

Образец 3

Образец 4

Выход полимерной серы, %

16,1

33

58,78

0

Выход нерастворимого остатка, %

16,1

44,75

81,9

39,5

Для определения наличия связей C–S и S–S в полученных образцах были записаны ИК-спектры, которые представлены на рисунке 1.

Из полученных данных видно, что максимальный выход нерастворимой серы получен при проведении реакции со стиролом, малеиновым ангидридом и ДЦПД. Наличие полосы поглощения в области 690–700 см-1 характеризует валентные колебания связи C–S, что подтверждает то, что продукты 2 и 3 являются сополимерами, содержащими сульфидные связи. Продукт, полученный при использовании льняного масла, не является сополимером серы, т.к. в его ИК-спектре отсутствует данная полоса поглощения, т.е. полученный продукт является полимером льняного масла, которое заполимеризовалось раньше, чем сера начала вступать реакцию.

В спектрах всех образцов есть полосы поглощения в области 460–470 см-1, которые характеризуют валентные колебания связи S–S в полисерных цепях, т.е во всех случаях образовывалась в условиях процесса полимерная сера, но с разными выходами.

Выход полимерной серы без добавок невысок из-за ее нестабильности, т.е. быстрой реверсии в кристаллическую серу.





1 – образец 1; 2 – образец 2; 3 – образец 3; 4 – образец 4;
5 –кристаллическая сера

Рисунок 1 – ИК-спектры полученных образцов

Анализ литературных данных и собственные исследования авторов показали, что использование добавок стирола, малеинового ангидрида и дициклопентадиена в определенных соотношениях позволяет увеличить выход и стабильность полимерной серы, которая без добавок склонна к реверсии. Использование такой серы в рецептурах шинной резины позволит повысить качество отечественных автомобильных шин, производимых в ОАО «Белшина».

ЛИТЕРАТУРА



  1. Способ получения вулканизующего агента для каучуков: пат. РФ № 2096426, МПК 8 C08G75/14 / Г.Т. Щербань [и др.]; заявитель Г.Т. Щербань. – заявл. 19.12.1994, опубл. 20.11.1997 // Официальный бюл. / ФИПС. – 1997. – №32.

  2. Способ получения полимерной серы: пат. РФ № 2142406, МПК 8 C01B17/12 / Е.В. Богач [и др.]; заявитель Волгоградское открытое акционерное общество "Химпром". – заявл. 21.04.1998, опубл. 10.12.1999 // Официальный бюл. / Федеральный институт промышленной собственности. – 1999. – №34.

УДК 665.775.4

Студ. А. В. Карманов*, магистрант Р.С. Архипов**

Науч. рук. проф. Ю.Ф. Шутилин**

(*кафедра проектирования зданий и сооружений, Воронежский ГАСУ; **кафедра химии и химической технологии органических соединений и переработки полимеров, ВГУИТ)



ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ БИТУМНО-ПОЛИМЕРНЫХ

МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

Наиболее распространенными материалами для производства кровельных и гидроизоляционных работ являются нефтяные битумы. Однако покрытия, выполненные с использованием битума, имеют сравнительно невысокую долговечность из-за хрупкости при низких температурах, нуждаются в частом ремонте, и после нескольких лет эксплуатации стоимость их значительно увеличивается [1]. Одним из способов улучшения качества вяжущих является их модификация полимерами, в том числе отходами производства каучуков, при этом решается и проблема загрязнения окружающей среды. Полученные полимербитумные композиции обладают эластичностью, повышенной температурой размягчения, пониженной температурой хрупкости, лучшими прочностными характеристиками [2].

Целью работы явилось изучение возможности использования отходов производств СК в качестве полимерных добавок к полимербитумным мастикам. Полимербитумные модифицирующие добавки (ПМД) на основе некондиционного синтетического бутадиенового каучука СКД и битума марки БНД 60/90 были изготовлены на лабораторных вальцах в течение 6-8 минут при температуре 50-60 ºС. Для облегчения введения добавки в полимербитумные композиции проводилась дополнительная пластификация полимерной крошки на основе отходов СКД индустриальным маслом И-12А. Состав полученных добавок приведен в таблице Модифицирующая добавка на основе отходов производства дивинилстирольного термоэластопласта ДСТ-30Р была изготовлена на лабораторных вальцах при температуре 60-70 ºС в течение 8-10 минут. В состав добавки входит битум БНД 60/90 (15 мас. %). Полученные пластицированные и пластифицированные ПМД представляет собой крошку с развитой поверхностью и большой насыпной плотностью.

Таблица 1 - Составы полимерных модифицирующих добавок, мас. %

Наименование

компонента



Шифры

ПМД–1

ПМД–2

ПМД–3

ПМД–4

СКД

90

87

85

-

ДСТ-30

-

-

-

87

Битум БНД 60 / 90

5

8

10

13

Масло индустриальное

5

5

5

-

В результате исследований установлено, что наиболее технологичной добавкой к битуму является ДСТ, который при нагревании расплавляются в горячем битуме и при перемешивании быстро образует гомогенную смесь. Мастики, изготовленные на основе битума и полимерных добавок с целью получения показателей характеризующих их эксплуатационные свойства, были подвергнуты ряду испытаний (табл. 2).



Таблица 2 - Экспериментальные данные испытания мастик

Шифр образца

Показатели технических свойств

Тразм., ºС

Тхр., ºС

Пенетрация, 0,1 мм

ПБМ-0

86

-15

18

ПБМ-1

92

-

-

ПБМ-2

89

> -33

17

ПБМ-3

98

-

11,5

ПБМ-4

> 100

-15

10,5

Как видно из приведенных экспериментальных данных опытные добавки улучшают эксплуатационные свойства ПБМ. Введение добавок в количестве 6,0 мас. д. % увеличивает температуру размягчения ПБМ по сравнению с мастикой серийного производства ПБМ-0 с 86 до 100 ºС. Наилучшими показателями по температуре размягчения характеризуется ПБМ-4. Значительно снижает температуру хрупкости введение добавки на основе СКД. По показателю пенетрации все мастики показали хорошие результаты.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алексеев Д.А. Полимерные кровельные мембраны, их разновидности, преимущества и недостатки. / Д.А. Алексеев // СтройПРОФИль. - 2007. - №2.

2.  Осошник И.А., Шутилин Ю. Ф., Карманова О.В. Производство резиновых технических изделий. – Воронеж: Изд-во ВГТА, 2007 г. - 972 с.

УДК 678.01

Студ. В. А. Ковалев

Науч. рук. доц. О. В. Карманова

(кафедра химии и химической технологии органических

соединений и переработки полимеров, ВГУИТ)

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

СОДЕРЖАЩИХ МОДИФИЦИРОВАННЫЙ КОАГУЛЮМ

Коагулюм является отходом производства каучуков и латексов и представляет собой структурированный полимер, образующийся в полимеризационных батареях и дегазаторах. Этот сополимер характеризуется содержанием гель-фракции до 80 %, молекулярной массой растворимой части 300-500 тыс. [1].

Целью работы являлось получение полимерных композиций на основе латексных коагулюмов путем их модификации и изучение их технологических и физико-механических свойств.

В качестве объектов исследования использовали латексный коагулюм, образовавшийся при получении товарных бутадиен-стирольных латексов БС-50, БС-65 и БС-85.

На первом этапе коагулюм подвергали сушке, достигая снижения содержания летучих с 15 до 1,5 %. После механообработки на червячной машине, коагулюм фракционировали, получая крошку с размерами 1 мм, 2 мм, 3 мм и более.

Известно [2-3], что пластификация является одним из способов модификации полимеров и заключается в введении в них низкомолекулярных веществ, в результате чего улучшаются эластические и пластические свойства полимерных композиций. Условием, определяющим возможность практического применения низкомолекулярного вещества в качестве пластификатора, является его совместимость с полимером. Учитывая условия образования коагулюма, можно предположить наличие в нем блоков полистирола, сополимерных участков, фракций полибутадиена. Предполагая селективное действие пластификаторов по отношению к разным блокам, в качестве пластификаторов использовали нефтяное масло ПН-6, индустриальное масло И-12А и низкомолекулярный полибутадиен (ПБН) индивидуально и в комбинациях.

На основе пластифицированного коагулюма были изготовлены полимерные композиции с каучуком СКС-30АРКМ-15 в соотношении 30:70 [4], определены их физико-химические и технологические свойства (табл.), а также физико-механические показатели вулканизатов на их основе.




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   21


©dereksiz.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет