Разработка литьевых высоконаполненных древесно-полимерных композиций с улучшенными технологическими и эксплуатационными свойствами
На правах рукописи
Ишков Андрей Владимирович
РАЗРАБОТКА ЛИТЬЕВЫХ ВЫСОКОНАПОЛНЕННЫХ ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ С УЛУЧШЕННЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ СВОЙСТВАМИ
05.17.06 – Технология переработки полимеров и композитов
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Иваново - 2011
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых».
Научный руководитель:
доктор технических наук,
профессор
Официальные оппоненты:
кандидат химических наук
доктор технических наук,
профессор
Ведущая организация
Панов Юрий Терентьевич
Федотов Юрий Александрович
Бурмистров Владимир
Александрович.
ГОУВПО Воронежская Государственная технологическая академия г.Воронеж
Защита состоится « 13 » июня 2011 г. в 10-00 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153460, г. Иваново, пр. Фр. Энгельса, 7.
Тел. (4932)32-54-33, факс (4932)32-54-33; E-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153460, г. Иваново, пр. Фр. Энгельса, 10.
Текст автореферата размещен на сайте ИГХТУ: www.isuct.ru
Автореферат разослан « 12 » мая 2011 г.
| Ученый секретарь совета Д 212.063003 |  | Шарнина Л. В. |
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы: одной из основных задач современности является снижение негативного влияния жизнедеятельности человека на окружающую среду и переход к использованию возобновляемых источников энергии. В свете этих тенденций разработка композиционного материала состоящего из отходов деревообработки и термопластичного полимерного связующего выглядит очень актуально и своевременно. В литературе такие системы получили название древесно-полимерные композиты.
На II Международной конференции по древесно-полимерным композитам прошедшей в Москве в 2010 году, основными причинами того, что материал не находит широкого коммерческого успеха были названы – узкая область применения и механические свойства, уступающие общераспространенным материалам. На данный момент область применения материала ограничена экструзией профиля строительного назначения. В то же время рынок требует производства тонкостенных изделий сложной конфигурации. Переработка ДПК методом литья под давлением позволяет производить подобные изделия, но требует изменения технологических свойств материала. Поэтому данная работа является актуальной и перспективной.
Цель работы: разработка полимерного композиционного материала (ПКМ) на основе древесной муки и полипропилена для переработки их методом литья под давлением, улучшения его прочностных и технологических свойств.
Для достижения поставленной цели исследования проводились в следующих направлениях:
- исследование реологических свойств высоконаполненных композиций в зависимости от состава, содержания наполнителей, его вида и дисперсности.
- изучение способов снижения вязкости высоконаполненной композиции.
- разработка технологии повышения качества смешения за счет применения ультразвука.
- определение оптимальных параметров литья под давлением ДПК и определение его свойств с помощью методов активного эксперимента.
Общая характеристика объектов и методов исследования: объектами исследования являлись высоконаполненные композиции на основе полипропилена и древесной муки, полученные с использованием одношнекового экструдера ЧП-32х25.
Изучение реологических характеристик и литье изделий проводились с использованием литьевой машины БЗСТ 450-125 с системой обратной связи. Исследование полученных образцов проводилось с помощью электронного растрового микроскопа Qanta 200 3D, электронной разрывной машине ЭМ-100, маятниковом копре, в соответствии с действующими ГОСТами. Обработка экспериментальных данных проводилась методами математической статистики с применением ЭВМ.
Научная новизна: впервые установлено влияние количества, дисперсности, вида наполнителя на реологические свойства высоконаполненных композиций на основе полипропилена в диапазоне скоростей сдвига, характерных для процесса литья под давлением.
Показана возможность улучшения прочностных характеристик высоконаполненных древесно-полимерных композиций при помощи ультразвука.
Впервые определены оптимальные параметры ультразвуковой обработки ДПК, позволяющие получать изделия, в том числе тонкостенные, с высокими прочностными характеристиками.
При этом получены следующие наиболее существенные научные результаты:
- установлена зависимость реологических свойств от состава древесно-наполненной композиции.
-впервые при помощи растрового электронного микроскопа выявлен характер взаимодействия компонентов композиции, и установлено, что при ультразвуковой обработке взаимопроникновение компонентов увеличивается.
-разработана установка, позволяющая получать древесно-полимерный материал в непрерывном режиме с улучшенными реологическими и прочностными свойствами за счёт обработки расплава ультразвуковыми колебаниями.
Практическая ценность работы: разработаны древесно-полимерные композиции на основе полипропилена и древесной муки различных типов и предложены оптимальные параметры для литья под давлением. Оценены технологическая, экономическая эффективность и экологическая безопасность применения данного материала для производства товаров народного потребления.
Новые композиции испытаны и применены в условиях производства товаров народного потребления ООО «Владспортпром» (г.Владимир). Замена традиционных термопластичных материалов на разработанный ДПК позволила:
- снизить себестоимость продукции за счет снижения ресурсоемкости.
- использовать отходы деревообрабатывающей промышленности.
-повысить экологичность продукции за счет исключения материалов, содержащих фенолформальдегид.
На основе рекомендаций, сделанных в работе разработана и была запатентована линия по для получения тонкостенных изделий сложной формы из ДПК. Патент РФ №2009136054 решение о выдаче 29.09.09. Получен патент на полезную модель изделия, полученного на линии. Патент РФ №2009121129 решение о выдаче от 03.06.09. Подана заявка на полезную модель экструдера для переработки ДПК с использованием ультразвука и на полезную модель линии по производству изделий из ДПК с применением ультразвуковой обработки.
Публикации : результаты исследований, отражающих основное содержание диссертационной работы, опубликованы в 5 печатных работах, в том числе в 2 статьях перечня, рекомендованного ВАК РФ, 3 тезисах докладов научно-технических конференций и в материалах 2-х заявок, на которые получены патенты РФ.
Структура и объем диссертационной работы: диссертация состоит из введения, литературного обзора, методической части, экспериментальной части с обсуждением результатов, выводов, списка использованной литературы (119 источников) и 2-х приложений. Научная работа содержит 128 с. машинописного текста, 40 рис., 10 табл.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение
Обоснована актуальность работы, описаны элементы научной новизны и практической значимости.
- Литературный обзор
Показана целесообразность разработки древесно-полимерного композита в соответствии с экологическими требованиями и экономической целесообразностью. Проанализирована научно-техническая информация о современном состоянии дел в области высоконаполненных композиционных полимерных материалов на основе термопластичного связующего и древесной муки. Изучены новейшие разработки по методам получения, химической модификации, переработке ДПК.
- Объекты и методы исследования
Описаны объекты исследований, методы проведения исследований, методики определения реологических и прочностных свойств.
3. Реологические характеристики высоконаполненного древесно-полимерного композита
3.1 Зависимость реологических свойств от качественного и колличественного состава древесной муки
На одношнековом экструдере был получен древесно-полимерный материал на основе полипропилена и древесной муки с содержанием древесной составляющей от 10 до 50%. Реологические свойства материала определялась при скоростях сдвига, характерных для перереботки методом литья под давлением. Течение двухфазных систем несколько отличается от течения чистых полимеров. Различают два типа двухфазного течения, исходя из степени фазового разделения. Один тип – двухфазный поток дисперсной системы, в котором один компонент существует как дисперсная фаза, диспергированная в другом компоненте, образующем непрерывную фазу. Другой тип – это послойное течение, в котором оба компонента образуют непрерывные фазы, имеющие непрерывную поверхность раздела. В нашем случае при наполнении не более 50% полимер течет по первому типу и подчиняется степенному закону течения.
После обработки данных, были получены кривые течения в области переработки литьем под давлением ДПК с различным процентным содержанием наполнителя (рис.1).
Как мы смогли убедиться из данных графиков при наполнении до 50% материал является вязкотекучим, и в области ньютоновского течения напряжение сдвига растет пропорционально скорости сдвига. Эффект дилатансии, свойственный двухфазным высококонцентрированным системам не проявляется. Видно, что с увеличением концентрации наполнителя кривые течения образцов смещаются вниз, причем это особенно заметно при низких скоростях сдвига.
Рис. 1. Кривая течения полипропилена с различным % содержанием наполнителя. (масс. %)
А. 0% древесной муки, B. 10% древесной муки, C. 30% древесной муки,
D. 50% древесной муки.
Для древесно-полимерного композита и исходного полипропилена была получена зависимость эффективной вязкости от температуры и построены графики, позволяющие рассчитать энергию активации вязкого течения. Полученные данные представлены в таблице 1.
Таблица 1
Энергия активации композиции.
| % наполнения древесной мукой |  | Энергия активации  , ккал/моль |
| 0 | 34,9 | 0,697 |
| 10 | 35,2 | 0,705 |
| 30 | 34,5 | 0,687 |
| 50 | 32 | 0,625 |
При фиксированном напряжении сдвига вязкость системы увеличивается с ростом концентрации наполнителя. При постоянной температуре течении материалов подчиняется степенному закону.
Были сделаны выводы о независимости энергии активации вязкого течения композиции на основе полипропилена от концентрации древесной муки. Вне зависимости от формы и размера частиц, введение наполнителя в полимерную матрицу приводит к возникновению в системе фазовой гетерогенности. C увеличением содержания наполнителя возрастает вероятность контакта частиц наполнителя друг с другом, а в отдельном случае – агломерация частиц наполнителя, что естественно сопровождается резким падением реологических характеристик системы.
Были проведены исследования зависимости эффективной вязкости от концентрации наполнителя для различных скоростей сдвига. Результаты этих исследований представлены на рисунке 2. Приведенные данные о зависимости эффективной вязкости от концентрации наполнителя, свидетельствуют о том, что предельное напряжение увеличивается с возрастанием
концентрации наполнителя. При наполнении 60% и более материал теряет способность течь и образует агломераты из древесных частиц. Скапливаясь в сопле литьевой машины, данные агломераты препятствовали стабильному течению.
Были проведены исследования реологических характеристик материала с древесной мукой марки 200 хвойных и лиственных пород, а также древесной муки марки 560 хвойных пород древесины. Результаты исследований представлены на рисунке 3.
Рис. 2. Зависимость эффективной вязкости от содержания наполнителя при различных градиентах скорости.
Рис. 3. Зависимость эффективной вязкости от градиента скорости ДПК при различных видах древесной муки.
А. марка 560 хвойные породы, B. марка 200 хвойные породы, C. марка 200 лиственные породы, D. полипропилен.
Очевидно, что с уменьшением размера фракции вязкость композита значительно падает. Это подтверждает тот факт, что динамическая вязкость систем при низких частотах деформации очень чувствительна к структурным изменениям физической сетки, образуемое частицами наполнителя. Кроме того, древесно-полимерный материал, наполненный древесной мукой марки 560, имел склонность к постоянному образованию агломератов в сопле литьевой машины, подтверждая приведенные выше литературные данные. Был сделан вывод о нецелесообразности применения такого материала для дальнейших опытов и переработки.
Вязкость ДПК на основе лиственных пород древесины значительно ниже вязкости ДПК из хвойных пород. Возможно, это связано с тем, что при переработке материала, наполненного древесной мукой хвойных пород происходит выделение хвойной смолы – канифоли. Кроме того, выделяющаяся из муки под высоким давлением смола приводит к коррозии контактирующих с материалом узлов. При переработке материала с наполнителем на основе лиственных пород таких проблем для переработки замечено не было.
3.2 Зависимость реологических свойств от вязкости связующего
Для исследования зависимости реологических свойств от вязкостных показателей связующего были сделаны опыты с полипропиленом Бален 01250, имеющего ПТР в 2 раза больший, чем использовавшийся в предыдущих опытах Бален 01110. Результаты исследований представлены на рисунке 3.13. Как видно из рисунка вязкостные свойства древесно-полимерной композиции практически мало зависят от вязкости полипропилена. Следует отметить, что в композиции на основе полипропилена с большим ПТР стало происходить расслоение композиции на полимерную и древесную составляющую на выходе из экструдера, а также образование агломератов древесных частиц в сопле литьевой машины при литье под давлением.
3.3 Технологические свойства ДПК
Были также исследованы технологические свойства материала, проявляющиеся при литье изделий. Как и предполагалось, усадка полученных изделий уменьшалась по мере увеличения степени наполнения. Уменьшение усадки произошло с 3,27% для чистого полипропилена до 0,7% при наполнении 50 %. Очевидно, что усадка зависит в основном от содержания наполнителя, и способности наполнителя препятствовать кристаллизации полимера. Чем меньше кристаллиты в наполненном полимере, тем меньше усадка.
При введении в полипропилен древесной муки удалось сократить время цикла изделий. Температура заготовки снималась ИК термометром. Для нормальной работы необходимо охлаждать отлитые заготовки до температуры размягчения материала. Время охлаждения и, соответственно, время цикла сокращается на 13% при увеличении массовой доли древесной муки от 0 до 50%. Это свяано с более быстрым охлаждением по сравнению с полпропиленом. По нашему мнению рост температуропроводности композита связан с увеличением температуропроводности граничных слоев матрицы вокруг частиц наполнителя.
4. Гигроскопичность древесно-полимерного композита
Добавление дерева в термопластичную матрицу будет неизбежно сказываться на влагопоглощении материала. Влажность композита является существенным фактором, оказывающим значительное влияние на переработку ДПК. Жидкость, находящаяся в волокнах целлюлозы превращается в пар при высокой температуре и вспенивает расплав композита. Пар и выделение летучих неорганических соединений делают пористость материала неконтролируемой и плохо прогнозируемой. Это уменьшает плотность конечного продукта переработки ДПК. Влага, находящаяся в композите является естественным пластификатором и улучшает литьевые свойства материала. На рис. 4 представлена зависимость эффективной вязкости от влажности ДПК.
При переработке влажного материала значительно падает нагрузка на шнеке литьевой машины, давление впрыска. При незначительной влажности никаких дефектов литья при этом не происходит.
Гигроскопичность была исследована при нахождении во влажном (80%) воздухе. Результаты исследования влажности материала при нахождении во влажном воздухе приведены на рисунке 5.
Рис. 4. Зависимость эффективной вязкости от влажности ДПК при 
.
Рис. 5. Зависимость влажности ДПК от времени пребывания в помещении с влажностью 80%. А 50%, B 30%, C 10%, D полипропилен
Рис. 6. Зависимость влажности ДПК от процента наполнения материала древесной мукой.
А. после 12 ч.,B. после 24 ч.,C. после 36 ч.
Следует отметить, что при тех же условиях влажность дерева достигает 20%. Были проведены исследования гигроскопичности композита в зависимости от степени наполнения.
Полученные данные подробно характеризуют достаточно высокую гигроскопичность материала и обосновывают необходимость тщательной сушки материала для устранения дефектов в процессе литья под давлением.
Были сделаны наблюдения об очень высокой коррозийности выделяющихся при переработке ДПК смол и кислот. В литьевых формах сделанных из углеродистых сталей – стали У8А и стали 45 формообразующие и движущиеся части ржавели и выходили из строя в течении 1 месяца. Части, выполненные из нержавеющей стали 40Х13 разъедало за 6-8 месяцев.
5. Активный эксперимент по определению оптимальных условий для литья под давлением
Было проведено исследование влияния состава на реологические свойства композита на основе древесной муки и полипропилена методом математико-статистического планирования эксперимента. Цель работы формировалась следующим образом: на основании полученного математического описания найти концентрационные области изменения параметров переработки, при которых можно получить композит с наилучшими реологическими свойствами. В данном случае речь идет о снижении эффективной вязкости.
Рис. 7. Изолинии вязкости, полученные методом активного эксперимента.
На основании полученных гиперповерхностей отклика для показателя качества строились линии равных значений или контурные линии, графики
которых приведены на рисунке 7. Цифра на контурной линии обозначает значение показателя качества.
6. Ультразвуковая обработка древесно-полимерного материала
6.1 Выбор ультразвукового излучателя и генератора. Расчет
волновода
Приложение к перемешиваемому материалу ультразвука – один из методов интенсификация процесса и повышение степени наполнения. Данный эффект при применении ультразвука объясняется двумя факторами. С одной стороны, это характеризуется тем, что смола после обработки ультразвуком разжижается, что обеспечивает возможность введения её в древесину в низковязком состоянии. С другой стороны, эффект наполнения повышается за счет гидростатического воздействия ультразвуковых колебаний, называемого звукокапиллярным эффектом, который интенсифицируют процесс, сопровождаясь дегазацией древесины и активацией под воздействием кавитационных потоков (возникновение и взрыв множества микроскопических пузырьков). Для получения озвученного древесно-полимерного композита была разработана и создана специальная запатентованная лабораторная линия (рис. 8).
Рис. 8. Принципиальная схема устройства для ультразвуковой пропитки ДПК
сигнал высокой частоты на который подается с генератора высокочастотных колебаний [7]. Обработка ультразвуком смеси происходила в непрерывном режиме. Для эффективной работы данной установки был рассчитан и изготовлен ультразвуковой концентратор и волновод.
6.2 Исследование реологических свойств древесно-полимерного композита, полученного с применением ультразвуковой пропитки
Движение различных слоев жидких композитов на основе полимеров иногда имеет рисунок, характеризующийся различием скоростей сдвига при
одинаковой вязкости. Оно может приводить к сужению окна для «надлежащей» текучести горячего расплава перед тем, как будет происходить разрушение расплава, и вызовет шероховатость, эффект «акульей шкуры» или иные дефекты экструдиованных профилей при условиях, которые обычно позволяют получить продукцию высокого качества. «Акулья шкура» или поверхностное разрушение расплава, когда поверхность экструдата становится визуально шероховатой является эффектом от пристеночного скольжения и сопровождается образованием «короны» вокруг щели экструзионной головки. Полученный, после экструзии с применением ультразвука материал отличается гладкостью и глянцевостью поверхности и большей плотностью. На рисунке 9 представлены фотографии наружной поверхности образцов материала, полученные без применения ультразвукового воздействия (А) и после применения ультразвуковой пропитки (Б).
При ультразвуковой обработке из-за диссипации энергии трения происходит повышение температуры расплава в зоне перемешивания. Измерить её без специализированного оборудования не удалось. В связи с этим потребовалось проведение дополнительных экспериментов над ненаполненным полипропиленом. Исследования подтвердили наличие термомеханической деструкции полипропилена при прохождение через ультразвуковую установку и происходящее при этом незначительно уменьшение вязкости на 3%.
(А)
(Б)
Рис. 9. Фотографии наружной поверхности образцов ДПК полученных до
применения ультразвуковых колебаний (А) и после ультразвуковых колебаний (Б).
Рис. 10. Кривая течения ДПК после ультразвуковой обработки
с различной амплитудой ультразвуковых колебаний.
А. 60 мкм, B. 40 мкм, C. 20 мкм, D. без УЗ обработки.
Результаты реологических исследований ДПК после ультразвуковой обработки представлены на рисунке 10. Фактором, обуславливающим уменьшение вязкости, по нашему мнению, является звукокапиллярный эффект - аномально глубокое проникновение расплава полимера в капилляры древесной муки под воздействием ультразвука.
6.3 Исследование прочностных свойств древесно-полимерного композита, полученного с применением ультразвуковой пропитки
Известно, что механические свойства высоконаполненных полимерных материалов существенно отличаются от свойств исходного полимера. Это связано, прежде всего, со слабым взаимодействием на границе раздела полимер-наполнитель.
Дисперсно-наполненные материалы при воздействии ударной нагрузки проявляют хрупкое разрушение, но при этом имеют большую твердость. Данные свойства характерны и для древесно-наполненных полимерных материалов. Это обуславливает область применения данного материала: настилы, доски, декинг. Данная продукция позволяет использовать материал без существенной ударной нагрузки и нагрузки на изгиб. При наполнении полимерных материалов дисперсным наполнителем ударная вязкость является наиболее снижающимся параметром. Зависимость ударной вязкости от степени наполнения и типа наполнителя представлена на рисунке 11.
Рис. 11. Зависимость ударной вязкости от степени наполнения
c различными типами наполнителя.
А. Марка 200 хвойные породы, В. Марка 200 лиственные породы, С. марка 560
хвойные породы, D. марка 560 лиственные породы после УЗ обработки.
В таблице 2 представлены характеристики полученных образцов, с которыми были проведены испытания прочностных параметров. Букой «У» обозначены образцы, полученные с использованием ультразвука.
На основании полученных данных был сделан вывод, что в не зависимости от качества смешения у наполненных образцов наблюдается хрупкое разрушение, что в конечном итоге как видно из табл. 2 приводит к значительному снижению относительного удлинения. У обработанного ультразвуком материала относительное удлинение при разрыве меньше, чем у необработанного. Это связано с плохо промешанными участками полипропилена в композите, который, вытягиваясь, улучает этот параметр. В тоже время прочностные показатели «озвученного» материала возросли по сравнению с материалом необработанным ультразвуком. Особенно сильно повысилась ударная вязкость.
Данный эффект при применении ультразвука объясняется двумя факторами. С одной стороны, это характеризуется тем, что полимер при «озвучивании» разжижается, что обеспечивает возможность введения его в древесину в низковязком состоянии. С другой стороны, эффект наполнения повышается за счет гидростатического воздействия ультразвуковых колебаний (звукокапиллярный эффект), который интенсифицирует процесс, за счет дегазации древесины и активации её под воздействием кавитационных потоков (возникновение и взрыв множества микроскопических пузырьков).
Таблица 2
Прочностные свойства образцов
| № | Дерево | Полипропилен | Ударная вязкость кДж/м2 | Предел прочности, МПа | Модуль упругости, МПа | Относительное удлинение, % |
| 1 | 50 | 50 | 3.7 | 24.17 | 3597.3 | 20.1 |
| 2 | 40 | 60 | 8.4 | 26.8 | 2986.4 | 23.5 |
| 3 | 30 | 70 | 15.1 | 28.1 | 2499.1 | 26.3 |
| 4 | 20 | 80 | 20.9 | 30 | 2077.3 | 28.6 |
| 5 | 10 | 90 | 22.1 | 34.6 | 1990.0 | 29.1 |
| 6 | 0 | 100 | 24.3 | 36.12 | 1830 | 30 |
| 7У | 10 | 90 | 23.7 | 35.3 | 2002.9 | 28.7 |
| 8У | 20 | 80 | 23.3 | 34.9 | 2097.3 | 28.0 |
| 9У | 30 | 70 | 21.6 | 32.9 | 2553.2 | 24.5 |
| 10У | 40 | 60 | 19.7 | 30.5 | 3079.9 | 20.4 |
| 11У | 50 | 50 | 17.3 | 27.5 | 3740.2 | 15.4 |
Для оценки качества смешения были сделаны микрофотографии образцов ДПК, полученных без применения ультразвука, и после применения ультразвука.
Для исследования влияния ультразвука на ДПК были проведены исследования предела прочности при растяжении и ударной вязкости образцов от времени пребывания материала под воздействием ультразвука и амплитуды ультразвуковых колебаний. В ходе проведенных экспериментов были сделаны выводы, что прочностные свойства образцов ДПК от времени пребывания в условиях ультразвука практически не зависят.
7. Свойства и применение древесно-полимерного композита
Сравнительные характеристики полученной в данной работе композиции с марками ДПК, представленными на рынке, приведены в таблице 3.
Таблица 3
Сравнение свойств различных марок ДПК
| ДПК полученный в рамках работы | ДПК пр-ва «Reifenhuser» Германия | ДПК пр-ва «ЗАО Балаковорезинотехника» | ДПК пр-ва «Icma San Georgio» Италия | |
| Ударная вязкость кДж/м2 | 17,3 | 23,8 | 5,6 | 20 |
| Плотность кг/м3 | 900 | 900 | 900 | 900 |
| ПТР, г/10 мин. | 4-6 | 4-6 | 4-6 | 2-4 |
| % наполнения | 50 | 60 | 50 | 50 |
| Цена,1 кг, руб | 40 | 80 | 36 | 100 |
Таким образом, разработанный в рамках данной работы материал, имеет лучшие экономические показатели по сравнению с образцами, предлагаемыми европейскими фирмами из-за отсутствия дорогостоящих добавок.
Благодаря активному эксперименту и исследованию зависимости реологических характеристик от различных параметров были получены необходимые для переработки литьем под давлением свойства.
На производстве ООО «Владспортпром» г.Владимир были проведены испытания ДПК и запущено производство игрушек из данного материала методом литья под давлением. Санитарно-эпидемиологическое исследование подтвердило то, что материал можно использовать для производства товаров для детей от 3х лет.
ВЫВОДЫ
- Разработаны высоконаполненные древесно-полимерные композиции с улучшенными технологическими и эксплуатационными свойствами.
- Впервые разработана технология получения ДПК с применением ультразвуковой обработки с улучшенными эксплуатационными свойствами. Разработана установка для получения таких материалов. Установлено, что ультразвуковая обработка позволяет улучшить качество расплава композита и избавиться от эффекта «акульей шкуры» - разрывов расплава при выходе из экструзионной головки.
- Установлено влияние вида древесной муки и степени наполнения на реологические свойства композита с использованием литьевой машины БЗСТ 125/450.
- Разработана методика определения реологических характеристик термопластов при помощи литьевой машины БЗСТ 125/450 при скоростях сдвига, близких к скоростям переработки методом литья под давлением. Методом активного эксперимента получены зависимости реологических свойств ДПК от различных параметров. Эти данные были эффективно использованы при составлении технологических карт при литье изделий из композита.
- Изучена зависимость изменения гигроскопичности в зависимости от качественного состава ДПК. Показано влияние гигроскопичности на реологические свойства материала.
- Разработанные композиции были использованы для получения товаров народного потребления в условиях производства ООО НПП «Технолог» (город Владимир), ЗАО «Ковровский опытно-экспериментальный завод» (город Ковров), ООО «Владспортпром» (город Владимир).
Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:
- Ишков, А. В. Реологические свойства высоконаполненных композитов на основе древесной муки и полиэтилена высокой плотности / А. В. Ишков, Ю. Т. Панов // Полимерные композиционные материалы и покрытия: мат. III Междунар. науч.-техн. конф. - Ярославль, 2008. - С. 186-187
- Ишков, А. В. Литьевые свойства высоконаполненных композитов на основе полипропилена и древесной муки. / А. В. Ишков, Ю. Т. Панов // ИННОВАТИКА-2009:третья междунар. конф.–Ульяновск, 2009. – С. 114-115
- Линия для производства игровых и спортивных изделий : пат. 92631 Рос. Федерация: RU 92631 U1, / Ишков А. В., Ишкова П. В. ; заявитель и патентообладатель Ишков А. В., Ишкова П. В. - № 2009121129/22 ; заявл. 29.09.2009; опубл. 10.04.2010,Бюл.№10–3с.:ил.
- Игровое изделие из древесно-полимерного композита : пат. 92803 Рос. Федерация : RU 92803 U1, / Ишков А. В., Ишкова П. В. ; заявитель и патентообладатель Ишков А. В., Ишкова П. В. - № 2009136054/22 ; заявл. 03.06.2009 ; опубл. 27.03.2010,Бюл.№9–3с. :ил.
- Ишков, А. В. Влияние ультразвука на свойства высоконаполненных композитов на основе полипропилена и древесной муки / А. В. Ишков, Ю. Т. Панов // Наукоемкие химические технологии: мат. ХIII Междунар. науч.-техн. конф. - Иваново, 2010. - С. 349
- Ишков, А. В. Ультразвуковая модификация древесно-полимерных композитов / А. В. Ишков, Ю. Т. Панов // Х междунар. науч.-практ. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» - Санкт-Петербург, 2010. - С. 54-58
- Ишков, А. В. Литьевые свойства высоконаполненных композитов на основе полипропилена и древесной муки / А. В. Ишков, Ю. Т. Панов // Пластические массы – 2010 - №11 С.45-49
- Ишков, А. В. Прочностные свойства высоконаполненных композитов на основе полипропилена и древесной муки при ультразвуковой обработке / А. В. Ишков, Ю. Т. Панов // Изв. Вузов. Химия и химическая технология – 2011 - №1 С.108-110
Подписано в печать 06.05.11
Формат 60х84/16. Усл. Печ. Л. 0,93 Тираж 100 экз.
Заказ
Издательство
Владимирского государственного университета.
600000, Владимир, ул. Горького, 8
