автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.06, диссертация на тему:Низкотемпературная пиролитическая технология переработки композиционных материалов на основе поливинилового спирта

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию Московский ордена Трудового Красного Знамени институт тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова

На лраш рукописи УД 678.073

ПЕРШИНА Елена Анатольевна

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПИРОЛИТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА

05.17.06 - "Технология и переработка пластических

II

масс и стеклопластиков

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена на кафедре "Технология переработки неметаллических материалов" Московского государственного авиационного технологического университета им. К.Э. Циолковского.

Научный руководитель: д.т.н., профессор Головкин Г.С.

Официальные оппоненты:д.т.н., профессор Власов C.B.

к.т.н. Кацевман h.Л.

Ведущая организация: Научно-производственное

объединение "Энергия"

Защита диссертации состоится 26 апреля 1993 г. час. на заседании специализированного Совета Д 063.41.04 при Московском ордена Трудового Красного Знамени институте тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова по адресу: 119831, г.Москва, ул. М.Пироговская, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИТХТ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан 24 марта 1993 г.

Ученый секретарь специализированного Совета Д доктор физико-математических наук, профессор

063.41.04

Карташов Э.М.

Подписано а печать 18.03.93 г. Объем 1,75 п.л. Заказ К1б Тираж 100. Типография МАТИ, Ульяновская ул., 13

ОБЩАЯ ХШКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблему. Выявление скрытых резервов полимерных материалов (II;,!) для удовлетворения:4 бистро растущих гксплуатационкых требований к изделиям кз нет - актуальная .проблема технологии переработки ИМ. Однн из способов тгшгс-логячзского совершенстования ПМ - термоструктуриров'элшо, освоваяиоо на преобразовании макромолэкултриоЛ структуры полимера (кз линейной в сетчатую или пространственную) в лро-*

цеоое переработки материалов и йзд&еея. Термоотруктуриропа--няа, осуществляемое по принципу пу.ролитичоскоЛ технологии, нашло ¡тромкаяошюе применение, главным образом, в техяоло/ии переработка ствер:зд.гищихся Ш, обычно но .удовлетворягкей современным требованиям-экологии. Склонность к тормострук-туркроиаки» большинства линейных полимеров с зйокти:-л!юл по выпишем теплостойкости, модуля упругости, стеЯкооти к хладотекучести и прочили положи елъьчаш изменениями свойств при высокой экологической чистота переработки стимулмруот , распространение пкролиткческого способа л на модификацию термопластов (ТГ1), •

Известные данные о тормоетруктурировании ТП нолучопн в основном при изучили доструктшипж процессов, которых стропились избегать при переработке 117.1. По этой прзтоио иеолвде-зани^.но носили кот/гслокендго к системного характера, оставив ред противоречивых публикаций не выработав у авторов единого представления о - механизмах и закономерностях торио-проврощадгоВ г/«ш?л.гххш; окончательно не выявив .влияния теа-пурлтурио-зроиешшх рездмса термообработки на грмоношш структура, а тагсл-з псолддоватсоыюоть и ззагагцую обусловлен-

' нооть процессов. Кроме того, литературные данные не позволяют оценить степень токсичности термопреобразований полиме-' ров. Bog это не позволяю непосредственно использовать из-вес.тнке данные для определения технологических режимов перо-'-' 'работки полимеров при создании ииролитического технологического процесса 'переработки ТП в изделия, предопределив необходимость проведения комплексных исследований.

I

Цель работы. Теоретическое обоснование и, экспериментальная разработка экологически чистого и высокопроизводитель- ■ него технологического способа получения полимерных композиционных материалов (1®М) с расширеншьч диапазоном эксплуатационных свойств г. областей применения на основа термострук-турировш^я шливинилового спирта (ITBC). . - '

Няучнр.я новизна. Теоретически и экспериментально обоснована принципиально иная концепция процессов термо- •' структурирования, наблюдаемых при тормодеструкции ЛВС, пос-лухшпая основой для разработки низкотемпературного пиролити-чес^ого процесса переработки 1ШС в изделия с улучшенными окр-плуат^ционнши характеристиками и расширенны?.! диапазоном применения. ■ .

.Систематизация известных и впервые установленных закономерностей, термоструктурирования ПВО в исследованном кнтерва- ■ ло температур (50-400°С) позволила-доказать, что среди ранее

предполагавшихся механизмов терюструкуурирования ПВС роаль-

)

нмл является двухступенчатый процесс цорохода линейкой струк»-туры полимера в пространственную через образопалке поливки;-лена на промежуточной стадии.

• ' Установлены технологические характеристики ИБС в качестве сгзязуищего ГШ, изучены их зависимости от состаза ШШ.

*

Практическая значимость работы. Продложен новый тип связующего ПКМ, характеризующегося высокими эксплуатационными свойствами и отличавшегося экологической чистотой как на ста-дни производства изделий, так и в процессе их эксплуатации. Разработан типовой технологический процесс переработки поли-винилспиртовых .материалов в изделия, базирующийся на стандартном технологическом оборудовании и традиционных технологических схемах. ■ ■

Исследованы эксплуатационные возможности разработанных составов ПМ с' определением соответствующих областей их применения о наиболее высокой технико-экономической и экологи-, ческой эффективностью. Разработанные составы поливинилспирто-вых ПМ позволяют создавать широкий ассортимент изделий конструкционного и функционального назначения, не устулакщих • по свойствам термореактивным аналогам и отличающихся от них экологической чистотой. Разработанный пбливинилспиртовой углепластик успешно прошел опытные испытания в НИМИ, НПО "Молния", результатом которых явился технический паспорт на дан-• ныЙ материал»

Атгеобмгия паботи. '.Материалы диссертационной работы были доложены и обоуадены на XII Всесоюзной научно-те*иическоЙ конферошот "Конструкции з технология получения изделий, из .неметаллических маторкалов" (г.Обнинск, 1990г.), научно-тз:{~ ! ютоском семинаре "Выбор полиморшус_,материалов для изделий с заданными свойствами" Сг.Мос:сва, 199Сг.), Всесоюзной науч-

но~а-сшкч?скоЛ конференции "Тохнология производства деталей ;..н композиционных материалов" (г.Киев, 1091 г.), I йсрсоюз-нсй Hdj чко-тозршчесхой конференции "Полпмернне матеркалы и ícxKoüoi'iriocKÉe процессы изготовления изделий иг них" (г.Москва, 1991 г.), научно-техническом семинаре "Композиционные плоаочпые материалы" (г.Москва, 1992 г.).

Публикации. Результаты исследований' опубликованы в 7-ми . статьях и докладах. Но результатам работы получено полош-телыюе решение по заявке на изобретениеподано две заявки на выдачу авторского свидетельства на, изобретение и латС-нта.

СУ\)УКТ7^0 к объем цкссертани^. Диссертационная работа состоит иа введения, литературного обзора, методической части, 3-х экопериыенталышх глав,-обсуждения результатов, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит 60 рисунков, 17 таблиц, список литературы вкли: i.vr 154 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ ■ РАБОТЫ.

Во ьветении обоснована актуальность теш и олределонц основные задачи, решаемые в диссертации, ,

ji литературном - обзоое рассмотрены наиболее перспектив-; нке направления совершенствования свойств Ш, в частности, термоструктурирование, осноэанкое на преобразовании ыакролю-локулярпой. структура полкмрра в процессе переработки.

Анализ литературных данных показал, что с экологической точки арония наиболее прютодаш док использования б качестве.' тершетруктурируошго ториовлаотвчкого связующего лоляотся подерастпоркшй ПВО. Однако практкчослого шпи.хьзо-

' вашш его в отом качества не предпринималось, хотя 113С является одним из наиболее подробно изучавшихся ТД. 'Причина в том, что тормоструктурировакие ШЗС традицп&шо рассматривалось как отрицательное явление (деструкция), вгмууденно сопровождавшее переработку или эксплуатещяо, поэтов исследования термоструктурйрования с точки зрения практической ценности не носили комплексного и системного характера, оставив ряд лроти-воречивих данных, но выработав единого представления о механизмах и закономерностях тормопревращений полимера, Отсутствует единое представление о разновидностях реакций к механизме протекания термопровращени! ШЗС, хотя выявлено, что при определенных условиях термообработки реакция тармострукгурцровония межот протекать в трех направлениях: с образованием нон'аси-шеншх двоЛных свялеЛ, с внутримолекулярной циклизацией и мея-ыолекулярной сшивкой. Опубликованные данные свидетельству:?! . о ступенчатом характере тзрмоструктуЁпрованич ПВО с переходом от одной равновесной систегт к друтой по мере увеличения температуры термообработки, но при зтом окончательно,но выявлены влияпио темиературно-аре.мешшх ренинов термообработки на нзмз-ношга структуры, & тоете последовательность и взаимная обусловленность провесов. Отсутствуют систематические исследования состава, объемов и токсичности продуктов, вццечлщихся при терыоструктурировалик ШЗС в широком интервала теип«га?УГ»

В результате литературного анализа сформулировали задачи ксслодошния, результата которого можно било бн копользовата :ук разработки пиролиглчоского технологического процесса лв-ропоботкп ШСЛ на основе ПВО.

Обук-ч п '■■■от-ч,",!) ксолодоз^кии. Выбор в качестве обг-

7

окта аослт.довакии продиктован.тремя объективными факторам*, Во-яэрешт, НЗС практически един&тосниый широко распространенный, аолшер кз числа склонных,к термоетруктурировада;я в" исход-. ' ном состоянии растворяющихся а экологически чистом раствори-1'оло ~ воде. Во-вторых, имеется .большой опит. экспериментальных исследований и экономически рентабельного промышленного применения ПВО. В-третьих, до настоящего времени применение , ЕЮ ограничивалось 'е основном функциональным или вспомогательным назначением.

. Выбор модельцнх наполнителей (углеродная лента, углеродная ткань, ткзль органическая, кгут углеродный, ткань стеклянная, разнообразные отходы промышленного производства) обу- -словчен стремлением полнее изучить возможности ПВО,в качества связуицего и разработать широкий спектр экологически чистых ь:атериаиов на основе полившялепкртовой. матрицы, включаюций как теплостойкие конструкционные ыатериатш, так и материмы • функционального назначения для изготовления медицинских,, электротехнических, спортивныхстроительных и других „видов изделия.

При исследовании закономерностей процессов термострукту-■ рирования ВВС использованы следувдие методы и методики: ИК-• . .спектроскопия на приборе 1Я-435 ЩМАОХУ • диффэрекциальлая сканирующая калориметрия на калориметре ДСд-Д; торсионной анализ; золь-гель анализ; маос-спектрометрический анализ на "* хромато-тазо-спектрометре ЙХ-ГЗЗО; мчтод исследования кинотеке гавоввделенип; динамический термогразшзтрачбский. анализ .в доривах-ографс ¿2 -1500 О : метод ¿>лора-?ерера.'

Ври ьсоледовзниь тадснологичеоких ою£ств ЛВС-свя'4ута;аго! .0 ■''•■'''

применялись: метод определения вязкости растворов на ВЗ-4; метод оценки.липкости и сохранения удовлетворительных технологических свойств препрегов; баростатичесн^й метод; метод капиллярной вискозиметрии; пластометрическио испытания.

Эксплуатационные свойства разработанных лолившшлспирто-вых ПКМ и обработку .экспериментальных данных осуществляли в соответствии с ГОСТ и ОСТ.

Исследование закономерностей процессов тетаоструктуии-I рования ЛВС.

С целью получения термоустойчивой структуры ПВО, установления взаимосвязи процессов гермопревроденкй полимера с условия!® получения и переработки ШШ, а также выявления технологических режимов переработки поливинилстиртовах материалов . проведены исследования термохимических превращений ИБС.

Исследования процессов термолревращечий ПВО в интервале температур от 20° до 160°С показали, что характерной особен- ' 'ностью этого этапа .термообработки является процесс преобразования ПВС в поливинилен. •

Прп исследовании масс-спектромотричэскпм методом химического состава и относительного количества летучих продуктов, выделящилоя из НЕС установлено, что основная масса зода выделяется в интервале температур 60-120°С из-за прохождения двух процессов - десорбции поглощенной из воздуха влаги с паком около 80°С и дегидратация как результат преобразования ПВС

\ *

в поливинилен с пиком при 100°с. подтверждается его отсутствием в маос-спектре полившшлена и частично сшитого полшэ-ра.

■ Результаты ТТА ПВС на воздухе такжо свидетельствует о вк-

5>

делании врдк в штурвале тошератур которое фикси-

руется уменьшением массы образца; Прохо.-хденао процессов досо-рбцжи и образования полввинилена в интервала температур,70-И0°0 подтверждается и результатами торсионного анализа.

Далы:о11иео повышение те:лпоратугы термообработки ¡'ШС со ' ПС°С до 160°0 способствует образовиш:о двойных свлзеЯ, которое завершается при 15С°С. Образование поливинилена при 110-150°С подтверждается, в сравнении с исходит полимером,-отсутствием пика при Ю0°С на кинетических кривых масс-спектра образца, тзрмообработанного при 1G0°G в течение I часа.'

При исследованиях процессов термопревращений ПВО в интервале температур от ICQ0 до ЗС0°С наблюдается преобразование полчвкнилена в сстчатьй полимер, что сопровождается уменьшением подвижности макромолекул полившшлена при 14J0-2CC°C. Образование яатмолекулярншс связпЬ (около 3{$ по данным КК-спемроскоиик) приводит к почти полней потдро растворимости полимера: £0$ выход гель-фракции в результате термообработки при 200°С.

Образование мелыолвкулярних связей обеспечивает дг44!узк-онное торможение окисления, что приводит к повыдюнек: температуры термоокислитсльной деструкции полимора. Так, пэ датам динамического ТГА ПВО температура IGfJ-ii потери массы образца, термообработашгаго при 200°С в течение I часа составляет 260°С по сравнению с 250°С у исходного ИБС.

Глубокое'преобразование структуры 1ШС, сопроводи:-хис-.еск. кежмолекулярьей сдшвксЯ, подтверждается и анализом масс-са?1:-,;;ров торлэобработашшх образцов. Установлено, что ннтенс-тв-B0CTL газовнделений после термообработки ,п£к 200°С умоньша-10

ется приблизительно на дев третп по сравнению о исходным 1П30 и приблизительно на одну треть по сравнению с поливгашлепом, что выражается,в увеличении эффективной энергии активации процесса газовыделений при термоструктурировании полимера по мере увеличения температуры предварительной термообработки.

Наиболее интенсивно процессы образования' межмолекулярных связей проходят при температурах 240-280°С. Так, по дшшым золь-гель анализа для глубокого структурирования полимора ч(90^-й выход геяъ-фракции) при 225°С требуется около 25 мин. прогрева, а при 250°С достаточно 10 глин.

Интенсификация процессов термоструктурирования ЛВС при повышении температуры термообработки с 200° до 2Г>0°С подтверждается данными ДСК: термообработка образцоь в .точение I ча-. са прп 150° и 200°С практически не сказывается на динамике перехода аморфной фазы полимера из стеклообразного состояния в высокоэластическое к па фазовом переходе - плавление кристаллической части полимера. Термообработка же при 250°0 приводит к резкому уменьшению интенсивности эндотермического пика, связанного с плавлением кристаллической фазы, и пик, ха~ растеризующий переход полимера в высокоэластичэское состояние, сдвигается в обл'нсть более высоких температур (Тот« Ю0°С).

О дальнейшем развитии процесса образования поперечных связей при температуре 230-300°0 свидетельствует повышение термостойкости полимора и полное сыроядение эндотермического пика, характерпэущего плавление кристаллической фазы, по сравнению с термообработкой прп ЯбО^О.

Однако, длительная термообработка при температурах,Я8С°0 и выше активизирует термооккслитслъкуго дострукцип и наряду с

П

образованиям моимо;.екулярных связей начинают проявляться процессы разрушения полимера, вызцяавдие снижение физико-механк-чеекчх характеристик. Процессы деструкции, начинающиеся в ро~ ■

зультато термообработки 1ТВС при 300°С в течение I часа, в

/

большей степени усложняют и видоизменяю? масс-спектр полимера, по сравнению о есходчюш п 'терыообрэботштш.ш. при 150°, к ¿50°С образца-.™. Причем это выратлетсл не только б , .•яюгоступегчатом процессе выделения води, но и в появлении ~22% от общего количества регистрируемых соединений нзиден-тифицировалних ¿кформациошю-поисковой системой продуктов.

Исследования процессов термопреврщокий ПВО в интервале температур от 300° до 400°С характеризовались усилением процессов деструкции полимера, о чем свидетельствует резкое падение относительной жесткости и тангенса угла моханических потерь микропластнков на основе как термоструктурированного, так и исходного ПВО.

Результатом исследований термохимических превращений ЛВС явилась разработка рекомендаций по технологическим рехжыам и параметрам процесса переработки ПКМ на основе термоотрукту- ■ рирувдегсся ПВС. • '

Исследование технологических свойств тюливинилсшп)-тового свяэунчего для ПКМ.

Исследования технологических свойств ПВС-связущего на подготовительном этапе производства ПКД показали возможность создания практически ллбых типов материалов, включая слокстыо, волокнистые, диецзрено-налолнвныыо. На стадии совмещения компонентов рекомендовано использовать 10-15?'-е водаые растворы

• ПВС, и, ого? обладаю!1 оптимальными значениями вязкости (1612

70 с по ВЗ-4) и обеспечивают требуемое' соотношение наполнителя к связущего в результата однократной пропитки (степэнь наноса связующего после однократной пропитА; 15%-м водным раствором ПВО 16/1 соотавлнет 30-35* масс.).

Препреги и пресскомпозщки. на основе ПБС-связущэго обладают хорошей технологичностью, удовлетворительным периодом сохранения стабильности технологических свойств (более 3-х месяцев) и при хранении на требуют создания специальных уело- ' вий,

Жизнеспособность водного раствора связующего и нресском-

позиций на основе порошка 1Ш0 не ограничена.

/

- Исследование технологических свойств ПЗС-связуицего на этапе формования.

В результате впервые проведенного исследования реологического поводения расплава ПВС-связущего установлено, что полимер является неныотоновской лидкостыа и обладает хорошей текучестью (эффективная вязкость расплава ПВО 8/2 составляет (9-13) х 10^ Па'с, индекс точения 1,18)*

Кшютпка процесса термоструктурирования ПВО л свойства получаемого материала в значительной степени зависят от температуры п условий течения расплава (скорости сдвига), подобно отвервдатащмея составам (см. таблиц}' I).

Реологические исследования показали необходимость и целесообразность разделения процесса термоструктурирования на две стадии. Порвал стадия - образование пелкгнпшлена и начало процесса образования лгежмолокулярних связей. Даштая отадия моггет быть осуществлена при проведении подготовительных операций, 'аналогично отвередакгдоюя 1Ш, например, прэдотверя-

13 •

1

«!

tó Cî

w

ai

ff I

о

ir!

Й Ен

сЗ ft

ш

л Ч

S.

s.

R О

й1

ei

H

6 в о о

Pf ш H

s

к

о Ч

ф »

О &

'S

ffl о

о

Я

■Я g

■<з

Ci 0

о о

0 &

s ^

1

л

Ен О

О

ä со Ен

CÖ Д В У

ад о я о

«S с ' о а» И о

К

tn &

- I л I й ! S - s К >£> о н ai ■Л) Е-. (Ч m w н В К о м о И О 1) о я оо о wo g ti н i и ■ -и и к а о ¡J о й ® ® « ч :ч н й с в й и СП ю C-Í СП s СП Ö? со 1 W C-J

¿ JL Р „, ■ « » <а ц • Й M h к И d R ^ О 05 14 S о <в р M Ю О 1=£ О Ч И 1 К S & « О à § й " ° Я :> 0) СП и о CJ hi (TJ со

1- св Я . о Ц о И с; л а> • tí н в 9 К Sí р о о 0 Ю И О Pi H о ¡3 я к сл '• LO ri 1—1 ю о LO 41

Время образо- ] взния поперечных свя— 2 ОН, МИН . ю ю со LO о ю о in N

Период -вязке-текучего СОСТОЯНИЯ, КЕК. м< . i CNJ

1 1 W - О ЯШ и • 1 ® Я о Я д- м о ое> w м Т m ti ро п) о м « s S 'í to , ' о ы СП 03 N 1 О)

* / rt • Еч o ,'tí . Sí ё • с. mu ,К M 1 о о о s о го со о о M а CD Ml M о о

п5 1 Ci Of w s ь »1 ai Oj tH P) о о о с p, И " И ft Pf о о !» о E-f ^ E i О о с\> ra to CVJ

Т V

и

даемая феноло-формальдегидная скола. Реализация первой стадии (предварительная термообработка) значительно штансп^шшру-эт термоструктурированне полимара в, процессе формования; цопц-ааот\вязкость расплава полимора, делал ее соизмеримой с вязкостью тер?лорзактивных составов'и материалов на их основа. Кроме того, предварительная термообработка способствует удаленна основной массы летучих из материала, образующихся в результате реакций термоструктурирсвалин (оставляя на стадию формования летучих менее масс.); попинает упругость паров в изделии, .улучшает флзико-мбхаыпзсккг; свойства и их стабильность во времени.

Вторая стадия - образование сетчатого полимера - осуществляется одновременно с формованием ПКМ и изделий на его основе. ' •

В результате пластометрических испытании выявлены требуемое технологические реяпш и параметры, а такка яозмоздыв способы переработки поливинилепиртовых ПК!? в зависимости от предъявляемых к матерк&чу изделия требований (ом.таблицу 2).

Исследование тзхнологкчоекдх рвойосв ПБС-связущего на заключительном этапе производства ПКМ позволило установить, что материалы на его основе могут подвергаться практически лябону впду механической обработки, включая точение, сверление, фрезерование, нарезание резьбы, абразивную обработку и др. Причем, параиотри процесса механической обработки аналогичен: применяемым для Ш! на оонсге^ тйрлзроадтигсиас полкмерж».

Полученные результаты исследований'легли в основу при разработке технологических процессов переработки полгшшпд-спкртопых.ШСМ.

Реютмевдуеше технологические реязаи сет^работкп изотропных соеизинЕаскертовях ША. (На примере на основе ПЕС 0/2).

' ' Тз&сща 2.

Требования к ПШ в изделиях Температура $от> модания", Вреда фогаова-шш, мен Скорость сдвига ирг уоимова-г ша, с Способы прессования \0аЕфигурация |. Примеча-дояучаеьих „,,р изделий ! аАа 1

Высокая деЗюшавдон-ная теплостойкость (до 2ЭДС), пешсокая прочность • • , . 280 + 5 4,5 0,0149 Прямое 1гздатдя- просто!! к сложной конфигурации —

Высокая прочность, невысокая деформационная телдсстсйкоеть (1502004/ ) 240 ± 5~ 9 1,5 0,0149 0,033 . Прямое Литьевое Изделия простои 2 сдоггноё кон-^лгурйщХ ' /вделкя простой ко нйагурацпз.

Вис окая дефо^ацпон-ная теплостойкость и высокая прочность - 240 ± 5 9 1,5 0,0149 0,033 Прямое Литьево Изделля поостоЗ ж сло;гноЗ* конфигурации. ! Изделия простой кокй1гурации После прессования термообработка при 280 ± 5 ч!, 20 пин.

¡Разработка основ типового, технологического процесса переработки полигиштлспигтоп'.'х материалов г изделип. Результаты проведенных ксслздсршиЙ но:.'полили ряарабо-тать типовой технологический процесс (ТТП) пиролитичсской переработки поливкншюпиртовых материалов в изделия по аналогий с переработкой термсреактивных ПКМ, и поэтому базирующийся на стандартном технологическом оборудовании.

Схема технологического процесса изготовления изделий методом прямого прессования из ПКМ на основе тормоструктуркруе-гюго ИБС В/2 включает три груши операций; подготовительные, основные м заключительные.

Осноеноя особенность подготовительного этапа ТТП проявляется при изготовлении препрогов шш полуфабрикатов в виде пресскомпозпцпй. Так, йри совмещении ЛВС наполнителем возможна 2 варианта - мидко- и твердофазпоо совмещение. В первом случае .пропитка осуществляется водном раствором •' ИБС. Во втором - производится смашоцно порошка ПВО о наполнителем. Послддувдол стацией изготсачс-гам врспрега (полуфабриката) -является их предварительная термообработка, состоящая из двух этапов. Первый - изотермический прогрв!» при 16С°С в течение ЬО мш;., второй - при изменении температур;! в интервале 1Б0-240°(! со "скоростью 5°СДат.''

Специфической особенностью- оспоинох'о этапа ТТП являмт-с.ч чехиолсгстескиё ^оягми,<£ормования изделии, чнелоьие зпа-челнп которах р.- зависимости от прод-шиигемих к материалу- ю« делия требований, кон^игурац«';? изделия и способа переработка приведены в таблица 2.

Опт.гишымн критериями »цш выборе режиков фоьмэвшшя

счутали требования достижения наилучшего сочетания' эксплуатационных и технологических свойств. Так, выбор, скоростей сдвига лт;и переработке материалов на осэдве термоструктури-руешго ПВО в диапазоне 0,0149-0,033 с"1 обусловлен'переходом через максимум значений сдвиговых напряжений и вырожденке вязко-текучего состояния полимера.

Выбор температуры формования осуществлялся на основании комплекса технологических (время формования) Я эксплуатационных (деформационная теплостойкость, прочность) требований,, предъявляемых к материалу изделия (ом,таблицу 2). •

Выбор временй формования определяется конфигурацией изделия, методом переработки (скоростью деформирования), а также температурой формования (см.таблицу 2).

. Разработанный ТТЛ является основой для последующего проектирования конкретных технологических процессов изготовления изделий кэ поливипилепиртовых ПКМ с разнообразными наполнителями для получения материалов различного назначения: армированные конструкционные пластики, материалы функционального ' назначения, пластики с наполнителями из вторичного сырья.

Сравнительный анализ- эксплуатационных возможностей по-лившилепкртовых ПШ.

Анализ ро?ультатов иопытатй ПКМ конструкционного назначения ца оонэве ЛВС свидетельствует, что отги обладэют высокой теплостойкостью, ударной, вязкостью, прочностными характеристиками (т&бл.З), но уступая по свойствам терморэак-тивным аналогам и отличаясь от них экологической чистотой. Ускоренное тепловое старение не приводит, у. снижению прочностных свойств ПКМ (таблица 4). Незначительно сказывается 18

Сряшптвльюю ¿язтеш-.'.шнл^рскКо характеристики углеродной* лонти 'ЗЛУР-Р.ГЛ и и стандартного углепластика 1Щ-ЛЭ .(степонь палолпопия масс.)

Таблица 3.

Наименование показателя Теклоратура испытания . ГВО-углешгастнш , С Ш-А1

23 IGQ 150 23°С

Молуль упругости.при растяжении, ГПа 117 115/38,3 95/81,2 120

Модуль упругости; при изгибе, ГПа IlfS 107/93 35/73,9 / ico

Прочность при иэгибо, lúa I63Ü 830/50,9 ■124/26 inoo

Разрушающее г.алряхенпо при изгибе, «На G3I5 325/51,2 I65/2G .

Прогиб в момент разрушения, мм г; 3 2 3

Относительная дои* ор-шцкл крайни/:' подокон в мэмент разсупе; шя, 1,2 С,С 0/5

Ударная вязкость по Кзоду,. хк-:А'~ 2G — — 15 ■

Удельяэз- сб-ьемю? ^.лонг ru Ч'Э е. ко я с ог.ротк zf.a-!ШО, х Ом'м 9,5

Де^ормационнлч топ-лостоЛкость nr¡: н^-грузке 1,05 :.¡7í;i, 205 . > ~ 150

Tt ¡/.Uy'iyCTO/j: есть, w/r 1- С; ,550 -- 0,312 ---- í —

н - tomioíьгур.ч ^о.шйшп.тсииргоиса'о углоп.псг'/.ка-

1Ь

Результаты лсштанця на пзтс рдьонадраатсиного углепластика на основе углеродной лента ЗЯУР-ОДП и ПВО 0/2

после теплового старения» ' ' '

■ ' , Тасишда 4.

^-Условля теп-' ^\ЛОВОГО Карактерц- ^\ния стш<а ' • • Походное оосто-. яние 60°С . 90°С 120°С

70 час 140-.час 70 ; час 140 чао 70 чай 140 чао

Прочность при изгибе , мЛа • . 1630 1950 1&00 1850 1800 1700 1680

Влияние климатического 'старения на механические свойства однонаправленного углепластика на основе углеродной лентц ЭЛУР-О.Ш и ПВО 8/2 (степень наполнения-..' 60-65% иесс., Тф - 240°С>.; ■

• . •' •" . Таблица 5.

—^.^Уедовпя старе- ; ' ПИЯ • Характеристика —. Исходное состояние После климатического старения й ус лоезях субтропического климата в тв; ченде и месяцев ...

Прочность при из.ГЕбз, ыП& ^о^ль^пругостп лрл .из- .. . хсзо ; 153 : 1405/91,1 • 120/90,2

Физико-механические характеристики органоплазткков

на основе нетканого наполнителя зга штапельного сра-

мидного. волокна СЕМ . „

• -' . 4 Таблица 6.

Характеристика

ЦлотноотЬ, кг/м~.. :

Разрушащзе напряжение при изгибе,

Разрушащее-кахфяяение при растя-геньи,. мПа •"

Полиэфирная ОМОЛД „ ■' .

ЛВС 8/2

1310 96 16

1200 '120

на прочности:« характеристиках ИК?л'и ютайтич^скос старение. . Прочность и модуль упругости .при изгибе поело экопоокцуА образцов в условии субтропического климата сатхлтся не, 9-Ш', •.(таблица 5.). '

Результаты веннтаний. ЯКИ ^увкцноналийого назначения (медицинского, злектротехпаческого) показала,..что замена пршешшаа в настоящее. ьремя торморсактявнш:* ПШ на поливи-кслсгшртовце позволяет создать - экблоппеекк чистые .в производству и при эксплуатации изделия, снизить вебеотоншеть и • трудоемкость та азготовленця, повысить ресурс и фяико-ие^а-ничсокне характеристики материала изделий (таблица С),

Разработка полимерной ко;.етозициокно^ пленки (ШСП-иа основе ИБС 'п букадноЁ: лоиты позволяет существенно улущкть экс-пдуатацасакыо сгсКства бутлагопласта, -что' делает.'его конкурентоспособен;:.? по отношению к ряду - прс1лгалс-гонх пшазлерных пленок и геткяаксов* например,' Ьлектротехшгческох'о, иалпгао-' строительного, мебельноео и иного назначения.

.Изделия, получению -из 'ЛКД .на осло'ио ПВС а отходов про'-мыгалонкого производства,и зтерачикх ресурсов позволяют.^ ?.0-ПерЕ;1Х,- рзиить' иро&тау утиялзацви отходов гдгогкх лроглшь ленхшх объектов, яо-вторих, кополшжь экологически чшяйкя • товарам:; наро^йргй потр'обленкя, например,'. докоратигно-отде-лоч.нш.'л пакеля.\та, сблщозочпоД гдиткей, Ътрсш&шпэш.блоками и т.п. ;

.'I. •Разработан нлзкотчмпарнк'л пи ро лкт;г:;е с кк;1 '¡.".особ пеус— , рэботкд зодв&ершз; яодас^лщоинш: катор?**:^ па основе яо-

лигшшлозого спирта, характеризуемые высокими технико-эко- • номическиш показателями и экологической чистотой как на ■ стадп подготовительных опех-'аций (приготовление водных растворов),. так и в процессе термоструктурирования, когда основным про.чуктом выделения является вода.

2. Установлены закономерности термопреобразования IIB,J, сопро-иоздащегося изменениями химического-состава^ интенсивности выделения и соотношения объёмов летучих продуктов в зависимости от величины технологических иарамотров - температуры' и продолжительности ввдсрхжи в диапазоне от I до

60 шш. • ' ' .

3. Исследованиями в диапазоне температур от 50 до 400°С уточнены границы температурных интервалов ступенчатого преоб-р&зоиания ПВО, происходящего но механизму реакций,диенового рада с образованном поливинилена (Ю0-250°С) и затоы сетчатого полимера (200-280°С).

4. Сетчагш ЛВС (по данным ИК-сдектросколип степень сшивки -6С%) характеризуется следующими основными физико-ыехани-

• О

честами показателями: плотность - 1300 кг/м , разрушицоо напряжение при разрыве - 120 '.Жа* влзгопоглоцение -0,02/? масс., теплостойкость но Вика - 182°С. .

5. Впервые определены технологические свойства ПВО в качост--ве связующего ИМ, установлены'параметры, условия и способа переработки полквкнилепиртовнх матерного? в завпеимзо-

;'-ги от заданных технологических и эксплуатационных требований к Ш. ■

6.' Разработан углепластик на основе сетчатого ПВО с ойьсиом армирования 60-65?'' тсс.-ЭЛУР-О.Ш с у.ссгггуата^оншдш

харакгбртстдкэ'гк: плотность - I5G0 кг/лг*, разрушающее пал-рллкнпо при изгибе - 1630 Ш'а,'¿лсруль упругости при штабе - II5-I22 ГПа," модуль упругости при растядкнгаи - 117'ГПа,

о

ударная вязкость по ¡'.золу - 2С ::/?.!", до.;>оркициош!ал та-juidCT0iiK00Tb, uo.nr нагрузкой - 2С5°С, тс^остойлость по Бича - 2I0Di,\ тркцйадстоакосгь - 0,58Ь кй/м*"'. 7. Создан« технологические процессы для производства издолиП различного яароднр-хоэяЛственного .назначения, зздищонних. бвторешш емсетэл^етадма* . '

Осногаыо результаты диссертации изложи;; в сле.пукгциг. лочатних работал: . •

х. Голо иод. Г.С., ilopinm Е.А. 'Поливиниловый спирт - связуху. ¡цоо ждатрных воыпозициенньк материалов нового цоаозопия // XII' всесоюзная ко!Й&ренция. "Конструкции н. технология получения изделии из неийталдичееккх материалом": Тез. докл.*- Обзкиск, 1SS0.' .

Голо теш Г .С., Пврикна S .А* Функцаок&шю -стот>оти6й анализ создания теплостойких терыолл&стг.'ших кош-Згиадокигос :.rii'rpna;]or.// В сб. материалов сешшари "Выбор п"ишоря»сг маг-ершлов для наделкП о зздакнымк оааЗстодш" i.!.: Ц&Ш1, . 19У0, с,77-79.- ' . •

3. Гсллшга Г.С., Пер-лаки Е.А. Новая технология переработки ■ теркопдастачпых коздюзищюшипс шторвадон // 3 ctf.wa. • докл. йсооохшкч'. конйиренцип "Тохиологи.! ироизсодстиг ;\ч~ гэ'коедозпу.ошшх матсриало'»" .-.Кпзв, 1991, с. 4... Годойкта'\Г .С., Uomraa С .А. гколог.гёеекз' частая ^одм.кд'ь,« ч переработки TOïUiyc?y:lKfx кс:/л;аз::тоу,// Б сб.тс:4доГЛ,

I Всесоюзной конференции "Полимернцр материалы и.тохноло-. гические процессы изготовления.изделий из, них* - К.: ВШИ,..

1921, 4.2, с.14. ; ; .,

5. Головкин Г.С., Перпшна К .А. Разработка иолшерной пленки •композиционного 'типа// 3 сб.материалов семинара "Композиционные пленочные-материалы" - М.: ЦРДЗ, 1992, с.35-38. • '6. Положительное решение №1842886/14/068137 по заявке на изо- . ; брегение, "Полимерный.материал для приемных гильз протезов"'

приоритет от'13.03.20» • -.

? . ГоловкинТ.С., Першина Е.А. Экологцчеоки. чистая технология переработки теплостойких термопластичных композиционных ■материалов - Технология. Сер. Конструкции, из. Композицпои-• них материалов '- М.: ВШИ, 1992, Выл.4, с.,15-20.