Усовершенствование технологии получения изделий из полиамида методом литья под давлением

После приведения всех блоков в исходное состояние создается давление в гидроприводе 25 осевого движения червяка, который, действуя аналогично поршню, инжектирует расплав полимера из материального цилиндра в пресс-форму, где и образуется изделие. Наконечник 7, установленный на червяке, способствует уменьшению образования застойных зон после впрыска. В период формообразования изделия червяк приводится во вращение для подготовки следующего объема впрыска.

После охлаждения расплава до заданной температуры форма раскрывается, и изделие с помощью выталкивателей или применением робототехнических устройств удаляется из рабочей зоны литьевой машины.

Все подвижные узлы ЛМ обеспечиваются энергоносителем от главного привода, состоящего из электродвигателя 18, насосного блока 19, установленного в маслосборнике, и системы трубопроводов высокого 20 и низкого 21 давления. Для вращения червяка в данной схеме служит гидродвигатель 24 с зубчатой передачей 23.

К достоинствам машин описанного типа относят высокую производительность, универсальность по видам перерабатываемых материалов, удобство управления и обслуживания, а также надежность в эксплуатации.

Определенный недостаток таких ЛМ, впрочем, как и всех термопластавтоматов с совмещенной пластикацией, состоит в существенных потерях при осевом движении червяка от трения материала о стенки цилиндра, что затрудняет достижение высоких скоростей впрыска.

Одночервячные ТПА с усилием запирания от 2500 кН до 4000 кН являются наиболее востребованными машинами. В России подобные ТПА выпускают ГП «Красмашзавод» (г. Красноярск), ОАО «Савма» (г.Кимры), ОАО «Тульский НИТИ» (г. Тула), СП «Сувенир» (г.Ульяновск), Концерн «Точлитмаш» (г.Тирасполь) [31,32]. Из перечисленных предприятий серийное производство ТПА освоено ГП «Красмашзовод», технические характеристики продукции которого представлены в таблице 2.

Таблица 2

Технические характеристики термопластавтоматов серии 221 производства ГП «Красмашзавод»

Характеристика	ДК-160	ДК-250	ДК-400
1	2	3	4
Усилие запирания формы, кН	1600	2500	4000
Высота устанавливаемого инструмента, мм	200-400	250-500	380-800
Наибольший ход подвижной плиты, мм	400	500	710
Диаметр шнека, мм	50	60	70
Расстояние между колоннами в свету, мм: горизонтальное вертикальное	500 400	500 500	710 710
Объем впрыска, см3	300	630	1250
Объемная скорость впрыска, см3 /с	210	300	350
Давление литья, МПа	160	170	170
Пластикационная способность по полистиролу, кг/ч	135	250	270
Установленная мощность обогрева цилиндра, кВт	10,8	17,5	26
Установленная мощность главного привода, кВт	22	30	44
Число сухих циклов, мин-1	40	31	20
Масса, кг	5800	8500	19500
Габариты в плане, мм	4600?1300	5400?1200	8400?2000
Высота над уровнем пола, мм	1975	2200	2600

Широкомасштабное внедрение прогрессивных термопластов требует дальнейшего совершенствования технологии их переработки от подготовительной операции - сушки до финишной термообработки. С целью совершенствования и интенсификации процесса сушки термопластов была разработана [33,34] технология сушки в фонтанирующем слое с одновременным облучением ИК лучами. При конвекционно - лучевом теплообмене обеспечивалось объемное и быстрое удаление влаги из обрабатываемых термопластов до требуемых значений остаточной влажности, что позволяет исключить основные виды брака в деталях, образцах (пузыри, расслоения, трещины «серебра», включения - продукты термоокислительной деструкции), увеличивая их эксплуатационный ресурс в 2-4 раза. При этом производительность сушки возрастает в 10-20 раз.

Анализ литература показал, что базальтовые волокна относятся к перспективному классу наполнителей для ПКМ, так как обладают комплексом уникальных свойств: высоким уровнем физико-механических и химических свойств, долговечностью, стабильностью свойств при длительной эксплуатации в различных условиях. Базальтовые волокна экологичны, не выделяют опасных для здоровья людей веществ в воздушной и водной средах, негорючие, в настоящее время они полностью заменили канцерогенный асбест во всех областях его применения.

Для изготовления ПКМ довольно часто в качестве связующих применяют термопласты, в частности ПЭ, поэтому композиционные материалы на его основе находят все большие области применения. Широкое применение ПЭ объясняется сочетанием его ценных свойств со способностью перерабатываться при температуре 120 -- 280°С всеми известными высокопроизводительными методами, применяемыми при переработке термопластов. Кроме того, полиэтилен -- один из самых дешевых полимеризационных пластиков.

2. Экспериментальная часть

2.1. Объекты и методы исследования

Сырьем для производства БП служит ПЭВД марки 21008-75 со светостабилизирующей, термостабилизирующей и антикоррозийной добавкой (табл.3).

Таблица 3

Характеристика полиэтилена марки 21008-75

№	Наименование показателя	Норма для полиэтилена
		I сорт	II сорт
1	Плотность, г/см3	0,949	0,955
2	Показатель текучести расплава, г/10мин	5,0	10,0
3	Разброс показателя текучести расплава в пределах партии, %, не более	±10	±15
4	Количество включений, шт, не более	15	50
5	Массовая доля золы, %, не более	0,015	0,025
6	Массовая доля летучих веществ, %, не более	0,10	0,15
7	Рекомендуемая область применения	Для крупногабаритных изделий с толщиной стенок от 15мм и более и малогабаритных изделий с толщиной стенок от 0,5мм и более
8	Предел текучести при растяжении, МПа	23,0	21,0
9	Относительное удлинение при разрыве, %	220	200
10	Температура хрупкости, 0С, не выше	-80	-80
11	Модуль упругости при изгибе, МПа	784,0	850,0
12	Стойкость к растрескиванию, ч	10	10

Базальтовая вата производства “Ивотского стекольного завода”, Брянская область, ТУ 21-23-247-88.

Качественный анализ базальтовой ваты:

Si, Na, Al, Fe, Mg, Mn, Cu, Ca, Ti, Co, Cr, Zn, Sb, F;

редкие элементы: Ga, Rh, Hg, Sc.

Количественный анализ базальтовой ваты (%):

SiO₂ - 55,06; Al₂O₃ - 27,08; Fe₂O₃ - 3,1; CaO - 4,95; MgO - 4,16.

Полиэтиленсилоксановая жидкость (ПЭС-5) ( ГОСТ Т13004-77)

Внешний вид - бесцветная жидкость без запаха.

- содержание кремния - 26-28 масс.%;

- плотность - 990-1020 кг/м³;

- молекулярная масса - 1000.

Методы испытания

Физико-химические и физико-механические свойства определяли в соответствии со стандартными методиками:

-	Плотность (?)	ГОСТ 15139-71
-	Определение потерь массы при горении на воздухе (?m)	ГОСТ 21793-89
-	Гранулометрический состав
-	Насыпная плотность
-	Потери при сушке или термообработке, %

Оценка достоверности результатов измерений физико-механических показателей проводилась по ГОСТ 14359-69.

Метод термогравиметрического анализа

Изменение массы, скорости изменения массы и величин тепловых эффектов при нагреве образцов изучалось методом термогравиметрического анализа с использованием дериватографа системы “Паулик - Паулик - Эрдей” фирмы МОМ марки Q-1500D[35].

Условия эксперимента:

навеска - 200 мг;

среда - воздух;

интервал нагрева - до 1000С;

скорость нагрева (V_м) - 10С/мин.

относительная ошибка не превышает 1%.

Энергию активации термодеструкции материалов определяли методом Г.О. Пилояна по кривой ДТГ по формуле[36]:

, (1)

где Е - энергия активации, Дж/моль;

m - уменьшение веса вещества в результате удаления летучих продуктов реакции, мг;

_m - скорость потери массы исходной пробы вещества, мг/мин;

R - универсальная газовая постоянная, Дж/градмоль;

Т - температура, К;

В - константа.

Уравнение (1) можно представить в виде:

, (2)

где k₀ -предэкспоненциальный множитель

Графическая интерпретация экспериментальных данных в соответствии с уравнением (2) в координатах дает прямую, тангенс угла наклона которой к оси абсцисс позволяет вычислить энергию активации процесса, а отрезок отсекаемый на оси ординат - предэкспоненту[37].

(3)

Отсюда .

2.2. Результаты эксперимента и их обсуждение

Одно из ведущих мест в общем объеме производства и потребления пластических масс принадлежит полиэтилену. Это обусловлено высокой экономической эффективностью его производства и применения, наличием сырьевой базы, хорошей перерабатываемостью в изделия экструзией, литьем под давлением, термоформованием из листов, сочетанием в полимере ценных технических и эксплуатационных свойств.

При получении изделий различного назначения и в зависимости от метода переработки в ряде случаев приходится модифицировать существующие и создавать новые композиционные материалы на основе ПЭ. Кроме того для создания конкурентоспособного материала необходимо его удешевление без ухудшения свойств, что возможно за счет введения дешевых наполнителей, таких как базальтовая вата, отработанная в течение 5 лет на азотно-кислородной станции в качестве теплоизоляционного материала на ООО «Саратоворгсинтез».

Основные эксплуатационные свойства наполненных материалов в значительной степени зависят от формы, размера, удельной поверхности, содержания в композиции, физико-химических характеристик наполнителей и технологии их введения [38]. Для оценки возможности использования базальтовой ваты в качестве наполнителя для базальтопластиков определен ряд ее свойств: гранулометрический состав, насыпная плотность, поведение при воздействии повышенных температур.



Рис.6. Распределение частиц измельченной базальтовой ваты по размерам

Дисперсность наполнителя влияет на процессы формирования и параметры структуры, и в итоге на деформационно-прочностные свойства наполненных композиций. Подготовка базальтовой ваты заключалась в ее измельчении на гидравлическом прессе при давлении 5 МПа до размера 25 мм. Исследуемый наполнитель обладает значительным разбросом частиц по размерам (рис.6). Насыпная плотность измельченной БВ составляет 38,2 кг/м³, потери массы при сушке (Т=90⁰С) - 0,2%.- %.

Для определения параметров переработки ПКМ на основе полиэтилена и базальтовой ваты (БВ), перерабатывающего оборудования и режимов переработки оценивалась текучесть композиции по показателю текучести расплава (ПТР). Применяемое давление обратно пропорционально текучести: чем выше текучесть, тем меньше должно быть давление, и наоборот. Низкая текучесть дает недооформленное изделие, а чрезмерно высокая текучесть приводит к вытеканию массы из пресс-формы. Текучесть полимерного материала зависит от природы полимера, вида и качества наполнителя, присутствия пластификатора, смазывающих веществ и других добавок. С увеличением содержания наполнителя уменьшается текучесть ПКМ пропорционально содержанию наполнителя.

Для получения композиционного материала полиэтилен наполняли разным %- ным соотношением отработанной базальтовой ваты. Для равномерного распределения базальтовой ваты в композиции ее измельчали на гидравлическом прессе при давлении 5 МПа до размера 25 мм.

Как видно из табл.4 с повышением содержания БВ в ПКМ текучесть композиции уменьшается, а вязкость соответственно увеличивается. С повышением температуры на 10⁰С ПТР резко увеличивается при наполнении композиции 10 и 15 % базальтовой ваты, однако при 20% наполнения БВ ПТР не изменяется.

Таблица 4

Изменение показателя текучести расплава композиции в зависимости от ее состава и температуры

Состав композиции, масс.ч.	Температура, 0С	ПТР, г/10мин, при 5 кг	з?106, Н?с/м2
ПЭ исходный	200	6,86	0,0145
	210	7,73	0,0130
100ПЭ+10БВ	200	4,92	0,0202
	210	8,32	0,0120
100ПЭ+10БВ+5ПЭС	200	1,02	0,0977
	210	2,27	0,0440
100ПЭ+15БВ	200	3,71	0,0269
	210	7,12	0,0140
100ПЭ+15БВ+5ПЭС	200	2,82	0,0353
	210	3,50	0,0285
100ПЭ+20БВ	200	3,83	0,0260
	210	3,83	0,0262
100ПЭ+20БВ+5ПЭС	200	2,84	0,0351
	210	1,85	0,0537

Для повышения текучести композиции на основе ПЭВД в нее добавляли 5% смазывающего вещества (полиэтиленсилоксановой жидкости - ПЭС-5) [39]. Из данных табл.4 видно, что с повышением температуры текучесть композиции на основе ПЭВД увеличивается, однако эти значения ниже, чем для не модифицированной композиции. По-видимому это связано с тем, что добавление ПЭС-5 приводит к комкованию БВ и более худшим ее распределением в композиции, поэтому введение ПЭС-5 в композицию не целесообразно.

Выявлено влияние количества базальтовой ваты на термолиз базальтопластиков на основе ПЭВД, которое проявляется в поведении материала при горении его на воздухе (табл.5). Все образцы с 10, 15, 20 мас.ч. БВ поддерживают горение на воздухе и потери массы составляют 36,37, 31,89, 24,15% соответственно. Введение 20 масс.ч. БВ в ПЭВД не обеспечивает малых потерь массы при поджигании на воздухе, однако потери массы по сравнению с ненаполненной композицией уменьшаются. Поэтому в дальнейших исследованиях планируется введение в композиции антипиренов.

Таблица 5

Показатели горючести разработанных ПКМ

Состав, масс.ч. на 100 масс.ч. ПЭВД	Потери массы при поджигании на воздухе, ?m, % (масс.)
ПЭ исходный	78
100ПЭ+10БВ+5ПЭС	36
100ПЭ+15БВ+5ПЭС	31
100ПЭ+20БВ+5ПЭС	25

Подтверждением более плотной и более сшитой структуры БП являются данные по термостабильности образцов, определенных термогравиметрическим анализом (табл.6). По увеличению коксового остатка, меньшей потере массы до 600⁰С, возрастанию энергии активации можно утверждать о более полном взаимодействии полиэтилена с базальтовой ватой по сравнению с ненаполненным ПЭ.

Таблица 6

Термогравиметрический анализ базальтопластиков на основе ПЭ и БВ

Состав материала, масс.ч.			Потери массы, % при температуре, 0С	КО, %	Еакт,
			100	200	300	400	500	600
100ПЭ			1	1	4	26	98	98	2	210
100ПЭ+10БВ+5ПЭС			1	1	4	26	89	90	10	237
100ПЭ+15БВ+5ПЭС			1	1	4	26	88	90	10	252
100ПЭ+20БВ+5ПЭС			0	1	4	26	84	85	15	271

56

3. Технология производства

3.1. Описание технологического процесса

Производство предназначено для изготовления изделий, на основе термопластичного связующего - ПЭ и дисперсных наполнителей.

Процесс получения полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе ПЭ включает в себя следующие стадии:

-получение однородной композиции;

гранулирование полученного ПКМ;

формование изделий;

механическая обработка изделий;

упаковка готовой продукции;

переработка отходов.

Все материалы, используемые в данном производстве, могут храниться при температуре производственного помещения и без каких-либо других ограничений.

Технологическая схема процесса получения изделий из полиэтилена представлена на рис 6. Гранулированный ПЭ из бункера 2, дробленые отходы из бункера 1, измельченная БВ из бункера 3, через секторные дозаторы 5, а также ПЭС из емкости 4 через весовой мерник 6 по трубопроводам прямотеком поступают в смеситель 7 для предварительного перемешивания. Так как при введении в гранулированный полимер жидких компонентов вначале возможно слипание массы и прилипание ее к поверхности смесителя, то смешение проводят в лопастном смесителе. Продолжительность перемешивания 20 мин.

Наиболее равномерное распределение компонентов достигается при смешении полимеров в вязкотекучем состоянии, то есть при температурах выше температуры текучести, что особенно важно при больших степенях наполнения. Поэтому смесь через ленточные дозировочные весы 8 подаются в бункер червячного смесителя-гранулятора 9. В цилиндре червячного смесителя под влиянием тепла нагревателей и под воздействием вращательного движения червяка происходит смешение, пластикация и гомогенизация. Смешение происходит при температуре Т=120-180°С по зонам экструдера и давлении Р=8-10 МПа. Далее однородная масса продавливается через многогнездный мундштук в виде прутков диаметром 2-5 мм. На расстоянии 10-15 мм от торца мундштука, обеспечивающем частичное охлаждение прутков без их слипания, установлен многоножевой диск гранулятора с индивидуальным электродвигателем. Полученные гранулы в процессе транспортировки с помощью пневматического транспортирующего устройства 10 охлаждаются и подаются в литьевую машину 11 для формования готового изделия. Пластикация материала происходит в цилиндре литьевой машины, который имеет три зоны обогрева с автоматическими обогревателями электрического типа. Материал перерабатывается при температуре Т=180-210°С и давлении Р= 100 МПа.

Отформованные изделия из приемной тары 15 подаются на механообработку 12 для удаления облоя и литников. Готовые изделия упаковываются на упаковочном столе 13 и поступают на склад. Отходы, полученные в ходе механообработки, а также бракованные изделия перерабатываются на роторно-ножевых измельчителях серии ИНР 14, а затем добавляются к исходному сырью в количестве, не превышающем 15-20% по массе.

3.2.Основные параметры технологического процесса

Основные параметры технологического процесса представлены в таблице 7.

Таблица 7

Стадии технологического процесса	Параметры технологического процесса
Предварительное перемешивание исходного ПЭ с ПЭС и БВ в лопастном смесителе	Продолжительность = 20 минут
Смешение и грануляция композиции в червячном смесителе-грануляторе	Температура Т = 120-180°С, давление Р = 8-10МПа
Литье под давлением	Температура Т = 180-210°С, давление Р= 100 МПа

3.3 Материальный баланс

Для производства обойм, которые применяются для изоляции проводов компоненты берутся в следующем соотношении: 1:0,15:0,05:0,15 массовых частей (ПЭ:БВ:ПЭС:Отходы).

Следовательно в 1 тонне готовой продукции содержится:

ПЭ:	1,35 - 1000 х=740кг 1 - х;
БВ:	1,35 - 1000 х=111кг 0,15 - х;
ПЭС:	1,35 - 1000 х=38 кг 0,05 - х;
Отходы:	1,35 - 1000 х=111 кг 0,15 - х.

Потери ПЭ составляют 2,58%;

Потери БВ составляют 2%;

Потери ПЭС составляют 0,5%.

С учетом потерь:

ПЭ: 740/(1-0,0258)=760 кг;

БВ: 111/(1-0,02)=113 кг;

ПЭС: 38/(1-0,005)=38,2 кг.

С учетом потерь на 1 тонну готовой продукции необходимо: ПЭ=760 кг, БВ=113 кг, ПЭС=38,2 кг.

Приход	Расход
ПЭ	760	Гот. Продукция	1000
БВ	113	Потери ПЭ	20
ПЭС	38,2	Потери БВ	2
Отходы	111	Потери ПЭС	0,2
Итого:	1022,2	Итого:	1022,2

Невязка=0

5. Безопасность и экологичность проекта

Забота о создании безопасных и здоровых условий труда всегда находилась и находится в центре внимания. Охрана труда является одним из важнейших социально-экономических и санитарно-гигиенических мероприятий, направленных на обеспечение безопасных и здоровых условий труда.

Переработка пластмасс литьём под давлением и другими методами сопровождается нагреванием пресс-форм до 150-200°С. При этих температурах большинство пластмасс начинает подвергаться термической деструкции (распаду) сопровождаемой выделением различных по составу и токсичности продуктов.

Характерной особенностью современного производства является применение на одном предприятии самых разнообразных технологических процессов, сложных по своей физико-химической основе. Современному производству свойственна быстрая смена технологий, обновление оборудования, внедрение новых процессов и материалов, которые часто недостаточно изучены с точки зрения негативных последствий их применения. На большинстве предприятий широко применяются высокотоксичные, легковоспламеняющиеся вещества, различного рода излучения, технологические процессы зачастую сопровождаются значительными уровнями шума, вибрации, ультра- и инфразвука, жесткими и стабильными параметрами микроклимата, большинство операций производится в условиях высокого зрительного напряжения, запыленности и загазованности[40].

В связи с этим увеличивается потенциальная опасность возникновения травмоопасных ситуаций, степень риска возникновения профессионального заболевания, негативного воздействия условий труда на состояние здоровья работающих.

В данном курсовом проекте рассматривается технология получения базальтопластиков на основе ПЭ и БВ.

Опасными производственными факторами является повышенная температура, применение давления и производственный шум. Вредными производственными факторами является пыль БВ и пыль после механической обработки готовых изделий, а также ацетальдегид, аммиак, оксид углерода, формальдегид, выделяющиеся при плавлении ПЭ.

Аммиак - бесцветный газ с удушливым резким запахом (порог восприятия 0,037 мг/л) и едким вкусом.

Острое отравление. Высокие концентрации вызывают обильное слезотечение и боль в глазах, удушье, сильные приступы кашля, головокружение, боли в желудке, рвоту. Тяжелое отравление протекает на фоне резкого уменьшения легочной вентиляции, острой эмфиземы, увеличения печени. Возможен химический ожог глаз верхних дыхательных путей. Последствиями перенесенного острого отравления могут быть помутнение хрусталика, роговицы, даже ее прободение и потеря зрения; охриплость или полная потеря голоса, хронический бронхит, эмфизема легких; возможна активизация туберкулезного процесса. При небольших концентрациях - более легкое раздражение глаз и головная боль, покраснение лица, потливость, боль в груди.

Хроническое отравление. У рабочих химических заводов выявлены (при концентрации 0,0005 - 0,024 мг/л) неврастения, понижение биоэлектрической активности головного мозга, снижение уровня витамина С в крови. Повышена заболеваемость катарами верхних дыхательных путей, ангинами, тонзиллитами. Отмечены сдвиги в жировом и белковом обмене и учащение заболеваний катаром верхних дыхательных путей у подростков, проходивших

практику на заводе, даже при трехчасовом рабочем дне и концентрациях, не превышающих предельно допустимые [41].

Ацетальдегид (уксусный альдегид, этаналь) - бесцветная жидкость с резким запахом. Кроме легкого преходящего раздражения слизистых оболочек при концентрации 0,1- 0,4мг/л при хроническом воздействии ацетальдегида других патологических сдвигов не отмечается. При больших концентрациях -учащение пульса, ночные поты, удушье, резкий кашель, головные боли, бронхиты, воспаления легких. К небольшим концентрациям возможно привыкание [41].

Оксид углерода (угарный газ) - бесцветный газ без вкуса и запаха.

Острое отравление. При вдыхании небольших концентраций (до 1 мг/л) тяжесть, ощущение сдавливания головы, головная боль, шум в ушах, покраснение и жжение кожи лица, слабость, жажда, учащение пульса, тошнота, рвота. Больше всего при отравлении страдает центральная нервная система.

Хроническое отравление: шум в голове и головные боли, особенно по утрам, головокружение, ощущение угара, исхудание, повышенная утомляемость, ослабление памяти и внимания, отсутствие аппетита, бессонница ночью и сонливость днем, сероватый цвет кожи, навязчивый страх, одышка, сердцебиение, потливость.

Влияние на потомство: после однократного и повторных отравлений женщин плод может погибнуть, даже если мать перенесла отравление без видимых для нее последствий. При отравлении в первые 3 месяца беременности возможны уродства плода [41].

Формальдегид (муравьиный альдегид, метаналь) - газ с резким запахом. 35-40% водный раствор формальдегида называют формалином. Растворы выделяют газообразный формальдегид даже при комнатной температуре, тем более при нагревании. Газообразный формальдегид горит. С воздухом или кислородом образует взрывчатые смеси. При остром отравлении- раздражение слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей, боль и чувство давления в груди, отдышка, удушье. Порог восприятия запаха по разным данным 0,00007-0,0004 мг/л. На предприятиях, где концентрация формальдегида достигала 0,02-0,07 мг/л, у рабочих отмечались отсутствие аппетита, похудание, слабость, головные боли, сердцебиение и т.д.

Пыль ПЭНП. Пыль - твердые частицы, содержащиеся в воздухе, которые в зависимости от размера подразделяют на грубую и тонкодисперсную пыль. Тонкодисперсная пыль особенно опасна для здоровья, т.к. проникает в легкие, осаждается в легочных альвеолах и может причинить вред здоровью.

Введение ПЭНП (пыли) в трахею белым крысам или длительное вдыхание вызывало развитие диффузного, слабо выраженного процесса в легких [41].

Решение проблемы безопасности жизнедеятельности состоит в обеспечении нормальных (комфортных) условий деятельности людей, их жизни, в защите человека и окружающей его среды (производственной, природной, городской, жилой) от воздействия вредных факторов, превышающих нормативно-допустимые уровни. Поддержание оптимальных условий деятельности и отдыха человека создает предпосылки для высшей работоспособности и продуктивности[42].

Заключение

В результате проведенного литературного анализа показано, что базальтовые волокна относятся к перспективному классу наполнителей для ПКМ, так как обладают комплексом уникальных свойств: высоким уровнем физико-механических и химических свойств, долговечностью, стабильностью свойств при длительной эксплуатации в различных условиях. Базальтовые волокна экологичны, не выделяют опасных для здоровья людей веществ в воздушной и водной средах, негорючие, в настоящее время они полностью заменили канцерогенный асбест во всех областях его применения.

Для изготовления ПКМ довольно часто в качестве связующих применяют термопласты, в частности ПЭ, поэтому композиционные материалы на его основе находят все большие области применения. Широкое применение ПЭ объясняется сочетанием его ценных свойств со способностью перерабатываться при температуре 120 -- 280°С всеми известными высокопроизводительными методами, применяемыми при переработке термопластов. Кроме того, полиэтилен -- один из самых дешевых полимеризационных пластиков.

В результате проведенных исследований определен показатель текучести расплава для ПКМ на основе полиолефинов и базальтовой ваты. С повышением содержания БВ в ПКМ текучесть композиции уменьшается, а вязкость соответственно увеличивается. С повышением температуры на 10⁰С ПТР резко увеличивается при наполнении композиции 10 и 15 % базальтовой ваты, однако при 20% наполнения БВ ПТР не изменяется.

Для повышения текучести композиции на основе ПЭВД в нее добавляли 5% ПЭС-5. Однако значения ПТР ниже, чем для не модифицированной композиции, это можно объяснить тем, что добавление ПЭС-5 приводит к комкованию БВ и более худшим ее распределением в композиции. В дальнейших исследованиях целесообразно увеличить количество ПЭС или ввести пластификатор для повышения текучести композиции.

По дисперсности исследуемый наполнитель обладает значительным разбросом частиц по размерам. Насыпная плотность измельченной БВ составляет 38,2 кг/м³, потери массы при сушке (Т=90⁰С) - 0,2%.- %.

Выявлено влияние количества базальтовой ваты на термолиз базальтопластиков на основе ПЭВД, которое проявляется в поведении материала при горении его на воздухе. Все образцы с БВ поддерживают горение на воздухе. Введение 20 масс.ч. БВ в ПЭВД не обеспечивает малых потерь массы при поджигании на воздухе, однако потери массы по сравнению с ненаполненной композицией уменьшаются. Поэтому в дальнейших исследованиях планируется введение в композиции антипиренов.

Подтверждением более плотной и более сшитой структуры БП являются данные по термостабильности образцов, определенных термогравиметрическим анализом. По увеличению коксового остатка, меньшей потере массы до 600⁰С, возрастанию энергии активации можно утверждать о более полном взаимодействии полиэтилена с базальтовой ватой по сравнению с ненаполненным ПЭ.

Таким образом, применение базальтовой ваты в качестве наполнителя полиэтилена является перспективным и целесообразным.

Список использованной литературы

1.Артеменко С.Е. Наукоемкая технология полимерных композиционных материалов, армированных базальтовыми, углеродными и стеклянными нитями / С.Е.Артеменко // Пластические массы. - 2003 . - №2.-С. 5-6.

2. Наполнители для полимерных композиционных материалов // Пер. с англ. под ред. П.Г.Бабаевского. - М.: Химия. - 1981. - 736 с.

3. Земцов А.Н. Базальтовая вата: история и современность / А.Н.Земцов, С.И. Огарышев : Пермь, 2003 - 124 с.

4. Производство теплоизоляционных материалов из горных пород в ОАО «Новосибирскэнерго» / М.Г.Потапова и др. // Строительные материалы .-2001.-№ 2.-С. 14.

5. Лесков С.П. Мини-заводы для производства базальтовых волокон / С.П.Лесков // Строительные материалы .-2001.-№ 4.-С 25.

6. Джигирис Д.Д. Основы производства базальтовых волокон и изделий / Д.Д Джигирис, М.Ф Махова. - М.: Теплоэнергетик, 2002.-416с.

7. Виноградов С.Д. Влияние олигоэфира канифоли на свойства и перерабатываемость полиэтилена / С.Д. Виноградов, Д.А. Богомазов, П.С. Беляев, А.В. Аленкин // Пластические массы.- 2006.- №8.- С.41-43.

8. Энциклопедия полимеров / Под ред. В.А.Кабанова. М., Советская энциклопедия. - 1977. - Т.3. - 1152с.

9. Брацыхин Е.А. Технология пластических масс / Е.А.Брацыхин. Л: Химия. - 1974. - 352с.

10. Власов С.В. Основы технологии переработки пластмасс: Учебник для вузов / С. В. Власов и др. - М.: Химия, 2004. - 600 с.

11. Горбунова И.Ю. Модификация кристаллизующихся полимеров / И.Ю. Горбунова, М.Л. Кербер // Пластические массы.- 2000.- №9.- С.7-11.

12. Ениколопов Н.С. Твердофазная модификация полиолефинов и получение композитов / Н.С. Ениколопов, М.Д. Сизова, Л.О. Бунина, С.Н. Зеленецкий // Высокомолекулярные соединения.- 1994.- Т.36.- №4.- С.608-615.

13. Волков В.П. Механохимическая модификация полиолефинов полярными мономерами в твердом состоянии / В.П. Волков, Л.О. Бунина, М.Д. Сизова, С.Н. Зеленецкий // Пластические массы.- 1997.- №3.- С.25-29.

14.Зеленецкий А.Н. Механохимическая модификация полиолефинов в твердом состоянии / А.Н. Зеленецкий, М.Д. Сизова, В.П. Волков, Н.Ю. Артемьева // Высокомолекулярные соединения.- 1999.- Т.41.- №5.- С.798-804.

15. Зеленецкий А.Н. Особенности механического поведения ПЭНП, модифицированного малеиновым ангидридом в твердом состоянии, и композитов на его основе / А.Н. Зеленецкий, В.П. Волков, Л.О. Бунина, А.А. Кечекьян // Пластические массы.- 2004.- №7.- С.24-27.

16. Касперович О.М. Изучение влияния состава вспенивающихся композиций на основе ПЭВД на их структуру и свойства / О.М. Касперович, В.В. Яценко, Е.Ю. Усачева // Пластические массы.- 2004.- №11.- С.23.

17. Ахметханов Р.М. Модификация полиэтилена элементной серой в условиях упруго-деформационного воздействия, как способ получения полимерного продукта с новыми свойствами / Р.М. Ахметханов, Р.Г. Кадыров, К.С. Минскер // химическая промышленность.-2002.-№12.-С.30-32.

18. Гориловский М.И. Перспективы развития производства и потребления полиэтиленовых труб в России / М.И.Гориловский, С.В.Топалов // Пластические массы. - 2003. - №7. - С.3-5.

19. Исследование кристалличности и термостабильности в трубах, полученных из различных видов полиэтилена / М.И.Гориловский и др. // Пластические массы. - 2005. - №4. - С.9-12.

20. Исследование полей разброса размеров и реологических характеристик в трубах большого диаметра из различных видов полиэтиленов / М.И.Гориловский и др. // Пластические массы. - 2005. - №4. - С.12-14.

21. Стручков А.С. Поведение полиэтиленовых труб из ПЭ80 при низких климатических температурах / А.С.Стручков, Ю.Ю.Федоров // Пластические массы. - 2002. - №2. - С.43-46.

22. Стручков А.С. Деформируемость полиэтиленовых труб из ПЭ80 при нагружении внутренним давлением в низких климатических температурах / А.С.Стручков, В.И.Иванов, Ю.Ю.Федоров // Пластические массы. - 2001. - №9. - С.36-38.

23. Влияние ультразвуковых колебаний на формование изделий медицинского назначения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена / А.В.Лысак и др. // Пластические массы. - 2002. - №10. - С.43-45.

24. Цветкова Е.Л. Структура и свойства поверхностного слоя деталей из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, переведенного в состояние студня / Е.Л. Цветкова // Пластические массы. - 2004. - №4. - С.16-18.

25. Полухина О.С. Модифицирование физико-химических свойств поверхности полиэтиленов медицинского назначения методом прививочной полимеризации моноакрилата поли (этилен оксида), инициированной вакуумным ультрафиолетом / О.С.Полухина, В.Н.Василец, В.И.Севастьянов // Перспективные материалы. - 2003. - №5. - С.58-64.

26. Гусейнова З.Н. Композиция на основе вторичного ПЭ / З.Н. Гусейнова, С.А. Гулиев, Н.Я. Ищенко // Пластические массы.- 2005.- №11.- С.46-48.

27. Иванцова Е.Д. Полиэтилен различного функционального назначения / Е.Д.Иванцова // Пластические массы. - 1997. - №4. - С.22-24.

28. Бортников В.Г. Производство изделий из пластических масс: Уч. Пособие для вузов. Казань: Дом печати.- Т.2.- 2002.- 399с.29. Тадмор З. Теоретические основы переработки полимеров / З. Тадмор, К. Гогос. Пер. с англ.- М.: Химия, 1984.- 632.

29. Швецов Г.А. Технология переработки пластических масс / Г.А.Швецов, Д.У.Алимова, М.Д.Барышникова. М.: Химия, 1988. 512 с.

30. Абрамов В.В. Состояние и перспективы развития промышленности переработки пластмасс в России / В.В. Абрамов // Пластические массы.- 1999.- №5.- С.3-8.

31. Состояние производства и рынка термопластов в России / Пластические массы.-1988.- №2.- С.3-8.

32. Производство изделий из полимерных материалов: Учеб. Пособие / В.К. Крыжановский, М.Л. Кербер, В.В. Бурлов и др.- Спб.:Профессия,2004.- 464 с.

33. Технологии и оборудование для изготовления изделий из пластмасс и резин / Ю.К.Сударушкин и др. // Пластические массы. - 1999.-№4.-С.39-43.

34. Конвективно-лучевая сушка литьевых термопластов в фонтанирующем слое / Ю.К.Сударушкин и др. // Пластические массы. - 2000.-№4.-С.35-38.

35. Паулик, Е. Дериватограф / Е.Паулик, Ф.Паулик, М.Арнолд. - Будапешт: Из-во Будапештского политех. ин-та. - 1981.-21 с.

36. Пилоян, О.Г. Введение в теорию термодинамического анализа / О.Г.Пилоян. - М.: Наука, 1964. - 269 с.

37. Уэндландт, У. Термический метод анализа / У.Уэндландт. - М.: Мир, 1978. - 526 с.

38. Плакунова Е.В. Модифицированные эпоксидные композиции пониженной горючести / А: Дис…канд.техн.Наук: 05.17.06.- Саратов, 2005г-119с.

39. Пономаренко А.А. Целлюлозосодержащие полимеры и композиционные материалы пониженной горючести различного функционального назначения / А: Дис….канд.техн.Наук: 05.17.06.- Саратов, 2006г-112с.

40. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности: учебник / С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф.Козьяков.- 2-е изд., испр. и доп.- М.: Высшая школа, 1999.-448с.- ISBN 5-10-003174-3.

41. Вредные вещества в промышленности. Справочник в 3-х томах / Под.ред. Н.В.Лазарева и И.Д. Тадаскиной - Л.: Химия, 1977

42. Раздорожный А.А Охрана труда и производственная безопасность: Учеб.пособие / А.А. Раздорожный.- М.: Издат-во “Экзамен”, 2005.-512с.

ISBN 5-472-00725-9