Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Нанокомпозитные кабельные пластикаты на основе поливинилхлорида и алюмосиликатов : диссертация ... кандидата технических наук : 02.00.06

Год: 2013

Номер работы: 2340

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

Актуальность работы. По объему производства поливинилхлорид находится на втором месте в мире после полиэтилена, но по способности к модификации свойств, по огромному количеству композиций и изделий из него прочно занимает первое место. Признание ПВХ основано на благоприятном соотношении «цена-качество». В развитии производства ПВХ и непрерывном расширении областей его применения ведущее место занимают успехи в области создания функциональных наполнителей. Это обусловлено тем, что переработка

В настоящее время одним из наиболее распространенных пластиков является поливинилхлорид. По своим физическим свойствам ПВХ представляет собой физиологически безвредный материал белого цвета с молекулярной массой (6-160)х10 и плотностью 1,35-1,46 г/см . Полимер устойчив к окислению и воздействию влаги, кислот, щелочей, растворов солей, жиров, спиртов и промышленных газов. Однако ПВХ обладает низкой термостабильностыо. Процесс выделения хлористого водорода может начаться уже при температуре 70-

1.1.2 Свойства полнвинилхлоридного пластиката Мягкие продукты на основе поливинилхлорида называются пластикатами. Пластикат - это мягкий ПВХ, который обладает высокой эластичностью в широком диапазоне температур (от -60 до +100°С у наиболее термостойких марок, обычно от -40 до +80°С в зависимости от содержания пластификатора), хорошими диэлектрическими характеристиками, высокой водо-, бензои маслостойкостыо [8]. Таблица 1 Основные свойства ПВХ-пластиката: Плотность Прочность при растяжении Пр

Совокупность изменений в полимерных материалах, приводящих к ухудшению качества и сокращающих срок службы изделий, называют старением внешними полимеров. факторами: Процессы теплом, старения вызываются различными видами окислителями, различными излучений, механическими нагрузками, которые во многих случаях могут действовать одновременно. Среди химических процессов, протекающих в полимерах при его старении, наибольшую роль играет термоокислительная деструкция - разрушение полимера под влияние

Одним из основных компонентов кабельных пластикатов являются пластификаторы, применяемые для придания ПВХ эластичных свойств. Общие требования к пластификаторам: •термодинамическая совместимость с полимером; •низкая летучесть; •отсутствие запаха; •химическая инертность; •устойчивость к экстракции из полимера жидкими средами (масла, моющие, растворители) температура разложения пластификатора не должна быть ниже температуры переработки полимера; •экологическая безопасность, отсутствие токсичнос

1.2.3 Антипнрены Природа большинства полимерных материалов такова, что их невозможно сделать полностью пожаробезопасными. Единственное, что можно сделать - это снизить их способность к возгоранию и поддержанию горения. Для этой цели применяются добавки, затрудняющие воспламенение и снижающие скорость распространения пламени - антипирены (flame retardants). Действие антипиренов основано на изоляции одного из источников пламени - тепла, горючего или кислорода. Для защиты изделий из пластмасс о

Для снижения стоимости ПВХ-композиций традиционно используются минеральные наполнители. Выбор оптимального минерала осуществляется с точки зрения чистоты, оптических характеристик, распределения частиц по размерам, технологии обработки поверхности. Следует также учитывать влияние наполнителя на скорость смешения, время плавления, термическую галогенсодержащих системах используется совместно с оксидом сурьмы, а в безгалогенных - с стабильность и технологичность расплава. Теплопроводность напо

Впервые в поливинилхлоридный композиционный материал в качестве наполнителя монтмориллонит был введен немецкими учеными в 1972 году [44]. Композиционный материал имел в своем составе следующие компоненты, при соответствующем соотношении, масс.ч: поливинилхлорид 100, диоксид кремния 1, а так же модифицированный ММТ. Размеры частиц используемого диоксида кремния в среднем составляли 1-9 мкм. Используемый ММТ представлял собой продукт японского происхождения, модификация которого проводилась с и

Кристаллы ММТ состоят из чередующихся слоев катионов и отрицательно заряженных слоев силикатов (рис.6). Каждый слой находится на расстоянии от другого слоя, определяемым ван-дер-вальсовыми силами, и образует межслоевое пространство или галерею. Галереи, как правило, содержат катионы, компенсирующие отрицательный заряд, сформированный изоморфной заменой атомов, образующих кристалл (Mg2+ на месте А13+ в монтмориллоните или Li вместо Mg в гекторите). В основном это катионы гидратированных щелоч

Модификация алюмосиликатов замещения неорганических может быть осуществлена путем катионов внутри прослоек органическими катионами. Замещение катионными поверхностно-активными веществами, такими, как объёмные аммонийи фосфоний-ионы, приводит к увеличению пространства между слоями, уменьшает поверхностную энергию глины и придает поверхности глины гидрофобный характер [51]. гщгз: N+R3, 'N R 3 + N TR3 + алкиламмониевая соль монтмориллонит ОМСС Рис.7. Схема, представляющая процесс кати

В настоящее время в качестве основного способа структуры нанокомпозитов используется метод исследования Влияние силиката РСА. структуры интеркалированного полимера на упорядоченность отражается на изменении интенсивности и формы основных спектральных линий, а степень упорядоченности - на амплитудном диапазоне. Из этого молено сделать вывод о компланарности ашомосиликатных слоев в полученном гибриде. Так, для монтмориллонита характерен пик в малоугловой области (20 = 6-8°). Этот пик отвеча

Как уже отмечалось, органически-модифицированные слоистые силикаты являются перспективными нанонаполнителями, которые улучшают механические свойства ряда полимеров, в которых они были диспергированы. Многочисленные исследования подчеркивают уникальные комбинации физико-механических и термических свойств этих материалов уже при низком содержании (обычно менее 5 % масс.) неорганического компонента. К таким свойствам относятся повышенный модуль упругости Юнга [116-119], пониженная газопроницае

Пластикаты, выпускаемые в России по ГОСТ 5960-72, отличаются от зарубежных пластикатов аналогичного назначения по уровшо требований и методам испытаний. В последнее время потребность в пластикатах, соответствующих требованиям международных стандартов, значительно возросла. Кроме того, эта проблема становится все более актуальной в связи с вступлением России в ВТО. Эти проблемы могут быть решены применением и новых функциональных слоистосиликатных наполнителей безгалогенных антипир

В работе в качестве матрицы использовали поливинилхлорид марки И40-13А рецептура 8/2 ГОСТ 5960-72. Это одна из наиболее распространенных марок ПВХ-пластиката. Пластикат применяется для изоляции проводов и кабелей, работающих в интервале температур от минус 40°С до плюс 70°С. Пластикат предназначен для производства автотракторных проводов, соединительных шнуров, силовых кабелей, проводов установочных и др. Пластикат позволяет вести переработку на высокопроизводительном оборудовании на высоких

2.1.2 Гидр оксиды металлов Гидроксиды алюминия и магния занимают первое место среди антипиренов по объёму применения (более 40% всего объёма антипиренов). Это обусловлено их низкой стоимостью по сравнению с системами на основе галогенов или фосфора. Неорганические гидроксиды легки в обращении и нетоксичны. Правильно подобранная система на основе гидроксида металла позволяет получить дешёвый негорючий материал с небольшим количеством дыма, выделяющегося при разложении. Применение гидроксидов в

Используемая в настоящей работе органоглина представляет собой продукт модификации монтмориллонита месторождения Герпегеж Кабардино-Балкарской республики катионнобменной емкостью 95 мгэкв/100 г глины мочевиной, в количестве 10% от массы монтмориллонита.

2.2 МЕТОДИКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОРГАНОГЛИНЫ И НАНОКОМПОЗИТОВ

2.2.1 Методика органомодификации бентонитовой глины месторождения «Герпегеж» Получение органоглины из глинистого минерала осуществляли в две стадии. Первая стадия представляла собой операцию по концентрированию монтмориллонита путем удаления из глины балластных веществ, а вторая перевод в органоглину. Для концентрирования монтмориллонита применяли обычное отмачивание, т.е. промывание дистиллированной водой многократной декантацией. Степень очистки от балластных веществ определяли по результат

2.2.2 Методика получения слоистосиликатных нанокомпозитов на основе полившшлхлоридного пластиката марки И40-13А Приготовление В двухскоростном композиционного смесителе R600/HC2500 материала ПВХпластикат/органомодифицированный ММТ проводился следующим образом: производства фирмы "Diosna", конструкция которого обеспечивает интенсивное турбулентное смешение с высокой гомогенизацией композиции и продувку горячим воздухом смешивали компоненты: ПВХ-пластикат марки И40-13А рецептуры 8/2 и

2.3 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Дифракционные данные получены при комнатной температуре на автоматизированном дифрактометре ДРОН-6 (ЗбкВ, 20мА, ХСиКа, графитовый монохроматор на вторичном пучке, съемка по Бреггу-Брентано в интервале углов 20 от 1 до 30°, шаг

0.05°, скорость сканирования 1град мин" ').

2.3.2 ИК-спектроскопнческие исследования ИК-спектры нанокомпозитов записывались на спектрофотометре "Perkin Elmer FT-ER" с использованием гранулированных образцов от 4000 до 450 см" .

ДСК исследования проводили на калориметре «Perkin Elmer DSC 4000» в температурном интервале от комнатной до 350°С со скоростью нагревания 10 град/мин в атмосфере азота.

Термическую устойчивость изучали методом дифференциального термического анализа (ДТА) и дифференциальной термической гравиметрии (ДТГ) на дериватографе "Perkin Elmer TGA 4000» в атмосфере азота при скорости нагревания 15 градмин от 20 до 900°С.

Метод растровой электронной микроскопии. Для исследования образцов нанокомпозитов на основе поливинилхлорида использовали метод растровой электронной микроскопии (РЭМ). Объекты исследования препарировали в жидком азоте с целью получения сколов. Для получения изображений поверхности скола использовали сканирующий электронный микроскоп высокого разрешения с автоэмиссионным катодом JSM-7500 F фирмы JEOL (Япония). Изображения электронов, получали поскольку в этот режиме режим низкоэнергетическ

Определение показателя текучести расплава (ПТР). Суть метода заключается в измерении массы полимера продавливаемого поршнем через фильеры при воздействии определенного усилия. Материал загружают в нагретую до заданной температуры экструзионную камеру. После загрузки, для полного расплавления, материал выдерживается в ИИРТе в течение 5 минут. После этого в камеру вводят поршень, нагруженный стандартной для испытуемого полимера нагрузкой 2,16 кг. Под действием этого усилия расплав выдавливается

2.5 Определение удельного объемного электрического сопротивления при 20°С Удельное объемное электрическое сопротивление при 20°С определялось по ГОСТ

6433.2 на трех образцах в виде диска диаметром (150±1) и толщиной (1,0±0,1) мм. Перед испытанием образцы выдерживались в течение 24 ч при (20±2)°С в дистиллированной воде (ГОСТ 6709) по ГОСТ

6433.1. Затем фильтровальной бумагой или хлопчатобумажной тканью воду с образцов удаляли так, чтобы не осталось ворса, и образцы протирал

При получении полимер-слоистосиликатных нанокомпозитов на базе природных монтмориллонитовых глин и органических полимеров возникают трудности из-за их несовместимости. Указанная проблема устраняется путем модификации монтмориллонита различными поверхностно-активными веществами. Нами для этой цели использован карбамид (мочевина). Впервые в истории человечества «интеркалированный гибрид» на основе глины и мочевины был получен при производстве раннего китайского фарфора. Однако в качестве орган

3.2 Разработка полимерных пластиката нанокомпозитов и на основе поливинилхлоридного монтмориллонита органомодифицированного Нанокомпозиты получали в двухскоростном смесителе R600/HC2500 производства фирмы "Diosna" путем смешения ПВХ-пластиката марки И4013А с органоглиной. После интенсивного перемешивания ПВХ-пластиката с органоглиной в горячем смесителе при температуре 110-120°С до получения сыпучей, высоко гомогенизированной смеси, композицию охлаждали до температуры 40°С и

Рентгенодифракционные исследования образцов нанокомпозитов проводили в интервале углов 20 от 2,0° до 20,0°. На рис.31 приведены дифрактограммы монтмориллонита, органоглины и поливинилхлоридного нанокомпозита. Как видно из рис.24 при содержании в ПВХ-пластикате 3 масс. % органоглины (кривая

4) структура нанокомпозита является эксфолиированной, что подтверждается отсутствием пика органоглины на дифрактограмме композита. По мере увеличения количества слоистосиликатного нанонаполнителя д

Результаты изучения влияния разработанной органоглины на физикомеханические свойства ПВХ-пластиката приведены на рисунках 34-36. 5 Содержание ОММТ, масс.% Рис. 34. Зависимость модуля упругости при растяжении от количества вводимой органоглины Из рисунка 34 видно, что модуль упругости нанокомпозитов превосходит модуль исходного пластиката на 20-40%, при этом прочность при растяжении и относительное удлинение практически остаются на уровне исходного полимера. х 2,5 S о

§ 1,! о. У г

3.2.4 Исследование огнестойкости нанокомпозитов ПВХ- пластикат-органоглина Изучение горючести ПВХ-пластиката и его модифицированных композиций, показало, что при использовании в качестве наполнителя органоглины огнестойкость повышается.

Введение в ПВХ-пластикат органоглины привело к повышению огнестойкости полученных композитов относительно исходного пластиката (рис.38). Рис.38. Зависимость времени затухания от состава композиций: 1 - ПВХ~% пластикат; 2 - ПВХ-пластикат+3% органо

3.2.6 Термические свойства ПВХ/слоистосиликатных нанокомпозитов

Введение в полимерную матрицу органомодифицированных слоистых силикатов приводит к изменению термической стабильности полимера. Для оценки термической стабильности полученных нанокомпозитов использовался термогравиметрический анализ (ТГА). На рисунке 47 представлены кривые зависимости потери массы от температуры в условиях термической деструкции ПВХ-пластиката и нанокомпозитов на его основе в среде азота. ! ! i Е i i