РУДАКОВА В. А.

Сортировать по умолчанию названию
  • Дослідження розчинності полімерів спінювальними агентами

    Пошук альтернативних спінювальних агентів, які можуть ефективно використовуватись у промисловості, є однією із основних задач виготовлення спінених полімерів [1]. Найбільш поширеними спінювальними агентами при промисловому виготовлені пінополімерів є низкокиплячі рідини –– аліфатичні вуглеводні, їх галогенопохідні та ароматичні вуглеводні, спирти, прості ефіри, кетони і т.д. Спінювання відбувається пароутворенням при підвищенні температури або(і) при знижені тиску в системі (композиції). Існує значна кількість робіт, присвячених визначенню ефективності використання того чи іншого спінювального агента. Автори [2] відзначають, що найкращими, з точки зору якості отриманої структури спінених полімерів, є ті спінювальні агенти, які здатні розчиняти полімер-основу. Також, відзначено, що зазвичай процес розчинення полімеру спіненим агентом супроводжується тепловиділеннями. Для оцінки можливості розчинення полімеру низькомолекулярними рідинами існує ряд теорій, серед яких: Гільдебранда-Смолла та Аскадського. При розрахунках процесу екструзії полімеру із спінювальним агентом, необхідно враховувати теплоту розчинення полімеру спінювальним агентом, окрім дисипативних тепловідділень та теплоти фазових перетворень. Для числового моделювання процесу екструзіі, теплоту розчинення можна визначити згідно теорії Гільдебрандта-Смолла, що дозволяє враховувати теплові витрати для різних полімерів та розчинників [3]. Розрахунок розчинності полімерів за Гільдебрандом–Смоллом базується на тому, що при розчиненні високомолекулярної сполуки повинні бути розірвані зв’язки між однорідними молекулами і утворені нові зв’язки між полімером і розчинником. Таким чином, ентальпія змішування ΔHзм є алгебраїчною сумою виділеного і поглинутого при розчиненні тепла та визначається за рівнянням Гільдебранда –Скетчарда. Параметри розчинності полімерів (поліетилен низької густини (ПЕНГ); полістирол) промисловими спінювальними агентами за умов переробки у екструдері (340К, 10 МПа) показав, що при переробці відбувається розчинення полімеру (Δ = δр - δп<0). Результат теоретичного аналізу здатності типових спінювачів до розчинення виявив, що за заданих умов найкращим є i-бутан (для полістиролу Δ =-4,51; для ПЕНГ Δ=-4,313), недоліком якого при застосуванні у якості спінювального агенту є горючість. Аліфатичні вуглеводні (хладони) теж виявляють задовільну здатність до розчинення (для полістиролу Δ=-2,39; для ПЕНГ Δ=-3,247), проте є нерекомендованими до промислового застосування з точки зору охорони навколишнього середовища, через високий руйнівний фактор озонового шару. Такий підхід, дозволяє здійснювати теоретичний аналіз при пошуку нових спінювачів, які будуть задовольняти всім умовам промислових застосувань: технологічним, економічним, екологічним.

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ РЕОЛОГІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВТОРИННИХ ПОЛІМЕРІВ

    Основною характеристикою, що відповідає за можливість механічної переробки полімеру у виріб, є в′язкість. Властивості вторинної сировини можуть мати суттєві відмінності від властивостей первинних полімерів, внаслідок експлуатації та процесу переробки, що пояснюється термомеханічною деструкцією та розривом ланцюгів макромолекул полімеру, які призводять до зменшення в′язкості та пластичності. Вторинні полімери проходять принаймні два-три цикли переробки, і в кожному з них плавлення та напруження зсуву викликають додаткову деструкцію, тому зазвичай при екструзійній переробці вторинні полімери додають у незначній кількості до первинних (до 20% мас.). Для обчислення процесу екструзії за наявності вторинних полімерів, в′язкість композиції первинного та вторинного полімерів можна визначати за правилом аддитивності як середньомасову величину. В’язкість первинних полімерів можна визначати за довідниковими даними. Проте визначення в’язкості вторинних полімерів потребує досліджень реологічних властивостей полімерних відходів для кожного конкретного випадку. Реологічні властивості розплавів полімерів досліджено на капілярному віскозиметрі типу «ИРТ-3» в діапазоні швидкостей зсуву γ& =10…200 с -1, що відповідає переробці полімеру у робочих органах екструзійного обладнання. Дослідження проведено за стаціонарних умов у діапазоні температур переробки: 140 та 200 °С. У якості сировини використовували подрібнені вироби з поліетилену низької густини: однорідну плівку та спінений виріб трубного профілю. Для дослідження використовували вироби, які не були у тривалій експлуатації. Варто відзначити, що в межах проведеного дослідження спостерігався лінійний характер залежності τ = f (γ&), при цьому показник неньютоновської поведінки близький до показника ступеня чистого полімеру на всьому діапазоні досліджуваних швидкостей зсуву: n=0,81 для однорідного вторинного полімеру та n=0,48 для спіненого полімеру. Характер залежностей виявив зростання в’язкості вторинних піновиробів. Це обумовлено тим, що до складу композицій при виготовлені матеріалу додавали пороутворювальні домішки, якими є порошкоподібні компоненти дрібної консистентності (тальк, диокис титану, крейду), які призводять до зростання в’язкості композиції.

    Переглянути
  • ПРОЦЕС ЕКСТРУЗІЇ ПІНОПОЛІМЕРІВ З ВИКОРИСТАННЯМ ВТОРИННИХ

    Зі зростанням масштабів виробництва та асортименту перероблюваних полімерів і матеріалів на їх основі, а також необхідністю утилізації промислових і побутових відходів на основі полімерів, широкого використання набувають все нові термопластичні композиційні матеріали. При цьому майже кожний полімер чи композиційний термопласт потребують певної конструкції робочих органів технологічного обладнання й режимів переробки, за яких досягається раціональне використання енергетичних і матеріальних ресурсів, а також необхідна якість виробів. Особливого значення це питання набуває під час одержання й переробки термопластичних матеріалів на основі вторинної сировини. Проблема, на вирішення якої спрямовано роботу – виготовлення конкурентоспроможних спінених полімерних виробів на основі побутових та промислових відходів термопластів. Робота спрямована на розробку процесів та устаткування для виготовлення тепло- та звукоізоляційних високопористих пінополімерів густиною менше 100 кг/м3 і з достатнім рівнем фізико- механічних властивостей, призначених для внутрішнього та зовнішнього оздоблення будівель. Це дозволить зменшити енерго- та матеріалоємність процесів виготовлення теплоізоляційних матеріалів в Україні та вирішити задачу зниження витрат. Авторами проведено експериментальні дослідження з визначення граничних значень ступеня наповнення для таких промислових спінювальних агентів як: хладони, бутан та пентан, при одержанні легких пін на основі композицій термопластів із застосуванням вторинної полімерної сировини. Відпрацьовано ряд рецептур та доведено ефективність застосування в якості спінювального агента ізобутану з додаванням діоксиду титану у якості нуклезіату. Результати досліджень дозволили відслідкувати вплив технологічних параметрів на структуру піновиробів, зокрема при 141,4 °С спостерігається задовільна суцільна структура. Рекомендована частка нуклезіату складає 1 – 2 % TiO2 (рисунок 1,б), при використанні вторинної сировини – до 0,5 %, оскільки забруднення, що присутні у вторинній сировині, є додатковими центрами пороутворень (рисунок 1,в-д). Проведено експериментальні дослідження теплопровідності, міцності, уявної густини та лінійної усадки полімерних виробів із додаванням вторинних полімерів. Експериментальні дослідження доводять можливість перероблення вторинної сировини з очищених побутових відходів до 7 %, чистих промислових відходів до 25 % із задовільними споживчими характеристиками, таких як теплопровідність, уявна густина, лінійна усадка тощо. В цілому за проведеними дослідженнями можна узагальнити наступне: - для забезпечення задовільної структури комірок у розплав полімеру необхідно вводити нуклезіати – центри утворення комірок. У якості нуклезіатів задовільно застосовуються дрібнодисперсні речовини: крейда, тальк, диокис титану, 4-дифеніл карбонова кислота, тимін, дибензиліден сорбітол (DBS), бензонат натрію, тощо. - якість вторинної сировини має бути задовільною (якісне сортування, очищення), оскільки наявність значної кількості побічних домішок впливає на процес піноутворення та може спричинити розриви комірчастої структури; - для забезпечення процесу подачі, вторинну сировину варто подавати на екструзію у вигляді гранул (розміри співрозмірні з розмірами гранул основного матеріалу), щоб уникнути неоднорідності подачі первинного та вторинного матеріалів. - вторинна сировина, як правило, має нижчу в’язкість що потребує корегування технологічних параметрів; - при переробці вторинної сировини, за рахунок домішок у ній, можливі інтенсивні дисипативні тепловиділення, що потребує потужної системи охолодження при виготовленні спінених полімерів; - при переробці із додаванням вторинної сировини варто враховувати наявність домішок в ній, а отже зменшити кількість пороутворювальних домішок (до 1 %).

    Переглянути
  • Визначення геометрії щілини формувальної головки в екструзії пінополімерів

    Під час одержання спінених полімерів, форма й розміри вихідної щілини формувальної головки суттєво відрізняються від профілю готового виробу. Для визначення конфігурації щілини запропоновано новий підхід, що базується на поступовому зміненні конфігурації перерізу: від вихідного отвору до круглого, що відповідає «ідеальному» спінюванню. Подано результати визначення конфігурації формувальних отворів для виготовлення профілів прямокутного й трикутного перерізу.

    Переглянути