Введение к работе
Актуальность темы. Декоративные свойства полимерных изделий массового спроса определяют их привлекательность для покупателя и, следовательно, участвуют в формировании рыночной стоимости, конкурентоспособности и объема выпуска изделий. Промышленностью производятся из смесевых полимерных композиций изделия потребительского назначения с интерференционными эффектами. При этом декоративные свойства достигаются при условии формирования в композите чередующихся слоев определенной конфигурации с различными оптическими свойствами. Восприятие наблюдателем декоративного интерференционного эффекта материала из смеси полимеров оригинально и точно не воспроизводимо другими материалами, например, полимерами, окрашенными перламутровыми пигментами. Анализ литературных данных и производственного опыта изготовления из смеси полимеров изделий с интерференционными эффектами показал, что до настоящего времени отсутствуют критерии для количественной оценки декоративных интерференционных эффектов и технические требования к изделиям с подобными эффектами. Отсутствуют научно-обоснованные рекомендации по усилению интерференционных эффектов на поверхности изделия, в частности, по выбору состава полимерной композиции и режимов ее переработки, а также по выбору наилучших с точки зрения усиления интерференционного эффекта внешней формы изделия и характеристик освещения этих изделий. Поэтому выработка таких рекомендаций является актуальной задачей.
Объект исследования: полимерные композиты с декоративными интерференционными свойствами.
Предмет исследования: конфигурация и свойства чередующихся полимерных фаз в композите и их влияние на интерференционные свойства материала изделий, изготавливаемых методом литья под давлением.
Цель работы: исследование и разработка рецептуры и технологии изготовления из смесей термопластов изделий массового спроса с улучшенными декоративными интерференционными эффектами.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:
- создать физическую модель чередующихся слоев и частиц полимеров в композите с возможностью регулирования толщины и количества слоев, оптических свойств полимерных фаз в композите, геометрии поверхностей раздела фаз, а также характеристик падающего света и разработать на основе этой модели компьютерную программу для
расчета интерференционных эффектов и выявления зависимости этих эффектов от регулируемых параметров;
исследовать и разработать на основе выявленных закономерностей составы композитов из смесей промышленных марок термопластов, а также технологию их переработки методами экструзии и литья под давлением в изделия с оптимальным соотношением декоративных интерференционных и механических свойств;
предложить критерии контроля качества декоративных интерференционных и механических свойств материала изделий.
Научная новизна:
разработаны физические модели и компьютерная программа расчета, позволяющие оценивать интерференционные эффекты поверхности изделий из смесевых полимерных композитов не только с учетом оптических свойств полимерных слоев и их толщин, числа слоев, характеристик падающего света и спектральной чувствительности человеческого глаза, но и с учетом геометрии поверхности раздела фаз (плоской, синусоидальной непрерывной и островковой, произвольной) и эффекта полного внутреннего отражения. Установлены допустимые пределы (0,5 - 3) отклонения от плоскопараллельности поверхностей границ раздела фаз в композите;
предложены количественные критерии оценки интенсивности и типа декоративного интерференционного окрашивания изделий из смесей полимеров;
разработан оригинальный технологический процесс изготовления из многокомпонентной смеси полимеров изделий с улучшенными декоративными интерференционными эффектами и с удовлетворительными прочностными свойствами. Процесс заключается в предварительном изготовлении на двухшнековом экструдере концентрата из части компонентов смеси полистирола, полиметилметакрилата и полипропилена - и последующего добавления этого концентрата в количестве 3-15% к сополимеру стирола и акрилонитрила при изготовлении изделий на стандартном литьевом оборудовании.
Практическая значимость:
- разработана компьютерная программа, позволяющая проводить
расчеты по выявлению закономерностей формирования декоративных
интерференционных характеристик гетерофазных материалов. Эти
расчеты позволяют сформулировать требования к геометрии и свойствам
слоев и частиц различных полимеров в материале изделия, форме изделия
и условиям их освещения. Даны рекомендации по выбору рецептуры и
технологии изготовления из смесей полимеров изделий с декоративными
интерференционными эффектами;
- разработаны рекомендации по технологическому процессу производства изделий с улучшенными декоративными свойствами, заключающемуся в предварительном изготовлении концентрата из смеси полимеров (полиметилметакрилат, полистирол, полипропилен) с использованием двухшнекового экструдера с последующим введением этого концентрата (3-15%) в сополимер стирола и акрилонитрила при переработке в изделия литьем под давлением. На этот концентрат (концентрат для усиления интерференционных эффектов на поверхности изделий) разработаны технические условия (ТУ 2243-005-11490846-03) и временная технологическая карта на его изготовление.
* Достоверность результатов компьютерного моделирования
/ подтверждена экспериментально и методом экспертной оценки
изготовленных образцов.
Реализация работы: в ООО "СпецПласт-М" изготовлена опытно-
промышленная партия концентрата из гранулированной смеси полимеров, с использованием которой на нескольких предприятиях города Москвы выпущены промышленные партии изделий бытового назначения (стаканы, шкатулки, мыльницы) с улучшенным декоративным интерференционным эффектом.
Апробация работы: результаты работы демонстрировались на международных и отраслевых выставках, были удостоены дипломов выставок «Химэкспо 2002», «Химэкспо 2003», «Химия 2001» и «Химия 2003», а также награждены медалью Всесоюзного Выставочного центра в 2002 г., докладывались на 3-й международной научно-практической конференции "Качество полимерных материалов и изделий: инновации, сертификация, контроль".
Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 статьи, доклад в материалах международных конференции и получено положительное решение по заявке на патент №2002132006/04(033866). Установлен приоритет от 2002 г.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех основных глав, выводов, списка использованных литературных источников (115 наименований) и приложений. Работа изложена на 164
' страницах машинописного текста и содержит 11 таблиц и 44 рисунка.
Похожие диссертации на Исследование и разработка композитов на основе смесей полимеров с декоративными интерференционными эффектами
