Введение к работе
Актуальность работы Постоянная потребность человечества в новых полимерных материалах способствует интенсивным разработкам в области химии, физики и технологии переработки полимеров и лежит в основе бурного роста их промышленного производства, который, по прогнозам специалистов, будет только возрастать и в ближайшее время может существенно превзойти потребление метал чов
В связи с этим в настоящее время наряду с увеличением ассортимента полимерных изделий и совершенствованием технологии их производства большое значение придается изысканию путей и способов повышения качества, улучшению комплекса фиэико механических свойств и расширению направлений использования, прежде всею, крупнотоннажных почимеров, их модификации и обеспечению надежности их работы в >словиях длительной эксплуатации
Одним из наиболее распространенных и практически важных полимерных продуктов явтяется поливинилхлорид (ПВХ), занимающий одно из ведущих мест в мире среди полимерного сырья для производства различных материалов и изделий, количество которых увеличивается с каждым годом Область использования материалов на основе ПВХ постоянно расширяется и требования к ним с развитием техническою прогресса возрастают
Одной из причин чрезвычайно быстрого роста производства ПВХ является возможность его легкой и разнообразной модификации, обусловленной, прежде всего, уникальным сочетанием в одном полимере полярности и относительно высокой степени упорядоченности
Однако следует отметить, что зарубежные производители постепенно отказываются от ПВХ в сфере производства обувных, одежных и отделочных искусственных кож, так как этот полимер обладает лишь удовлетворительными свойствами для производства материалов подобного
рода Это в свою очередь снижает конкурентные возможности отечественных предприятий, "работающих в этой области Промышленности Поэтому единственной их возможностью удержаться на рынке продукции искусственных кож и пленочных материалов является нахождение способа максимального удешевления своей продукции без существенного ухудшения ее качества
Необходимо подчеркнуть, что химические способы модификации полимерных издечий, заключающиеся в изменении составов полимерных композиций, замены одних компонентов другими или во введении в состав композиции дополнительных элементов, практически себя исчерпали и в настоящее время считаются малоэффективными, а учитывая слабые финансовые возможности предприятий оказываются еще и экономически затратными
В этой связи актуальными являются исследования, направленные на изыскание путей физической модификации полимерных материалов, позволяющих улучшить их свойства и снизить материалоемкость производства, не изменяя основного состава полимерных композиций
Одним из таких способов, дающих возможность модификации полимерных материалов в объеме, является их обработка электрическими полями постоянного или переменного тока
Анализ литерагуры показывает, что эго направление используют для модификации широкого ряда полимеров При этом электромагнитная обработка позволяет увеличить степень наполнения и повысить долговечность изделий, что является весьма актуальным и способствует уменьшению затрат на сырье и других издержек производства
Еще одним достоинством этого метода может явиться теоретически допустимая возможность более равномерного распределения низкомолекулярных компонентов смеси по ее объему под действием электромагнитного' поля (ЭМП), что повысит эффективность действия
пластификаторов, исключит возможность их миграции и, тем самым, благоприятно отразится как на комплексе свойств, так и на экологической чистоте выпускаемой продукции
Целью настоящей работы является создание научных основ и практических подходов к решению проблемы модификации полимерных композиций путем воздействия ЭМП различной частоты и напряженности, выявление возможности и степени эффективности такой модификации для широкого круга различных полимерных систем
Для достижения поставленной задачи необходимо создать установку, позволяющую генерировать ЭМП в широком диапазоне частот и напряжений, выявить основные параметры поля, определяющие эффективность его воздействия на потичерные объекты, провести апроб?цию работы прибора и выявить возможность ею использования для модификации широкою круга полимерных композиций различного вида и состава, изучить механизм воздействия электромагнитных излучении на структуру и свойства полимерных композиций и материалов на их основе, предло «ить варианты практического применения
Научная новизна заключается в том, что в работе попучены следующие новые результаты
- создана установка, способная генерировать ЭМП широкого диапазона
частот и напряжений, предназначенная как для модификации полимеров в
процессе переработки, так и для модификации ютовых изделий, разработаны
и сконстр>ированы специальные ячейки для обработки ЭМП пленок,
средиевязких (пластизоли, концентрированные растворы) и низковязких
(разбавленные растворы) полимерных композиций,
- разработаны научные основы использования электромагнитных
излучений для проведения модификации различных полимерных
композиций, таких как, разбавленные и концентрированные растворы
полиэфируретанов (ПЭУ) в диметалформамиде (ДМФА) и пластизоли ПВХ
- определено действие электромагнитных излучений на кинетику
образования и процесс формирования полимер-полимерного комплекса
(ППК) на основе полиакриловой кислоты и мочевиноформальдегидного
сополимера
выбраны и научно обоснованы условия обработки Э\4П пластизолеи эмульсионного ПВХ на основе подбора частот поля в соответствии с частотами колебаний наиболее значимых группировок компонентов рецептов,
предложен механизм действия ЭМИ на распределение компонентов в ПВХ композиции, показана возможность снижения при помощи метода физической модификации расхода пластификаторов без ухудшения эксплуатационных свойств готового материала,
- выявлено влияние ЭМП на процесс формирования пористой
структуры в ПВХ материалах, модифицированных глицерином Получены
пористые пленки, обладающие высокими показателями кратности
вспенивания и физико-мечаническич свойств
Практическая значимость. Предложен подход к модификации поливинилхлоридньгх композиций электромагнитными полями разтичной частоты и напряженности, проведен подбор оптимальных характеристик поля, разработаны рекомендации для пракіического использования полученных композиций при производстве искусственных кож
В целом, за счет применения метода электромагнитной обработки в совокупности с разработанной рецептурой, содержащей в качестве активатора порообразования глицерин, снижена температура желирования-вспенивания ПВХ-Е пленок с 220 до 175С, сокращена длительность процесса с 10 до 5 минут, что привело к снижению энергозатрат и материалоемкости производства при сохранении на высоком уровне показателей свойств готовой продукции
Публикации По результатам выполненных исследований
опубликовано 7 печатных работ, из них 3 статьи и 4 тезисов
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографии и приложений Работа изложена на 183 страницах, включая 21 таблицу и 58 рисунков Библиография включает 171 источник Приложение представлено на 3 страницах и содержит акт о результатах испытаний разработанных поливинилхлоридных искусственных кож и справку об использовании результатов диссертации
Похожие диссертации на Модификация полимерных композиций электромагнитными полями
