Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время существует дефицит эластичных звукоизоляционных материалов для агрегатов, работающих при повышенных температурах, таких как двигатели внутреннего сгорания транспортных средств. Прогнозирование свойств подобных материалов также требует совершенствования.
Среди материалов, основу которых составляют полимеры, латексы (коллоидные водные дисперсии полимеров) занимают одно из первых мест по количеству возможных областей применения. На основе латексных смесей изготовляют изделия, которые невозможно получить на основе обычных резиновых смесей. Технологические процессы изготовления изделий из латексов поддаются комплексной механизации и автоматизации, что особенно важно при производстве массового вида продукции.
В последние годы все более широкое распространение получают пористые эластичные материалы – латексная губчатая резина, пенополиуретан, поливинилхлоридная губка и др. Рост их производства вызван прогрессом в конструировании и бурным развитием транспорта, а также возможностью использования указанных материалов для звуко- и теплоизоляции в различных областях техники. Применение эластичных пористых материалов облегчает конструкцию, упрощает монтаж, обеспечивает прекрасный внешний вид и долговечность изделий.
В настоящее время разработаны различные способы вспенивания полимеров, том числе получения пенорезин. Последние не лишены ряда недостатков, к которым относятся значительная энергоемкость, применение гетероатомных порофоров, необходимость согласования режимов вспенивания и высокотемпературного отверждения. Не решен практически важный вопрос о регулировании соотношения между концентрацией в полимерной матрице закрытых и открытых пор, определяющий эксплуатационные свойства шумопоглощающих, теплоизоляционных и фильтрующих материалов.
В связи с этим была поставлена задача по разработке нового метода получения изделий с регулируемой пористостью и создания на его основе новых трудногорючих звукоизоляционных материалов.
Актуальность и значимость проведенных исследований подтверждается грантом правительства Санкт-Петербурга 2010 года («Теплоизоляционный трудногорючий материал с регулируемой пористостью»). Работа выполнена при финансовой поддержке германской компании по производству автомобильных звукопоглощающих материалов «Pelzer Grupp, AF».
Цель и задачи работы. Целью работы являлось создание новых пористых эластичных трудногорючих звукоизоляционных материалов и изучение их свойств.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи исследования:
Выбрать полимерные матрицы в виде латексов, для создания материалов, удовлетворяющих критериям прочности, эластичности, горючести.
Оценить целесообразность применения полых и плотных микрошариков в качестве наполнителей.
Определить влияние рецептурных факторов на плотность, прочность, влагопоглощение, эластичность, шумопоглощение, горючесть и теплопроводность полимерного композиционного материала.
Провести анализ структуры наполненных полимеров с использованием метода влагопоглощения и ртутной порометрии, и сравнить с результатами по шумопоглощению.
Научная новизна работы. Предложен новый метод регулирования соотношения открытых и закрытых пор в полимерном материале без использования химических порообразователей или вспенивания. Установлены закономерности формирования открытой пористости эластомеров в зависимости от условий получения наполненных латексных пленок. Выявлено влияние концентрации наполнителей на звукопоглощение, физико-механические и теплофизические характеристики полимерных композитов. Технология производства позволяет прогнозировать основные свойства получаемого звукоизоляционного материала.
Практическая значимость работы. Проведённые исследования позволят внедрить более экологичный и менее затратный метод промышленного производства легких и безопасных пористых материалов-покрытий широкого назначения.
Полученные пористые материалы могут быть применены для звукоизоляции определённых узлов транспортных средств, особенно моторного отсека автомобилей. Изделия с повышенной трудногорючестью могут стать безопасной альтернативой использованию пенопласта и пенополиуретана. Опытная партия трудногорючего эластичного шумоизоляционного материала в объеме 400 кг выпущена на производстве ООО «МикроКомпозит».
Личный вклад автора: все исследования и подготовка статей к публикации проводились автором лично или при непосредственном его участии.
Апробация работы. По материалам диссертации сделаны доклады на XII Молодёжной конференции по органической химии (Суздаль, 2009), Всероссийском смотр-конкурсе «Эврика 2009» (Новочеркасск, 2009), Международном строительном форуме «Интерстройэкспо» (Санкт-Петербург, 2010), Международной научно-практической конференции «ПИРХТ-2010» (Воронеж, 2010), Научно-практической конференции, посвященной 182-й годовщине образования Санкт-Петербургского технологического института (технического университета) (Санкт-Петербург, 2010).
По материалам конференций опубликованы тезисы докладов.
Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 9 публикациях, из них 4 статьи в отечественных журналах (входят в перечень журналов ВАК).
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц и 78 рисунков. Работа состоит из введения, 3 глав, заключения (выводов) и списка литературы, включающего 110 наименований.
Похожие диссертации на Трудногорючий эластичный полимерный изоляционный материал
