- вперше розроблено вогнестійкі композиції на основі ПП, наповненого синергічними сумішами антипіренів та базальтовим волокном, з підвищеними фізико-механічними властивостями;

- встановлено вплив окремих антипіренів, їх сумішей, базальтового волокна

на процеси термічної деструкції і горіння ПП композицій та визначено оптимальний склад вогнестійкої композиції;

- вперше запропоновано способи регулювання адгезійної міцності в системі поліпропілен - базальтове волокно шляхом хімічної модифікації поверхні волокна та визначено вплив міжфазної взаємодії на деформаційно-міцнісні властивості ПП композиції.

Практичне значення одержаних результатів:

- встановлено основні стадії технологічного процесу одержання самозгасаючих композицій, які наповнені базальтовими волокнами, і запропонована технологічна схема їх виробництва;

- розроблені самозгасаючі композиції на основі поліпропілену, наповнених базальтовим волокном, які мають підвищену міцність і застосовуються для виготовлення виробів електротехнічного та машинобудівного призначення;

Третій розділ присвячено підвищенню вогнестійкості поліпропілену. Розглянуто механізм деструкції і термохімічний баланс при горінні поліпропілену. Досліджено вплив антипіренів на вогнестійкість , реологічні і фізико-механічні властивості поліпропілену. У роботі використовували теорію дифузійного горіння речовин та безрозмірний параметр В (число Сполдинга), що характеризує інтенсивність переносу маси в системі. Наведено ряд рівнянь, з яких видно, що параметр переносу залежить не тільки від характеристик самої полімерної ре-човини, але і від концентрації кисню в навколишньому середовищі, а також від температури на поверхні речовини (температури газифікації). Варто очікувати, що в термостійких органічних полімерних сполуках значення В будуть малі. Параметр В_повіт , обчислений для поліпропілену при таких значеннях парамет-рів (2050 Дж/г,,, ДН_е = 232 Дж/г, 648 K ,С_р = 0,057 Дж/г^. К, =0,213,=0,084), складає 0,7.

Методами ДТА і ТГ досліджено термоокислювальний розклад ПП в присутності антипіренів (октабромдифенілоксид і Sb₂0₃) та їх синергічних сумішей. Були досліджені зразки при різному співвідношенні та сумарному вмісті компонентів. Методом Фрімена-Керрола оцінювалась сумарна енергія активації процесу деструкції (Е_акт) поліпропілену в присутності антипіренів. Диференціальні криві втрати маси при зміні температури дають можливість оцінити залежність кінетики термоокислювального та термічного розкладу від температури. Розрахунки кінетичних параметрів показали, що у присутності антипіренів Е_акт значно підвищується, що у свою чергу призводить до зниження швидкості горіння поліпропілену. Результати роботи показують, що більш значний синергічний ефект зниження горючості проявляється у присутності сумішей ОБДФО + Sb₂O₃ у співвідношенні 3:2. Вогнезахисні показники композиції оцінювали по кисневому індексу (КІ), який мав задовільну корреляцію з енергією активації для експериментальних зразків ПП композицій (рис. 1 ).

Методом математично-статистичного планування за допомогою ортогонального плану здійснено оптимізацію складу композиції за даними двофакторного експерименту (2³) при зміні вмісту ОБДФО та Sb₂O_3. Проведено математичний опис синергічної взаємодії антипіренів, для чого було використано стандартний пакет програм “Graph 3D”. Регресійна залежність термостабільності одержана з експоненціальної моделі.

Зміна реологічних характеристик в залежності від виду і кількості добавок у полімерній матриці дозволяє оцінити характер диспергування, змішування і текучості композиції в робочих органах устаткування для переробки пластмас, і використовувати ці дані для розробки технологічного процесу і розрахунку його енергетичних витрат.

Опрацювання результатів досліджень (рис. 2, 3.) дозволили одержати ряд математичних залежностей межі міцності при руйнуванні (у_р), відносного подовження (е_р) від вмісту Sb₂O₃ , ОБДФО у поліпропілені:

_р = _о • К₂• е -^{б • ц} , ( 1 )

де: у_о- руйнівне напруження при розтязі, якщо ц=0, МПа; К_1, К₂ - коефіцієнти, що залежать від властивостей компонентів; б₂, б₃ - експоненціальні коефіцієнти.

Крива 2 (рис. 2 ) К₂ = 0,89 , ₁ = - 1,3 ; крива 5 (рис. 2 ) К₂ = 0,75 , ₁ = - 1,4; крива 2 (рис. 3 ) К₂ = 0,85, б₁ = - 1,35, крива 5 (рис. 3 ) К₂ = 0,87 , б₁ = -1,25.

_р = _о •К₃ •е -^{б • ц} , ( 2 )

де е -відносне подовження при розтязі, якщо вміст антипіренів дорівнює 0.

На основі комплексних фізико-хімічних, реологічних, фізико-механічних досліджень та оцінки горючості композицій було визначено склад самозгасаючої композиції. Розроблені самозгасаючі композиції за своїми показниками відповідають ТУ 6-05-1968-84.

Четвертий розділ присвячено створенню та дослідженню фізико-хімічних властивостей поліпропіленових композицій, що наповнені базальтовим волокном, та можливостям регулювання цих властивостей. Підвищення міцнісних характеристик полімерного матеріалу та зниження його горючості здійснювали за рахунок введення вогнестійкого волокнистого наповнювача. Визначалась термодинамічна робота адгезії методом оцінки поверхневої енергії. Було розраховано значення роботи адгезії (адгезійного зчеплення) для системи БВ-ПП . Враховуючи високе значення поверхневого натягу для БВ - (270 мН/м) та значно менше значення поверхневого натягу для ПП (30-33 мН/м), проводили модифікацію поверхні БВ речовиною, яка має більше , ніж у ПП, значення поверхневого натягу. Адгезія на межі поділу ПП-БВ не може бути забезпечена шляхом утворення хімічних зв'язків, оскільки ПП з ковалентними, а базальтове волокно з іонними зв'язками є занадто різнорідними матеріалами. Високого

рівня адгезії між ними можна досягати лише внаслідок використання третього матеріалу у вигляді межового шару між матрицею і наповнювачем.

Досліджували адгезійну міцність системи при використанні БВ з різними способами обробки поверхні: без замаслювача - “відпалене” волокно, парафіно-вий замаслювач, силіконовий замаслювач. Найбільше значення адгезійної міцності досягається при використання БВ із силіконовим замаслювачем (табл. 1), що росте пропорційно до площі контакту (при збільшенні глибини заглиблення) і наближається до величини у_р БВ.

Таблиця 1 Адгезійна міцність у системі ПП-БВ в залежності від способу поверхневої обробки БВ

Оскільки адгезія поліпропілену до поверхні БВ є одним з основних факторів, що визначає фізико-механічні властивості армованих систем, було досліджено вплив модифікації поверхні БВ на властивості ПП - композиції. Якщо використовувати базальтове волокно в кількості 15-20%мас., яке вкрите ПАР на основі силікону , то межа міцності при розриві підвищується на 45-65% у порівнянні з вихідним ПП, що пояснюється підвищеною адгезією поліпропілену до базальтового волокна. Змінюючи вміст подрібненого БВ в ПП композиції, можна спрямовано регулювати фізико-механічні властивості композиційного матеріалу (табл. 2).

Таблиця 2Фізико-механічні властивості ПП-композиції в залежності від вмісту подрібненого базальтового волокна* (силіконовий замаслювач)

*/Довжина БВ 1,0-3,0 мм; **/Діаметр капіляру 3,5мм, Р=2,16 кг

Порівняння реологічних характеристик [криві залежності в'язкості ( з) , напруги зсуву (ф) від градієнту швидкості (г)], отриманих (рис. 4) у діапазоні градієнтів швидкості від 10 с^-1 до 10³ с^-1, вихідного ПП і ПП, наповненого БВ і антипіреновими добавками, показує, що в'язкість при наповненні збільшується в 1,5 рази, внаслідок чого підвищується навантаження на електродвигун екструзійного обладнання більш, ніж у 2 рази. Зміна ефективної в'язкості (з_еф) поліпропілену, якщо вміст базальтового наповнювача (ц ) змінюється від

5 мас.% до 20 мас.%, підпорядковується рівнянню квадратичного поліному:

з_еф.ц = з_о• ( 1 + б•ц + в•ц² ) , ( 3 )

де б, в- емпірічні коефіціенти (б = 0,288; в = 0,00117).

У діапазоні градієнтів швидкості з 10 с^-1 до 10³ с^-1 при температурах переробки зміна ефективної в'язкості підпорядковується ступеневому закону з_еф = m•г^{n - 1}.

В п'ятому розділі досліджено і рекомендовано основні стадії технологічного процесу одержання ПП композицій, які наповнені антипіренами і БВ. Досліджено процес диспергування БВ у дисковій та черв'ячній зонах черв'ячно-дискового екструдера ЕКЧД-90/185, а також визначені раціональні параметри переробки ПП-композиції, що наповнена БВ, на екструзійному обладнанні, яке складає основу технологічної лінії для одержання композиційного матеріалу.

Досліджені реологічні властивості наповнених композицій. Показано, що значення ступеня нен'ютонівскої поведінки ПП композиції з добавками і різним вмістом БВ змінюється в такій послідовності: ПП + добавки - 0,5 - 0,6; ПП + добавки + 5 мас. % БВ - 0,45 - 0,5; ПП + добавки + 10 мас. % БВ - 0,4 - 0,45; ПП + добавки + 15 мас. % БВ - 0,35 - 0,4; ПП + добавки + 20 мас. % БВ - 03 - 0,35. Довжина БВ впливає на характер течії ПП композиції.

Показано, що процес диспергування БВ при сприятливих реологічних умовах переробки в основному залежить від величини зазору між корпусом і робочим органом машини. Для одержання аналітичної залежності зміни довжини базальтового волокна від регульованого параметра - зазору між корпусом і диском при 15 - 20 мас. % наповнення і температурі 503 К, досліджувалися вплив напруження зсуву і градієнта швидкості на середню довжину частинок БВ (рис. 5). Одержано емпіричне рівняння, яке відображає залежність зміни середньої довжини БВ (l_ср) від градієнту швидкості (г_ср), у значення якого входить величина зазору між корпусом і диском, яке має вигляд:

104/( _ср• t)

l_ср = l_н • к • е , ( 4 )

де: l_ср - середня довжина частинок БВ, 10 ^-3м ; _ср - середній градієнт швидкості в зазорі між диском і корпусом, с ^-1; l_н - початкова довжина частинок БВ, 10^-3м; t- час перебування розплаву полі-мерної композиції в дисковій зоні, с; к- коефіцієнт пропорцій- ності, що дорівнює в даному ви-падку 0,1. Добуток г_ср^.t називають загальною деформацією зсуву.

Вміст БВ впливає на текучість базальтонаповненої композиції, яка зменшується з його збільшенням. ПТР, що характеризує текучість полімерної композиції, змінюється від вмісту БВ по експоненціальній залежності:

ПТР = ПТР_о • е -^{к •} , ( 5 )

де: ПТР_о- показник текучості розплаву ПП-композиції з БВ; к-коефіцієнт, що враховує адгезійні властивості полімера і наповнювача; ц - вміст БВ в полімерній матриці, % мас. Значення коефіцієнту “к” при діаметрі капіляру 2,09 мм і довжині БВ 0,2 - 1,0 мм складає 0,026, при діаметрі капіляру 3,5 мм і при тій жі довжині 0,032 і при довжині 1,0 - 3,0 мм - 0,038.

Покращення властивостей ПП-композиції, наповненої БВ, досягалося не тільки за рахунок використання добавок, що апретують, але і за рахунок розробки нових способів і порядку їх введення у композицію.

Одержані результати зміни реологічних властивостей ПП-композиції при різному вмісті БВ і деформаційній дії дозволяють оцінити характер руху полімерної маси в перехіднику між черв'яком і головкою, а також у пласко-щілиній голівці. Iз збільшенням вмісту БВ в ПП текучість, яка характеризується ступенем нен'ютонівської поведінки, зменшується.

Залежність ступеня нен'ютонівської поведінки від вмісту БВ (у межах від 5 до 20 мас.%) в ПП в діапазоні температур 483-503 К описується виразом:

n= n_о• е -^{к •} , ( 6 )

де n_о - ступінь нен'ютонівскої поведінки розплаву ненаповненого ПП; - вміст БВ в полімерній матриці; к₁ - коефіцієнт, який враховує вплив БВ на текучість розплаву полімерної композиції. Для градієнту швидкості (г) від 0 до 10 с^-1 значення к₁ складало 8,0 , а для г від 10 с^-1 до 10² с^-1 , відповідно к₁= 5,0 , а для г від 10² с^-1 до 10³ с^-1 значення к₁=3,5. Знаючи значення локальних швидкостей (V_z) і середньої швидкості (V_cр ) потоку у перехіднику між черв'яком і головкою, з виразу (7) визначають ступінь нен'ютонівської поведінки наповненої ПП - композиції:

, ( 7 )

де R - радіус перехідника, м; r_тек - поточний радіус у перехіднику, м.

З відомого значення ступеня нен'ютонівської поведінки знаходять вміст БВ у різних точках перехідника або пласкощілиної головки, що дозволяє оцінити розподіл БВ по ширині листа і якість останнього. Схема визначення вмісту базальтового волокна в процесі переробки в різних ділянках листа або перехідника може бути подана в такому вигляді V_л n , де V_л - поточна щвидкість розплаву по ширині головці, м/с.

Враховуючи значну варіацію вмісту наповнювача, швидкості течії розплаву і показника ступеня нен'ютонівської поведінки по ширині листа, розглядалися випадки, коли ширина листа була 0,3м і 2,0м. У першому випадку лист може використовуватися для пневмо-формування корпусів реле, в другому - для виготовлення дахів автомобілів, тракторів і будівельних конструкцій.

Для розрахунку показника ступеня нен'ютонівської поведінки (n) розплаву наповненої композиції по висоті головки використовувалося рівняння (8):

, ( 8 )

де: n = 1/m; m = 1/n; V_ср - середня швидкість течії розплаву по висоті головки, м/c;

V - поточна швидкість розплаву по висоті головки, м/с; h - висота шілини головки, м; y - поточна координата по висоті головки, м.

При продуктивності 80 кг/рік, висоті щілини 0,005 м, ширині щілини 0,3 м середня швидкість (V_ср) складає 0,015 м/с. У випадку, якщо поточна швидкість (V) дорівнює 0,002 м/с, що визначена на висоті 0,00125 м, після підстановки всіх значень у вираз (7) і математичних розрахунків m=3,68, звідки n=1/3,68= 0,38. Якщо поточна швидкість дорівнює V_макс=0,02 м/с, то m=2,1, а n=1/2,1=0,48.

По ширині головки показник ступеня нен'ютонівської поведінки в різних місцях течії розплаву композиції, починаючи від V_min до V_max, розраховується з рівняння:

n_ц = 1,5• V_T ( ln 2,5 • V_ср • 1,8 - 1,25V_т ) , ( 9 )

При цьому були одержані такі значення n_ц при V_т = 0,002 м/с n=0,35, при

V_т = 0,013 м/с n_ц=0,42 і при Vт = 0,023 м/с n _ц= 0,51. З графіку залежності n_ц від ц, який наведен у роботі, по відомому n_ц знаходимо вміст БВ.

З технологічної точки зору становить інтерес визначення розміру області

нестабільності В_о де змінюється вміст БВ, яку необхідно мінімізувати і можна визначити з виразу:

(v_т - v_ср)

В_о = V_ск • K • e , ( 10 )

де: V_ск - швидкість сковзанння розплаву по поверхні головки, м/с.

При постійному значенні V_ск = 0,001 м/с і к = 60 одержуємо такі значення В_о: при ширині листа, що дорівнює 300 мм, вона складає 40 мм, і при ширині листа 2000 мм - 75,0 ч 80,0 мм. Ці розміри збігаються з даними, одержаними графічним методом, і підтверджені на практиці.

Узагальнено ряд графічних та емпіричних залежностей у вигляді характеристичної номограми (рис. 6) для вихідного ПП і базальтонаповненої ПП-композиції, що дозволяє вибрати раціональні параметри для їх переробки.

В основі побудови номограми використовувався принцип найменшої затрати питомої енергії - як основи енергозберігаючої технології і її зв'язку з реологічним рівнянням стану і геометрією робочого органу і високою якістю виробу. Ріст температури розплаву (Т) в результаті дисипації механічної енергії у теплову при зміні швидкості зсуву (г) пов'язаний із зміною ефективної в'язкості (з). Для розробки автоматичного регулювання процесу одержання самозгасаючою композиції, на основі ПП, БВ і антипіренових добавок була розроблена блок-схема алгоритму автоматичного контролю і управління технологічним процесом на базі агрегату ЕКЧД-90/185. Для управління процесом переробки самозгасаючої ПП - композиції, що наповнена БВ, на червя'чно-дисковому екструдері розроблена робоча програма із застосуванням ЕОМ.

Результати досліджень властивостей базальтонаповненного самозгасаючого ПП, який одержано при його переробці на ЕКЧД-90/185, дають можливість відзначити, що одержання композиції з усередненими мінімальною та максимальною довжиною частинок БВ до 3^.10^-3м досягаються при певних конструктивно-технологічних параметрах. Такі умови можливі при h=(1,5-3,0)^.10^-3 м та (6,0-9,0)^.10^-3м, частоті обертання диску до 130 хв^-1, часу перебування композиції у робочому зазорі у межах 42-70 с, при критичній напрузі зсуву - 0,2 МПа та градієнту швидкості г = 500 с^-1.

При моделюванні та оптимізації технологічного процесу одержання базальтонаповненого ПП з підвищеними фізико-механічними, теплофізичними характеристиками та бажаною довжиною частинок БВ з прогнозованими властивостями використано метод повного факторного експерименту (ПФЕ), як спосіб одержання лінійної математичної моделі; спосіб крутого сходження, як засіб одержання локального оптимуму по лінійній моделі; метод центрального композиційного ортогонального планування (ЦКПО), як спосіб одержання нелінійної моделі і наступного пошуку оптимуму за допомогою канонічних перетворень. Для програмного забезпечення (ПЗ) використовували STAT-SENS, який містить процедури, що реалізують методи експериментально-статистичного моделювання.

У відповідності з розробленим технологічним процесом запропонована технологічна схема, при реалізації якої передбачаються основні стадії переробки і види обладнання для приготування композиції. Вона пройшла апробацію з окремих, найбільш відповідальних стадій.

На лінії для грануляції термопластів на базі ЕКЧД-90/185 випущена дослідна партія поліпропілену, який наповнений сумішю антипіренів, тальком, стабілізатором, базальтовим волокном, обробленого силіконовим замаслювачем.

Поліпропіленова самозгасаюча композиція, яка наповнена базальтовим волокном, відповідала характеристикам, наведеним у розробленому автором технічному завданні на цей матеріал, яке затверджено Мінпромполітики України.

ВИСНОВКИ

В дисертації представлено теоретичне узагальнення та нове вирішення наукового завдання, що полягає у створенні композиційного матеріалу пониженої горючості з підвищеними фізико-механічними властивостями на основі поліпропілену. В результаті проведених наукових досліджень розроблено технологію одержання полімерного матеріалу на основі поліпропілену, наповненого cумішю антипіренів, базальтовим волокном та іншими добавками.

Проведено оцінку термохімічного балансу горіння полімерних композицій на основі ПП. Досліджено порівняльну ефективність вогнезахисної дії для ПП синергічних сумішей антипіренів. Визначено оптимальний склад суміші антипіренів, в якому співвідношення ОБДФО до Sb₂O₃ складало 3:2, а їх вміст в композиції дорівнював 15мас.%.

Запропоновано армування ПП композиції базальтовим волокном для надання полімерному матеріалу комплексу високих фізико-механічних властивостей. Вивчено адгезійну міцність в системі базальтове волокно-поліпропілен. Розроблено спосіб підвищення адгезійної міцності за допомогою обробки поверхні базальтового волокна кремнійорганічними сполуками. Застосування цієї обробки підвищило міцність ПП композиції в 1,5 рази в порівнянні з вихідним ПП.

Встановлено взаємозв'язок між вмістом антипіренів і базальтового волокна та реологічними , фізико-механічними і іншими властивостями поліпропіленових композицій та знайдені закономірності їх зміни в залежності від термомеханічної дії при переробці. Доведено, що зміна в'язкості та напруги зсуву від градієнту швидкості, підпорядковується ступеневому закону, а значення ступені нен'ютонівскої поведінки розплаву в залежності від вмісту та різновидності добавок змінюються від 0,75 до 0,42.

Досліджено вплив термомеханічних параметрів екструзії на процес диспергування базальтового волокна та встановлені закономірності зміни його довжини при переробці на черв'ячно-дисковому екструдері. Показано, що при регулюванні величини зазору між корпусом та диском від 1,5 до 6,0 мм внаслідок зміни градієнту швидкості від 500с^-1 до 10 с^-1 довжина базальтового волокна складає від 0,2 до3,5 мм.

Розроблена математична програма оптимізації складу і параметрів переробки самозгасаючих поліпропіленових композицій, наповнених базальтовими волокнами, для виготовлення полімерних виробів різнобічного призначення та доведено, що в залежності від складу ПП композиції , вмісту і довжини БВ треба варіювати технологічні параметри переробки.

Випробування, проведені в Українському науково-дослідному інституті переробки волокна (УкрНДІПВ м. Київ), КНУТД (м. Київ), підтвердили можливість застосування розроблених самозгасаючих поліпропіленових композицій, наповнених базальтовими волокнами, для виробів електротехнічного та машинобудівного призначення. Розроблено технічне завдання на виготовлення дослідної партії поліпропіленової композиції, наповненої антипіренами і базальтовим волокном, яке затверджено у Мінпромполітики України.

СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Шостак Т.С., Пахаренко В.В. Влияние антипиренов на реологические и физико-механические свойства полипропилена // Вісник Державної академії легкої промисловості України.-1999.-№1.- С.53-55.

Пахаренко В.B., Кириєнко Є.М., Шостак Т.C. Свойства полипропилена и полистирола с пониженной горючестью // Хімічна промисловість України. -1999.- №4 (доп.)- С.65-67.

Пахаренко В.В., Шостак Т.С., Кириенко Е.М. Полипропиленовая композиция, наполненная базальтовым волокном // Хімічна промисловість України. -2002. -№3.-С.24-27.

Пахаренко В.В., Шостак Т.С., Кириенко Е.М., Пахаренко В.А. Дисперги-рование базальтового волокна и реологические свойства полипропиленовой композиции в процессе переработки // Хімічна промисловість України. -2002.-№4.-С.34-37.

Пахаренко В.В., Шостак Т.С. Вогнестійкий базальтонаповнений поліпропілен// Сб.Коммунальное хозяйство городов. -2002. Київ, Техніка.- №43. -С. 158-160.

6. Деклараційний патент України №47311А, МПК 6 C08F12/21. Самозгасаюча полімерна композиція/ В.В. Пахаренко, Є.М. Кириєнко, Т.С. Шостак, В.О.Пахаренко (Україна) - № 2001117523; Заявл.05.11.2001; Опубл.17.06.2002,. Бюл.№6. - С.4.73 .

7. Пахаренко В.В., Шостак Т.С. Полипропилен пониженной горючести // Тезисы IV Междунар. конф. “Полимерные материалы пониженной горючести”. -Волгоград (Россия). -2000. -С.45-46.

8. Шостак Т.С., Пахаренко В.В. Енергетичний баланс горіння поліпропілену // Тези доп. 1Х Української конференції з високомолекулярних сполук. -К.: ІХВС. 2000. -C.182.

9. Пахаренко В.В., Шостак Т.С. Визначення вогнестійкості поліпропілену,

наповненого антипіренами та базальтовими волокнами // Тези доп. конференції “Пожежна безпека”. -Львів. -2001. -С.340-342.

10. Пахаренко В.В., Шостак Т.С. Визначення вогнестійкості полімерних матеріалів // Тези доп. наукової конференції молодих вчених та студентів. -К.: ДАЛПУ. -1998.-С.22.

11. Пахаренко В.В., Шостак Т.С. Термохімічний баланс при горінні поліпропілену // Тези доп. наукової конференції молодих вчених та студентів. -К.: КДУТД.-2000.-С.109.

12. Пахаренко В.В., Шостак Т.С. Негорючі композиції на основі полістиролу та поліпропілену // Тези доп. наукової конференції молодих вчених та студентів. -К.:КДУТД. -2001.-С.125.

13. Пахаренко В.В., Долгіх А.В., Шостак Т.С. Регулювання адгезійної міцності в системі базальтове волокно-поліпропілен// Тези доп. наукової конференції молодих вчених та студентів. -К.: КНУТД. -2002.-С.112.

14. Пахаренко В.В., Шостак Т.С. Базальтовое волокно - перспективний наполнитель для огнестойких полимерных композиций // Труды Междунар. научно-практической конференции “Рынок технологий: проблемы и пути решения”.- Киев: УкрІНТЕІ. -2002.-С.112-114.

Особистий внесок автора у працях , які опубліковані у співавторстві:

[1,2,5,7,8,9,10,11,12,13,14]- постановка, проведення експериментів, аналіз результатів; [3,4] - участь у виконанні , теоретичних та експериментальних досліджень; [6] - аналіз експериментальних результатів, складання формули винаходу.

АНОТАЦІЯ

Пахаренко В.В. Розробка технології одержання базальтонаповнених поліпропіленових композицій з пониженою горючістю .- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.06 - технологія полімерних і композиційних матеріалів.- Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2003.

Дисертацію присвячено створенню базальтонаповнених поліпропіленових композицій з пониженою горючістю та підвищеними фізико-механічними властивостями. Встановлено вплив антипіренових добавок на реологічні і фізико-механічні властивості поліпропіленової композиції і закономірності їх зміни. Показано вплив способу обробки базальтового волокна на фізико-хімічні процеси взаємодії між полімерною матрицею та волокном та на зміну міцнісних властивостей полімерної композиції. Досліджені закономірності диспергування базальтового волокна і характер течії при переробці поліпропіленової композиції в залежності від конструктивно-технологічних параметрів черв'ячно-дискової екструзії та вплив довжини волокна на властивості полімерного матеріалу. Встановлені раціональні параметри переробки та розроблено технологію виготовлення поліпропіленових композицій, що наповнені базальтовим волокном.

Ключові слова: поліпропіленова композиція, антипірени, горючість, базальтове волокно, адгезія, екструзія, параметри, диспергування, властивості.

АННОТАЦИЯ

Пахаренко В.В. Разработка технологии получения базальтонаполненных полипропиленовых композиций с пониженной горючестью.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.06. - технология полимерных и композиционных материалов.- Национальный университет “Львивська политехника”, Львов, 2003.

Диссертация посвящена созданию базальтонаполеннных полипропиленовых композиций с пониженной горючестью и повышенными физико-механическими свойствами и разработке технологии их получения. Выполнены теоретические и экспериментальные исследования по оценке деструктивных процессов и термохимическому балансу горения полипропилена (ПП) и влияния антипиреновых добавок на горючесть, реологические и физико-механические свойства полимерной композиции. Установлены закономерности изменения этих характеристик в зависимости от соотношения и содержания добавок в полимере. Оценивалась суммарная энергия активации процесса деструкции (Е_акт) полипропилена в присутствии антипиренов. Удовлетворительная корреляция наблюдалась между кислородным индексом и энергией активации деструкции для полипропиленовой композиции с антипиреновыми добавками и базальтовым волокном (БВ). Проведено математическое описание синергического взаимодействия антипиренов с использованием программы “Graph 3D”.

Исследованы возможности регулирования адгезионной прочности системы базальтовое волокно - полипропилен. Определена термодинамическая работа адгезии системы полипропилен - базальтовое волокно, а также адгезионная прочность системы при использовании базальтового волокна с разными способами обработки его поверхности. Наилучшие результаты наблюдались при обработке БВ силиконовым замасливателем.

Показано влияние способа обработки базальтового волокна на физико-химические процессы взаимодействия между полимерной матрицей и базальтовым волокном, их адгезию и изменение прочностных свойств наполненной полипропиленовой композиции. Изучены закономерности процесса диспергирования базальтового волокна и характер течения при переработке полипропиленовой композиции в зависимости от конструктивно-технологических параметров червячно-дисковой экструзии и влияния длины волокна на свойства полимерного материала. Приведен метод определения содержания базальтового волокна в плоскощелевой головке червячно-дискового экструдера, в котором используются полученные в работе зависимости степени неньютоновского поведения расплава наполненной композиции от скорости его течения в разных местах по высоте и ширине формующей головки. Разработана математическая программа оптимизации состава и параметров переработки самозатухающих полипропиленовых композиций, наполненных базальтовыми волокнами, для изготовления полимерных изделий различного назначения.

Обобщен ряд графических и эмпирических зависимостей в виде характеристической номограммы для исходного и базальтонаполненной ПП-композиции, которая позволяет выбрать рациональные параметры их переработки. Для построения номограммы использовался принцип наименьшей затраты потребляемой энергии - как основы энергосберегающей технологии, и ее связи с реологическим уравнением состояния и геометрией рабочего органа и высоким качеством изделия. Разработана техническая документация на созданную композицию.

Ключевые слова: полипропиленовая композиция, антипирены, горючесть, базальтовое волокно, адгезия, экструзия, параметры, диспергирование, свойства.

SUMMARY

Pakharenko V. V. The design of technology of obtaining of basalt-reinforced polypropylene compositions with under combustibility . - the Manuscript.

Dissertation for a Candidate degree in Technical Sciences in speciality 05.17.06 - technology of polymer and composition materials.- National University “Lvivska politechnika”, Lviv, 2003.

The thesis is dedicated to the creation of basalt-reinforced polypropylene compositions with low combustibility and heightened physical-mechanical properties. The influencing antipiren of the components on rheological and physical-mechanical properties of polypropylene composition and regularity of their change is established. Influencing a way of processing of basalt fiber on physico-chemical processes of interplay between a polymer matrix both fiber (filament) and change of strength properties of polymer composition is rotined. Regularity of process are studied of a dispersion of basalt fiber and flow pattern at processing of polypropylene composition depending on structurally - technological parameters of processing of worm-disk extrude and influencing of length of a fiber (filament) on the properties of polymer stuff. The rational parameters of processing are established and the technology of producing of polypropylene compositions charged by basalt fiber is design.

Keywords: polypropylene composition, modification, fire retardant, adhesion, basalt fiber, processing, parameters, dispersion, property.

Размещено на Allbest.ru