close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Энерго и ресурсосберегающие твердофазные технологии получения изделий из нанокомпозитов на основе полиамида с предварительной обработкой заготовки.

код для вставкиСкачать
ISSN 1810-0198. Вестник ТГУ, т.18, вып.5, 2013
УДК 621.7.043
ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТВЕРДОФАЗНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ НАНОКОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИАМИДА
С ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКОЙ ЗАГОТОВКИ
 П.В. Комбарова, Г.С. Баронин, С.Н. Хабаров
Ключевые слова: обработка давлением в твердой фазе; полиамид; нанокомпозит; пластическое деформирование;
твердая фаза; релаксационные свойства.
На основе изучения релаксационных свойств ПА-нанокомпозитов, полученных твердофазной экструзией, выявлены закономерности формирования эксплуатационных свойств нанокомпозитов.
Снижение затрат электроэнергии и материальных
ресурсов при производстве изделий становится на сегодняшний день самой актуальной задачей отечественной промышленности. Выполнение этой задачи возможно с помощью разработки и внедрения новых технологий получения и обработки изделий из полимеров
[1]. В частности, замена металлических деталей и узлов
машин и оборудования полимерными весьма актуальна
в связи со снижением общей массы и стоимости машин, а также повышением экологической чистоты
производства.
В настоящее время широко используются способы
изготовления полимерных изделий методами литья под
давлением и экструзии [2]. При этом способам твердофазной обработки полимеров уделяется недостаточное
внимание. Технологии обработки давлением в твердой
фазе позволяют повысить прочность и износостойкость
материала изделий, существенно сократить технологический цикл формования, повысить производительность и частично решить проблему отходов [3]. К недостаткам технологии можно отнести необходимость
использования высокого давления, применяемого для
оформления заготовки в изделия, и связанное с этим
формирование повышенных ориентационных остаточных напряжений, которые, в свою очередь, снижают
размерную стабильность изделий. В данной работе
предложен метод устранения указанных недостатков с
помощью технологической операции предварительной
пластификации заготовок до обработки давлением в
твердой фазе [4].
В качестве матрицы объекта исследования был использован полиамид (ПА-6), ГОСТ 10589-87 с изм. 1, 2.
Для изготовления композитов применялся углеродный
наноматериал (УНМ) «Таунит» производства ООО
«Нанотехцентр» г. Тамбов [1].
Для предварительной пластификации (набухания)
образцов полимерного нанокомпозита применялся
ацетон (ГОСТ 2768-84).
Для определения внутренних ориентационных напряжений в образцах из нанокомпозитов на основе
ПА-6, полученных обработкой давлением в твердой
фазе, использовали метод построения диаграмм изометрического нагрева (ДИН). Исследования проводили
на специально разработанной экспериментальной установке [5].
Опыты по обработке давлением в твердой фазе
проводили при комнатной температуре (295 К), с предварительным нагревом образцов в термошкафе на воздухе (323 К) и c предварительной выдержкой в нагретом до 323 К пластификаторе (от 1 до 40 мин.).
Из полученных экспериментальных данных (табл. 1)
следует, что обработка давлением в твердой фазе полимерного нанокомпозита при температуре окружающей среды нецелесообразна, т. к. образцы получаются
с низкой теплостойкостью (335 К) и высокими ориентационными напряжениями (1,53 МПа). Предварительный нагрев заготовки до 323 К не повышает теплостойкость, но снижает внутренние ориентационные
напряжения. Результаты исследования с постепенным
увеличением времени предварительной пластификации
показывают, что в этом случае происходит постепенный рост теплостойкости и снижение ориентационных
напряжений, так как выбранные технологические режимы пластического течения и скольжения материала
Таблица 1
Теплостойкость и величина внутренних остаточных
напряжений образцов полимерной системы
ПА-6 + 0,05 мас. част. УНМ, прошедших обработку
давлением в твердой фазе
Технологические
режимы обработки
давлением
в твердой фазе
ПА-6 + 0,05 УНМ
Без нагрева
Нагрев 323 К
Предварительная
пластификация
при 323 К
Тепло- Внутренние
Время
стойнапряжепроцесса,
кость,
ния,
мин.
К
МПа
0
30
1
5
10
20
30
40
335
332
330
350
330
351
328
312
1,53
0,85
0,87
0,77
0,54
0,32
0,25
0,33
2369
ISSN 1810-0198. Вестник ТГУ, т.18, вып.5, 2013
Рис. 1. Диаграмма изометрического нагрева образца ПА + 0,05 УНМ пласт. 20 мин., экструдированного при Тэкс = 50 °С. Скорость
поднятия температуры 1,7 град./мин.
во время обработки давлением в твердой фазе формируют структуру с низким уровнем внутренних напряжений. Установлено, что при выдержке в течение 30–
40 мин. теплостойкость падает. Таким образом, оптимальными технологическими параметрами обработки
являются пластификация при 323 К в течение 20 мин.
(рис. 1).
Применение дополнительной стадии пластификации материала и наличие углеродного наномодификатора позволяет устранить недостаток обработки давлением в твердой фазе, связанный с образованием высоких ориентационных напряжений и существенно (до
16о) повысить теплостойкость образцов полимерной
системы.
5.
заготовок из полимерных композиционных материалов для обработки давлением в твердой фазе. Заявка № 2010108492 от
09.03.2010.
Установка для определения остаточных напряжений в ориентированных термопластах / Ю.М. Радько, Е.В. Минкин, М.Л. Кербер,
М.С. Акутин // Завод. лаб. 1980. № 7. С. 669-670.
БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки
Российской Федерации в рамках Госзадания ФГБОУ
ВПО «ТГТУ» на 2012–2014 гг., код проекта
3.4037.2011.
Поступила в редакцию 15 мая 2013 г.
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
Промышленные технологии и инновации. Оборудование для
наноиндустрии и технология его изготовления: учеб. пособие /
А.Г. Ткачев, И.Н. Шубин, А.И. Попов. Тамбов: Изд-во ГОУ ВПО
ТГТУ, 2010. С. 3.
Мак-Келви Д.М. Переработка полимеров / пер. с англ. Ю.В. Зеленева, Б.П. Пашинина. М.: Химия, 1965. С. 11.
Баронин Г.С. Физико-химические и технологические основы
переработки полимерных сплавов в твердой фазе: дис. … д-ра
техн. наук / Баронин Геннадий Сергеевич. Тамбов, 2003. 413 с.
Патент РФ № 2446188 Баронин Г.С., Дмитриев В.М., Ткачев А.Г.,
Комбарова П.В., Завражин Д.О., Кобзев Д.Е. Способ подготовки
2370
Kombarova P.V., Baronin G.S., Khabarov S.N. ENERGYSAVING TECHNOLOGY OF SOLID-STATE PRODUCTION
OF NANOCOMPOSITES BASED ON POLYAMIDE WITH
PRE-PROCESSING OF BLANKS
Based on the study of the relaxation the properties of
PA-nanocomposites obtained solid extrusion, the regularities of
the formation of operational properties of nanocomposites are
revealed.
Key words: pressure treatment in solid phase; polyamide;
nanocomposite; plastic deformation; solid phase relaxation properties.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа