Диссертация (1090114), страница 2
Текст из файла (страница 2)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ ...... 308ВЫВОДЫ ..................................................................................................................... 325СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................... 333ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………………….ТОМ 26ВВЕДЕНИЕВведение санкций европейскими странами, США, Канадой и Австралиейпротив России обострило проблему отказа от импорта, создания отечественныхполимерных материалов с комплексом заданных свойств и разработку технологийпроизводства изделий различного многофункционального назначения на основеотечественного поликарбоната (ПК).Поликарбонат(ПК)являетсяоднимизнаиболееперспективныхконструкционных термопластов.
Мировое производство ПК в 2015 годупревышало 3,4 млн. тонн в год и прогнозируется увеличение мировогопроизводства ПК в 2020 году до 5,0 млн. т. Ежегодное увеличение потребленияПК в период 2000 – 2015 гг. составило ~ 7,4 %.Проблема создания не имеющих мировых аналогов полимерных материаловна основе ПК, как одного из наиболее перспективных пластиков, выходит напервое место и является в настоящее время для нашей страны приоритетным иактуальным направлением.Значительный рост потребления ПК к 2020 году ожидается в строительнойиндустрии – до 1,1 млн.
т в год, что превышает темпы роста потребления ПК вдругих отраслях промышленности (рис. 1).Рис. 1 – Области применения поликарбоната в мире [1]Структура потребления ПК в различных странах несколько различается изависит от уровня и особенностей развития страны.7Основными производителями ПК является фирма «Sabic Innovated Plastics»(ОАЭ) и «Bayer Material Science» (Германия), на долю которых приходиться~ 60% мирового объема производства ПК.Крупнейшим производителем ПК в странах Азиатско-Тихоокеанскогорегиона становится Китай.
В течение 2010 – 2020 гг. прогнозируется годовоеувеличение объемов производства ПК в Китае в размере 12,2% и к 2020 годугодовой объем производства должен составить не менее 1023 тыс. тонн.Для стран Европейскогоконтинента в период 2010–2020 гг.прогнозируется ежегодное увеличение объемов производства ПК на 2,6 % до 725тыс. тонн в 2020 г. Темпы роста потребления ПК составят ~ 2,4%.Анализ данных структуры рынка потребления ПК показал, что наиболееперспективными направлениями его развития следует считать:- производство листов различных форм и конструкций;- получение изделий для автомобилестроения;- изготовление оптических носителей и изделий для светотехники.Наиболее ярким применением листовых материалов из ПК Lexan ExellDявляется их использование для строительства стадионов во многих странах мира.Например, монолитные ПК листы марки Lexan Thermoclear использованы пристроительстве более чем 50 стадионов, в том числе Олимпийского стадиона вгороде Сиднее (Австралия).
Олимпийского стадиона города Чунцин (Китай),стадионов Европейских чемпионатов по футболу UEFA Euro 2008, Euro 2004 вАвстрии, Швейцарии и Португалии. Для покрытия стадиона «Шеньян» в Пекинек Олимпийским играм 2006 года использовали монолитные листы толщиной 25мм. Общая площадь перекрытия составила 20 тыс. м2.Структура потребления ПК в России отличается от мировой, чтоопределяется отсутствием отечественного производства в период с 2002 по2008 гг. (рис.
2).В России работает единственный завод по производству ПК торговой марки«Green Tower» по технологии компании «Asahi Kasei» мощностью 65 тыс. тонн(ПАО «Казаньоргсинтез»). На проектную мощность завод вышел в 2012 году.8Рис. 2 – Диаграмма структуры потребления поликарбоната в России [1]В России работает единственный завод по производству ПК торговой марки«Green Tower» по технологии компании «Asahi Kasei» мощностью 65 тыс.
тонн(ПАО «Казаньоргсинтез»). На проектную мощность завод вышел в 2012 году.Анализ показывает, что данной мощности недостаточно для развитияотраслей промышленности и создания современных инновационных технологий ипродукции.Компенсируется недостаток производства ПК в России импортнымипоставками, структура которых приведена на диаграмме (рис.
3)для СД-дисков11%для бутылей6%для экструзии37%для литья46%Рис. 3 - Структура ввозимых марок ПК в Россию (на 2012-2015г г.)Высокая доля (до 52%) потребления экструзионных марок ПК в Россиидиктуется особенностями Российского рынка потребления. Основная часть ПКпотребляется в форме листов сотовой конструкции, что объясняется природными9условиями страны и достаточно высокими темпами потребления полимерныхматериалов в промышленном и гражданском строительстве.Широкое распространение листов из ПК произошло благодаря уникальномусочетанию свойств – высокая прозрачность, абсолютная безопасность, защитныефункции (пуленепробиваемое остекление), возможность формования даже вхолодном состоянии для создания криволинейных светопрозрачных форм(многосекционные панели с внутренними перегородками).Изделия и конструкции из листового оптического ПК обладают стойкостьюк воздействию ударных нагрузок в 250 раз выше и весят в 2 раза меньше, чемлисты из силикатного стекла одинаковой толщины.Основное применение листов из ПК является строительная индустрия:остеклениеспортивныхсооружений,прозрачныеограждения,пуленепроницаемое остекление, остекление зимних садов, малые архитектурныеформы,автобусныеостановки,железнодорожныестанции,надземныепешеходные переходы и другие объекты в крупных городах России.
ПрименениеПК листов в различных строительных конструкциях позволяет по - новомурешать многие технические и дизайнерские задачи.Использование ПК листов повышает рентабельность капиталовложений встроительной индустрии за счет упрощения монтажа, сокращения расходов настрахование от повреждений, а также увеличения срока службы.В мире ПК производиться в достаточно широком марочном ассортименте взависимости от способа переработки его в изделия и областей примененияизделий.Ассортимент ПК включает:- супернизковязкие марки с ПТР от 30 до 90 г/10 мин;- низковязкие марки с ПТР на уровне 20-30 г/10 мин;- средневязкие марки (две серии) с ПТР до 15 г/10 мин и 7-14 г/10 мин.;- высоковязкую марку с ПТР 4-6 г/10 мин;- супервысоковязкую марку с ПТР ~ 3 г/10 мин.На ПАО «Казаньоргсинтез» ПК выпускается в широком диапазоне значенийПТР – от 2,0 до 65,0 г/10 мин.
В настоящее время налажено производство 610основных марок ПК: РС -003, РС-005, РС-007, РС-010, РС-015 и РС-022,практически не уступающих по свойствам зарубежным аналогам.Предлагаемый марочный ассортимент ПК не позволяет в полной меререшать многочисленные задачи по созданию новых полимерных материалов скомплексом требуемых свойств для различных отраслей промышленности,разрабатыватьсовременныетехнологиииорганизовыватьпроизводствоинновационной продукции, в связи с чем возникают проблемы, наиболеезначимые из которых приведены ниже.Проблема 1. Создание высокоударостойких полимерных композиционныхматериалов нового поколения на основе смесей полимеров с поликарбонатом.Однимизперспективныхнаправленийиспользованияполимерныхматериалов и изделий на основе ПК являетсяавтомобилестроение.Несмотря на достаточно большой марочный ассортимент поликарбонатаПК некоторые из его недостатков не удается устранить традиционнымиметодами модификации путем введения стабилизаторов, смазок, антипиренов идр.
Например, такие как:- снижение ударной вязкости в результате теплового старения и приотрицательных температурах;- чувствительность показателя ударной вязкости к толщине образца, формеи глубине надреза;- растрескивание под статической нагрузкой и в присутствии органическихрастворителей;- недостаточная химическая стойкость и др.Улучшить указанные выше характеристики ПК возможно путем физикохимической модификации и создания полимерных композиционных материаловна основе смесей и сплавов полимеров.Получение на основе смесей полимеров новых композиционных материаловимеет принципиально важное значение, так как определяет на долговременныйпериодпутиразвитияконструкционныхтермопластовсхорошейперерабатываемостью и высокими физико-механическими, тепло- и электрофизическими характеристиками и химической стойкостью.11ВнастоящеевремяПКкакосновнойкомпонентполимерныхконструкционных материалов на основе полимер - полимерных систем занимаетведущее место. По существу, полимер - полимерные композиционные материалыявляются новыми классом материалов с широким марочным ассортиментом,который обеспечивает разнообразие свойств и их широкое применение вразличных областях техники.На основе ПК - матрицы выпускается значительное количество различныхпромышленных полимерных материалов на основе смесей полимеров с другимиконструкционными термопластами (ПЭТФ, ПБТФ, ПА, ПТФЭ, ЖКП, АБС, АСА,СМА, ПММА), а также с многотоннажными термопластами (ПЭ и егосополимеры)иэластомерами(акрилатные,бутадиеновые,этиленпропиленовыекаучуки).
Более 90% потребления смесей на основе ПКприходитсянаавтомобилестроение,электротехнику,электроникуиприборостроение.Ведущими фирмами по производству полимерных материалов на основесмесей ПК являются «Sabic Innovated Plastics» (ОАЭ), «Bayer Material Science»(Германия), «Teijin Chemical» (Япония), «Idemitsu Petrochemical» (Япония) и«BASF» (Германия).Ассортимент смесей на основе ПК + АБС под названием «Bayblend» фирмы«Bayer» (Германия) насчитывает более 30 марок.
Композиционные смеси ПК+АБС выпускают также фирмы «Dow Chemical» (США) под торговой маркой«Pulse», «General Electric» (США) под торговой маркой «Cycoloy». Эти смесихарактеризуются хорошим соотношением свойства/цена, что позволяет имдостаточно успешно конкурировать на мировом рынке.Следует выделить по свойствам ассортимент ударопрочных химическистойких материалов на основе смеси ПК с полиалкилентерефталатами (ПБТФ иПЭТФ) и модификатором удара серии «Xenoy» фирмы «Sabic Innovated Plastics»(ОАЭ) и серии «Macroblend» фирмы «Bayer» (Германия). Смеси ПК скристаллизующимися термопластичными полиэфирами позволяют сочетатьвысокую теплостойкость и малую усадку ПК с химической стойкостьюполиэфировприодновременномснижениичувствительностиПКк12растрескиванию. Многокомпонентную полимер - полимерную композициюПК+ПБТФ+модификатор удара (Xenoy CL-100) начала производить фирма«General Electric» в первую очередь для изготовления бамперов для автомобилей.В настоящее время ассортимент смесевых материалов серии «Xenoy»насчитывает 15 марок с теплостойкостью от 57 до 165оС, с ударной вязкостью поШарпи с надрезом от 16 до 56 кДж/м2, модулем упругости при растяжении от1600 до 7500 МПа.Наиболее важным крупногабаритным и материалоемким изделием вавтомобилестроении является бампер, для которого в первую очередь былиразработаны композиционные материалы на основе смесей полимеров с ПК свысокой ударной вязкостью при низких температурах (до -40оС).Фирмам «General Electric» (США) и «Bayer» (Германия) удалось только впоследние годы разработать материалы на основе ПК с высокой ударнойвязкостью от 45 до 56 кДж/м2, что в 2 – 2,8 раза выше, чем для ПК (20 кДж/м2).Состав и технология получения таких материалов фирмами не раскрываются, иразработка гаммы отечественных полимерных композиционных материалов свысокой ударной вязкостью на основе смесей с ПК является одной из актуальныхпроблем.В данной работе предлагается разработка теоретических положенийнаправленного регулирования параметрами многоуровневой структуры смесейполимеров на основе ПК в нестационарных условиях силоскоростных итемпературно-временных процессов их получения и переработки в изделия, атакже нахождения связи параметров структуры в изделии со свойствами, чтоявляется актуальной проблемой полимерного материаловедения и технологииполучения изделий с заданными свойствами.Проблема 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
