Диссертация (1090114), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Разработка технологии новых полимерных материалов инанокомпозитов для создания защитных абразивостойких покрытий оптическипрозрачных изделий из поликарбоната.Одним из сдерживающих факторов расширения и развития сферпотребления оптически прозрачных изделий из ПК является повреждаемостьповерхности изделий, нестойкость к механическим воздействиям, царапанию, что13нарушает прозрачность, светопропускание и резко ограничивает областирационального применения инновационной продукции.В 2005 году Американский департамент национальной безопасности натранспорте утвердил использование абразивостойких ПК листов марки Exatec Е900 для остекления автотранспортных средств.

Листы имеют абразивостойкоепокрытие и абсорбируют ИК-излучение в области длин волн 780-1400 нм,характеризуются высокой атмосферо – и погодостойкостью и прочностью кударным нагрузкам.Двустороннее покрытие листов обеспечивает высокий уровень защитыстекол от абразивного износа, стойкость к моющим и чистящим жидким средам ипозволяет производить чистку стекол без повреждения поверхности.Применение этих листов создает условия для эффективного управленияинфракрасным теплом солнечной радиации, поступающей, например, в автобус.Благодаря этому снижается расход тепла и цена кондиционированного воздуха втеплые и солнечные дни и, одновременно, за счет хорошей изоляции снижаетсярасход топлива в холодные, пасмурные дни.

Экономия энергии – это основнаяцель, достигнутая при разработке и внедрении новых типов листов из ПК спокрытием.В России до настоящего времени ПК листы не включены в реестр новойтехники, применяемой в строительстве или реконструкции объектов городскогохозяйства. В период 2002-2010 гг.

в порядке эксперимента изделиями малыхархитектурных форм (телефонные кабины, скамейки, носители рекламнойинформации)былиоснащеныперроныКурскоговокзалаивокзалыжелезнодорожной линии Москва - Мытищи. Шумозащитные экраны измонолитного листового ПК начинают появляться в Москве. Для этих целей,безусловно, должны применяться ПК листы с повышенной абразиво- иатмосферостойкостью.Накопленный опыт и анализ зарубежной информации от различных фирмпоказал, что проблема повышения стойкости к абразивному износу поверхностиизделий из ПК может быть решена двумя основными путями:14- введением модифицирующих добавок, обеспечивающих повышениеповерхностной прочности изделий из ПК [3];- разработка специальных покрытий, защищающих поверхность отабразивного износа [4].В настоящее время в России только начинает формироваться рынокпотребления ПК листов с повышенной стойкостью поверхности к абразивномуизносу. Так в 2013 году в Россию было импортировано 1300 тонн ПК листов, ихних объем импорта монолитных листов составил 885 тонн, включая 0,15 тоннлистовсабразивостойкимпокрытием.Отечественногопроизводстваабразивостойких покрытий не существует и не разработаны технологииполучения листов и пленок из ПК с защитными абразивостойкими покрытиями,что является существенным тормозом развития этого направления.Таким образом, основная научно-техническая задача состоит в разработкеновыхтермоотверждающихсякомпозиций,технологиипроизводстваабразивостойких защитных покрытий и атмосферо- и погодостойких листов иизделий других форм из ПК, а также создании российского рынка новойпродукции из ПК и широкого поиска экономически целесообразных областейприменения инновационной продукции.Проблема 3.

Новые светопреобразующие и светорассеивающие полимерныекомпозиционные материалы на основе поликарбоната для светодиоднойтехники.Появление на мировом рынке светотехники светоизлучающих диодов(СИД) открыло новое перспективное направление в разработке конструкций дляосвещения и подсветки.Развитие светодиодной индустрии относится к национальным приоритетамцелого ряда развитых стран, включая Россию.

В связи с высокой стоимостьюбелых светодиодов в настоящее время большое внимание уделяется получениюбелого света с использованием синих светодиодов (ССД) и свето-преобразующихполимерных композиционных материалов (ПКМ).Широкое применение полимерные материалы в световых приборах, нарядусотражателямиикомпозиционнымилюминофорнымипокрытиямив15люминесцентных лампах, получили в качестве свето-преобразователей исветорассеивателей, которые перераспределяют свет источника или преобразуетего, например, изменяют спектральный состав излучения [5, 6].Создание конструкции источника белого света, в котором светопреобразователь находится на некотором расстоянии от синего светодиода,являетсясовременнымивесьмаэффективнымподходомкполучениюкомфортного белого света от ССД. Проблема создания удаленного от источникаизлучениясвето-преобразователясегодняявляетсяприоритетнойдлядальнейшего развития современной светотехники.В качестве свето-преобразователей, разделенных с источником света,весьма эффективно применяются изделия из полимерных композиционныхматериалов светотехнического назначения, основу которых составляет оптическипрозрачный полимер, содержащий компоненты преобразующие излучениепервичного источника СИД в белое комфортное для глаза человека свечение, атакже вещества, обладающие светорассеивающей способностью.В настоящее время в светодиодной светотехнике предпочтение отдаютсветотехническому полимеру - поликарбонату, который является диэлектриком,имеет высокие оптические характеристики, теплостойкость (Тст=149оС), физикомеханические свойства, огнестойкость, стабильные усадки и размеры изделий, атакже способен перерабатываться различными высокоэффективными методами визделия сложной конфигурации.Создание новых ПКМ и изделий светотехнического назначения стребуемым комплексом свойств позволит получить комфортный белый свет спомощью современных и более дешевых синих светодиодов, светотехническиеизделия сложной конфигурации высокоэффективными методами переработкилитья под давлением и экструзии, осуществить переход от точечных источниковССД к протяженным источникам света; обеспечить в светорассеивающей средекомфортное и практически без световых потерь восприятие освещения, создатьширокий ассортимент полимерных свето-преобразующих светорассеивающихматериалов, возбуждаемых синими светодиодами, обеспечивающий получениеэкологически безопасного спектра видимого света и приблизиться к спектру16излучения галогенной лампы, а также расширить сектор рынка светотехникисветоизлучающих диодов.Дальнейшее совершенствование технологии производства излучающихсинихкристалловдляССД,светотехническихПКМ,атакжесвето-преобразователей приведет к повышению надежности, энергетического выхода икоэффициента полезного действия светодиодных световых приборов.Развитие направления в области создания светодиодной техники новогопоколения, разработки основных принципов получения свето-преобразующих исветорассеивающих полимерных композиционных материалов с комплексомрегулируемых оптических характеристик и технологии изготовления изделийсложной конфигурации высокоэффективными методами переработки – являетсяактуальной задачей светодиодной индустрии и полимерного материаловедения.Решение данной проблемы позволит изменить структуру светодиодной техники,российскогорынкаисущественнорасширитьобластиэкономическицелесообразного применения инновационной продукции.Целью работы является разработка научных основ и рецептурнотехнологическихрешенийпосозданиюгетерогенныхгетерофазныхмногофункциональных полимерных композиционных материалов на основе ПК свысокойударостойкостью,светотехническимиабразиво-характеристикамиипутематмосферостойкостьюнаправленногоирегулированиямногоуровневой структурной организации дисперсно-наполненных полимерныхкомпозиционных материалов (ДНПКМ) с комплексом технологических иэксплуатационныхсвойств,обеспечивающихполучениеинновационнойпродукции.Для достижения поставленной цели в работе необходимо было решитьследующие основные задачи:- провести комплексные исследования гетерогенных гетерофазных ДНПКМна основе ПК (смесей полимеров, дисперсно-наполненных систем) с позицийорганизации многоуровневой структуры в различных технологических процессах,изучить влияние морфологии микро и макроструктуры и формирования17наноструктурных граничных слоев при взаимодиффузии компонентов накомплекс технологических и эксплуатационных характеристик;- описать строение структуры дисперсных систем на основе ПК в рамкахпредлагаемых модельных представлений и обобщенных параметров, определитьих связь с технологическими и эксплуатационными свойствами, установитьоптимальныеобобщенныемногофункциональныхпараметрыПКМсдисперснойвысокойструктурыударнойдляпрочностью,абразивостойкостью и светотехническими характеристиками;- исследовать основные закономерности структурообразования в граничныхслоях, диффузионных процессов и химических реакций на границе раздела фаз всмесях полимеров на основе ПК с полимерами с различной термодинамическойсовместимостью (ПАТФ, (со)- полиолефины и сополимеры АБС) и разнымимодификаторами и другими функциональными добавками;выполнить-комплексныетехнологическиеисследованияпотермостабилизации, УФ - стабилизации и созданию высоко ударопрочныхпластиков на основе смесей ПК с полимерами различной природы, химическогосостава, термодинамической совместимости, релаксационными и вязкостнымихарактеристиками, а также комплексом высоких физико-механических свойств;- провести исследования по формированию структуры и оптимизациисоставов абразивостойких нанокомпозитов на основе ПК, анализ и разработкумолекулярного дизайна кремнийорганических соединений с высокой адгезией кПК, ПММА и системе ПК + ПММА и технологии получения из растворовзащитныхтермоотверждающихсякремнийорганическихпокрытийнаповерхности ПК при создании оптически прозрачных абразивостойких изделий;-провестисистемныеисследованияпоструктурообразованиюиформированию гетерогенных гетерофазных структур ДНПКМ на основеоптически прозрачного ПК с активным светопреобразующим наполнителемлюминофором и светорассеивающими добавками различной природы длясозданияновыхфункциональныхполимерныхсветопреобразующихсветорассеивающих материалов и светотехнических изделий нового поколения;и18- разработать новые составы и оптимизировать технологические схемы ирежимы получения многофункциональных композиционных материалов наоснове ПК с высоким уровнем технологических и специальных характеристик(ударостойкие, атмосферостойкие, абразивостойкие, светопреобразующие исветорассеивающие),атакжетехнологиипереработкиновыхмногофункциональных ПКМ на основе ПК высокоскоростными методами визделия различного назначения;- провести комплексные работы по разработке научно-технической итехнологическойдокументацииивнедрениюразработанныхмногофункциональных материалов на основе ПК в промышленное производствои созданию инновационной продукции для расширения отечественного рынка.Научная новизна работы заключается в следующем:- предложен системный подход к организации многоуровневой структурыПКМ – дисперсно-наполненных систем, нанокомпозитов и смесей полимеров наоснове ПК, ее описания с позиций решетчатой модели в терминах обобщенныхпараметров структуры (Θ, В.

М, аср и аср/d) и установлена связь параметровдисперсной структуры, строения и свойств граничных слоев с основнымифункциональными характеристиками разработанных высоко ударопрочных,абразивостойких и светотехнических полимерных материалов; Выявленныезакономерности обеспечивают возможность оптимизации комплекса физикомеханических, технологических и эксплуатационных свойств конструкционныхполимеров на примере поликарбоната за счет структурной или поверхностноймодификации;- для ударопрочных ДНПКМ на основе смесей поликарбоната с полимерамиразной совместимости - полиолефинами, сополимерами АБС и ПАТФ,установлены закономерности построения фазовой структуры, получены фазовыедиаграммы и впервые показана связь состава и строения граничных слоев сударостойкостью.

Характеристики

Список файлов диссертации