Диссертация (1091354), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Из рисунка 3.57 видно, что в диапазоне 60 - 800С χ не меняется, а выше 85 0С наблюдается резкое ее увеличение, которое вдальнейшем остается без изменения. Очевидно, что перегиб при температуре 850С является началом интенсивного процесса кристаллизации. По результатамТМА температура размягчения образцов составила 83 0С. При температуре вышетемпературы размягчения подвижность полимерной цепи повышается, чтоспособствуетболеебыстройкристаллизациизакономерность отмечена и на образцах ППЭТФ.материала.Установленная10721340.161408.42%T11340.161408.424000.0360032002800240020001800cm-11600140012001000800650.0Рисунок 3.56 ИК-спектры, снятые с поверхности литьевых образцов ППЭТФ доОтносительная оптическая плотность (D1340/D1410)(1) и после теплового воздействия (2) (Т = 90 0С).0.140.121, 20.100.080.060.045560657075808590951000Температура, СРисунок 3.57 Зависимость относительной оптической плотности полосы 1340 см-1от температуры для ППЭТФ(1) и ВПЭТФ + (ФБО + СЗДиФт)108Согласно данным ИК-спектроскопии кристаллическая часть в образцахувеличилась на 40 - 50%, что хорошо согласуется с данными ДСК (таблица 3.16).Вследствиеувеличенияχнаблюдаютсяизменениявпрочностныххарактеристиках полимера: предел прочности и модуль упругостиприрастяжении увеличиваются на ~ 20%, а относительное удлинение при разрывеснижается в ~ 20 раз.Таблица 3.16 Теплофизические и физико-механические характеристики ППЭТФ иВПЭТФ + (ФБО + СЗДиФт) до и после теплового воздействия (Т = 90 0С)ППЭТФсуткиХарактеристикаТс, CTпл, 0C∆Hпл, Дж/гТкр, 0CТкр, 0C∆Hкр, Дж/гα, %χ, %σт, МПаσр, МПаε, %Ер, %00762494412013025144359303302400324839121326927733202900ВПЭТФ + (ФБО + СЗДиФт)сутки0376248251404110512812122213284595587632403602024002900Полученные результаты по тепловому воздействию показали, что уаморфного полиэтилентерефталата, при температуре более 80интенсивныйпроцесскристаллизации,которыйприводит0кС проходитизменениюэксплуатационно-технологических характеристик полимера, что необходимоучитывать при эксплуатации изделий.Таким образом, в результате проведенных исследований предложенымеханизмы химических реакций и сбалансированная система УЦ + СТ,оптимального состава для получения из вторичного сырья (флексы ВПЭТФ) с φв= 0,5 масс.% при экструзии нового термостабильного ПМ по комплексу109технологических и физико-механических свойств полностью соответствующегоППЭТФ(ТУ2226-487-00209349-2010,Полиэтилентерефталатвторичныйэкструзионный) (Приложение 1 - Акт и протокол испытания).Разработка технологии получения экструзионной ленты из вторичного3.4полиэтилентерефталата с повышенной влажностьюИз флексов ВПЭТФ с φв = 0,5масс.% получить ленту толщиной более 1 ммметодом экструзии не представлялось возможным [147, 148].На основании установленных закономерностей и полученных результатовразработана непрерывная технология получения аморфной ленты (α ≥ 5%) изВПЭТФ с φв = 0,5 масс.%, которая исключает предварительную сушку исходногосырьяиодновременновключаетегохимическуюмодификациюитермостабилизацию с последующим формованием изделия.Дляподавленияпроцессакристаллизацииприменялитехнологиюполучения ленты с быстрым охлаждением расплава на барабане на специальносконструированной и изготовленной совместно с ООО «Арсенал инжиниринг»установке на базе двухшнекового экструдера ZSK - 40 фирмы Werner & Pfleiderer(Германия) с L/D=40 и D=40 мм.
Схема процесса получения ленты приведена нарисунке 3.58.Переработку осуществляли при оптимизированном режиме, которыйобеспечиваетнеобходимыесилоскоростныеитемпературно-временныепараметры необходимые для эффективной модификации и термостабилизацииВПЭТФ (таблица 3.17).110Рисунок 3.58 Технологическая схема получения ленты1-бункер экструдера; 2-дозирующее устройство; 3-экструдер; 4-вакуумный насос; 5-плоскощелевая головка; 6-приёмныйохлаждающий барабан; 7-струны; 8-щелевые дюзы; 9-свободновращаяющийся валок; 10-тянущие валки; 11-стол;12-узел резки111Таблица 3.17 - Технологический режим экструзии лентыТехнологический параметрТемпература экструдера по зонам, 0С:III-IVVТемпература переходника, 0С:Температура формующей головки, 0С:Частота вращения шнека, об/минПроизводительность, кг/часВакуумметрическое давление, кПаЭлектростатический прижим, кВЧастота вращения барабана, м/минТемпература охлаждающего барабана, 0СЗначение2602652602502601002040-80302-310-20Сухое смешение компонентов (ВПЭТФ + ФБО + СЗДиФт) осуществляли всмесителе типа «пьяная бочка».
Подготовленную смесь помещали в загрузочныйбункер с одношнековым питателем для ее подачи в загрузочную зону экструдера.Далее расплавчерез переходник (рисунок 3.59) поступаетв угловуюплоскощелевую головку шириной 70 мм с профилирующим зазором толщиной1,7 мм (рисунок 3.60), из которой далее на приемный охлаждающий барабан. Научастке от головки до охлаждающего барабана лента вытягивается подсобственным весом. Вращение барабана осуществляется приводом в направлениипротив часовой стрелки для обеспечения максимального угла охвата барабана ~270 0С, что позволяло эффективно использовать его поверхность для охлажденияленты.
С целью обеспечения прижатия и надежного контакта всей поверхностилентысохлаждающимбарабаномдозавершенияееокончательногоформирования, на расплав над линией контакта ленты, совпадающей собразующей барабана, наносили электрический заряд при помощи параллельнонатянутой струны, подключенной к источнику питания. Разность потенциаловмежду лентой и заземленным барабаном составляла ~ 30 кВт.112Рисунок 3.59 Переходник для плоскощелевой экструзионной головкиРисунок 3.60 Угловая плоскощелевая головка для получения ленты измодифицированного и термостабилизированного ВПЭТФ.Для ускорения охлаждения ленты было предусмотрено воздушноеохлаждение через щелевые дюзы короба, охватывающего барабан. Расчетнаяскорость воздушного потока с температурой 20 - 25 0С составляла 18 м/сек. После113выхода из зоны воздушного охлаждения, лента отделяется от барабана поднатяжением при помощи свободно вращающегося валка и группы приводныхтянущих валков и подается на стол, для последующей поперечной резки.Оценка физико-механических свойств полученных экструзионных изделийпоказала, что лента из ВПЭТФ + (ФБО + СЗДиФт) (φв = 0,5масс.%)характеризуется высокими деформационно-прочностными показателями науровне ленты из ППЭТФ (таблица 3.18) (Приложение 2 - Акт изготовления ииспытания опытных партий лент).Таблица 3.18 - Деформационно-прочностные характеристики лентХарактеристикаσт, МПаσр, МПаε, %α, %ППЭТФ56423505ВПЭТФ + (ФБО + СЗДиФт)54543805Таким образом, изготовлено качественное экструзионное изделие из ПМ наоснове ВПЭТФ с высокими эксплуатационными характеристиками в условияхповышенных температур технологического процесса и влажности (φв = 0,5масс.%).На разработанную технологию получен патент РФ № 2481952 от 27.12.2011г.
«Способ получения полимерной ленты из вторичного полиэтилентерефталата».Технологическиепараметрыпереработкимодифицированногоистабилизированного ВПЭТФ в изделие использованы при разработке временноготехнологического регламента ВТР № 13-2014 на процесс получения изделия«Георешетка бесшовная» - ТУ № 2291-491-00209349-2011 (рисунок 3.61), котораяможет быть эффективно использована при строительстве транспортных дорог иблагоустройстве прилегающих к ним тратуаров, а так же при возведении экопарковок (Приложение 3).114Рисунок 3.61 Секция «Георешетки бесшовной»Выпущена опытная партия изделий и проведен комплекс испытаний сположительнымзаключениемиполученактовнедренииразработки(Приложение 4).Полученное изделие способно заменить выпускаемые в настоящее времяаналоги этой группы из ПЭ, стоимость которых находится в диапазоне 380 - 670руб./м2. Расчетная себестоимость «Георешетки бесшовной» в среднем в два разаниже и составляет ~240 руб./м2.
По данным Росавтодора, суммарный эффект отиспользования геосинтетических материалов в сети федеральных российскихавтомобильных дорог в 2009-2010 гг. составил около 100 млн. руб. при объемеиспользования 1,5 млн. м2 [147].115Выводы1.Разработана и на практике реализована непрерывная экструзионнаятехнология получения нового термостабильного ПМ из ВПЭТФ с φв = 0,5 масс.%с молекулярными (Mw = 106000, Mn = 48000, Mz = 252000, [η] = 80 мл/г),реологическими (ПТР = 5 г/мин) и физико-механическими (σт = 58 МПа, σр = 32МПа ε = 360 %, aуд = н/р) характеристиками на уровне ППЭТФ, что позволяетполучать материалы и изделия требуемого качества.
На полученный ПМ наоснове модифицированного и термостабилизированного ВПЭТФ разработаны ТУ№ 2226-487-00209349-2010 «Полиэтилентерефталат вторичный экструзионный».2.массовых,Изучено влияние содержания влаги на изменение молекулярнореологических,теплофизическихифизико-механическиххарактеристик ВПЭТФ в процессе экструзии на стандартном технологическомоборудовании. Показано, что при повышенном содержании влаги в материале (φв= 0,5 масс.%) в условиях высоких температур экструзии ММ ВПЭТФуменьшается на ~25%, что приводит к снижению вязкости и комплекса физикомеханических характеристик материала.3.классовИсследовано влияние многофункциональных добавок различных(диангидриды,бисоксазолины,диэпоксиды,фосфаты,фосфиты,фосфонаты, фенолы) и их смей на комплекс свойств ВПЭТФ с φв = 0,5 масс.% притемпературах экструзии (до 2600С). Установлены зависимости молекулярномассовых (Mw, Mn,Mz, [η]) и реологических характеристик ВПЭТФ от ихсодержания.
Предложены и оптимизированы составы модифицирующих систем,которые способны эффективно увеличивать ММ ВПЭТФ с φв = 0,5 масс.% впроцессе экструзии: фениленбисоксазолин, пиромеллитовый диангидрид истерически затрудненный дифосфит.4.Рекомендовано в условиях температур переработки и повышеннойвлажности вводить в ВПЭТФ удлинитель цепи - пиромеллитовый диангидрид, вформеконцентрата,содержащегостабилизирующуюсистему,а116термостабилизатор в виде смеси стерически затрудненного дифосфита состерически затрудненным фенолом в заданном соотношении.5.На основании изучения закономерностей термоокислительной игидролитическойдеструкцииполученныхкомпозицийнаосновемодифицированного ВПЭТФ оптимизирован состав многофункциональныхдобавок,включающийудлинительцепи–фениленбисоксазолинитермостабилизатор – стерически затрудненный дифосфит, который обеспечиваетпереработку и получение при повышенной влажности в полимере и температурекачественных экструзионных изделий из ВПЭТФ на уровне ППЭТФ.6.Установлен механизм действия компонентов модифицирующейсистемы и предложены химические реакции взаимодействия удлинителя цепикласса бисоксазолинов - ФБО с концевыми СООН - группами ВПЭТФ вприсутствии фосфитного термостабилизатора - СЗДиФт и влаги при экструзии.7.Оптимизированытехнологическиепараметрыинапрактикереализована непрерывная технология изготовления аморфной ленты (α ≤ 5%) свысокими физико-механическими показателями (σт, = 54 МПа, σр = 54 МПа, ε =380%) из ВПЭТФ методом экструзии, которая включает стадии химическоймодификацииитермостабилизацииполимеравнепрерывномпроцессеформования изделия в условиях повышенных температур и влажности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
