Диссертация (1141499)
Текст из файла
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"На правах рукописиМацеевич Андрей ВячеславовичСТРУКТУРА И СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НАОСНОВЕ НАНОМОДИФИЦИРОВАННЫХ КОМПОЗИТОВ И СМЕСЕЙПОЛИМЕРОВСпециальность 05.16.09 – Материаловедение (строительство)Диссертацияна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:заслуженный деятель науки РФ,доктор химических наук, профессорАскадский Андрей АлександровичМосква – 20192ОглавлениеВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................
5ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ............................................................ 121.1. Полиэтилен: структура, свойства, применение в строительстве ... 121.1.1. Общая характеристика полиэтилена низкого давления ........... 151.2. Наномодифицированные композиты на основе полиэтилена ........ 171.2.1. Общие принципы создания полимерных композиционныхматериалов .....................................................................................................
181.2.2. Функциональные наполнители для полиэтилена ....................... 191.2.3. Углеродные нанонаполнители ........................................................ 221.2.4.Свойства наномодифицированных композитов на основеполиэтилена ................................................................................................... 241.3. АБС-пластик: структура, свойства, направления применения ..... 291.4. Полимерные композиты, наполненные древесиной (ДПК)............. 321.5. Релаксационные свойства полимерных материалов ........................
341.5.1. Общие сведения о релаксационных свойствах ............................ 341.5.2. Релаксация напряжения ................................................................... 34ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ............................. 412.1 Объекты исследования ............................................................................. 412.1.1. Полиэтилен низкого давления......................................................... 412.1.2. Углеродные нанотрубки ...................................................................
412.1.3. Углеродные нановолокна ................................................................. 422.1.4. Сажевый концентрат ......................................................................... 422.1.5. Лапроксид (моноглицидиловый эфир 2-этилгексанола) ........... 432.1.6. АБС-пластик ....................................................................................... 442.1.7. Поливинилхлорид .............................................................................. 452.1.8. СКЭПТ ..................................................................................................
452.1.9. Полипропилен ..................................................................................... 452.1.10. Древесно-полимерные композиты................................................ 462.2. Методы исследования ..............................................................................
472.2.1. Термомеханический анализатор (ТМА) ........................................ 472.2.2. Испытания на сжатие и релаксацию напряжения ...................... 472.2.2.1. Испытания на релаксацию напряжения................................. 4832.2.2.2. Аппроксимация кривых релаксации напряжения в линейнойобласти механического поведения ........................................................ 482.2.3.Определение плотности и степени кристалличности ..................
502.2.4. Определение истираемости .............................................................. 503. ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИЙ................................................................... 533.1. Получение композиций на основе полиэтилена ................................. 533.1.1. Приготовление полимерных смесей на основе полиэтилена .... 533.1.2 Прессование композиций из полиэтилена ..................................... 543.2.
Получение композиций на основе АБС-пластика ............................. 543.2.1. Приготовление полимерных смесей на основе АБС-пластика иПВХ.................................................................................................................. 543.2.2. Приготовление полимерных смесей на основе АБС-пластика иСКЭПТ ............................................................................................................ 553.2.3. Приготовление полимерных смесей на основе АБС-пластика иПЭВД ...............................................................................................................
56ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ ........................................ 574.1. Свойства наномодифицированных композитов ПЭ, содержащихуглеродные наполнители ............................................................................... 574.1.1.Предельные механические свойства наномодифицированныхкомпозитов ..................................................................................................... 584.1.2. Исследование релаксационных свойствнаномодифицированных композитов ...................................................... 614.1.2.1. Релаксационные свойства наномодифицированныхкомпозитов в широком температурном интервале ...........................
724.1.2.2. Построение обобщенных кривых ............................................. 784.2. Строительные материалы из смесей АБС-пластика с другимиполимерами ....................................................................................................... 874.2.1. Смеси АБС-пластика и поливинилхлорида ................................. 874.2.1.1 Зависимость модуля упругости от состава смесей вторичногоАБС-пластика и поливинилхлорида .................................................... 884.2.1.2.
Исследование истираемости композитов на основе ПВХ иАБС-пластика ............................................................................................ 904.2.2. АБС-пластик в смеси со СКЭПТ..................................................... 9244.2.3 Модуль упругости смесей АБС-пластика с полиэтиленом......... 944.3. Расчетные схемы ....................................................................................... 974.3.1. Расчетная схема для оценки температуры стеклованияполимеров ...................................................................................................... 974.3.2.
Расчетная схема для оценки температуры кипения смесиполимера с растворителем ....................................................................... 1014.3.3. Проверка адекватности расчетной схемы для оценки модулясдвига и коэффициента Пуассона нанокомпозитов на основеполимеров ....................................................................................................
1074.3.4. Анализ влияния химического состава и концентрациикомпонентов смеси полимер-растворитель на предел вынужденнойэластичности и вязкость ........................................................................... 1144.4. Эксперименты по релаксации напряжения для ДПК .....................
1164.5. Релаксация наряжения композиционного материала на основевторичного полипропилена, в который «запечатан» асбест ................ 129ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................. 132СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................... 135ПРИЛОЖЕНИЕ ................................................................................................. 1565ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования. В последнее время создание новыхполимерных строительных материалов все чаще идет либо путем использованиявторичных материалов, либо путем применения нанотехнологий.
Исследованияразличныхсвойствтакихматериаловпроводилисьотечественнымиизарубежными учеными. Однако релаксация напряжения для нанокомпозитов наоснове полиэтилена и нанотрубок, а также смесей вторичного АБС-пластика споливинилхлоридом, древесно-полимерных композитов, в которых матричнымполимером является ПВХ, смесей вторичного полипропилена с асбестом никогдане изучалась. Для полимерных композитов это имеет важное значение, посколькупозволяет определить реальные сроки эксплуатации изделий.Работа выполнена на базе кафедры Технологии вяжущих веществ и бетоновНИУ МГСУ при финансовой поддержке РФФИ (проект №15-03-09337 А).Степень разработанности темы.
Проверена адекватность существующих ивновьразработанныхматематическихмоделейирасчетныхсхемдляколичественной оценки свойств полимерных материалов на большом количествеполимерных смесей и нанокомпозитов. Среди них смеси полиэтилена снанотрубками,поливинилхлоридасАБС-пластиком,поликарбонатаиполиметилметакрилата с пластификатором (дибутилфталатом), полипропилена сасбестом, АБС-пластика со СКЭПТ и с полиэтиленом. Изучены такие свойстваматериалов, как модуль упругости, релаксация напряжения при разныхдеформациях и температурах, вязкость, прочность, температура кипениярастворовполимеров,температураплавления,истираемость.Выбраныоптимальные композиции (содержание вторичного АБС-пластика в смеси с ПВХ,равное 40%, которые рекомендованы для производства строительных материалов;полиэтилена с 0.1% нанотрубок УНТ1).6Цель и задачи исследования.
Целью диссертационной работы являетсяразработка новых и модификация прежних расчетных схем для прогнозированияосновных термических и механических свойств смесей полимеров с учетомособенностей структуры молекулярного строения полимеров; получение, а такжеисследование структуры и свойств строительных материалов на основенаномодифицированных композитов на основе полиэтилена, наполненногонанотрубками, древесно-полимерных композитов (ДПК), в которых матричнымполимером является поливинилхлорид, а также смесей АБС-пластика споливинилхлоридом.Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:1. Получение материалов строительного назначения на основе вторичногоАБС-пластика и поливинилхлорида, а также на основе полиэтилена и нанотрубок;2.
Установление влияние температуры, типа наполнителей на прочностныеи деформационные свойства исследуемых композитов (в том числе снаноразмерными структурными элементами);3. Применениерасчетныхсхем,позволяющихпроводитьоценкитемпературы стеклования линейных и сетчатых полимеров для исследуемыхматериалов,модуляупругости,пределапрочностиивязкостипластифицированных полимеров;4. Установление экспериментальных зависимостей релаксации напряженияв объектах исследования при разных температурах и составах материалов,построениеобобщенныхкривыхиоценкадлительноймеханическойработоспособности полученных материалов;5. Разработка расчетной схемы для прогнозирования температуры кипениярастворов полимеров, основанной на химическом строении полимера ирастворителя, предназначенной для метода эбуллиоскопии;6.
Проведение опытно-промышленного внедрения полученных материаловна основе смесей вторичного АБС-пластика и ПВХ.7Научная новизна.– разработана и обоснована корректировка теоретической зависимоститемпературы стеклования от химического строения полимеров, заключающаяся вучете влияния атомов и полярных групп, расположенных в основной цепи и вбоковых ответвлениях, что повысило адекватность расчетов и привело купрощению процедуры расчета;– разработана расчетная схема для количественного анализа температурыкипениярастворовполимеров,отличающаясявозможностьюнаосновехимического строения полимера и растворителя учесть влияние температуры наскрытую теплоту испарения;–установлено,чторелаксациянапряжениядревесно-полимерныхкомпозитных материалов, а также нанокомпозитов на основе полиэтилена,адекватно описывается уравнением Больцмана с ядром релаксации T1(η),разработанным и предложенным исключительно для полимеров.Теоретическая и практическая значимость работы.– обоснованы результаты исследования связей состава и структурыкомпозиционных материалов с комплексом физико-механических свойств сучетом молекулярного строения полимеров.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
