Диссертация (1141499), страница 10

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

Текст из файла (страница 10)

Для этого кривые релаксации напряжения, построенные приразличных температурах, сдвигались в горизонтальном направлении вдольоси логарифма времени logt с построением обобщенной кривой [89].79При построении обобщенной кривой изначально выбиралась базоваятемпература, которая называется температурой приведения (Т0). В нашемслучае это комнатная температура (23°С). Далее кривые в координатах ζ–logtсдвигались вдоль направления оси времени до совпадения с исходнойбазовой кривой. Таким образом, постепенно сдвигались все кривые,полученные при всех температурах.На рисунке 4.17 а-г показаны кривые релаксации напряжения,полученные при разных температурах, для исходного ПЭ, и ПЭ,наполненного УНТ1, УНТ2, и УНВ соответственно, а на рисунке 4.18 а-гпоказаны те же кривые, но в полулогарифмическом масштабе.Дляхарактернарелаксационныхособенность,квазиравновесныхрелаксациикривыхрассмотреннаянапряжений:располагаютсявсехвсесисследованныхвышеувеличениемниже,а,дляматериаловначальныхтемпературызначит,икривыеуменьшаютсяирелаксирующие напряжения, однако, в области высоких температурпроисходит рост релаксирующих напряжений, связанный с конкуренциейвлияния аморфной и кристаллической части на релаксационные модули.80Рисунок 4.17 – Кривые релаксации напряжения для исходного инаномодифицированных образцов, измеренные при различных температурах:а - ПЭ исходный; б - ПЭ+УНТ1 0,1%; в - ПЭ+УНТ2 0,1%; г - ПЭ+УНВ 0,1%.8182Рисунок.

4.18 – Кривые релаксации напряжений, построенные при различныхтемпературах: а - ПЭ исходный; б - ПЭ+УНТ1 0,1%; в - ПЭ+УНТ2 0,1%; г ПЭ+УНВ 0,1% полулогарифмическом масштабе.Для получения обобщенных кривых релаксации напряжения мырелаксационные кривые аппроксимировали уравнением Больцмана – (1.1) сиспользованием ядра релаксации Т1(η) – (2.4) и после этого в автоматическомрежиме смещали вдоль оси logt. Полученные таким образом кривыепоказаны на рисунке 4.19 а-г.83Рисунок 4.19 – Обобщенные кривые, построенные сдвигом кривыхрелаксации вдоль оси времени: а — ПЭ исходный; б — ПЭ+УНТ1 0,1%; в —ПЭ+УНТ2 0,1%; г — ПЭ+УНВ 0,1%Зависимость фактора сдвига aT от температуры (Т-Т0) показана нарисунке 4.20, из которого видно, что фактор сдвига для всех образцов84закономерно возрастает с ростом разности температур Т-Т0, а затем в областисравнительно высоких температур он практически перестает меняться.Рисунок 4.20 – Зависимость фактора сдвига от температуры для всехисследованных образцовТаким образом, температурная зависимость фактора сдвига на всем еепротяжении не подчиняется уравнению Вильямса-Лэндела-Ферри (ВЛФ):log aT C (T  T0 )log (T ) 1,(T0 )C2  (T  T0 )(4.2)где η(T) — время релаксации при температуре Т; η(T0) — тоже самое притемпературе Т0 (температуре приведения); С1 и С2— константы материала[201].ОбобщенныекривыеисходногоПЭинаномодифицированныхкомпозитов показаны на рисунке 4.21.

Обобщенная кривая для исходного ПЭна всем ее протяжении располагается намного ниже обобщенных кривыхнаномодифицированных композитов, хотя в области больших временнаблюдения это различие становится менее заметным. Наибольшиминапряжениями характеризуется кривая композита ПЭ+УНТ1 0,1 мас.%, аостальные кривые располагаются между ними, причем влияние УНТ2 и УНВ85примерно одинаковое. Наиболее логичным объяснением такого различияявляется то, что удельная поверхность УНТ1, характеризующая степеньвзаимодействия на границе полимер-наполнитель, в несколько раз большечем у УНТ2 и УНВ, что также подтверждается результатами испытаний насжатие.Рисунок 4.21 – Обобщенные кривые, построенные с помощью полинома 6-йстепени, для всех исследованных наномодифицированных композитовДля прогнозирования механической работоспособности на длительноевремя можно описывать обобщенную кривую уравнением Больцмана.Применим ядра релаксации T1(η) – (2.4) и T2(η) – (2.6) для такого описания.Таблица 4.3 содержит величины релаксирующих напряжений, взятых собобщенной кривой для наномодифицированного композита, наполненногонанотрубками УНТ1.86Таблица 4.3 – Значения величин релаксирующих напряжений, взятых собобщенной кривой для наномодифицированного композита, наполненногонанотрубками УНТ1t, минζ, МПа0.514,67113,33212,33311,75411,25511,0610,9910,33159,75309,0458,55607,95907,671207,411807,02406,673006,583606,507206,33Аппроксимация, проведенная с помощью компьютерной программы«Каскад» (ИНЭОС РАН), показана на рисунке 4.22.Параметры релаксации образца следующие: константа скоростивзаимодействия релаксаторов k = 0.001, порядок реакции взаимодействиярелаксаторов n =3.0, начальное напряжение ζ0 = 20.8 МПа, квазиравновесноенапряжение ζ∞ = 5.4 МПа.

Таким образом, напряжение за большое время87релаксационного процесса не спадает до нуля, а сохраняет довольно большоезначение. Это значит, что при отсутствии побочных процессов деструкцииматериал будет сохранять длительную работоспособность в условияхдеформирования и нагружения.ExperimentT1T216напряжение , МПа14121086420050100150200время t, минРисунок 4.22 – Аппроксимация обобщенной релаксационной кривой4.2. Строительные материалы из смесей АБС-пластика с другимиполимерами4.2.1.

Смеси АБС-пластика и поливинилхлоридаЭти смеси патентуются, начиная с середины 60-х годов XX века. Смесьполучают смешением компонентов в расплаве, причем компоненты имеютхорошую совместимость. Применяются для переработки экструзией, литьем,термоформованием или каландрованием.

В смеси проявляется эффектсинергии: АБС обладает высокой стойкостью к удару, но горюч; ПВХ имеетнизкую стойкостью к удару, но относится к числу самозатухающих [116].88Смеси с содержанием ПВХ более 30% трудны в переработке, но сочетаютстойкость к удару и свойство самозатухания. Также они обладаютстойкостью к ультрафиолету [137]. Особый интерес представляют смеси совторичным АБС-пластиком, так как это:1)расширяетприменениеинженерныхпластмасс,трудноперерабатываемых и дорогих, за счет разбавления полимерами сменьшей стоимостью;2) дает возможность создания материала с улучшенными свойствами;3) решает проблему утилизации отходов [165].4.2.1.1 Зависимость модуля упругости от состава смесей вторичногоАБС-пластика и поливинилхлоридаНами были получены смеси вторичного АБС-пластика с ПВХ.

Для этихсмесей в работах [154,153,156,162] определены модули упругости образцов взависимости от содержания АБС-пластика. Эти зависимости представленына рисунке 4.23. На этом рисунке пунктирная линия проведена поэкспериментальным точкам, полученным в работе [156]. Заметим, чтосредняя ошибка аппроксимации равна 7%.Расчеты проведены по формуле (4.3), полученной в работе [86] сучетом формулы (4.4), связывающей молярную долю αm с весовой αw:Eгде  Vi  i2  Vi  i11   m, 2  A  1 A 1 ,1  m, 2  E1E 2 E1 = А;   Vi i1и   Vi i2(4.3)– ван-дер-ваальсовы объемыповторяющихся звеньев полимера 1 и 2 соответственно; αm,2 – мольная доляполимера 2, Е1 и Е2 – модули упругости полимеров 1 и 2 соответственно;89m 1,M2  11 1M 1   w(4.4)где M1 и M2 – молекулярные массы повторяющихся звеньев полимеров 1 и 2соответственно.Е, МПа12501200115011001050100000.20.40.6 0.81.0wРисунок 4.23 – Зависимость модуля упругости E от весовой доли αwвторичного АБС-пластика в смеси с ПВХПлотность, мольные и ван-дер-ваальсовы объемы, молекулярные массыповторяющихся звеньев компонентов смеси приведены в таблице 4.4.Таблица 4.4 – Физические параметры компонентов смеси вторичного АБСпластика с ПВХВан-дерМолекулярнаяМольныйваальсовПлотностьмасса повторяПолимерыобъемV,мобъемρ, г/см3ющегося звена,3см /мольi Vi , Ǻ3МАБС-пластик18.669.276.469.9ПВХ19.443.348.962.5Отметим, что полученные материалы обладают значительнымимодулями упругости, являются совместимыми и имеют презентабельный90внешний вид.

Они вполне могут быть использованы в качестве отделочныхстроительных материалов.4.2.1.2. Исследование истираемости композитов на основе ПВХ и АБСпластикаТест на истирание на абразиметре Табера проводился для того, чтобыоценить устойчивость к истиранию покрытий из материалов, полученныхнами на основе смесей вторичного АБС-пластика с поливинилхлоридом. Длясравнения был испытан образец на основе АБС-пластика без добавок.Результаты показали, что смеси содержащие АБС-пластик с добавлениемПВХ при содержании 60 ПВХ и 40 АБС обладает меньшей истираемостью,что является положительным фактором при производстве материалов наоснове этой смеси [43,149].На рисунке 4.24 показаны зависимости истираемости полученныхобразцов и стандартных образцов от длины истирающего пути. Видно, чтопредложенные образцы не уступают стандартным покрытиям, которыешироко используются на практике.Рисунок 4.24 Зависимости истираемости (г) полученных образцов истандартных образцов от длины истирающего пути (м)91Таблица 4.5 – Данные по истираемости образцов из чистого вторичного АБСи из смеси вторичного АБС/ПВХ в концентрации 40/60АБС/ПВХ40/60m1, масса образца до, г52,2273Плотность образца, г/см1,17Жесткость абразива, H**р100100 оборотов = 30 метровm2, масса образца после 100 циклов52,153испытания, гTAR60,100(m) - истираемость одного0,074образца при 100 циклах, гG60,100(V) - истираемость одного образца0,06по объему износа, см3Наименование смесиG60,100(m/S) - истираемость одного образцапо потере массы к поверхности, г/см20,003200 оборотов = 60 метровm3, масса образца после 200 циклов52,148испытания, гTAR600,200(m) - истираемость одного0,079образца при 200 циклах, гG600,200(V) - истираемость одного образца0,07по объему износа, см3G600,200(m/S) - истираемость одногообразца по потере массы к поверхности,0,0032г/см2000 оборотов = 600 метровm4, масса образца после 2000 циклов51,717испытания, гTAR600,2000(m) - истираемость одного0,510образца при 200 циклах, гG600,2000(V) - истираемость одного образца0,44по объему износа, см3G600,2000(m/S) - истираемость одногообразца по потере массы к поверхности,0,0202г/смЧистый АБС58,4531,17р10058,3700,0830,070,00358,3680,0850,070,00357,9280,5250,450,02092В таблице 4.5 приведены данные по истираемости предложенных намиобразцов чистого вторичного АБС и смеси АБС/ПВХ в концентрации 40/60.Таким образом, полученные смеси вполне могут найти применение длянапольных покрытий, поскольку они обладают малой истираемостью.Нами было проведено внедрение полученных материалов на основевторичного АБС/ПВХ.

Характеристики

Список файлов диссертации