Научные основы создания пенопластов второго поколения (стр. 20 )

2

3

 

t, мин

Рис. 31. Кинетика разложения порофора ЧХЗ-21 при 140 оС в присутствии мочевины, роданистого калия и мела. Соотношение компонентов - 1:0,5:0,5:1(1), 1:0,5:0,5: :0,5(2), 1:0,5:0,5:0(3).

 

мирском химическом заводе было установлено, что температуру разложения необходимо снизить до 120 оС. При этих температурах выбранные ак-тивирующие системы оказались малоэффективными. Это предопределило переход к трехкомпонентным активирующим системам. На предварительном этапе нами были изучены в качестве активаторов разложения вещества, содержащие атомы с переменной валентностью (табл. 20) и производные аммиака (табл. 21).

 

Таблица 20

Влияние соединений хрома и марганца разной валентности

на разложение порофора ЧХЗ-21

Соединение	Соотношение порофор : добавка, мас. ч.	Газовое число, см3/г	Температура разложения, 0С
Mn2O3	1:1	209	172
MnO2	1:1	233	140
KMnO4	1:1	400	117
KMnO4	1:2	449	112
KMnO4	1:0,5	304	124
KMnO4	1:0,25	281	130
KMnO4	1:0,125	221	153
Сr2O3	1:1	175	180
K2СrO4	1:1	204	145
PbСrO4	1:1	238	135
K2Сr2O7	1:1	350	110

Данные табл. 21 показывают, что эффективность этих добавок несколько ниже, хотя остается достаточно значительной. В отличие от аминопласта и уротропина полиэтиленполиамин оказался ингибитором, и разложение композиции при нагревании до 230 0С практически не наблюдалось.

Из данных табл. 20 видно, что при повышении валентности марганца и хрома эффективность соединений как активаторов разложения порофора повышается.

Таблица 21 Влияние азотосодержащих соединений на разложение порофора ЧХЗ-21 (соотношение компонентов 1:1)

Соединение	Газовое число, см3/г	Температура разложения, 0С
Мочевина	217	150
Аминопласт	187	170
Уротропин	156	175
Полиэтиленполиамин	94	>230

Таким образом, в результате проведенных экспериментов показано, что исследуемые вещества оказывают определенное влияние на процесс разложения АДКА. Но Тразл ниже 140 0С наблюдается только в случае использования соединений, содержащих марганец (VII) и хром (VI) в соотношениях более 0,25:1.

При добавлении соединений этих двух элементов к исходной композиции позволило добиться увеличения газового числа и снижения температуры разложения АДКА (табл. 22).

Таблица 22

Влияние добавок на разложение порофора ЧХЗ-21

Соединения	Соотношение порофор : добавки, мас. ч.	Газовое число, см3/г	Температура разложения, 0С
Мел : KMnO4	1:2:0,5	247	150
Мел : K2Cr2O7	1:2:0,5	252	170
А	1:0,5:2	220	140
А – KMnO4	1:0,5:2:0,5	248	95
А – K2Cr2O7	1:0,5:2:0,5	322	120
А	1:1:1	204	135
А – K2Cr2O7	1:1:1:1	349	113
А – K2Cr2O7	1:1:1:0,5	347	118
А – Cr2O3	1:1:1:1	148	140
А – KMnO4	1:1:1:1	259	98
А – KMnO4	1:1:1:0,125	220	125
А – Mn2O3	1:1:1:1	249	130
А – MnO2	1:1:1:1	213	140

Примечание. А – мочевина – мел

На рис. 32 представлена зависимость газового числа и температуры разложения от количества активирующей добавки K2Cr2O7.

Анализируя полученные кривые, можно предположить, что здесь имеют место два фактора, влияющих на процесс разложения. Уже незначительные количества активатора изменяют химизм процесса разложения АДКА, но гетерофазность процесса, по-видимому, затрудняет контакт всех компонентов друг с другом, поэтому существует определенная критическая концентрация (в данном случае 0,2), после которой достигается максимально возможный контакт всех компонентов.

Рис. 32. Зависимость газового числа (1) и температуры разложения порофора ЧХЗ-21 (2) от содержания К2Сr2О7 в активирующей системе мочевина (1 мас. ч.) - мел (1 мас. ч.)

Т, оС

1

2

С, мас. ч.

 

Все вышеизложенное позволяет констатировать, что теоретический подбор и расчет количества активаторов возможны лишь при использовании в качестве активатора разложения индивидуального вещества. Применение двух, а тем более трех и более компонентных активаторов практически не поддается прогнозированию. В то же время на практике чаще встречаются именно многокомпонентные пластмассы. Поэтому, несомненно, наиболее перспективным является путь создания таких композиций, в которых их ингредиенты выполняют одновременно две и более функции. Например, активатор разложения газообразователя является и

термостабилизатором полимера, например ПВХ, регулятор вязкости расплава полимера может быть активатором разложения вспенивающегося агента и т. п. Данный путь привел к ряду интересных результатов, новизна и практическая значимость которых подтверждена рядом авторских свидетельств [134, 231-238].

 

Рис. 33. Кинетика разложения порофора ЧХЗ-21 при 140 оС (1, 3) и 120 оС (2, 4) в присутствии мочевины (1мас. ч.) и мела (1мас. ч.) и 0,25 мас. ч. К2Сr2О7(1,2) или КМnО4 (3, 4) в среде пластификаторов (ТКФ и ДБФ) (б) и без них (а)

4

t, мин t, мин

 

3.2. Новые нетоксичные вспенивающие агенты

Новые способы получения пенопластов - экструзия и литье под давлением – позволяют значительно расширить ассортимент используемых газообразователей. Наибольший интерес представляет использование в качестве газообразователей дешевых, доступных и нетоксичных веществ природного происхождения.

В патенте США [130] описан экструзионный способ получения пенопласта с использованием в качестве вспенивающего агента воды, которая вводится непосредственно в расплав полимера. Этот метод у нас в стране в настоящее время неприемлем. Это связано с отсутствием серийного оборудования, позволяющего вводить воду непосредственно в материальный цилиндр литьевой машины.

Введение воды в композицию не приводит к желаемому результату. Во-первых, вследствие высокой гидрофобности многих полимеров не удается добиться равномерного распределения воды по объему полимера. Вовторых, повышается слеживаемость композиции, появляется эффект зависания композиции в бункере литьевой машины или экструдера.

Несмотря на это были получены интегральные пеноизделия при использовании в качестве газообразователя воды в количестве 2 – 4 мас. ч. на 100 мас. ч. полистирола. При использовании воды получаются изделия, отличающиеся однородной гладкой поверхностью. Минимальная плотность пеноизделий 580 кг/м3. Прочностные свойства падают со снижением плотности гораздо более резко, чем для других композиций. Это связано с тем, что при снижении плотности все большее значение начинает иметь качество структуры. В нашем случае из-за плохого распределения воды качество структуры неудовлетворительное.

Для устранения отмеченных выше недостатков нами предложено использование в качестве газообразователей твердых веществ, выделяющих в определенных условиях, обычно при нагревании, воду. Выбор веществ осуществлялся исходя из следующих соображений:

1. Максимальное количество воды в единице массы вещества.

2. Способность выделять воду в интервале температур переработки полимера за достаточно короткое время.

3. Стабильность при хранении.

4. Необходимость иметь упругость пара больше давления водя­ных паров, находящихся в воздухе, что позволит в процессе эксплу­атации не ухудшать свойства за счет поглощения воды.

5. Дешевизна и доступность.

Необходимо отметить, что требования пунктов 3 и 4 одновременно невыполнимы, так как для обеспечения стабильности хранения требуется, чтобы упругость паров была меньше давления водяных паров, находящихся в воздухе.

Исходя из максимального количества воды, мы остановились на тектогидратах. В них вода образует непрерывную фазу, а посторонние молекулы лишь стабилизируют образованную структуру. Количество воды в тектогидратах может достигать 50 % и более [229]. Устойчивость тектогидратов зависит от их структуры. В них положительные ионы всегда окружены координационным полиэдром, образованным из молекул воды, атомы водорода которых направлены наружу. Это должно вызывать значительную деформацию структуры льда. Если искажения малы, то образуются достаточно устойчивые структуры (до 65 °С для кристаллогидрата сульфата натрия); если искажения велики, то образуются криогидраты, плавящиеся при низких температурах (0 °С для кристаллогидрата хлористого калия).

Максимальное количество воды содержится в следующих промышленно выпускаемых кристаллогидратах: кристаллогидрате карбоната натрия (62,9 % кристаллизационной воды), кристаллогидрате сульфата натрия (55,9 % кристаллизационной воды), кристаллогидрате сульфата алюминия (48,6 %), кристаллогидрате бората натрия (47,1 %).

Все перечисленные выше кристаллогидраты имеют упругость пара кристаллизационной воды больше давления водяного пара, находящегося в воздухе, т. е. теряют кристаллизационную воду при хранении. При этом более стабильны при хранении кристаллогидраты сульфата натрия и алюминия, наименее стабилен кристаллогидрат карбоната натрия, который легко слеживается. Бура теряет воду только с поверхности, после чего скорость потери кристаллизационной воды резко снижается.

С помощью дифференциально-термического анализа были установлены температуры интенсивного разложения кристаллогидратов. Все исследуемые кристаллогидраты устойчивы при комнатной температуре, и заметное их разложение начинается при температурах выше 40 0С.

В случае использования кристаллогидратов в качестве газооб-разователя важное значение имеет такая характеристика, как скорость потери воды при температуре переработки полимерных композиций.

На рис. 34 представлена зависимость потери кристаллизационной воды от времени при температуре 170 °С. Как видно из рисунка, кристаллогидрат сульфата натрия уже через 8 мин выделяет 90 % кристаллизационной воды, а кристаллогидраты сульфата алюминия и бората натрия теряют 90 % кристаллизационной воды через 15 - 17 мин.

Учитывая дешевизну и доступность кристаллогидрата сульфата натрия и его удовлетворительные свойства по другим параметрам, нами предложено использовать его в качестве газообразователя.

На рис. 35 представлена зависимость потерь воды в интервале температур переработки полистирольных композиций. Как видно, скорость потери кристаллизационной воды во всем исследуемом диапазоне остается достаточно высокой.

Сравнительно малая упругость паров воды не позволяет получать пеноизделия плотностью ниже 560 – 580 кг/м3. Для снижения плотности необходимо вводить в композиции либо другой физический вспенивающий агент, имеющий более высокую упругость паров, либо химический газообразователь.

Dm/m,% Dm/m,%

4

2

1

1 2 3

Перспективными, на наш взгляд, газообразователями могут оказать-ся вещества природного происхождения – кероген (отходы сланцевой промышленности) и сапропель (донные отложения). Они представляют собой сложную смесь высокомолекулярных органических и минеральных соединений.

3

t,мин Рис. 34. Потеря массы кристаллогидратов при прогреве при 170 0С: 1 - кристаллогидрат сульфата натрия; 2 - кристаллогидрат сульфата алюминия; 3 - кристаллогидрат бората натрия

t,мин Рис. 35. Потеря массы кристаллогидратом сульфата натрия при прогреве при 180 0С (1), 170 0С (2), 1600 С (3), 150 0С (4)

 

Содержание органического вещества в сапропелях разных марок колеблется от 35 до 75 %, а в керогене – от 10 до 90 %. Запасы керогена и сапропеля составляют многие миллиарды кубических метров, причем запасы сапропеля возобновляемы. Состав сапропелей и керогена представлен в табл. 23 и 24.

Таблица 23

Элементарный состав органической части

сапропеля и керогена различной зольности

Элемент Поколения и прожитые годы Двадцатые Тридцатые Сороковые Пятидесятые Шестидесятые Семидесятые Восьмидесятые Девяностые Проекты по теме: Поиск Вики Архив Наука Основные порталы (построено редакторами) Домашний очаг Дом • Дача • Садоводство • Дети • Активность ребенка • Игры • Красота • Женщины • (Беременность) • Семья • Хобби Здоровье: • Анатомия • Болезни • Вредные привычки • Диагностика • Народная медицина • Первая помощь • Питание • Фармацевтика История: СССР • История России • Российская Империя Окружающий мир: Животный мир • Домашние животные • Насекомые • Растения • Природа • Катаклизмы • Космос • Климат • Стихийные бедствия Справочная информация Документы • Законы • Извещения • Утверждения документов • Договора • Запросы предложений • Технические задания • Планы развития • Документоведение • Аналитика • Мероприятия • Конкурсы • Итоги • Администрации городов • Приказы • Контракты • Выполнение работ • Протоколы рассмотрения заявок • Аукционы • Проекты • Протоколы • Бюджетные организации Муниципалитеты • Районы • Образования • Программы Отчеты: • по упоминаниям • Документная база • Ценные бумаги Положения: • Финансовые документы Постановления: • Рубрикатор по темам • Финансы • города Российской Федерации • регионы • по точным датам Регламенты Термины: • Научная терминология • Финансовая • Экономическая Время: • Даты • 2015 год • 2016 год Документы в финансовой сфере • в инвестиционной • Финансовые документы - программы Техника Авиация • Авто • Вычислительная техника • Оборудование • (Электрооборудование) • Радио • Технологии • (Аудио-видео) • (Компьютеры) Общество Безопасность • Гражданские права и свободы • Искусство • (Музыка) • Культура • (Этика) • Мировые имена • Политика • (Геополитика) • (Идеологические конфликты) • Власть • Заговоры и перевороты • Гражданская позиция • Миграция • Религии и верования • (Конфессии) • Христианство • Мифология • Развлечения • Масс Медиа • Спорт (Боевые искусства) • Транспорт • Туризм Войны и конфликты: Армия • Военная техника • Звания и награды Образование и наука Наука: Контрольные работы • Научно-технический прогресс • Педагогика • Рабочие программы • Факультеты • Методические рекомендации • Школа • Профессиональное образование • Мотивация учащихся Предметы: Биология • География • Геология • История • Литература • Литературные жанры • Литературные герои • Математика • Медицина • Музыка • Право • Жилищное право • Земельное право • Уголовное право • Кодексы • Психология (Логика) • Русский язык • Социология • Физика • Филология • Философия • Химия • Юриспруденция Мир Регионы: Азия • Америка • Африка • Европа • Прибалтика • Европейская политика • Океания • Города мира Россия: • Москва • Кавказ • Регионы России • Программы регионов • Экономика Бизнес и финансы Бизнес: • Банки • Богатство и благосостояние • Коррупция • (Преступность) • Маркетинг • Менеджмент • Инвестиции • Ценные бумаги: • Управление • Открытые акционерные общества • Проекты • Документы • Ценные бумаги - контроль • Ценные бумаги - оценки • Облигации • Долги • Валюта • Недвижимость • (Аренда) • Профессии • Работа • Торговля • Услуги • Финансы • Страхование • Бюджет • Финансовые услуги • Кредиты • Компании • Государственные предприятия • Экономика • Макроэкономика • Микроэкономика • Налоги • Аудит Промышленность: • Металлургия • Нефть • Сельское хозяйство • Энергетика Строительство • Архитектура • Интерьер • Полы и перекрытия • Процесс строительства • Строительные материалы • Теплоизоляция • Экстерьер • Организация и управление производством Правила пользования Сайтом Правила публикации материалов Политика конфиденциальности и обработки персональных данных При перепечатке материалов ссылка на pandia.org обязательна. Минимальная ширина экрана монитора для комфортного просмотра сайта: 1200 пикселей. Сайт не содержит автоматически сгенерированных данных и не принимает подобные материалы. Мы признательны за найденные неточности в материалах, опечатки, некорректное отображение элементов на странице - отправляйте на [email protected] О проекте Главная страница Справка О проекте Сообщить о нарушении Форма обратной связи Реклама Реклама на сайте, общая информация Контент-маркетинг Поддержите проект! Copyright © 2009-2026 Pandia. Все права защищены. Мнение редакции может не совпадать с мнениями авторов. Автоответчик: [phone] 228504 Написать письмо: [email protected] Карта сайта Проекты Обучение Top Помощь Контакты Архивы Все категории Архивные категории Все статьи Фотоархивы ❮ ❯