Разработка композита на основе более дешевых компонентов и технологической схемы его производства (стр. 5 из 9)
Расчеты показывают, что размер модифицированной частицы по толщине составляет -400 нм. Тогда для всего объема полимера радиус частицы модификатора может быть равным 25–30 нм. Эти размеры могут быть получены известными технологическими способами.
На рис. показана предполагаемая топологическая модель межфазных взаимодействий наполнителя с полимерной матрицей.
 |
Рис. 1.2 – Предполагаемая топологическая модель межфазного взаимодействия
В основе формирования структуры композита лежит сложная совокупность химико-физических и физико-химических взаимодействий, приводящих к образованию межфазных областей и способствующих упрочению материала.
К первым следует отнести взаимодействия химически активных связей функциональных групп и радикалов между собой и фрагментами дисперсионной среды.
Ко вторым – адгезионные и адсорбционные взаимодействия полимера и наполнителя на активных центрах развитой поверхности раздела фаз и далее формирование одно- и многослойных пограничных слоев за счет диполь – дипольного взаимодействия соседних частиц.
При этом первый вид взаимодействия преимущественно происходит в пограничных слоях между частицами дисперсной фазы в дисперсионной среде.
Особую роль в упрочении структуры играют межфазные области. Межфазные области в полимерных композита являются важным элементом структуры, во многом определяющим макроскопические свойства этих материалов. [8]
Была сделана попытка анализа структурного механизма формирования межфазных областей для нанокомпозитов на основе ПП.
И полимерная матрица нанокомпозита, и поверхность частиц наполнителя, взаимодействующих при формировании межфазного слоя, являются фрактальными объектами.*При взаимодействии таких объектов существует только один линейный масштаб ℓ**, определяющий расстояние их взаимопроникновения.
Поскольку в полимерных композитах модуль упругости наполнителя обычно выше этого показателя для полимерной матрицы, считают что в этом случае происходит внедрение наполнителя в полимерную матрицу.
Наблюдается снижение прочности нанокомпозитов на основе ПП с ростом содержания наполнителя, так как прочность зависит от межфазных адгезионных сил на границе полимерная матрица-наполнитель.
Очевидно, что чем выше уровень межфазной адгезии, тем совершеннее структура межфазных областей в композитах. Так, прочность на сдвиг определяется именно адгезионной прочностью межфазного слоя. Увеличение сил межфазной адгезии приводит к росту относительной доли межфазных областей и, следовательно, к повышению прочности нанокомпозита.
Изменение объема, занимаемого межфазными областями в полимерных нанокомпозитах, оказывает такое же существенное влияние на вариации механических свойств, как и концентрация наполнителя. При этом важной является геометрия частиц наполнителя, точнее площадь контакта полимер-наполнитель. Важно, где реализуются межфазные явления и формируются межфазные области. Существенную роль в механизме упрочнения играют агрегация частиц наполнителя и молекулярная структура полимерной матрицы.
Обнаружено увеличение предела текучести примерно в 1.5 раза для нанокомпозита по сравнению с исходным ПП. Одновременно возрастает модуль упругости и увеличивается длинна линейных дефектов, ответственных за пластические деформации. [8]
2. Выводы по аналитическому обзору
1. Мировое производство композиционных материалов возрастает, и их ассортимент непрерывно расширяется.
2. Ассортимент композитов представлен двумя разновидностями материалов, изготовленных на их основе гомо- и гетероцепных полимеров.
3. В качестве наполнителей применяют широкий спектр органических и неорганических соединений порошкового, волокнистого и слоистого типов.
4. С целью повышения адгезии в рецептуру композитов вводят модификаторы, преимущественно для случая использования в качестве матрицы неполярных или малополярных полимеров.
5. Возрастает число публикаций в отраслевой периодике, посвященных исследованию композитов, приготовленных методами нанотехнологии.
6. Интенсивно внедряются новые методы активации систем, включающие сонно-, механо-, крио-, фото- и прочие воздействия.
3. Патентная проработка темы
Для проведения патентных исследований определяется предмет поиска по теме дипломной работы подлежащей исследованию.
Поиск проводится по данным сети Интернет (www.fips.ru).
Предмет поиска «Производство композиционных материалов».
Цель: установление уровня развития техники и анализ применимости прогрессивных решений в дипломном проекте.
В соответствии с содержанием темы выбраны следующие индексы:
С08L95/00; С08L97/02, С08L17/00, С08J5/00, B27L11/02, B29C49/12
Патентные исследования проводились по выбранному индексу Международной классификации изобретений МПК на глубину 10 лет (с 2007 вглубь без пробелов).
Номера охранных документов представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Номера охранных документов
| Индекс МПК (51) | Номера охранных документов (11), (21) | Номер БИ, год издания (45) | Название изобретения (54) |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| С08L97/02 | 2240334 | 2007.01.20 | Композиция на древесной основе |
| С08L95/00 | 95114379 | 2002.06.25 | Способ получения битумной композиции |
| С08L97/02 | 2003118707 | 2004.12.20 | Композиция на древесной основе |
| С08L17/00 | 2223990 | 2004.03.12 | Битумно-резиновая композиция |
| С08J5/00 | 2266925 | 2005.05.6 | Способ изготовления изделий из композиционных материалов |
| С08L95/00; С08L97/02 | 2277554 | 2006.01.10 | Пресс – композиция для изготовления композиционных материалов |
| B27L11/02 | 200115083 | 2007.04.27 | Способ определения толщины щепы |
| B29C49/12 | 2299134 | 2007.05.20 | Экструдер. |
После предварительного анализа были выбраны изобретения, представляющие интерес для рассматриваемой темы. К исследуемой теме наиболее близкое отношение имеют следующие изобретения:
1. (21) 2003118707, (22) 2003.06.25, (51) C08L97/02
(72) Стернин Ю.И., Юрченко И.В., Загоруйко А.Д.
(54) Композиция на древесной основе
(57) Композиция на древесной основе, включающая связующий компонент, отличающаяся тем, что в качестве древесной смолы используют предварительно разделенную на бересту и луб и измельченную до 0,1–59 ммберезовую кору, в качестве связующего компонента применяют экологически безопасные вещества при следующем соотношении составляющих масс, %:
Древесная основа 5–99%
Связующий компонент 1–95%
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что древесная основа выполнена из бересты.
3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что древесная основа выполнена из луба.
4. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что древесная основа выполнена из смеси луба и бересты при заданном соотношении составляющих
5. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве связующего компонента используют таловое масло или талловый пек.
6. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что включает функциональную добавку.
2. (11) 2240334, (22) 2002.06.25, (51) C08L97/02
(72) Стернин Ю.И., Юрченко И.В., Загоруйко А.Д.
(54) Композиция на древесной основе
(57) Изобретение относится к производству экологически безопасных строительных элементов, материалов и покрытий, используемых в строительстве, мебельной промышленности, для производства тары, гранулированного и брикетного топлива и т.д. Изобретение может быть использовано для изготовления различных строительных элементов: прессованного конструкционного бруса, плит, блоков, панелей, черепицы, профильных и корпусных изделий, покрытия спортивных площадок, паркетной доски, засыпных материалов, теплоизоляции, звукоизоляции, влагоизоляции, для нанесения покрытия с помощью кисти, шпателя или другим известным способом на поверхности, для изготовления европоддонов, приспособлений для гольфа и т.д. Композиция на древесной основе включает экологически безопасный связующий компонент. В качестве древесной основы используют березовую кору, разделенную на бересту и луб, измельченные до 0,1–50 мм. Кроме того, древесная основа может быть выполнена только из бересты, или только из луба, или из смеси бересты и луба, при заданном соотношении компонентов. В качестве связующего компонента может быть использовано таловое масло или таловый пек. Определенное соотношение компонентов обеспечивает повышение плотности, прочности, водостойкости и стойкости против микроорганизмов и грибков изделий, полученных из предложенной композиции при одновременном снижении их токсичности при изготовлении и эксплуатации
3. (11) 2299124, (22) 2006.06.10, (51) В29С47/12
(72) Окулич Е.Г., Остриков Н.О., Глухов Д.А.
(54) Экструдер
(57) Изобретение относится к экструзионному оборудованию и может быть использовано для производства экструдированных пищевых продуктов, а также в других отраслях промышленности, применяющих экструзию.
Устройство содержит корпус, шнек с приводом вращения и формующую головку с мундштуком и коническим дорном. Конический дорн снабжен валом и выполнен сборным из двух частей. Каждая из частей дорна выполнена с направления и скорости вращения с помощью соосных валов и редуктора.
Один из валов выполнен сплошным и расположен в другом полом валу. Мундштук имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение вдоль оси экструдера с помощью реечного механизма и шлицов. Шлицы находятся на внутренней поверхности мундштука. В них расположены направляющие, жестко соединенные с поверхностью выходного конца корпуса экструдера.
Форма направляющих на корпусе экструдера повторяет форму шлицов на мундштуке так, что направляющие входят в шлицевые пазы мундштука.