Перспективные композиты XXI века на основе органических и неорганических полимеров и новые металлические

главная страница Рефераты Курсовые работы текст файлы добавьте реферат (спасибо :)Продать работу

поиск рефератов

Изложение на тему Перспективные композиты XXI века на основе органических и неорганических полимеров и новые металлические

скачать
похожие рефераты • Точное совпадение: 2 реферата
подобные качественные рефераты
1 2    
 
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ КОМПОЗИТЫ XXI ВЕКА НА ОСНОВЕ ОРГАНИЧЕСКИХ И НЕОРГАНИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ И НОВЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СПЛАВЫ, ПРИОРИТЕТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, СТРУКТУРА, СВОЙСТВА

БАЗАЛЬТОПЛАСТИКИ – ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ XXI ВЕКА
С.Е.Артеменко, Ю.А.Кадыкова, О.Г.Васильева
Энгельсский технологический институт СГТУ
В общемировой структуре производства спрос на конструкционные материалы ежегодно возрастает на 5-6%, в то время как темп прироста мирового валового продукта составляет ~ 2% в год. Особое место в этом классе материалов представляют базальтопластики (БП), сочетающие высокую прочность, термо- и хемостойкость, экологическую чистоту, пожаробезопасность и долговечность. В качестве армирующей основы в БП служат базальтовые нити (БН), связующим - органические полимеры.
По своему химическому составу БН – это многокомпонентная система, содержащая SiO2 – 48-52% и более 36% реакционноспособных окислов металлов. БН обладают специфической гетероструктурой: пористостью с размером пор d = 7,8 Е, которые при нагреве нитей расширяются, шероховатой (кластерной) поверхностью, высокой сорбционной активностью, кристалличностью.
Если для стеклянной нити применяют многокомпонентную шихту, что резко усложняет и удорожает производство, то формование БН осуществляется из расплава базальта (однокомпонентной шихты) при Т=1450-15000С. Химический состав БН и стеклянных нитей различается (табл.1). В зависимости от разновидности горных пород базальта и режима формования на поверхности нитей образуется микрошероховатость, вызванная наличием микроскопических кластеров (размером сотни Е). Шероховатость увеличивает удельную поверхность нитей и влияет на сорбционные свойства и химическую стойкость поверхности.
Кристалличность БН характеризуется реликтовой кристалличностью (связана с многокомпонентностью исходных базальтов) и приобретенной в процессе формования нитей.
Таблица 1

Химический состав базальтовых и стеклянных нитей

Волокно

Содержание окислов, %
SiO2
Al2O3
FeO+Fe2O3
MgO
B2O3
MnO
CaO
TiO2
Р2О5
Na2O
K2 O
Базаль-товое
49-54
16,16
12,14
7,34
-
0,2
10,34
1,22
0,25
0,23
2,44
Стеклянное
50-53,4
14,3
0,4
4,0
8,5
-
16,5
0,5
-
OH ¾ CH ¾ CH2(O ¾ CH ¾CH2)n ¾ CH ¾ CH2 ¾ OH, обеспечивающего повышение взаимодействия фенолформальдегидного олигомера с базальтовой нитью путем образования мостичных химических связей по схеме:

Таблица 3
Сравнительные физико-химические характеристики БП, на основе исходных и термообработанных БН разных производителей
Вид
наполнителя
(длина 120 мм)
Твердость по Бринеллю,МПа
Разрушающее напряжение при изгибе, МПа
Модуль упругости при изгибе, ГПа
Разрушающее напряжение при сдвиге, МПа
Удельная ударная вязкость, ауд., кДж/м2
Плотность,
ρ, кг/м3
Водопоглощение при
2-часовом
кипячении,
W, %
БНб с активным замасливателем
420
635
45
26
200
2030
0,21
БН-1 с инертным замасливателем
203
422
32
12
190
1935
0,33
БН-1*
338
518
39
16
210
2000
0,26
БН-2 с инертным замасливателем
196
192
16
7
154
1511
0,44
БН-2*
301
289
22
12
178
1607
0,35
Примечание: * - базальтовая нить, термообработанная в течение 1 часа при 2500С

При этом возрастает текучесть олигомера по поверхности контакта, снижаются напряжение в сформированной трехмерной сетке и различия в усадке матрица – армирующая нить.
Результатом является повышение механических характеристик и водостойкости БП: σi увеличивается на 20%, ударная вязкость - на 25%, водопоглощение при 2-часовом кипячении уменьшается на 35%.
О формировании более термостойкой сшитой структуры модифицированных БП свидетельствуют данные термогравиметрического анализа (табл.4).
Таблица 4

Термостойкость базальтопластиков, модифицированных ООПГ

БП
Потери массы, %
при температуре 0С
Энергия
активации, кДж/моль
100
200
400
600
800
Немодифицированный
0,2
1,5
7,5
16,0
21
547,0
Модифицированный
0,1
1,0
5,0
15,0
19
591,0
Для спеццелей экономически эффективно армировать БП гибридной волокнистой системой, состоящей из углеродных и базальтовых нитей. По механическим характеристикам такой материал приближается к углепластикам (табл.5) и в несколько раз снижается его стоимость.

Таблица 5

Сравнительные характеристики гибридных ПКМ на основе УН и БН
Состав
наполнителя
Твердость по Бринеллю, МПа
Разрушающее напряжение при изгибе, МПа
Водопоглощение при двухчасовом кипячении, %
УН
840
632
0,39
УН + 10% БН
800
610
0,33
УН + 20% БН
750
590
0,30
УН + 30% БН
720
570
0,27
УН + 40% БН
700
550
0,23
БН
680
420
0,20
Таким образом, разработанная интеркаляционная технология обеспечивает:
- формирование БП с повышенными механическими и физико-химическими характеристиками;
- эффективность модификации БП методами: отжига замасливателя с поверхности базальтовой нити, введением в смесь мономеров малого количества активной добавки и гибридизацией армирующих волокон в разных соотношениях.

СИНТЕЗ НОВОГО ПОЛИМЕРНОГО АНТИОКСИДАНТА РАЗЛИЧНОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
М.Г.Бабаханова
Научно-технологический комплекс «Фан ва тараккиёт» (Узбекистан)
Бурное развитие различных областей народного хозяйства вызывает необходимость в расширении ассортимента материалов, поставляемых полимерной промышленностью. Одновременно возрастают и требования, предъявляемые к высокомолекулярным соединениям. Они должны обладать такими специфическими свойствами, как термическая, радиационная стойкость, прочность, эластичность, твердость, способность к дальнейшим химическим превращениям.
В этом плане одним из основных направлений современных исследований является синтез олигомерных и полимерных стабилизаторов, антиоксидантов для получения термостойких композиционных материалов.
Исходя из вышеизложенного, нами синтезирован легко доступный мономер-стабилизатор [1], который в своем составе содержит серосодержащее производного тиазола. Благодаря наличию реакционноспособного атома галоида в хлорангидриде акриловых и метакриловых кислот возможен синтез ряда новых мономеров, содержащих разнообразные функциональные группы, которые способствуют в дальнейшем получению полимеров и композитов на их основе с заранее заданными свойствами, в частности, имеющих «стабилизирующие» группы.
Анализируя существующие литературные данные, установили, что непосредственно взаимодействием хлорангидрида метакриловых кислот с натриевой солью 2-меркаптобензтиазола в гетерогенной среде был синтезирован мономерный стабилизатор 2-тиобензтиазолметакрилат.
Для определения оптимальных условий полимеризации 2-тиобензтиазол-метакрилата было изучено влияние различных факторов на процесс полимеризации в присутствии кислорода воздуха, в среде азота, а также в вакууме. Из результатов исследования (табл.1), видно, что при одной и той же концентрации инициатора скорость полимеризации в присутствии атмосферного кислорода снижается.
Это указывает на то, что в процессе полимеризации полимерные цепи, вступая в реакцию со свободными радикалами, образуют перекисные группы, которые устойчивы в условиях изучаемых температур и тем самым ингибируют процесс полимеризации, вследствие чего уменьшаются скорость полимеризации и молекулярная масса образующегося полимера.
Таблица 1
Зависимость степени превращения политиобензтиазолметакрилата от продолжительности реакции при различных условиях (Т=343К)
Условия реакции
Время, с×102
Выход, %
Кислород
18
36
54
5
10
15
Азот
18
36
54
10
20
30
Вакуум
18
36
54
30
50
65
С целью выяснения влияния температуры на кинетику гомополимеризации 2-тиобензтиазолметакрилата, нами был изучен процесс полимеризации при различных температурах и постоянной концентрации мономера и инициатора. Исследование показало (табл.2), что полимеризация 2-тиобензтиазолметакрилата протекает в присутствии радикальных инициаторов при температуре 343-358 К и выше.

Таблица 2
Зависимость скорости полимеризации и выхода полимера в бензольном растворе от температуры ( концентрация 2-тиобензтиазолметакрилата – 1,702 моль/л, ДАК – 0,0243 моль/л )
Темпера –
тура, К
Время, с
Выход, %
lg 100
 100-х
Кп. 103
мин-1
Средняя скорость полимеризации,
моль/л.с.104
338
348
358
300
600
900
1200
1500
300
600
900
1200
1500
300
600
900
1200
1500
1,0
1,3
2,2
3,1
4,0
1,6
3,2
4,8
6,6
8,4
3,0
5,6
8,0
10,2
12,5
0,0043
0,0056
0,0096
0,0136
0,0177
0,0032
0,0032
0,0032
0,0034
0,0035
0,0132
0,0250
0,0362
0,0467
0,0579
1,59
3,32
5,66
1,15
2,45
4,18
Таким образом, установлено, что на процесс полимеризации существенно влияет температура среды. На основании результатов по изучению влияния температур на процесс полимеризации была вычислена кажущаяся энергия активации процесса полимеризации тиобензтиазолметакрилата, составляющая 67, 87 кДж/моль, что характерно для акриловых и метакриловых мономеров.

Литература
1. А.с. СССР № 525679 2-меркапто-бензтиазолметакрилаты как термостабилизаторы полимеров и способ их получения / О.М.Яриев, А.Т.Джалилов, М.А.Аскаров и др., 1976.

УДК 541.6
Новые термочувствительные сополимеры 2-гидроксиэтилакрилата и бутилакрилата и интерполимерные реакции с их участием
А.Б.Бейсегул, П.И.Уркимбаева, Г.А.Мун, С.М.Нигм, З.С.Нуркеева
Казахский национальный университет им. аль-Фараби (Казахстан)
В настоящей работе для синтеза новых термочувствительных полимеров использован подход, основанный на сополимеризации мономеров с существенным различием в гидрофильно-гидрофобном балансе химической структуры, что позволяет регулировать соотношение гидрофильных и гидрофобных звеньев в макроцепях и соответственно, температуру фазовых переходов в системе полимер-вода в широких пределах. В качестве исходных сомономеров использован гидрофильный 2-гидроксиэтил-акрилат (ГЭА) и гидрофобный бутилакрилат (БА).
Для оценки относительной активности ГЭА и БА в радикальной сополимеризации методом дилатометрии была исследована кинетика процесса. При этом установлено, что скорость сополимеризации практически не зависит от состава исходной мономерной смеси (ИМС). Для сополимеров (СПЛ), выделенных на начальных стадиях конверсии, методом ЯМР(Н1)-спектроскопии (ЯМР-спектрометр «Bruker Avance 250 DPX», Великобритания) определен состав по соотношению интегральных интенсивностей сигналов ЯМР-спектра в области 4,70-4,83 м.д. и 3,53-3,55 м.д., принадлежащих гидроксильным и СН2-группам в a-положении к гидроксилу звеньев ГЭА, соответственно, а также пиков в области 0,84-0,9 м.д и относящихся к метильным группам звеньев БА. Как видно из таблицы, содержание сомономеров в составе СПЛ практически не отличается от их концентрации в исходной мономерной смеси. Обработка этих данных по уравнениям Майо-Льюиса и Файнмана-Росса, показала, что для обоих сомономеров константы сополимеризации близки к единице и равны для r1= 0,95 (ГЭА) и г2=0,94 (БА). Следовательно, ГЭА и БА проявляют практически одинаковую реакционную способность и для них характерна «азеотропная» сополимеризация.
    продолжение
1 2    

Добавить изложение в свой блог или сайт
Удобная ссылка:

Скачать изложение бесплатно
подобрать список литературы




© coolreferat.com | написать письмо | правообладателям | читателям
При копировании материалов укажите ссылку.