Интенсификация процесса твёрдофазного формования полимеров и композитов ультразвуковым воздействием

• Автор: Кобзев, Дмитрий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.17.08, 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 173 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Обозначения и сокращения
Введение
ОБЗОР МЕТОДОВ ПРИМЕНЕННИЯ УЛЬТРАЗВУКА В ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ПОЛИМЕРОВ
1.1 Применение ультразвука в различных отраслях
промышленности
1.2 Применение ультразвуковых колебаний при получении и обработке полимерных термопластичных материалов
1.2.1 Процессы деполимеризации полимеров
1.2.2 Процессы полимеризации полимеров
1.2.3 Процессы сварки полимеров
1.2.4 Процессы формования и экструзии
1.2.5 Процессы прессования полимеров
1.2.6 Выводы и постановка задачи исследования
2. ИССЛЕДУЕМЫЕ ПОЛИМЕРЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ИХ СВОЙСТВ
2.1 Исследуемые полимеры
2.1.2 Полиэтилен низкого давления (ПЭВП) марки 277-83 (ТУ 2211-004-50236110-2001
2.1.3 Политетрафторэтилен (ПТФЭ) или фторопласт-4 (Ф-4)
ГОСТ 21000
2.1.4 Полисульфон марки ПСФ ТУ 6-
2.2 Модифицирующие вещества
2.2.1 Углеродные наноструктурные материалы (УНМ) «Таунит»
2.3 Методы исследования
2.3.1 Методика приготовления образцов для исследования
2.3.2 Методика твёрдофазной экструзии полимер-углеродных материалов с наложением ультразвукового воздействия
2.3.3 Методы исследования структурно-механических свойств
полимерных систем
2.3.4. Методика дилатометрических исследований композитов с использованием компьютерной технологии
2.3.5 Методика определения теплостойкости и уровня остаточных напряжений в композитах после твёрдофазной экструзии
2.3.6 Методика исследования теплофизических свойств полимерных композитов на дифференциально-сканирующем калориметре Б8С
2.3.7 Методика растровой электронной микроскопии
2.3.8 Методика исследования диффузионных свойств полимеров
2.3.9 Методика термомеханической спектроскопии для исследования молекулярно-топологического строения и структуры полимерных систем
2.3.10 Методика обработки экспериментальных данных
3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ТВЁРДОФАЗНОГО ФОРМОВАНИЯ ПОЛИМЕРОВ,
СОВМЕЩЁННОГО С УЛЬТРАЗВУКОВЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ
3.1 Экспериментальные исследования процесса твёрдофазного формования полимеров с ультразвуковым воздействием на примере ТФЭ
3.2 Кинетика твёрдофазного формования полимеров с ультразвуковым воздействием на примере осесимметричного сжатия
3.3 Математическое описание процесса формования
3.4 Разработка физической модели процесса формования полимеров в твёрдой фазе с ультразвуковым воздействием
3.5 Выводы
4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ИЗДЕЛИЙ ТВЁРДОФАЗНОЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКОЙ С УЛЬТРАЗВУКОВЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ
4.1 Разработка технологической линии по твёрдофазной штамповке изделий из трудноперерабатываемых полимеров на примере фторопласта Ф
4.2 Подбор оборудования и промышленное аппаратурное оформление процесса твёрдофазной объемной штамповки термопластов с ультразвуковым воздействием
4.3 Расчёт экономических показателей процесса твёрдофазного формования с дополнительным ультразвуковым воздействием
4.4 Выводы и рекомендации для проведения промышленного процесса твёрдофазного формования изделий из термопластов с ультразвуковым воздействием
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МОЛЕКУЛЯРНО-ТОПОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ, СТРУКТУРЫ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРОВ И НАНОКОМПОЗИТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДАМИ
ТВЁРДОФАЗНОЙ ТЕХНОЛОГИИ С УЛЬТРАЗВУКОВЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ
5.1 Молекулярно-топологическое строение и структура полимерных систем на основе ПЭВП и АБС, полученных методами твёрдофазной технологии с ультразвуковым воздействием
5.2 Теплостойкость и процессы усадки полимерных композитов, полученных ТФЭ с ультразвуковым воздействием
5.3 Структурно-механические, диффузионные и теплофизические характеристики ПЭВП и АБС-композитов, полученных методами твёрдофазной технологии с ультразвуковым воздействием
5.4 Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

относятся промышленные полимеры, переход в высокоэластичное состояние всех компонентов возможен только на сравнительно высоких акустических частотах. Так, для увеличения в 5-10 раз объёмного расхода ударопрочного полистирола и поливинилхлорида при неизменном перепаде давления необходимо воздействовать акустическими колебаниями частотой 18-22 кГц при амплитуде колебаний стенки канала в 8-20 мкм. Несколько менее эффективно воздействие акустических колебаний на увеличение объёмной скорости резиновых смесей [78]. Так, при профилировании резиновых смесей пластичностью в 0,30-0,37 скорость шприцевания удаётся повысить всего лишь в 1,5-2 раза. Использование акустических колебаний наиболее эффективно для производства труб, листов и толстых пленок, когда процесс происходит при низких скоростях экструзии [9-11, 79-80].
1.2.5 Процессы прессования полимеров
Использование акустических колебаний в процессе прессования изделий из различных пластмасс способствует интенсификации процесса, а также улучшению качества изделий [8, 79-82].
Подавая акустические колебания на матрицу, пуансон или другие элементы формующего инструмента, можно повысить эффективность оборудования, как для прямого (компрессионного), так и для литьевого прессования. При компрессионном прессовании акустические колебания снижают усилия прессования, уменьшают температуру и время прессования, повышают структурную однородность изделия (по плотности, степени отверждения, распределению связующего и наполнителя и др.), снижают уровень остаточных напряжений в изделиях [83]. При литьевом прессовании акустические колебания улучшают условия прессования (в результате реологической нелинейности и ускорения релаксационных процессов), улучшают формуемость полимера, сокращают время заполнения формы, интенсифицируют нарастание давления в полости прессинструмента. Несмотря на то, что статическое давление, создаваемое пуансоном,