І Ю Недобій, В М Пахомова, Д Г Шустинська - Просторове структурування спіненого поліетилену - страница 1

Страницы:
1 

лие для выдергивания костыля составило 10,5 кН, для шурупа -33 кН); шурупы, вкрученные в отверстия, предварительно залитые по­лимером (усилие для выдергивания шурупа - больше 50 кН).

Результаты научно-исследовательской работы по восстановлению эксплуатационных свойств старогодных деревянных шпал внедрены на Харьковском метрополитене.

1.Николаев А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. -М. - Л.: Химия, 1964. - 784 с.

2.Шварев Б.Л. Продление срока службы деревянных шпал. - М.: Трансжелдориз-дат, 1962. - 48 с.

3.Попов В.В. Гниение шпал в пути и меры борьбы с ним. - М.: Транспорт, 1967. -

132 с.

4.Инструкция по применению композиции полимерной «Монолит-3» для гидро­изоляции и укрепления тоннельных сооружений и окружающих их грунтов. - К., 1998.

5.Отчет о научно-исследовательской работе «Відновлення шпального господарст­ва із застосуванням сучасних полімерних матеріалів" (заключительный). - Харьков: УкрГАЖТ, 2005. - 54 с.

6.Попов Л.Н. Лабораторные испытания строительных материалов и изделий. - М.: Высш. шк., 1984. - 168 с.

7.Долидзе Д.Е. Испытание конструкций и сооружений. - М.: Высш. шк., 1975. -

252 с.

Получено 29.10.2007

 

УДК 678.027.3

І.Ю.НЕДОБІЙ, В.М.ПАХОМОВА, Д.Г.ШУСТИНСЬКА, А.Д.ПЄТУХОВ, д-р техн. наук

Національний технічний університет «КПІ», м. Київ

ПРОСТОРОВЕ СТРУКТУРУВАННЯ СПІНЕНОГО ПОЛІЕТИЛЕНУ

Аналізуються методи структурування пінополіетиленів, у тому числі, перспектив­ний - силанольний. Розглядається вплив зшивання та складу композицій на властивості отриманого матеріалу. Наводяться окремі результати досліджень.

Одним із важливих напрямків розвитку сучасної хімії високомо-лекулярних сполук є покращення властивостей полімерних матеріалів, які випускає промисловість, з метою розширення областей застосуван­ня. Поліолефіни (ПО) становлять вагому частину загального обсягу виробництва термопластів, особливо поліетилен (ПЕ), але внаслідок недостатньої міцності, термостійкості та повзучості при температурах, близьких до температури плавлення цього полімеру (105...130 °С ), область його застосування дещо обмежена. Небажаною властивістю ПЕ є його здатність з часом розтріскуватися під навантаженням при впливі атмосферних факторів, внутрішніх напружень і при контакті з деякими середовищами. Це пояснюється, в першу чергу, лінійною бу­довою макромолекул ПЕ. Часткове подолання цих та інших недоліків можливе за допомогою модифікації, що дозволяє розширити діапазон застосування як самого гомополімеру, так і сумішей на його основі.

Зшиті матеріали покликані замінити звичайні, що вже знайшли попит в різних галузях промисловості, будівництва, сільського госпо­дарства, побуту. Вибір вихідного полімеру обумовлений насамперед його властивостями: значними хімічною стійкістю, механічною міцні­стю, морозостійкістю, теплостійкістю та ін. у широкому інтервалі тем­ператур.

Слід зазначити, що особливий інтерес мають пінополіетилени, які завдяки модифікації можуть застосовуватися в будівництві й сферах енергозбереження як високоефективний ізоляційний матеріал [3].

Важливий крок на шляху створення нових полімерних матеріалів було зроблено у результаті формування в гомогенній або гетерогенній полімерній системі тривимірної сітки хімічних вузлів завдяки зшиван­ню. Процес зшивання було започатковано ще в 70-х роках ХХ ст. Спо­чатку він проводився шляхом опромінення поліетилену гамма-променями (так зване радіаційне зшивання ), але потім були виявлені й інші способи зшивання.

Під терміном «зши-
тий поліетилен» розумі-
ють поліетилен, у якого
високомолекулярні лі-
нійні ділянки макромо-
лекул за певною техно-
логією з'єднуються
(зшиваються) між собою
поперечними зв'язками
рис. І - Графічна формула зшитого поліетилену
зі створенням тривимір-         (місток зшивки виділений лінією)

ної сітчастої структури

(рис.1).

Технологія зшивання визначає частоту та розташування зв'язків, а також їхню хімічну природу. Відносна кількість утворених поперечних зв'язків в одиниці об'єму поліетилену визначається показником «сту­пеню зшивання». Існує три методи виробництва зшитого поліетилену: Перший - метод хімічної модифікації поліетилену за допомогою орга­нічних пероксидів чи гідропероксидів. Другий - хімічний спосіб зши­вання поліетилену за допомогою органосиланідів (силанів): кремнево-днів (гідридів кремнію типу 8іН4), в яких атоми водню замінені орга­нічними радикальними групами [1]. Третій - фізичний метод зшивання й полягає у впливі на С-Н зв'язок поліетилену опроміненням часткамивисоких енергій.

Однак як радіаційний, так і хімічний метод пероксидної зшивки вимагає додаткового оснащення виробництв дорогим унікальним об­ладнанням та спеціального захисту від випромінювання високих енер­гій. Недоліком хімічного пероксидного методу є також можливість передчасного структурування в процесі виготовлення й формування виробів, у результаті чого матеріал втрачає текучість і ускладнюється його переробка, а також нерівномірність структурування по товщині поліетиленового шару.

Усунути вказані недоліки в значній мірі дозволяє метод силано-льного зшивання [1, 2]. Першою стадією є прививка до поліетилену ненасиченої кремнійорганічної речовини загальної формули RnSiX(4-n), де R - ненасичений органічний радикал, який містить 2-12 атомів вуг­леводню та представляє собою алкеніл-, циклоалкіл- або інший ради­кал, Х - легкогідролізуюча группа: Н, Наї або ОR, де R - алкіл-, арил-, циклоалкіл-, аралкіл. Активні молекули органосиланідів замі­щають атоми водню в макромолекулах поліетилену, використовуючи для цього слабкий подвійний зв'язок С=С. Далі при взаємодії силано-вих зв'язків з водою утворюються силанольні групи -Si(OH)3, які по­тім конденсуються з утворенням зв'язку -Si-O-Si- та виділенням води. Процес остаточного зшивання завершується вже у твердій стадії виробу (рис.2).

Створення тривимірної структури дозволило поліпшити окремі властивості ПЕ при збереженні комплексу інших цінних властивостей, а саме: підвищену максимальну температуру експлуатації, стійкість до термоокислення при температурі до +160 C, зменшену деформацію під навантаженням, поліпшені характеристики на розрив/злам при механі­чній напрузі в плівках і кабелях; підвищену стійкість до ударних нава­нтажень, підвищену стійкість до впливу ультрафіолетових променів, низьку киснепроникність, підвищену стійкість до агресивних середо­вищ, знижену горючість.

До складу дослідної композиції входили: поліетилен високого ти­ску марки 15313-02 (100 мас. ч.), пороутворювач ЧХЗ-21 (0,1...0,7), активатор стеарат цинку (0,7 мас. ч.) і зшиваючий агент для поліетиле­ну - «Пента-1002» (відповідно до плану дослідження) у вигляді сухого концентрату на пористій основі. Змінюючи концентрацію зшиваючого агенту від 0 до 5%, отримували плівку з різною концентрацією силану в полімерній матриці.

Одержання плівки відбувалось на лабораторній установці з діаме­тром черв' яка екструдеру 25 мм


У процесі виготовлення спіненої плівки із зшитого силанами по­ліетилену підтримували технологічні режими переробки: частота обе­ртання черв' яка - 124 об./хв., швидкість витягування плівкового рука­ва 2; 2,5; 3; 3,5 м/хв., температура по зонах зростала від 70 до 210 оС, температура розплаву - 205 оС, ступінь роздуву плівки 1,8.

Підготовку композиції з сухих компонентів проводили безпосе­редньо перед завантаженням її в екструдер. Композиція проходила всі стадії термічного й механічного навантаження в екструдері та завер­шувалося при обробці в гарячій воді (70 оС , 7 год.). У результаті був отриманий силанольно-зшитий та незшитий пінополіетилен (для порі­вняння) у вигляді плівки товщиною 0,3.. .1,5 мм.

Порівнявши властивості отриманих ПЕ встановлено: уявна густи­на із збільшенням силанового концентрату до 1,7% (при концентрації порофору 0,2%) зростає. При збільшенні уявної густини зменшується розмір комірок та досягається більш вузьке розподілення комірок за розмірами. Максимальний у даному випадку розмір комірок спостері­гається для незшитої полімерної матриці при меншій густині [2].

Приблизно такий вплив силану відмічено й при дослідженні за­лежності напруги при розриві зразків плівки від концентрації силану

(швидкості руху рухомого нижнього захвату 100 та 200 мм/хв.). При збільшенні концентрації зшиваючого агенту до 2,5-5% відбувається зменшення напруги при розриві (рис.3).

С

К Ер

О Ер К

&

Ер



 

До обробки гарячою водою

Після обробки гарячою водою

0                        12           3           4 5

Концентрація силанового концентрату, %

Рис. 3 - Залежність напруги при розриві від концентрації Пента-2001

Наступна залежність показує, що збільшення концентрації силану в композиції зменшує відносне видовження (рис.4).

ш

о ч

Дослідження впливу концентрації силану на жорсткість комірок показали зростання жорсткості комірок матриці по мірі збільшення вмісту силану.

Слід також зазначити, що час зшивання суттєво знижується при отриманні спінених виробів, що пояснюється більш розвинутою пове­рхнею пористої структури і зростанням дифузії зшиваючого агенту до макромолекул ПЕ.

Одержані дані свідчать про проходження структурування одер­жаного поліетилену: збільшується до певної концентрації міцність по­лімеру, зменшується відносне видовження, збільшується жорсткість комірок. Усе це пояснюється утворенням міжмолекулярних силокса-нових зв'язків.

1.Хватова Т.П., Сафроненко Е.Д. и др. Сшивание полиолефинов органосиланами. - М., 1980. - 20 с.

2.Осипчик В.С., Лебедева Е.С., Василец Л.Г. Разработка и исследование свойств силанольносшитого полиэтилена // Пластические массы. - 2000. - №9. - С.27-31.

З.Свідерський В.А., Пєтухов А.Д., Шустинська Д.Г., Коломієць С.С. Екструзійні пінополіолефіни: удосконалення методів їх виробництва і властивостей // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. Вып.67. - К.: Техніка, 2006. - С.46-52.

Отримано 29.10.2007

 

УДК 624.07.531.1

К.И.СОЛДАТОВ, канд. техн. наук, Г.С.ЖЕЛЕЗНЯК

Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта им. акад. В.Лазаряна

ИССЛЕДОВАНИЕ СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ КВАЗИРЕГУЛЯРНОЙ ТРЕХПРОЛЕТНОЙ БАЛКИ НА УПРУГИХ ОПОРАХ ПРИ НЕРЕГУЛЯРНОСТИ ПО МАССЕ И ЖЕСТКОСТИ ПРОЛЕТОВ

На примере трехпролетной нерегулярной балки на упругих опорах исследуется влияние различных по жесткости и погонной массе пролетов на частоту балки. Показа­но, что при определенных значениях параметров нерегулярности в практических расче­тах можно использовать простые решения для регулярных систем, приближенные зави­симости, графики с высокой точностью полученных результатов.

В связи с тем, что абсолютно жестких опор как таковых в природе не существует, что отчасти было показано ранее в [3], их использова­ние в расчетной схеме может привести в определенных случаях к ошибке. И как результат - возможно нахождение собственных колеба­ний в диапазоне частот, негативно влияющих на физическое состояние находящегося непосредственно на конструкции (мосту) человека, так же не исключена возможность появления резонанса. Наиболее точны­ми расчетными схемами неразрезных балок могут служить балки на упругих опорах.

Данная работа представляет собой продолжение исследования влияния на собственную частоту трехпролетной балки различного ро­да нерегулярностей [2, 4]. В данном случае рассмотрим влияние на частоту балки нерегулярностей по жесткостным (EI) и массовым (р) параметрам при различных жесткостях упругих опор.

Цель данного исследования - определить диапазон отношений жесткости пролетов, массовых характеристик, при которых возможно

Страницы:
1 


Похожие статьи

І Ю Недобій, В М Пахомова, Д Г Шустинська - Просторове структурування спіненого поліетилену