Композиционные материалы тепло- и звукоизоляционного назначения на основе некоторых вторичных полимеров 02. 00. 06 высокомолекулярные соединения

Вид материала

Автореферат диссертации

Содержание Общая характеристика работы Цель работы. Поставленная цель определила решение следующих задач Научная новизна работы Практическая значимость работы Объекты и методы исследования. Личный вклад автора Основные положения, выносимые на защиту Апробация работы. Структура и объем диссертации Краткое содержание работы В первой главе Во второй главе В третьей главе В четвертой Список основных публикаций по теме диссертации

Подобный материал:

• Композиционные материалы на основе полипропилена и наноразмерных наполнителей 02. 00., 231.61kb.
• Композитные материалы на основе полиэтилена низкой плотности и наноразмерного карбоната, 407.06kb.
• Утверждаю, 91.44kb.
• Влияние природы наноразмерных частиц на физико-механические свойства полиэтилена низкого, 231.38kb.
• Специфические взаимодействия и особенности реологических свойств силоксанов 02. 00., 613.03kb.
• План реферата по органической химии " Высокомолекулярные соединения. Конкретный вид, 29.13kb.
• Кислотно-основные взаимодействия полимеров и металлов в адгезионных соединениях 02., 692.02kb.
• Название факультета, 245.29kb.
• Реферат по дисциплине: «Материаловедение» На тему: Порошковые и композиционные материалы, 274.32kb.
• Носители противоопухолевых препаратов на основе синтетических полипептидов 02. 00., 548.13kb.

На правах рукописи

Тороян Рубен Альбертович

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ТЕПЛО- И ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

НА ОСНОВЕ НЕКОТОРЫХ ВТОРИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ


02.00.06 – высокомолекулярные соединения


Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук


Нальчик 2008


Работа выполнена в Майкопском государственном технологическом университете.

Научный руководитель:	доктор химических наук, профессор
	Микитаев Абдулах Касбулатович
Официальные оппоненты:	доктор технических наук Данилова-Волковская Галина Михайловна
	доктор химических наук Берикетов Ануар Султанович
Ведущая организация:	Ростовский государственный строительный уни­верситет (г. Ростов-на-Дону)

Защита состоится «____» _________ 2008 г. в ___ час. ___ мин. На заседании Диссертационного Совета Д 212.076.09. при Кабардино-Балкарском государственном университете по адресу: 360004, КБР, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173, КБГУ, диссертационный зал.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кабардино-Бал­карс­­кого государственного университета.


Автореферат разослан « ___ » ___________ 2008 г.


Ученый секретарь

диссертационного совета Т.А. Борукаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Широкое применение полимерного сырья в различных отраслях народного хозяйства явилось причиной появления большого количества отходов, представляющих угрозу экологической обстановке. В рамках решения этой проблемы в России предпринимаются попытки их переработки в строительные тепло- и звукоизоляционные композиты. Сочетание различных полимеров и вспенивающих добавок приводит к созданию вспененного материала, свойства которого количественно и качественно отличаются от свойств каждого отдельного компонента.

Преимущества вспененного полимерного композита – пористого материала, заключается в уникальном сочетании тепло- и звукоизоляционных и конструктивных свойств, и ставят его в ряд с долговечными строительными тепло- и звукоизоляционными материалами. Причинами того, что промышленное производство пеноматериалов из вторичных полимеров до сих пор недооценено и не получило широкого применения в практике строительства, являются не эксплуатационные его характеристики, а технологические особенности переработки вторичных полимеров. Технология переработки полимерных отходов всегда была и остается достаточно сложной и дорогостоящей задачей по сравнению с другими материалами.

В связи с этим первоочередного решения требуют проблемы совершенствования технологии переработки полимерных отходов в тепло- и звукоизоляционный композит с использованием оптимальных составов и технологических приемов.

Весьма важным при этом является обеспечение условий создания оптимальной поровой структуры пенопластов, обуславливающей количество введенного вспенивающего агента.

Цель работы. Разработка научно обоснованной и экономически целесообразной технологии получения композиционных материалов тепло- и звукоизоляционного назначения на основе вторичных полимеров.

Поставленная цель определила решение следующих задач:

1. Разработать и проанализировать теоретические основы оптимизации технологического процесса получения композиционных строительных тепло- и звукоизоляционных материалов с использованием метода планирования эксперимента с заданными свойствами полученных изделий.
   
2. Получить композиционные материалы тепло- и звукоизоляционного назначения с различным содержанием вторичных полимеров.
   
3. Исследовать основные эксплуатационные характеристики разработанных композиционных материалов.
   
4. Разработать математическую модель и описание технологического процесса по переработке вторичных полимеров в тепло- и звукоизоляционный материал, позволяющую определить оптимальные значения коэффициентов теплопроводности и звукопоглощения.
   
5. Провести промышленные испытания и санитарно-гигиеническую экспертизу, полученных композиционных материалов.
   

Научная новизна работы:

• Теоретически обоснована и экспериментально доказана эффективность использования вспененных композиций, представляющих собой оптимально подобранные составы из вторичных полимеров для получения тепло- и звукоизоляционных композиционных материалов, удовлетворяющих по свойствам требования к ним.
  
• Получены многофакторные математические модели температурных режимов, давления формования и количества вспенивающего агента, позволяющие установить механизмы их влияния на коэффициенты тепло- и звукопоглощения, необходимые для оптимизации технологии производства тепло- и звукоизоляционных композитов.
  
• Установлены корреляционные зависимости между физико-механи­чес­кими характеристиками тепло- и звукоизоляционных композитных материалов и составом, а также технологическими параметрами процесса.
  

Практическая значимость работы

На основании теоретических и экспериментальных исследований предложена комплексная технология переработки вторичных полимеров с получением товарной продукции востребованных высокоэффективных тепло- и звукоизоляционных композитов.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются в производстве с существенным экономическим эффектом.

Объекты и методы исследования. Объектами исследования являются композиционные материалы на основе вторичных полимеров тепло- и звукоизоляционного назначения.

Свойства, полученных из отходов пластмасс строительных материалов тепло- и звукоизоляционных композиций, определяли с помощью регламентированных соответствующими стандартами методов испытаний. При постановке экспериментов и обработке опытных данных применяли методы планирования эксперимента и математической статистики, ИК-спектроскопию, термогравиметрический и рентгеноструктурный анализы.

Личный вклад автора состоит в выборе темы и методов исследования, анализе литературных источников, проведении экспериментальных исследований и обработке материала, обсуждении полученных результатов и формулировке выводов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Технология переработки вторичных полимеров с получением тепло- и звукоизоляционных композитов.
   
2. Экспериментальные данные способа переработки вторичных полимеров в тепло- и звукоизоляционных композитов, позволяющие выбрать оптимальные составы композиций.
   
3. Экономическое обоснование эффективности производства и применение тепло- и звукоизоляционных изделий из вторичных полимеров.
   
4. Технологию производства стройматериалов на основе композиционных материалов из вторичных полимеров.
   

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на VI, VII, VIII, XII международных научно-практических конференциях «Актуальные проблемы экологии современного мира» и «Экологические проблемы современности» (г. Майкоп, 2003, 2005, 2006, 2007), V всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, докторантов и молодых ученых «Наука XXI веку» (г. Майкоп, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе три работы в реферируемом журнале, входящем в номенклатуру ВАК. Получены два патента РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованной литературы, приложений. Работа изложена на 172 страницах машинописного текста, включает 5 приложений, содержит 37 рисунков и 23 таблицы. Библиографический список включает 142 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, цели и задачи, сформулирована научная новизна и практическая ценность. Изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации представлен обзор научно-технической и патентной литературы по проблеме образования и утилизации полимерных отходов.

Дан анализ состояния изучаемой проблемы в России. Информационная база – это книги, периодические издания, патенты и авторские свидетельства, отчеты о НИР, нормативные документы, информационные издания, диссертации и авторефераты диссертаций.

Несмотря на усиленную разработку методов переработки и обезвреживания полимерных отходов в России до настоящего времени их доля велика. Проблема переработки и утилизации полимерных масс осложняется отсутствием единого органа централизованного сбора вторичных полимеров. Для охвата широкой сети потребителей необходима более углубленная разработка методов сбора и методов первичной переработки, чтобы полученный полуфабрикат имел своего потребителя.

Разработка технологии и оборудования для вторичной переработки полимерных материалов, вне зависимости от того, на каком уровне она производится, возможна при условии, если имеются данные по изменению свойств первичного полимера в процессе эксплуатации и при повторных переработках, а также времени эксплуатации изделий из вторичного полимерного сырья.

В завершении первой главы определены цели и задачи исследований.

Во второй главе определены объект и методы исследования. Объектом исследования являются полимерные отходы.

Исследования по переработки полимеров включали в себя несколько этапов:

1. На первом этапе проведен обзор литературы и патентов существующих технологий переработки и утилизации полимерных масс.
   
2. На втором этапе были проведены экспериментальные исследования по разработке технологии переработки вторичных полимеров в композиционные материалы тепло- и звукоизоляционного назначения.
   
3. На третьем этапе проводилась санитарно-гигиеническая и токсикологическая экспертиза тепло- и звукоизоляционных композиционных материалов на основе стандартов на продукцию и методов контроля.
   
4. Дана экономическая оценка эффективности внедряемой технологии переработки полимерных отходов в тепло- и звукоизоляционный материал.
   

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований по переработки отходов полимеров в строительный материал и предложена математическая модель их переработки; рассмотрена принципиально новая технологическая схема переработки отходов. Проведены экспериментальные исследования по переработке отходов пластмасс в тепло- и звукоизоляционный материал, детально охарактеризован технологический процесс переработки; проведен анализ физико-механических характеристик исследуемого композиционного материала на основе стандартов на продукцию и методов контроля.

Для оптимизации технологического процесса тепло- и звукоизоляционной композиции использовали метод планирования эксперимента. В качестве критерия оптимизации выбраны величины коэффициентов теплопроводности (Y_λ) и звукопоглощения (Y_α). В качестве влияющих факторов исследуемых критериев были выбраны – температура Х_1, ⁰С; вспенивающий агент ПВХ – Х₂, масс. %; давление Х₃, МПа; План выбирали с учетом количества факторов исследуемой модели.


Y= b₀ + b₁x₁ + b₂x₂ + b₃x₃ + b₁₂x₁x₂ + b₁₃x₁x₃ + b₂₃x₂x₃ + b₁₂₃x₁x₂x₃

Уравнения регрессии исследуемых композиций имеют вид:


Для теплоизоляции: b₀=0,0604; b₁= -0,0039; b₂ = -0,0101; b₃= -0,0004;

b₁₂= -0,0019; b₁₃=0,0004; b₂₃=0,0001; b₁₂₃=0,0034.


Для звукоизоляции: b₀=0,603; b₁= - 0,013; b₂ = - 0,133; b₃= - 0,025;

b₁₂= - 0,008; b₁₃=0; b₂₃= - 0,01; b₁₂₃= 0,005.


Y_λ = 0,0604 – 0,0039∙х₁ – 0,0101∙х₂ – 0,0004∙х₃ –

– 0,0019∙х₁∙х₂ + 0,0004∙х₁∙ х₃ + 0,0001∙х₂∙х₃ + 0,0034∙х₁∙х₂∙х₃


Y_α = 0,603 – 0,013∙х₁ – 0,133∙х₂ – 0,025∙х₃ –

– 0,008∙х₁∙х₂ – 0,01∙х₂∙х₃ + 0,005∙х₁∙х₂∙х₃


Многофакторный эксперимент позволяет получить независимые оценки для коэффициентов полинома второй степени и третьей степени. При этом в матрице планирования произведение факторов рассматриваются как новая переменная и матрица X составляется по правилу: частота смены знака каждого последующего параметра вдвое меньше, чем предыдущего. Из этого следует, что столбцы ее будут ортогональны.

На рис. 1, 2, представлена геометрическая зависимость коэффициентов тепло- и звукоизоляционных материалов от структурообразующих факторов Х_1, Х_2, Х₃.




Рис. 1. Зависимость коэффициента теплопроводности

от температуры, вспенивающего агента ПВХ и давленияё


Из этого следует, что при увеличении температуры происходит термическое разложение отходов. Необходимо учитывать, что вспенивающим агентом являются ПВХ, при разложении образуется газ, который диспергирует в полимерном полуфабрикате и создает условия для выделения газовой фазы непосредственно в объем отверждаемого продукта. Известно, что скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры и давления. В результате воздействия температуры в интервале 220 ⁰С и давления 7 МПа, смесь композиции приобретает вязкотекучее состояние, что способствует образованию закрытых ячеек и меняет свойство композиции в пользу теплоизоляции. При понижении температуры до 190 ⁰С и уменьшении давления 1 МПа, характерна экстремальная зависимость теплоизоляции.




Рис. 2. Зависимость коэффициента звукопоглощения

от температуры, вспенивающего агента ПВХ и давления


В результате повышения температуры до верхнего предела, молекулы газа приобретают большую скорость, за счет давления прилагаемого на композицию. С ростом температуры число активных молекул вспенивающего агента увеличивается, что, и приводит к резкому возрастанию процесса вспенивания. Это, связано с тем, что молекулы газа, обладают достаточной энергией, чтобы создать возможность образования открытых пор, сообщающихся между собой.

При понижении температуры до нижнего предела, вспенивающий агент также подвергается деструкции. При поддержании процесса, при такой температуре смесь композиции приобретает вязкотекучее состояние, что ведет преимущественно к образованию закрытых ячеек, наполненных газом. При таком образовании ячеистого материала физические свойства его меняются.

Известно, что при воздействии температуры и давления в интервалах max и min, смесь композиции приобретает вязкотекучее состояние. К наилучшему результату можно прийти, лишь снизив давление до 7 МПа и повысив температуру в пределах 220-240 ⁰С и ПВХ до 30 %.

Разложение ПВХ начинается, как правило, уже на стадии плавления композиции и завершается при окончательном переходе всей массы в вязкотекучее состояние. Для вспенивания композиции необходимо нужное количество вспенивающего агента ПВХ. Из рисунков 1, 2 видно, что содержание ПВХ влияет на исследуемые факторы.

Пористость вспененных материалов составляет 80 %. Следовательно, именно пористость материала обуславливает его тепло- и звукоизоляционные свойства, и чем выше пористость материала, тем лучшей изолирующей способностью он обладает.

Изменение средней плотности вспененных материалов приводит к изменению исходной пористости, которая, в свою очередь, влияет на тепло и звукоизоляционные свойства вспененного композита. Так, если увеличить давление, прилагаемое на композицию в момент формования, то происходит уплотнение порообразований и ячеистая структура образуется в соответствии с заданными нами свойствами, при этом увеличивается разрушающее напряжение композиции. При уменьшении давления наблюдается обратная тенденция.

При сжатии вспененного материала, происходит увеличение площади контакта структурных элементов материала, при этом пористость ячеистой структуры уменьшается. Эти факторы приводят к уменьшению тепло и звукоизоляции материала, и увеличивают коэффициент теплопроводности и звукопоглощения композиции.

Априорные соображения в значительной степени подтвердились, поскольку значимыми оказались не только линейные эффекты факторов, но и некоторые парные взаимодействия. Из трех линейных эффектов выделились все факторы: х₁ – температура, х₂ – концентрация вспенивающего агента (ПВХ) и х₃ – давление МПа.

Судя по количественной оценке коэффициентов, температура и вспенивающий агент (ПВХ) влияют несколько сильнее, чем давление. С увеличением температуры и содержания вспенивающего агента (ПВХ), коэффициент теплопроводности и звукопоглощения уменьшаются, коэффициенты регрессии имеют отрицательный знак, при этом давление х₃ в выбранных интервалах варьирования не оказывает значимого влияния, поскольку линейный коэффициент b₃ незначим. Но влияние этого фактора проявилось в парных взаимодействиях.

К уменьшению (λ, α) и росту тепло- и звукоизоляции будет вести одновременное увеличение х₁, х₂ и уменьшение х₃. Коэффициент b₁₂₃ имеет положительный знак. Это означает, что уменьшение коэффициента теплопроводности и звукопоглощения связано с насыщенностью композиции температурой, вспенивающим агентом (ПВХ) и уменьшением давления в одном направлении.

Из сравнительного анализа структурообразующих факторов и количественного содержания полимеров в композиционных материалах можно сделать заключение, что увеличение ПВХ, температуры и уменьшение давления должно изменять коэффициент теплопроводности и звукопоглощения, при этом происходит уменьшение средней плотности и предела прочности при сжатии композиций.

Принципиальная аппаратурно-технологическая схема переработки отходов пластмасс с получением тепло- и звукоизоляционных материалов представлена на (рис. 3, 4):





Рис. 3. Принципиальная технологическая схема

переработки отходов пластмасс в строительный материал


Первая и вторая стадии процесса (рис. 3) включают сортировку отходов по внешнему виду и их классификацию. В результате третьей стадии дробления, отходы пластмасс приобретают размеры (d = 15 мм), достаточные для того, чтобы можно было осуществить четвертую стадию.

Четвертая стадия является одной из наиболее ответственных в процессе. В результате полимерные отходы интенсивно смешиваются при температуре 100-130 ⁰С и приобретают однородную массу.

Пятая стадия необходима для измельчения полимерных отходов в крупнозернистую крупку (d = 0,80 мм). Шестой стадией процесса является плавление и вспенивание гомогенизированной массы (t⁰ = 220-240 ⁰C).

На седьмом этапе вспененная масса при температуре < 100 ⁰С направляется на формовочный узел. Восьмой заключительной стадией процесса является охлаждение готового изделия.




Рис. 4. Аппаратурно-технологическая схема по переработке отходов

пластмасс в тепло- и звукоизоляционную плиту: 1 – бункер-накопитель,

2 – конвейер; 3 – классификатор пластмассовых отходов, 4 – дробилка I,

5 – экструдер, 6 – дробилка II, 7 – плавильно-нагревательная печь,

8 – траспортер, 9 – формовочное устройство,

10 – станок для вертикальной обрезки, 11 – скруббер


Установлено, что коэффициент теплопроводности и звукопоглощения уменьшается с уменьшением плотности материала, как показано на рис. 5.



Рис. 5. Зависимость коэффициента теплопроводности (а)

и звукопоглощения (б) от плотности


Как видно из графиков, с увеличением плотности материала коэффициент теплопроводности и звукопоглощения также увеличивается, что объясняется увеличением доли полимера и уменьшением объема газа в структурах полученного материала. По сравнению с широко используемым для теплоизоляции стеклянным штапельным волокном, коэффициент теплопроводности предлагаемого материала составляет 0,041 Вт/(м∙К), по сравнению с 0,047 Вт/(м∙К) у стеклянного волокна при одинаковой плотности – 30 кг/м³. Это говорит о более эффективном использовании предлагаемой композиции для теплоизоляции. Что касается звукопоглощения, то предлагаемый материал соответствует второму классу ГОСТ 23499-79 «Материалы и изделия строительные, звукопоглощающие и звукоизоляционные. Классификация и общие технические требования».

Зависимость прочности от плотности вспененных материалов показана на рис. 6.




Рис. 6. Зависимость прочности от плотности вспененных композитов:

1 – теплоизоляционная композиция; 2 – звукопоглощающая композиция

Возрастание прочности при увеличении плотности может быть представлено либо по экспоненциальному закону, либо по двум линейным: первый – от 30 до 50 кг/м³, второй – выше 50 кг/м³. Если сравнить прочность полученного материала с прочностью пенополистирола, то увидим, что при одинаковой плотности – 30 кг/м³, прочность предлагаемой композиции составляет 0,28 МПа, по сравнению с 0,20 МПа, соответственно в 1,4 раза больше. По сравнению со стеклянным штапельным волокном, при плотности – 60 кг/м³ прочность предлагаемого материала в 5 раз больше.

На рис. 7а представлены ИК-спектры образцов теплоизоляционного композита. Наиболее характерные полосы лежат в области 3422-3302 см^-1 – сорбированная влага, также проявились полосы концевых гидроксильных групп 2920 см^-1, 2851 –С-Н связи у sp³-гибридизованного атома углерода в структурах, содержащих метиленовые (–СН₂–) и метильные (–СНз) группы. Полосы, представленные областями 1635, 1539, 1473 см^-1 – характерна для
С-С связи ароматического кольца.

Также на рис. 7б представлены ИК-спектры для звукоизоляционных композитов.





Рис. 7. ИК-спектры образов тепло- и звукоизоляционной композиции:

а) теплоизоляционная композиция; б) звукоизоляционная композиция

На рис. 8 представлены результаты термогравиметрического анализа образов тепло- и звукоизоляционной композиции.




Рис. 8. Термогравиметрический анализ исследуемых композитов:

1) теплоизоляционная композиция; 2) звукоизоляционная композиция.


Как видно из термогравиметрических кривых потеря массы образцами происходит в несколько этапов. На первом этапе, в интервале температур
50-120 ⁰С, наблюдается удаление сорбированной влаги. Дальнейшее повышение температуры приводит к развитию процесса термоокислительной деструкции полимерных композитов. В интервале температур 250-800 ^оС наблюдается ступенчатое изменение массы образцов, что особенно явно выражено для образца 1 (рис. 8, кр. 1).

Сопоставление параметров деструкции композиций 1 и 2, в области про­текания 250-500 ^оС показывает, что термическая стойкость образца 2 существенно выше, чем образца 1. Если для образца 1 суммарная потеря массы при t=350 ^оС составляет величину ~30 %, то для образца 2 потеря массы при этой температуре составляет всего 10 %. Основные термодеструкционные процессы в этом случае протекают при более высокой температуре, а именно, в области 350-500 ⁰С.

По-видимому, более низкая термическая устойчивость теплоизоляционного композита (кривая 1) связано с большим разложением ПВХ в композиционном материале.

В таблице представлены физико-механических свойства тепло- и звукоизоляционных материалов от состава композиции.

В четвертой главе дано экономическое обоснование технологического процесса переработки отходов в строительный материал путем определения экономического эффекта, срока окупаемости капитальных затрат.

Таблица

Физико-механические свойства композиционных материалов на основе вторичных полимеров

Состав композиции, % масс.
Теплоизоляционные композиции						Звукоизоляционные композиции
ПВХ	15	20	25	30		ПВХ	15	20	25	30
ПЭ	10	15	20	25		ПЭ	35	25	15	5
ПС	35	25	15	5		ПЭТ	40	45	50	55
ПЭТ	10	10	10	10		Натур. каучук	10	10	10	10
ПА-6	10	10	10	10		-	-	-	-	-
ФП	10	10	10	10		-	-	-	-	-
Натур. каучук	10	10	10	10		-	-	-	-	-
Прочность при сжатии, МПа
-	0,41	0,36	0,32	0,30		-	0,56	0,51	0,46	0,35
Коэффициент теплопроводности, l						Коэффициент звукопоглощения, α
-	0,065	0,060	0,054	0,041		-	0,68	0,63	0,52	0,42

Проведенные испытания динамических характеристик образцов плит показали, что динамические характеристики материала отвечают требованиям: СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», ГОСТ 15588-86 «Плиты пенополистирольные. Технические условия», ГОСТ 10499-95 «Изделия теплоизоляционные из стеклянного штапельного волокна. Технические условия» и СНиП 23-03-2003 «Защита от шума», ГОСТ 23499-79 «Материалы и изделия строительные, звукопоглощающие и звукоизоляционные. Классификация и общие технические требования».

Результаты проведенных обобщенных теоретических, методических и экспериментальных исследований по проблеме переработки некоторых вторичных полимеров (ПВХ, ПЭ, ПЭТ, ПС, ФП, ПА-6, каучук), путем получения тепло- и звукоизоляционных композитов, позволяют сделать следующие выводы.


ВЫВОДЫ

1. На основе экспериментальных и теоретических исследований установлены корреляции между температурой предварительной термообработки, давлением и концентрацией вспенивающего агента на основные эксплуатационные характеристики тепло- и звукоизоляционных материалов, что позволило предложить технологию переработки некоторых вторичных полимеров в пеноматериал, позволяющую применять их в качестве строительного материала, как в гражданском, так и в промышленном строительстве.
   
2. Разработано математическое описание технологического процесса по переработке вторичных полимеров в тепло- и звукоизоляционные материалы, позволяющее определить оптимальные значения коэффициентов теплопроводности и звукопоглощения.
   
3. Получены многофакторные зависимости прочности, коэффициентов тепло- и звукопоглощения вспененной композиции от плотности материала, что позволило предложить оптимальные параметры изделий для заданной области применения.
   
4. На основе проведенных исследований установлены оптимальные составы и условия получения тепло- и звукоизоляционных плит:
   

• Соотношение компонентов для теплоизоляционного материала (ПВХ – 30 %, ПЭ – 25 %, натуральный каучук – 10 %, ПЭТ – 10 %, фенопласты –
  10 %, полиамид – 10 % и полистирол – 5 %).
  
• Соотношение компонентов для звукоизоляционного материала (ПЭТ – 55 %, ПВХ – 30 %, натуральный каучук – 10 % и ПЭ – 5 %).
  
• Время гомогенизации (смешения) и последующего вспенивания композиции составляет для получения тепло- и звукоизоляционных материалов – 30 минут.
  
• Температура смеси при вспенивании должна быть в пределах 220 – 240 ⁰С.
  

5. Анализ исследуемых основных функциональных характеристик звуко- и теплоизоляционных материалов (при плотности образца 30 – 80 кг/м³ и прочности на сжатие 0,28 – 0,60 МПа) показал, что коэффициент теплопроводности равен 0,041 – 0,075 Вт/(м·К), а коэффициент звукопоглощения 0,42 – 0,75.
   
6. Методом ИК-спетроскопии, рентгеноструктурного анализа и оптической микроскопии изучены особенности строения и состава полученных композиционных материалов, показано различие в строении пор композитов: для теплоизоляционных материалов характерны поры закрытого типа, изолированные друг от друга; для звукоизоляционных материалов характерно строение пор в виде сложной системы объединенных между собой разветвленных туннелей.
   
7. Термогравиметрическим анализом показано, что для теплоизоляционной композиции 5 %-ая потеря массы наблюдается при температуре 250 ⁰С, для звукоизоляционной композиции – 310 ⁰С; 30 %-ая потеря массы для этих композиций составляют соответственно 350 и 400 ⁰С; 75 %-ая потеря массы для обоих видов композиций наблюдается при температуре 500 ⁰С.
   
8. Разработанные в рамках настоящего исследования тепло- и звукоизоляционные композиционные материалы на основе вторичных полимеров могут найти применение в строительной индустрии.
   

Список основных публикаций по теме диссертации:

1. Тороян Р.А., Микитаев А.К., Беданоков А.Ю., и др. Основные способы переработки и утилизации полимерных отходов в строительный материал / Р.А. Тороян, А.К. Микитаев, А.Ю. Беданоков, В.А. Борисов, Г.О. Молоканов, Ю.Е. Дорошенко // Пластические массы. – № 1. – 2008. – С. 53-56.
   
2. Тороян, Р.А. Проблемы отходов пластмасс в Республике Адыгея. Перспективы их утилизации и переработки / Р.А. Тороян, В.И. Каблуков // Пластические массы. – № 2. – 2007. – С. 52-53.
   
3. Тороян, Р.А. Способ переработки отходов пластмасс в строительный материал / В.И. Каблуков, Р.А. Тороян // Экология и промышленность России. – № 1. – 2007. – С. 20-21.
   
4. Способ переработки отходов пластмасс в строительный материал: пат. № 2302433 Рос. Федерация, МПК C 08 J 11/04 / В.В. Фомин, В.И. Каблуков, Р.А. То­ро­ян, А.Н. Ожев, патентообладатель Кубанский государственный аграрный уни­вер­си­тет. – № 2006117965/04; заявл. 24.05.06; опубл. 10.07.2007. Бюл. № 19. – 3 с.
   
5. Способ изготовления строительного материала: пат. №2302434 Рос. Федерация, МПК С08 L 23/06/ В.В. Фомин, В.И. Каблуков, Р.А Тороян, патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. –
   № 2006117933/04; заявл. – 24.05.06; опубл. 10.07.2007. Бюл. № 19. – 3 с.
   
6. Тороян, Р. А. Эколого-экономические аспекты переработки отходов пластмасс / В.И. Каблуков, Р.А. Тороян // Материалы III Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии в условиях современного мира».– Майкоп: ООО «Качество», 2003. – С. 58-59.
   
7. Тороян, Р. А. Малоотходная технология переработки полимерных отходов / В.И. Каблуков, Р.А. Тороян // Материалы V Всероссийской научно-прак­ти­ческой конференции студентов, аспирантов, докторантов и молодых ученых «Наука ХХI веку» (I^я сессия). – Майкоп: ООО «Качество», 2004. –
   С. 220-221.
   
8. Тороян, Р.А. Способ переработки отходов пластмасс в пеноматериал / Р.А. Тороян, В.И. Каблуков // Материалы V Международной научно-прак­ти­­чес­кой конференции «Актуальные проблемы экологии в условиях современного мира». – Майкоп: ООО «Качество», 2005. – С. 370-371.
   
9. Тороян, Р.А. Образование полимерных отходов в Республике Адыгея / Р.А. Тороян, В.И. Каблуков, В.А. Бердюкова // Материалы VI Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии в условиях современного мира». – Майкоп: ООО «Качество», 2005. – С. 246-247.
   
10. Тороян, Р.А. Утилизация отходов полиэтилентерефталата в строительный и звукоизоляционный материал / Р.А. Тороян, В.И. Каблуков // Материалы VII Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы современности». – Майкоп: ООО «Качество», 2006. –
    С. 332-333.
    
11. Тороян, Р.А. Технология переработки отходов пластмасс в тепло- и звукоизоляционные материалы / Р.А. Тороян, В.И. Каблуков // Сбор. науч. тр. аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ) «Студенческая научная весна – 2007» / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. – Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2007. –
    С. 327-329.
    

В печать 06.11.2008 г.

Тираж 100 экз. Заказ №


Полиграфический участок ИПЦ КБГУ

360004, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173.