Получение, переработка и применение термоэластопластов. Виды и особенности свойств термопластичных полимеров. Основы создания фрикционных изделий. Определение показателя текучести расплава. Разработка твердофазного метода получения ТЭП при экструзии.
Аннотация к работе
Однако темпы его развития все еще значительно ниже, чем следовало ожидать, исходя из широты тех областей знания, которые оно охватывает, и потенциальной технической важности полимерных материалов. В Западной Европе, например, по некоторым (хотя и оспариваемым) оценкам использование полимерных материалов в высоконагруженных узлах трения составляет только 10-20% от общего объема использования в этих узлах металлов за научные разработки и их внедрение Полимерное материаловедение, развивающееся на базе фундаментальных наук о полимерных композициях - химии, физике, физической химии и механике, выделилось в настоящее время в самостоятельный раздел общего материаловедения. Значительно увеличилась роль полимерных материалов различных типов: конструкционных пластиков, резин, защитных покрытий, волокон, пленок, клеев, компаундов, герметиков и др. в современной технике, технологии и в быту. В Республике Казахстан до настоящего времени отсутствуют специализированные предприятия по реставрации или по производству тормозных колодок для железнодорожного транспорта ввиду отсутствия материалов фрикционного назначения и технологий по реставрации и производства новых тормозных систем, то негативно отражается на производственной деятельности вагоноремонтных предприятий Казахстана.Термопласты (ТП) - полимерные материалы на основе линейных или разветвленных полимеров , сополимеров и их смесей, обратимо переходящих при нагревании в пластическое или вязкотекучее состояние в результате плавления кристаллической или размягчения аморфной (стеклообразной) фаз. Наиболее распространены ТП на основе гибкоцепных (главным образом карбоцепных) полимеров , сополимеров и их смесей - полиолефинов (полиэтилена, полипропилена , поли-4-метил-1-пентена), поливинилхлорида , полистирола , полиметилметакрилата , поливинилацеталей , производимых в больших объемах и имеющих сравнительно низкую стоимость; они обладают низкими температурами плавления и размягчения, тепло-и термостойкостью . Он получается в суспензии в органическом растворителе путем полимеризации 4-метилпентена при температуре до 80 °С и давлении до 3 кгс/см2 в присутствии металлоорганических катализаторов. Полученную суспензию поли-4-метил-1-пентена в мономере промывают, полимер отжимают и сушат, после чего в него вводят стабилизирующие добавки и гранулируют. Применяется для изготовления оболочек для проводов и кабелей, светотехнических изделий, корпусов электрических приборов, прозрачной пленки для электро-и радиоизоляции, работающих в более жестких температурных условиях, чем полиэтилен , лабораторной, чайной и столовой посуды и др., а также волокон.Свойства термоэластопластов обусловлены особенностями их структуры - образованием двухфазной системы вследствие термодинамической несовместимости гомополимеров, образующих жесткие блоки термопласта (например, полистирола , полиэтилена , полибутилентерефталата и т.п.) и эластичные блоки (например, полибутадиена, полиизопрена , полиоксиалкиленгликоля, сополимеров этилена с пропиленом и т.п.) в макромолекуле . В свою очередь свойствами этого класса материалов объясняется возрастающий спрос на изделия из ТЭП. Термоэластопласты представляют собой блоксополимеры с жесткими (например, полиэтиленовыми, полистирольными, поливинилхлоридными, полиакрилатными) блоками и гибкими эластомерными блоками (полибутадиеновые, полиизопреновые, этилен пропиленовые и др.) [4]. Термоэластопласты обладают прочностью и эластичностью вулканизованных резин, но при переработке не требуют проведения вулканизации, что значительно упрощает производство изделий и сокращает затраты на этот трудоемкий процесс. Изделия из термоэластопластов характеризуются высокой стойкостью к истиранию, действию озона, минеральных масел, высокой прочностью при растяжении, сравнительно большим относительным удлинением.Синтез термоэластопластов осуществляется с помощью катализаторов, образующих так называемые живые цепи, сохраняющие способность к росту в течение неограниченного времени. Они позволяют получать полимеры с более регулярной микроструктурой эластомерного блока, чем при использовании органических соединений других щелочных металлов, и тем самым обеспечить термоэластопластам лучший комплекс свойств. Литийорганические инициаторы, используемые для синтеза термоэластопластов, должны обладать высокой скоростью инициирования, обеспечивающей получение полимеров с узким молекулярно-массовым распределением.Полимеризация в твердой фазе протекает при температурах ниже температуры плавления мономера. Этот метод не нашел широкого распространения, так как затруднено инициирование полимеризации (низкие температуры, трудности равномерного распределения инициаторов, аппаратурное оформление и др.). Наиболее удобными являются способы инициирования твердофазной полимеризации светом, излучениями высоких энергий, причем могут реализоваться свободнорадикальный, ионный или смешанный (ионно-радикальный) механизмы полимеризации.Термоэластопласты можно перерабатывать как методами, обычными для термопластов (
План
Содержание
Введение
1. Литературный обзор
1.1 Термопластичные полимеры
1.1.1 ПОЛИОЛЕФИНЫ
1.1.2 Термоэластопласты
1.2 Виды и особенности свойств термоэластопластов
1.3 Получение, переработка и применение термоэластопластов
1.3.1 Получение термоэластопластов
1.3.2 Твердофазная полимеризация
1.3.3 Переработка термоэластопластов
1.3.4 Применение термоэластопластов
1.4 Основы создания фрикционных изделий
1.4.1 Практические примеры решения задач триботехники
1.4.2 Сроки службы трущихся деталей машин
1.4.3 Рабочие поверхности деталей и их контактирование. общие сведения деталей и ее геометрия
1.4.4 Шероховатость поверхности
1.4.5 Показатели качества поверхности
1.4.6 Механизм изнашивания полимеров и композиций на их основе
1.4.7 Материалы для трущихся деталей. Разделение материалов деталей пар трения по их назначению
1.4.8 Композиционные материалы (кпм) в качестве антифрикционных материалов
1.4.9 Численные критерии работоспособности материалов в парах трения
1.4.10 Некоторые правила сочетания материалов
2. Основы создания фрикционных изделий
2.1 Объекты исследования
2.2 Методы исследований
2.2.1 Определение плотности
2.2.2 Способ получения ТЭП
2.2.3 Изготовление образцов для испытаний
2.2.4 Определение показателя текучести расплава
2.2.5 Методы исследования реологических свойств
2.2.6 Исследования релаксации напряжений ТЭП
2.2.7 Исследование деформационно-прочностных свойств ТЭП
2.2.8 Исследование динамических механических свойств ТЭП
2.2.9 Метод оценки долговечности ТЭП
2.2.10 Структурные исследования
2.2.11 Определение теплопроводности
3. Научно-исследовательская часть
3.1 Разработка твердофазного метода получения ТЭП при экструзии
3.2 Релаксационные свойства и структурные характеристики ТЭП
3.3 Реологические свойства высоконаполненных ТЭП
3.4 Технология твердофазной полимеризации СКМС-30 и ПЭНД в процессе экструзии
4.6.1 Расчет численности производственных рабочих цеха по рабочим местам на основании норм обслуживания по агрегатам
5. Охрана труда
5.1 Нормативно правовая база
5.2 Анализ опасных и вредных факторов
5.3 Мероприятия по повышению безопасности труда
5.4 Мероприятия по противопожарной безопасности
6. Промышленная экология
6.1 Нормативно-правовая база
6.2 Анализ состояния окружающей среды
6.3 Утилизация и ликвидация полимерных отходов
Заключение
Список использованных источников
Введение
Как прикладные, так и чисто научные аспекты полимерного материаловедения развиваются весьма интенсивно в течение двух последних десятилетий. Однако темпы его развития все еще значительно ниже, чем следовало ожидать, исходя из широты тех областей знания, которые оно охватывает, и потенциальной технической важности полимерных материалов. В Западной Европе, например, по некоторым (хотя и оспариваемым) оценкам использование полимерных материалов в высоконагруженных узлах трения составляет только 10-20% от общего объема использования в этих узлах металлов за научные разработки и их внедрение
Недостаточное развитие прикладного полимерного материаловедения признается рядом учреждений в разных странах, ответственных за научные разработки и их внедрение
Полимерное материаловедение, развивающееся на базе фундаментальных наук о полимерных композициях - химии, физике, физической химии и механике, выделилось в настоящее время в самостоятельный раздел общего материаловедения. Значительно увеличилась роль полимерных материалов различных типов: конструкционных пластиков, резин, защитных покрытий, волокон, пленок, клеев, компаундов, герметиков и др. в современной технике, технологии и в быту. Полимерное материаловедение вносит существенный вклад в развитие новых принципов создания материалов, в первую очередь композиционных, с направленным регулированием их структуры и свойств.
Решение указанных задач при проектировании узлов трения должно исходить из основных принципов создания машин и агрегатов. Машины и агрегаты должны иметь высокие технико-экономические и эксплуатационные показатели, главными их которых являются экономичность, долговечность, объем и стоимость ремонтных работ при эксплуатации и безопасность обслуживания.
По данным Государственной Академии инженеров железнодорожного транспорта около15 млн. штук тормозных колодок требуют реставрации или полной замены. В Республике Казахстан до настоящего времени отсутствуют специализированные предприятия по реставрации или по производству тормозных колодок для железнодорожного транспорта ввиду отсутствия материалов фрикционного назначения и технологий по реставрации и производства новых тормозных систем, то негативно отражается на производственной деятельности вагоноремонтных предприятий Казахстана.
С 2000 года Научно-технический центр «Композиционные материалы» и композиционных материалов специального назначений на базе отечественного сырья и материалов с целью расширения ассортимента специальных материалов и наиболее полного удовлетворения ими потребности казахстанских предприятий. Одним из направлений работы НТЦ «КМ» является программа «Разработка и освоение производства фрикционных материалов для автомобильного и железнодорожного транспорта предприятий Казахстана на основе сырьевых ресурсов Казахстана».
Настоящая дипломная работа выполнена в рамках вышеуказанной программы в сотрудничестве со специалистами ТТЦ «КМ», РХТУ им. Д.И. Менделеева, Института машиноведения (г. Москва) и Академии транспорта (г. Алматы). Следует отметить, что данные представленные в настоящей работе являются первыми в Республике Казахстан и должны рассматриваться как результаты поисковой и проблемных НИР, проводимых без государственного или отраслевого финансирования по разряду инициативных программ. Отмечая инициативную направленность НИР программы НТЦ «КМ, нельзя не отметить заинтересованность в результатах работы в этом направлении первых руководителей вагоностроительных предприятий гг. Атырау, Караганды и Алматы. Немаловажным фактором при выборе темы настоящей дипломной работы была достигаемая экономические эффективность и безопасность государства. В связи с этим постановка обозначенной проблемы в рамках государственных задач на взгляд является первостепенной задачей Министерства транспорта и коммуникации и Министерства образования РК.
В совокупности вышеуказанные обстоятельства предопределяют актуальность и своевременность темы настоящей дипломной работы и требует должного внимания соответствующих ведомств и служб Республики Казахстан.