Закономірності впливу технологічних параметрів на властивості композиційних матеріалів із деревинних відходів і термопластичних полімерів - Автореферат

Дисертаційна робота є складовою частиною науково-дослідних робіт, які виконуються за основним напрямком наукової діяльності кафедри технології деревинних композиційних матеріалів, целюлози та паперу НЛТУ України "Створення нових деревинних композиційних матеріалів та розробка технології їх виготовлення". Мета роботи - встановити закономірності впливу технологічних параметрів на властивості композиційних матеріалів із деревинних відходів і термопластичних полімерів і розробити рецептури деревинно-полімерних композицій та режими їх плоского пресування. Відповідно до поставленої мети, необхідно вирішити такі основні завдання: ? встановити можливість використання термопластичних полімерів у виробництві деревинно-полімерних плит плоским способом пресування; Під час визначення властивостей деревинних частинок, частинок вторинного поліетилену та ДПП застосовано: фізичні методи дослідження - для визначення фракційного складу частинок, вологості частинок, щільності, водопоглинання і набрякання плит за товщиною; механічні методи - для визначення показників міцності під час статичного згинання та розтягування перпендикулярно до площини плити, питомого опору витягуванню шурупів. Побудовано адекватні регресійні залежності: межі міцності ДПП під час статичного згинання, питомого опору витягуванню шурупів, водопоглинання та набрякання за товщиною від зміни рецептурно-технологічних параметрів виготовлення ДПП (вмісту деревинних частинок, щільності плит, температури та тривалості пресування, часток технічного парафіну та лігносульфонату кальцію в їх сумішах з полівініловим спиртом), що дають змогу встановити закономірності їх впливу на властивості матеріалу.У другому розділі обґрунтовано вибір термопластичних полімерів і модифікувальних добавок для виготовлення ДПП, температури та тривалості пресування, а також розглянуто міжмолекулярну взаємодію елементів деревинно-полімерної композиції. Математично це можна записати у вигляді системи рівнянь: Розвязавши систему рівнянь (1), отримано математичну модель розрахунку тривалості прогрівання пакета (год) до необхідної температури залежно від: типу та частки термопластичного полімеру; частки деревинних частинок; температури пресування, а також від глибини прогрівання ДПП: де H - глибина прогрівання деревинно-полімерного пакета, м; ?дер та ?ТП - теплопровідність деревини та термопластичного полімеру, відповідно, Вт/(м ОС); ?дер - частка деревинних частинок у композиційному матеріалі, частки; tx - температура верхніх шарів композиційного матеріалу (tx=тпл), ОС; тк - температура середніх шарів композиційного матеріалу (можна прийняти за температуру середовища), ОС; ттек.ТП - температура текучості термопластичного полімеру, ОС; мпл - маса ДПП, кг; Vдер та VТП - обєм деревини та термопластичного полімеру, відповідно, м3; Сдер та СТП - питома теплоємність деревини та термопластичного полімеру, відповідно, КДЖ/(кг•ОС). Ця математична модель дає змогу визначити тривалість пресування ДПП, за якої їх внутрішні шари прогріваються до температури, яка активізує вязкотекучий стан термопластичного полімеру, що своєю чергою дає змогу одержати матеріал із задовільними фізико-механічними властивостями. Склад деревинно-полімерної композиції був таким: деревинні частинки - 60%; ВПЕ - 40%; а плити пресували за тиску 3,5 МПА, за температури 180ОС та тривалості 1,0 хв/мм. Ця серія дослідів складалася із двох етапів: а) вплив зміни частки П у суміші з ПВС за різної температури та тривалості пресування; б) вплив зміни частки ЛСК у суміші з ПВС за різної температури та тривалості пресування.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Статті у наукових фахових виданнях за темою дисертації: 1. Лютий П.В. Підвищення водостійкості деревинно-полімерних плит шляхом введення в їх композицію суміші технічного парафіну та полівінілового спирту / П.В. Лютий, П.А. Бехта // Науковий вісник НЛТУ України : зб. наук.-техн. праць. - Львів : РВВ НЛТУ України, 2010. - Вип. 20.10. - С. 105-107.

2. Лютий П.В. Основні методи виготовлення композиційних матеріалів на основі деревинних відходів і термопластичних полімерів / П.В. Лютий // Науковий вісник НЛТУ України : зб. наук.-техн. праць. - Львів : РВВ НЛТУ України, 2009. - Вип. 19.2. - С. 109-114.

3. Бехта П.А. Вплив виду деревинного наповнювача на властивості деревинно-полімерних матеріалів / П.А. Бехта, П.В. Лютий // Науковий вісник НЛТУ України : зб. наук.-техн. праць. - Львів : РВВ НЛТУ України, 2010. - Вип. 20.5. - С. 91-93.

4. Бехта П.А. Модифікування деревинно-полімерних композицій сумішшю лігносульфонату кальцію та полівінілового спирту / П.А. Бехта, П.В. Лютий // Науковий вісник НЛТУ України : зб. наук.-техн. праць. - Львів : РВВ НЛТУ України, 2010. - Вип. 20.7. - С. 68-72.

5. Бехта П.А. Покращення експлуатаційних властивостей деревинно-полімерних плит шляхом введення до їх складу комбінованої модифікувальної добавки / П.А. Бехта, П.В. Лютий // Науковий вісник НЛТУ України : зб. наук.-техн. праць. - Львів : РВВ НЛТУ України, 2010. - Вип. 20.9. - С. 100-103.

6. Лютий П.В. Проблема використання відходів термопластичних полімерів для виготовлення деревинно-полімерних матеріалів / П.В. Лютий, А.В. Белова, А.І. Марків // Лісове господарство, лісова, паперова та деревообробна промисловість : міжвідомч. наук.-техн. зб. - Львів : НЛТУ України, - 2007. - Вип. 33. - С. 110-112.

7. Бехта П.А. Вплив модифікувальних добавок на властивості деревинно-полімерних матеріалів / П.А. Бехта, П.В. Лютий // Науковий вісник НУБІП України : зб. наук. праць. (Лісівництво та декоративне садівництво). - К. : Вид-во НУБІП України, 2010. - Вип. 147. - С. 367-371.

Матеріали і тези доповідей науково-практичних конференцій: 8. Лютий П.В. Деревинні композиційні матеріали на основі відходів поліетилену / П.В. Лютий // ІІ-га Міжнародна (IV Всеукраїнська) конференція студентів, аспірантів та молодих вчених з хімії та хімічної технології, 22-24 квітня 2009 р. : збірка тез доповідей. - К. : НТУ України "Київський політехнічний інститут", 2009. - С. 138.

9. Лютий П.В. Закономірності впливу технологічних параметрів на властивості композиційних матеріалів із деревинних відходів та вторинного поліетилену / П.В. Лютий // ІІІ-тя Міжнародна конференція студентів, аспірантів та молодих вчених з хімії та хімічної технології, 21-23 квітня 2010 р. : збірка тез доповідей. - К. : НТУ "Київський політехнічний інститут", 2010. - С. 195.

10. Лютий П.В. Екологічно чисті деревинні композиційні матеріали на основі термопластичних полімерів / П.В. Лютий // тези доп. учасників міжнар. наук.-практ. конф. "Освіта, наука та інновації в контексті регіональних та глобальних викликів" - К. : НУБІП України, ННІ лісового і садово-паркового господарства, 2010. - С. 217-218.