Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология полимерных и композиционных материалов

Диссертационная работа:

Девятерикова Светлана Владимировна. Получение композиционных материалов с использованием вторичных продуктов производства фторполимеров : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.06, 05.17.03 / Девятерикова Светлана Владимировна; [Место защиты: Рос. хим.-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева].- Москва, 2008.- 182 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1329

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 8

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 13

1.1 Возникновение и возможности использования вторичного

пластмассового сырья 13

  1. Вторичное сырье в общественном процессе воспроизводства 13

  2. Кругообороты вторичного полимерного

сырья 14

1.2 Фторопласты 16

  1. Общие сведения о фторопластах I4

  2. Применение фторполимеров в композиционных материалах . ^

  3. Композиционные покрытия из фторопласта-4 24

1.2.3.1 Комбинированное покрытие для защиты

от коррозионного растрескивания немагнитных
сталей 26

1.2.3.2 Фторполимерные покрытия с хроматичной
окраской 9 ^-

  1. Композиционные электрохимические покрытия металл -фторполимер 97

  2. Фторсодержащие масло- и водоотталкивающие композиции 97

  3. Переработка отходов фторопластов 27

1.2.6.1 Методы измельчения отходов 28

1.2.7 Переработка коксов, резины, фторопластов,

28
термопластов

1.3 Выводы по библиографическому обзору 29

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 30

2.1 Исходные и вспомогательные вещества 30

  1. Исходные вещества ЗО

  2. Вспомогательные вещества 30

  3. Состав и приготовление реактивов и растворов для получения композиционных электрохимических покрытий 32

2.1.3.1 Получение четвертичного аммонийного
соединения на основе производного тримера
(тетрамера) окиси гексафторпропилена

(ЧАС-Т, ЧАС-Те) 32

2.1.3.2 Приготовление гальванических растворов

и растворов фосфатирования ~~

2.1.4 Исходные материалы для приготовления резиновых

смесей - д

2.1.4.1 Методика термической деструкции парафино-фторопластовых отходов в присутствии

носителя фтора - трифторида кобальта 36

2.2 Физико-химические методы исследований исходных

продуктов _

  1. Газо-жидкостная хроматография 37

  2. Метод газовой хромато-масс-спектрометрии 37

  3. ИК-спектрометрия 38

2.2.4 Методика определения электрокинетического потенциала и электрофоретической подвижности

частиц 38

2.4.5 Определение размера частиц 39

2.4.6 Определение поверхностного натяжения частиц

маточного раствора ~Q

2.3 Методы осаждения и исследований композиционных

электрохимических покрытий, полученных с использованием
отходов производств фторполимеров 40

2.3.1 Электроды 40

  1. Изготовление и поверка микроэлектродов 40

  2. Проверка микростеклянного электрода

на микротрещины д ,

2.3.2 Методика нанесения никелевого покрытия

и композиционного покрытия на металлическую основу, д,

  1. Определение выхода по току 41

  2. Методика изучения влияния плотности тока

на кислотность прикатодного слоя (pHs) 42

2.3.5 Методика снятия поляризационных кривых

с одновременным контролем рН в зоне реакции д2

  1. Определение толщины покрытия 42

  2. Определение микротвердости 43

  3. Испытания на коррозионную стойкость 43

  4. Определение внутренних напряжений 43

2.4 Методы исследований эластомерных композиций

с продуктом переработки парафино-фторопластовых

отходов 44

  1. Подготовка резиновых смесей и вулканизатов 44

  2. Методы испытаний резиновых смесей

и вулканизатов .,-

3 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 50

3.1 Композиционные покрытия никель - ПТФЭ 50

  1. Определение выхода по току никеля 50

  2. Влияние органических добавок на выход по току

никеля ,. 2

3.1.3 Исследование электрокинетических характеристик

частиц ПТФЭ ее

3.1.4 Исследование механизма образования
композиционного покрытия никель — ПТФЭ с- о

5 3.1.4.1 Поляризационные исследования механизма

осаждения покрытий <-о

3.1.4.1.1 Анализ причин, влияющих на величину

перенапряжения выделения никеля

в процессе получения покрытия 58

3.1.4.2 Концентрационные исследования

в прикатодном слое электролита

в нестационарных условиях 60

3.1.5 Количественный состав композиционных

покрытий ,.„

3.1.6 Выяснение причин шелушения покрытий и разработка

мер по его устранению ^

ЗАЛ Определение физических характеристик

композиционных покрытий 6д

3.1.7.1 Исследование микротвердости

покрытий ,-р

3.1.7.2 Исследование композиционных покрытий

на коррозионную стойкость

Выводы по разделу 3.1 71

3.2 Композиционные покрытия никель - ПТФЭ с использованием
маточного раствора „

  1. Характеристика применяемых маточных растворов 73

  2. Исследование параметров получения покрытий 75

3.2.2.1 Испытания в ячейке Хулла 76

3.2.2.3 Определение выхода по току в электролитах

различного состава 77

3.2.2 Исследование внутренних напряжений в покрытиях 79

Выводы по разделу 3.2 81

3.3 Покрытия цинк - графит и цинк - фосфат —
политетрафторэтилен, полученные с использованием

побочных продуктов производства фторполимеров 83

  1. Принципиальная схема использования отхода катализатора производства трифторхлорэтилена „~

  2. Получение композиционного покрытия цинк -

графит 87

3.3.3 Получение композиционного покрытия цинк -

птфэ 90

3.3.4 Использование маточных растворов ПТФЭ для получения
композиционных покрытий на основе цинка ^

Выводы по разделу 3.3 94

3.4 Исследование применимости парафино-фторопластовых

отходов производства Ф-4Д о^

3.4.1 Описание парафино-фторопластовых отходов,

их разделение и подготовка р^

  1. Пласто-эластические свойства невулканизованых смесей на основе СКИ-3 с добавлением продукта переработки парафино-фторопластовых отходов 100

  2. Физико-механические свойства 103

  1. Определение оптимума вулканизации 104

  2. Физико-механические свойства резин

в оптимуме вулканизации , ~А

Выводы по разделу 3.4 109

  1. ВЫВОДЫ 111

  2. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 112

Акт о проведении опытно-конструкторских работ по нанесению 121
покрытия никель-ПТФЭ на вал насосного агрегата типа Д

Акт о проведении опытно-конструкторских работ по замене конце- 121
вых уплотнений сальникового типа насосного агрегата типа Д на
торцевые уплотнения
ПРИЛОЖЕНИЕ 125

7 Принятые сокращения и обозначения

АСПК - аммониевая соль перфторпеларгоновой кислоты

АСЭК - аммониевая соль перфторэнантовой кислоты

ВТ - выход по току

ГХ-МС - газожидкостная хроматография и масс-спектроскопия

КМ - композиционный материал

КП - композиционное покрытие

КПК - катодные поляризационные кривые

КХП - композиционное химическое покрытие

MP - маточный раствор

ОП-10 - полиоксиэтиленовые эфиры алкилфенолов

ОС-20 - полиоксиэтилированный спирт

ПАВ - поверхностно-активные вещества

ПК - поляризационные кривые

ППК - парциальные поляризационные кривые

ПТФЭ — политетрафторэтилен

ТПФ - термопластичные фторполимеры

ФПАВ - фторированные поверхностно-активные вещества

Ф-4Д - эмульсионный ПТФЭ

ЧАС-Т - четвертичное амонийное соединение на основе производного

тримера окиси гексафторпропилена ЧАС-Те - четвертичное амонийное соединение на основе производного

тетрамера окиси гексафторпропилена

Введение к работе:

Актуальность темы. Полимерные композиционные материалы представляющие собой объемное сочетание разнородных компонентов, обладают свойствами, не достижимыми отдельными составляющими. В ряде случаев их применяют в виде покрытий для придания поверхности специальных свойств без изменения функциональных характеристик основы. При этом в композиционных покрытиях можно совместить свойства металлов (электро-, теплопроводность, магнитные свойства) и полимеров (химическая стойкость, антифрикционные свойства). Выбор металла зависит от заданных характеристик изделия. Уникальная группа полимеров - фторполимеры, обладающие наилучшими физико-химическими свойствами. Наиболее известным и широко применяемым в технике является политетрафторэтилен (ПТФЭ).

В производстве фторполимеров существует проблема значительного количества отходов, неспособных к деструкции в природных условиях. В результате производства эмульсионного ПТФЭ (Ф-4Д) до 25% целевого продукта содержится в неутилизируемом парафине (стабилизаторе эмульсии), до 0.5% - в маточных растворах. Образуются также отходы, не имеющие в составе целевого продукта. Например, шлам катализатора процесса получения трифторхлорэ-тилена содержит более 70% цинка. Твердые отходы отправляют на полигоны захоронения, жидкие сбрасывают в водоемы.

Использование отходов производства фторполимеров для получения востребованных промышленностью материалов и изделий - актуальная научно-техническая задача.

Цель диссертационной работы - изучение возможностей получения стойких в агрессивных условиях композиционных материалов, обладающих повышенными физико-механическими характеристиками, с использованием вторичных продуктов производства фторполимеров.

Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:

исследовать состав, физико-химические свойства и возможности применения вторичных продуктов производства фторполимеров (маточного раствора, парафино-фторопластовых остатков, цинкового шлама), методы их подготовки;

изучить способы получения и свойства композиционных покрытий на основе никеля и цинка и композиционных материалов на основе эластомеров с использованием отходов производства фторполимеров.

Научная новизна. Обнаружено, что частицы полимеров, содержащиеся в маточном растворе производства Ф-4Д, заряжены положительно и обладают высокой электрофоретической подвижностью. Установлена возможность применения для стабилизации суспензий с ПТФЭ катионактивных ПАВ с наибольшим содержанием перфторуглеродных фрагментов, при использовании которых могут быть получены качественные композиционные покрытия максимальной толщины с высокими массовой долей ПТФЭ и микротвердостью.

Выявлена высокая эффективность введения в резиновые смеси на основе ненасыщенного каучука продукта переработки парафино-фторопластовых отходов, имеющих в составе ПТФЭ и фторированные парафины.

Практическая ценность. На основе установленных закономерностей получены опытные образцы катодных покрытий никель-ПТФЭ, обладающие оптимальным составом и защитными свойствами.

Разработана схема утилизации отходов катализатора производства триф-торхлорэтилена и маточных растворов. Получены новые цинк-фторполимерные покрытия путем электрохимического цинкования, фосфатирования, пропитки маточными растворами и термообработки.

Предложены способы разделения парафино-фторопластовых отходов и дофторирования парафина, оставшегося в извлеченном ПТФЭ.

Разработаны новые эластомерные композиции на основе изопренового каучука (СКИ-3) с сохранением пласто-эластических свойств резиновых смесей и общего уровня физико-механических показателей вулканизатов при введении в смесь до 3 мас.ч. продукта переработки парафино-фторопластовых отходов на 100 мас.ч. СКИ-3.

Обнаружено, что прочностные свойства модифицированных резин находятся на уровне исходной смеси. Для вулканизатов резиновой смеси, содержащей оптимальное количество добавки (1 мас.ч. на 100 мас.ч. каучука), достигнуто 20%-ное понижение коэффициента трения.

Апробация работы. Материалы, представленные в диссертации, доложены и обсуждены на международной конференции "Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений" (Казань, 2001, 2003 г.), Международной научно-практической конференции "Резиновая промышленность. Сырье. Материалы. Технология" (Москва, 2001, 2003 г.), на Всероссийских научно-технических конференциях "Наука-производство-технология-экология" (Киров, 2000-2004 г.), на Международной научно-технической конференции "Наукоемкие химические технологии" (Волгоград, 2004 г.), на Международных научно-практических конференциях "Производство-Технология-Экология" (Москва, 2001, 2003, 2007, 2008 г.), на Международной научно-практической конференции "Фторполимерные материалы: научно-технические, производственные, коммерческие аспекты" (Кирово-Чепецк, 2008).

Публикации. Основное содержание опубликовано в 3 статьях и 16 материалах докладов на международных и российских научно-технических конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, результатов экспериментов и их обсуждения, экспериментальной части, выводов по работе, приложения и библиографического списка, включающего 106 наименований. Основная часть диссертации изложена на 114 страницах машинописного текста, содержит 25 рисунков и 19 таблиц.

Подобные работы
Пискунова Ирина Александровна
Разработка процессов получения углеродных волокнистых материалов с использованием пиролитических добавок
Андреев Роман Александрович
Получение саженаполненных каучуков и резин с использованием отходов производств эластомеров
Решетов Вячеслав Александрович
Методология получения композиционных материалов на основе многокомпонентного природного и техногенного сырья
Смирнов Александр Васильевич
Исследование закономерностей процесса получения волокнистых материалов из растворов полимеров аэродинамическим способом
Удальцова Наталья Николаевна
Разработка процессов получения углеродных материалов на основе гидратцеллюлозных волокон, исследование их свойств и области применения
Хорошилова Юлия Александровна
Модификация композиций для получения пористых полимерных материалов и покрытий путем введения интерполимерных комплексов
Новосельцев Виктор Тимофеевич
Получение полиуретановых композиционных материалов, наполненных оксидами кремния и алюминия, и покрытий на их основе
Лыгина Лариса Валерьевна
Модификация полимерных композиций акрилатных и поливинилхлоридных пластиков для получения послойно сочетаемых композиционных материалов
Федоров Максим Борисович
Получение и исследование волокнистых и пленочных материалов на основе полигидроксибутирата
Мухина Ольга Юрьевна
Получение и исследование свойств активированных углеродных волокнистых материалов с различной пористой структурой

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net