Влияние размера частиц наполнителя
Размер частиц оказывает большое влияние на свойства ДПК. Дополнительно измельченная древесная мука позволяет вдвое увеличить физико-механические свойства ДПК при той же степени наполнения, снижается водопоглощение и увеличивается производительность.
Снижение размера частиц позволяет достичь более высоких степеней наполнения. Поэтому, размер частиц древесной муки играет большую роль в формировании свойств ДПК, что требуется учитывать при выборе рецептуры ДПК.
При добавлении в смесь минеральный порошок-шлам после работы систем водоподготовки котельных установок с удельной поверхностью 20000 см2/г происходит значительное повышение прочности при сжатии и изгибе и коэффициента водостойкости. [36]
Наиболее оптимальными свойствами и себестоимостью обладает композиция с 40% древесной мукой с минимальным размером частиц. [1]
Добавки для ДПК
На сегодняшний день перед разработчиками рецептуры ДПК стоят две важные задачи: найти модификатор, увеличивающий механическую прочность и подобрать добавки, дающие экструдировать ДПК на высокой скорости, сохраняя при этом гладкую поверхность. [7]
В отличие от полимеров, древесина не может пластифицироваться в экструдере или литьевой машине, она начиная гореть при высоком давлении и температуре. Наличие высокопористой структуры у древесной пыли вызывает серьезные проблемы:
1. Абсорбцию газов опилками с последующим их выделением в экструдере;
|
|
|
2. Пожаровзрывоопасность получающейся газовой смесью;
3. Выделение смол из хвойных пород древесины при переработке.
Для решения этих проблем применяются группы добавок [13]:
• Смазки помогают предотвратить прилипание к экструдеру, улучшить текучесть и уменьшить вязкость;
• Для понижения горючести используют добавки антипирены, понижающие горючесть полимеров. Антипирены должны удовлетворять требованиям: совмещаться с полимером; не ухудшать физико-механические свойства материалов; быть нетоксичными, бесцветными.
• Компатибилизаторы - вещества улучшающих адгезию компонентов смеси, используются для производства ДПК на основе полиолефинов. Например, содержание сэвилена влияет на диспергируемость древесной муки в полимерной матрице композита. [3]
А в присутствовие SEBS в смеси повышает адгезию между древесными частицами и матрицей. [18]
Cилановый связующий агент улучшает межфазное связывание композитов, но его концентрация должна составляет не менее 5% для смачивания, иначе это приводит к появлению деформаций на поверхности композита. [30]
• Вспенивающие агенты помогают получить внешний вид и обрабатываемость.
|
|
|
• Процессинговые добавки применяют для предотвращения прилипания к экструдеру и улучшения характеристик обработки экструдера, в частности для улучшения прочности, эластичности и внешнего вида композиции.
• Антиоксиданты применяются для предотвращения ухудшения качеств материала при процессинге и его старения во время эксплуатации.
• Ударные модификаторы придают жесткость и надежность ДПК на основе поливинилхлорида, акрилнитрилбутадиенстирола и пр. [3]
Поливинилденфторид – это кристаллический полиолефин, чрезвычайно стойкий к внешним воздействиям, обладающий высокой механической стойкость, в том числе при низких температурах, высокая допустимая температура работы (150°С) и устойчивость к атмосферным явлениям. [37]
• Световые ультрафиолетовые стабилизаторы и пигменты защищают ДПК от воздействия лучей и предотвратить выцветание;
• Фунгициды защищают ДПК изделия от воздействия микроорганизмов и плесени. [3, 13]
Использование указанных модифицирующих добавок может существенно влиять на главные свойства древесно-полимерных композитов применительно к конкретным сферам их применения.
Полимерное связующее
Несмотря на невысокие механические свойства полиэтилена по сравнению с полипропиленом и поливинилхлоридом, он является самым распространенным полимером, используемым в производстве ДПК. Структура рынка ДПК представлена на рис.4.
|
|
|
Рисунок 4. Соотношение ДПК в зависимости от типа связующего
Производителями при выборе связующего предпочтение отдается полиэтилену (53,5%). На втором месте – ПВХ (21,4%), на 3-ем – полипропилен (17,9%). Прочность ДПК в высокой степени зависят от вида базового полимера. (Таблица 4.) [8]
Таблица 4. Предел прочности при сжатии термопластов, используемых в производстве ДПК
| Термопласт | Предел прочности при сжатии |
| ПЭНП (ДПК-ПЭ1) | Не разрушается |
| ПЭВП (ДПК-ПЭ2) | 32 МПа |
| ПП (гомополимер) (ДПК-ПП) | 47 МПа |
| ПВХ (жесткий) (ДПК-ПВХ) | 75 МПа |
Материалы на основе ПП (Таблица 5.) имеют высокую динамическую сопротивляемостью, стойкость к механическим воздействиям, химическая устойчивость, низкая теплопроводность и гидростойкость. [12]
Таблица 5. Свойства ДПК
Хорошая гомогенность и минимальный размер частиц полиэтилена высокого давления способствуют высокой долговечности, но так же обладает минимальной прочностью. [8]
К тому же, заменив термореактивное связующее вторичным термопластом, можно получить экологически чистые влагостойкие материалы с небольшим изменением современной технологии производства ДСП. [17]
|
|
|
Литература
1. И. З. Файзуллин, И. Н. Мусин, С. И. Вольфсон Влияние размера частиц наполнителя на свойства древесно-полимерных композитов // Вестник технологического университета. –2013. – № 7. – С. 106-108.
2. И. З. Файзуллин, И. В. Имамутдинов, В. Я. Хамидов, И. Н. Мусин, С. И. Вольфсон Влияние наполнителей и технологических добавок на реологические свойства древесно – полимерных композитов композитов // Вестник технологического университета. –2012. – № 13. – С. 148-150.
3. О. А. Пирог, А. Е. Шкуро, В. В. Глухих, А. В. Свиридов, О. В. Стоянов Древесно-полимерные композиты с добавками кварцевой муки // Вестник технологического университета. 2015. Т.18 – №17 – С. 89-91.
4. Лукаш А.А., Шелепень М. Древесные композиты из древесных отходов // Брянский государственный инженерно-технологический университет. 2009.– №17 – С. 99-102
5. И. З. Файзуллин, И. Н. Мусин, С. И. Вольфсон Методы формования изделий из древесно - полимерных композиций // Вестник технологического университета. –2014. – № 7. – С. 81-83.
6. А.Е. Шкуро, В.В. глухих, Н.М. Мухин получение и изучение свойств древесно-полимерных композитов с наполнителями из отходов растительного происхождения // Лесной вестник. –2016. – № 19. – С. 101-105.
7. И. Н. Мусин, И. З. Файзуллин, С. И. Вольфсон Влияние добавок на свойства древесно – полимерных композитов // Вестник технологического университета. –2014. – № 14. – С. 97-99.
8. И. Н. Мусин, И. З. Файзуллин, В. В. Новокшонов, С. И. Вольфсон Влияние полимерного связующего на свойства древесно - полимерных композитов // Вестник технологического университета. –2013. – № 18. – С. 306-309.
9. С. И. Вольфсон, Е. М. Готлиб, С. В. Наумов, А. А. Мокеев, О. Л. Фиговский Влияние способа внедрения нанонаполнителя на свойства полимерных композиций // Вестник Казан. технол. ун-та. –2010. – № 4. – С. 186-188.
10. Р. Р. Хасаншин, Р. В. Данилова Предварительная термическая обработка древесного наполнителя в производстве дпкм // Лесной вестник. –2017. – № 18. – С. 62-64.
11. Н. Н. Колесникова, А. В. Королева, А. Н. Лихачев, Ю. К. Луканина, П. В. Пантюхов, А. А. Попов, А. В. Хватов, О. В. Стоянов, Г. Е. Заиков, Х. С. Абзальдинов Биоразлагаемые композиционные материалы на основе полиэтилена и древесной муки // Пластические массы. –2018. – № 18. – С. 164-167.
12. М. В. Базунова, Е. C. Хлобыстова, Р. К. Фахретдинов, Л. Р. Галиев, В. П. Захаров Изучение сорбционных свойств биоразлагаемых полимерных композиционных материалов на основе вторичного полипропилена и природных наполнителей растительного происхождения // Вестник технологического университета. –2017. Т.20, – №18. – С. 5-8.
13. В.В. Юрченко Анализ модифицирующих добавок применяемых в термопластичных древесно-полимерных композитах // Труды БГТУ –2014. – № 3. – С. 135-138.
14. О. М. Касперович, В. В. Яценко, Е. С. Лосик Разработка технологии производства высоконаполненных древесно-полимерных композитов // Труды БГТУ. –2015. – № 4. – С. 142-144.
15. В. В. Глухих, Н. М. Мухин, А. Е. Шкуро, М. А. Наронская, Е. С. Синегубова, И. Г. Григоров, О. В. Стоянов Изучение возможности применения древесной пыли для получения древесно-полимерных композитов // Лесной вестник. –2012. Т. 15. – № 17. – С. 133-135.
16. И. З. Файзуллин, И. Н. Мусин, С. И. Вольфсон Особенности производства изделий из древесно – полимерного композита // Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т.18. – №3. – С. 130-133.
17. A M Ibragimov, A A Fedotov Research physic-mechanical properties of composite materials on the base of crushed wood // International Conference on Sustainable Cities – 2018, Vol. 39, – P. 309-325.
18. Kristiina Oksman Improved interaction between wood and synthetic polymers in wood/polymer composites // Wood Sci.Technol. – 1996, Vol. 30, – P. 197–205.
19. Károly Renner János, Móczó Béla Pukánszky Polymer/Wood Composites // Wiley Encyclopedia of Composites. – 2012, Vol. 30, – P. 399-409.
20. M. H. Schneider, J. G. Phillips Elasticity of wood and wood polymer composites in tension compression and bending // Wiley Encyclopedia of Composites. – 1991, Vol. 25, – P. 361–364.
21. Yaolin Zhang S. Y. Zhang Dian Qing Yang Hui Wan Dimensional stability of wood–polymer composites // Wiley Encyclopedia of Composites. – 2006, Vol. 102, – P. 5085-5094.
22. Renata Porebska, Andrzej Rybak, Barbara Kozub, Robert Sekula Polymer matrix influence on stability of wood polymer composites // Wiley Encyclopedia of Composites. –2015, Vol. 26, – P. 1076-1082.
23. J. N. Noah A. Foudjet Wood-polymer composites from some tropical hardwoods // Wood Sci. Technol. – 1988, Vol. 22, – P. 115–119.
24. S. -H. Huang P. Cortes W. J. Cantwell The influence of moisture on the mechanical properties of wood polymer composites // Journal of Materials Science. – 2006, Vol. 41, – P. 5386–5390.
25. Shakti S. Chauhan, Ajay Karmarkar Pankaj Aggarwal Evaluation of dynamic elastic properties of wood‐filled polypropylene composites // Journal of Materials Science. – 2006, Vol. 102, – P. 1706-1711.
26. Enrique Saldívar‐Guerra, Eduardo Vivaldo‐Lima Wood and Natural Fiber‐Based Composites (NFCs) // Handbook of Polymer Synthesis, Characterization, and Processing. –2013, Vol. 26, – P. 361–364.
27. Yaolin Zhang S. Y. Zhang Ying Hei Chui Hui Wan Mosto Bousmina Wood plastic composites by melt impregnation: Polymer retention and hardness // Handbook of Polymer Synthesis, Characterization, and Processing. –2006, Vol. 102, – P. 1672-1680.
28. A. B. Moustafa, E. E. Kandil, B. A. Hady, N. A. Ghanem Some wood polymer composites ii // Macromolecular Materials and Engineering– 1977, Vol. 9. – P. 121-132
29. Y. Mamunya, M. Zanoaga, V. Myshak, F. Tanasa, E. Lebedev, C. Grigoras, V. Semynog Structure and properties of polymer–wood composites based on an aliphatic copolyamide and secondary polyethylenes // Journal of Applied Polymer Science. – 2006, Vol. 102, – P. 1700-1710.
30. Cheng Xiong Rongrong, Qi Yanling Wang Wood‐thermoplastic composites from wood flour and high‐density polyethylene // Journal of Applied Polymer Science. – 2009, Vol. 102, – P. 1160-1168.
31. Patent US № 9073295 12.21.2009
James P. Przybylinski, Douglas Mancosh Wood-plastic composites utilizing ionomer capstocks and methods of manufacture Patent // Patent The United States. № 9073295. 2015.
32. Patent US № 2543870. 2007
Roger Faulkner Wood-like polymer composites and production methods therefor // Patent The United States. № 2543870. 2008.
33. Patent US № 20050049329. 2004
Roger Faulkner Wood-like polymer composites and production methods therefor Patent Application // Patent The United States. № 20050049329. 2008.
34. Patent US № 3,764,456. 1973
Raymond T. Woodhams Polymeric high performance composites // United States Patent Office. № 3,764,456. 1973.
35. Patent US № 20050049329. 2004
Roger Faulkner Wood-like polymer composites and production methods therefor Patent Application // Patent The United States. № 20050049329. 2008.
36. Патент РФ № 2543870, 10.01.2007
Карпинский А. В. Состав для древесно-полимерного композиционного материала // Патент России № 2543870. 2012. Бюл. № 8.
37. Патент РФ № 2009139192/05, 26.10.2009
Болдуев В. С., Воскобойников И. В., Кондратюк В. А., Щелоков В. М., Константинова С. А. Способ получения целлюлозосодержащего полимерного суперконцентрата и композиционные материалы на его основе // Государственный научный центр лесопромышленного комплекса № 2009139192/05, 20.07.2011 Бюл. № 20
38. А.И. Бурнашев, Л.А. Абдрахманова, И.В. Колесникова, Р.К. Низамов, В.Г. Хозин Влияние породы и влажности древесной муки на свойства наномодифицированных поливинилхлоридных
древесно-полимерных композитов // Известия КазГАСУ –2011. – № 1(15). – С. 147-149
39. Тихонов Н.Н. Исследование в области разработки новых материалов на основе ПВХ, наполненного отходами деревообрабатывающей промышленности // Пластические массы, 2000, № 9. – С. 41-43.
40. Fabiyi J.S. Chemistry of wood plastic composite weathering: a Dissertation for the degree of Doctor of philosophy / in the College of Graduate Studies // James Sunday Fabiyi, University of Idaho, 2007. – 227 p.
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 206; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!