Разработка составов для производства органического стекла пониженной горючести
Полимеры обладают такими привлекательными свойствами, как легкость, высокая удельная прочность, хорошие диэлектрические свойства, стойкость к агрессивным средам, что объясняет их широкое применение в различных областях. Однако рост производства и потребления полимерных материалов существенно сдерживается из-за ряда серьезных недостатков, одним из которых является их высокая горючесть. Достаточно… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. Литературный обзор
- 1. 1. Полимеры, используемые для производства органического стекла
- 1. 2. Составы оргстекла
- 1. 3. Способы производства органического стекла
- 1. 4. Модификация ПММА с целью повышения термоустойчивости и снижения горючести
- ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования
- 2. 1. Объекты исследования
- 2. 2. Методы исследования
- 2. 2. 1. Методики испытаний по ГОСТ
- 2. 2. 2. Метод инфракрасной спектроскопии
- 2. 2. 3. Метод термогравиметрического анализа
- 2. 2. 4. Определение содержания гель-фракции
- 2. 2. 5. Метод определения вязкости капиллярным вискозиметром
- 2. 2. 6. Определение потери массы образца при поджигании на воздухе
- 2. 2. 7. Эмиссионный анализ
- 2. 2. 8. Огневые испытания стеклоблоков
- 2. 2. 9. Оптическая микроскопии
- 2. 2. 10. Определение коэффициента светопропускания
- 3. 1. Исследование компонентов заливочных композиций
- 3. 2. Выбор соотношения компонентов и составов органических стекол
- 3. 2. 1. Исследование факторов, влияющих на образование 70 сшитых структур
- 3. 2. 2. Изучение физико-механических свойств органических стекол
- 3. 2. 3. Исследование горючести образцов оргстекла
- 3. 3. Изучение физико-химических и физико-механических свойств органического стекла
- 3. 3. 1. Изучение влияния параметров полимеризации на физико-механические свойства органического стекла
- 3. 3. 2. Изучение физико-химических свойств органического стекла
- 3. 3. 3. Исследование возможности использования состава для оргстекла в многослойной светопрозрачной конструкции
Разработка составов для производства органического стекла пониженной горючести (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Производство полимерных материалов в настоящее время является одной из наиболее быстро развивающихся отраслей химической промышленности. Так мировой объем производства пластических масс растет с каждым годом на 5,5%. По прогнозам специалистов к 2010 году ежегодный объем производства пластмасс, включая реактопласты, достигнет 300 млн. тонн [1].
Полимеры обладают такими привлекательными свойствами, как легкость, высокая удельная прочность, хорошие диэлектрические свойства, стойкость к агрессивным средам, что объясняет их широкое применение в различных областях. Однако рост производства и потребления полимерных материалов существенно сдерживается из-за ряда серьезных недостатков, одним из которых является их высокая горючесть. Достаточно широко используются термопластичные полимеры, такие как полиэтилен высокого и низкого давления, полистирол, поливинилхлорид, а также полиметилметакрилат, однако, и они не лишены вышеуказанного недостатка, то есть характеризуются высокой пожароопасностью.
В настоящее время актуальными являются суперконструкционные пластмассы — пластмассы способные противостоять высоким температурам и при этом сохранять оптимальный уровень физико-механических свойств. Еще недавно уделом этих материалов считались космос, авиация, спецтехника, а сегодня они востребованы и в гражданских областях — автомобилестроении, электронике, медицине, строительстве и др. Суммарное мировое производство таких материалов превышает 300 тыс. тонн в год, однако, их потребление ежегодно растет на 6,5% [2].
Органическое стекло, используемое в авиа-, автомобиле-, судостроениикак конструкционный и прозрачный материалв промышленном и гражданском строительстве — для остекления куполов, окон, веранд и декоративной отделки интерьеров зданийв сельском хозяйстве — для остекления парников, теплицв светотехнической промышленности и рекламнойв медицине — для изготовления деталей приборов, оборудования, протезовв химической и пищевой промышленности, в оптике и многих других областях, также является горючим и при термоокислительной деструкции разлагается со 100% выходом летучих продуктов. Поэтому разработка и введение в полимер специальных модифицирующих добавок — замедлителей горения, является актуальной задачей.
В тоже время создание полимерных материалов с пониженной горючестью, в том числе органического стекла, представляет собой весьма сложную задачу. Это не только поиск оптимального замедлителя горения для конкретного материала и снижения его горючести, а также сохранение и улучшение всего комплекса свойств полимера.
Цель и задачи работы. Целью данной работы является разработка фотоотверждающихся составов органического стекла, сочетающих достаточный уровень физико-механических свойств, прозрачность и негорючесть.
Для достижения данной цели решались следующие задачи:
• выбор компонентов составов, их соотношения и исследование свойств;
• определение параметров синтеза и изучение механизмов полимеризации и сополимеризации мономеров и олигомеров;
• изучение поведения органических стекол в условиях пиролиза и горения;
• исследование зависимости физико-механических свойств органического стекла пониженной горючести от параметров синтеза и состава композиции.
Научная новизна работы состоит в том, что:
• исследованы механизмы процессов полимеризации и сополимеризации мономеров и олигомеров;
• установлена взаимосвязь состава композиции и параметров полимеризации с поведением оргстекла при воздействии различно приложенных внешних сил;
• определена взаимосвязь состава композиции, соотношения компонентов и параметров синтеза сополимера с физико-химическими процессами при пиролизе и горении органического стекла.
Практическая значимость. Разработаны фотоотверждающиеся составы и параметры синтеза сополимеров, обеспечивающие получение органического стекла пониженной горючести различного функционального назначения. Доказана возможность использования состава органического стекла в качестве клеевой полимерной композиции в производстве многослойных стекол пониженной горючести.
Апробация результатов работы. Результаты работы докладывались на V международной конференции «Полимерные материалы пониженной горючести», (Волгоград 2003) — международной конференции «Композит-2004. Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология» (Саратов 2004), международном научно-техническом симпозиуме восточно-азиатских стран по полимерным композиционным материалам и передовым технологиям «Композиты XXI века» (Саратов 2005).
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методической части, экспериментальной части, выводов, списка используемой литературы и приложения.
выводы разработаны составы, обеспечивающие создание органического стекла пониженной горючести с КИ=28% объем, различного функционального назначениявыбраны компоненты состава органического стекла и их соотношение по показателям: прозрачность составов, способность к полимеризации и сополимеризации под действием УФ-излучения, наличия в составе ингибиторов горения, способствующих образованию карбонизированного остатка при пиролизе и горении и повышению пожаробезопасности органического стеклаосуществлен, по оценке содержания нерастворимой гель-фракции в полимеризате, выбор параметров полимеризации (время полимеризации, мощность потока, содержание фотоинициатора) — установлен, с использованием метода ИКС, механизм полимеризации и сополимеризации компонентов органического стеклаопределен комплекс свойств органического стекла пониженной горючести: физико-химических (теплостойкость, термостойкость, горючесть), физико-механических свойств и прозрачностидоказана возможность использования состава для органического стекла пониженной горючести в многослойных строительных стеклоблоках различного назначения, обеспечивающих сохранение целостности конструкции (Е) и теплоизоляционной способности (I) на протяжении 50 минут.
Список литературы
- Полистирол и АБС-пластики 2005. 2-я Московсская международная конференция ПС и АБС-пластики 2005 / http: // www. CREON-ONLINE.
- Российский рынок инженерных пластиков имеет большой потенциал роста / http: // www. Kiranna. by. 03.03.06.
- Энциклопедия полимеров / Под ред. В. А. Кабанова: В 3 т. М.: Советская энциклопедия, 1974. — Т. 3. — 1032 с.
- Дебский, В. Полиметилметакрилат / В. Дебский. М.: Химия, 1972. -151с.
- Барашков, Н.Н. Оптически прозрачные полимеры и материалы на их основе / Н. Н. Барашков, Т. В. Сахно. М.: Химия, 1992. — 80 с.
- Сульфоновые полимеры более прозрачные на просвет / W. Sanner, F. Eversman // Kunststoffe. 2005. — Т. 95, № 1. — С. 28−31.
- Петров, Б.В. Ориентированное органическое стекло / Б. В. Петров Н.Н. М. М. Гудимов. -М.: Наука, 1961.-448 с.
- Ударопрочный антивандальный листовой материал -полиэтилентерефтапат / http: // www. helvetica-t. ru
- АкифьеваД.А. Органические стекла / Т. А. Акифьева // РЖ Химия. 1991. -№ 4.-4 Т 351.-С. 58−59.
- Патент 2 064 937 Россия, МКИ 6 С 08 F 120/14. Способ получения окрашенного органического стекла / В. Е. Землянова, М. И. Напалкова, В. Н. Траченко и др. № 92 011 729/04- Заявлено 14.12.92- Отубл. 10.08.96 // РЖ Химия. — 1997. -№ 12. — С. 3.
- А.с. 995 498 СССР, МКИ 6 С 08, С 08 F 120/14, 2/44. Способ получения замутненного стекла / Г. Н. Сорокина, Ю. Н. Гладышев, Т. Н. Радбиль. № 3 292 294- Заявлено 28.05.81- Отубл. 27.08.95 // РЖ Химия. — 1996. — № 16. — С. 29.
- Стекла с солнцезащитой // Международные новости мира пластмасс. -2005.-№ 11−12.-С. 29.
- Патент 4 879 363 США, МКИ 4 С 08 F 18/18. Органическое стекло для оптических частей / Fujio Yoshihihary, Matsukuma Kanemasa. № 256 469- Заявлено 12.10.88- Отубл. 07.11.89 // РЖ Химия. — 1991. — № 1. — С. 71.
- Заявка 60−87 301 Япония, МКИ G 02 В 1/10, G 02 В 1/04. Получение линз или призм из эпоксидной композиции / Накаяма Сеити. № 58−195 322- Заявлено 20.10.83- Отубл. 17.05.85 // РЖ Химия. — 1986. -№ 12. — С. 9.
- Заявка 3 909 876 ФРГ, МКИ 5 С 08 L 29/04, С 08 К 5/54. Композиция для получения листов многослойного органического стекла / Egenolf Jurgen, Kotzsch Hans-Joachim. -№ 3 909 876.1- Заявлено 25.03.89- Отубл. 27.09.90.
- Симоновский, Ф.И. Полиуретаны на основе алифатических диизоцианатов / Ф. И. Симоновский, В. Д. Альпери, Н. А. Лукина // Пластические массы. 1991. — № 6. — С. 3−9.
- Мокроусова, Н.А. Защитные покрытия полимерных материалов конструкционного назначения / Н. А. Мокроусова, Т. В. Яиченко // Химия и жизнь. 2002. -№ 1. — С. 38−42.
- Патент 4 879 969 Япония, МПК 5 С 08 F 299/00, G 02 В ¼.' Стирольное отверждающееся органическое стекло / Ивао Сумио, Иван Тацуо. № 63 227 606- Заявлено 13.09.88- Отубл. 15.03.90//РЖХимия. — 1991.-№ 12.
- Николаев, В.Н. Модифицирование полимерных стекол на основе 2,4-толуилендиизоцианата и метилметакрилата уретановыми олигомерами с концевыми непредельными группами / В. Н. Николаев, М. М. Ижиева // Пластические массы. 1991. — № 6. -С. 11−12.
- Патент 665 607 Россия, МПК 6 С 08 G 65/08, С 08 F 2/44. Способ получения огнестойкого органического стекла / И. Н. Разинская, К. Ф. Суменков, Б. П. Штаркман и др. № 2 492 549/05- Заявлено 03.06.77- Отубл. 10.11.95 //Изобретения.- 1995.-№ 31.-С. 303.
- Леплянин, Г. Н. Свойства ПММА, содержащего сульфоксидные комплекся металлов / Г. Н. Леплянин, Э. М. Батталов, Ю. И. Муринов // Журнал прикладной химии. 2003. — № 8. — С. 1329−1332.
- Смагин, В.П. Радиационная и термическая устойчивость ПММА, модифицированного ионами редкоземельных металлов / В. П. Смагин, Р. А. Майер, Г. М. Макроусов // Высокомолек. соед. 1999. -№ 4. — С. 711 714.
- Шульгина, Э.С. Получение и свойства устойчивых к запотеванию органических стекол / Э. С. Шульгина, С. А. Голенищева, Е. С. Нечаева // Пластические массы. 2004. — № 3. — С.32−35
- Колиничев, Э.Л. Свойства и переработка термопластов: Справочное пособие / Э. Л. Колиничев, М. Б. Саковцева. Л.: Химия, 1980. — 274 с.
- Пик, И. Ш. Технология пластических масс / И. Ш. Пик, С. А. Азерский. -М.: Высшая школа, 1975. 374 с.
- Производство блочного органического стекла / http: // dztpp. r 52 ru / exhibition, ptml.
- Технология пластических масс / Под ред. В. В. Коршака. 3 изд., перераб. и доп. — М.: Химия, 1985. -560 с.
- Власов, С.В. Основы технологии и переработки пластмасс: Учебник для вузов / С. В. Власов, Л. Б. Кандырин, В. Н. Кулезнев и др. М.: Химия, 2004.-600 с.
- Заявка 58−84 807 Япония, МКИ С 08 F 220/14, С 08 F 2/00. Формирование изделий из полимеров метакрилата / Маэда Кацуаки, Хирано Хироюки. № 56−182 227- Заявлено 16.11.81- Отубл. 21.05.83 // РЖ Химия. — 1984. — № 18. — ч.З. — С. 8.
- Патент 687 818 Россия, МПК 6 С 08 F 220/14. Способ получения органического стекла / Т. И. Разбиль, В. А. Фоми, B.C. Этлис и др. № 2 543 597/05- Заявлено 15.11.77- Отубл. 10.10.95 // Изобретения. — 1995. -№ 28.-С. 273.
- Акрилон акриловое оргстекло высочайшего качества / http: // www. helvetica-t. ru
- Гудимов, М. М. Органическое стекло / М. М. Гудимов, Б. В. Петров. М.: Химия, 1981. -260 с.
- Батталов, Э.М. Полимеризация ММА в присутствии сульфоксидных комплексов гидрохинона / Э. М. Баталов, Ю. А. Прочухин, Ю. И. Муринов // Пластические массы. 2004. — № 7. — С. 37−38.
- Нистратова, В.Д. Заливочные композиции для пожаробезопасных светопрозрачных триплексов и строительных стеклоблоков / В. Д. Нистратова, Л. Г. Панова, Е. В. Бычкова // Пластические массы. 2003. -№ 2.-С. 40−42.
- Асеева, P.M. Горение полимерных материалов / P.M. Асеева, Г. Е. Зайков. -М.: Наука, 1981.-274 с.
- Кодолов, В.И. Замедлители горения полимерных материалов / В. И. Кодолов. М.: Химия, 1980. — 274 с.
- Копылов, В.В. Полимерные материалы пониженной горючести / В. В. Копылов, С. Н. Новиков, Л. А. Оксентьев и др. / Под ред. А. Н. Праведникова. М.: Химия, 1986. -224 с.
- Брык, М.Т. Деструкция наполненных полимеров / М. Т. Брык. М.: Химия, 1989.- 192 с.
- Nag, N.K. Mukhoposhyay К. de Sadhan, Basu S. // J. Therm. Anal. 1979. -v.9, № 3. — P.359−400.
- Эльсон- В. Г. Влияние мелкодисперсных металлов на термоокислительную деструкцию полимеров виниловых мономеров / В.Г. льсон, Ю. Д. Семчиков, Н. Л. Хватов и др. // Высокомолек. соед. 1980. -№ 7. — Сер.Б.Т.22. — С. 494−497.
- Модорский, В. С. Термическое разложение органических полимеров / B.C. Модорский: пер с англ. / Под ред. С. А. Рафикова. М.: Мир, 1967. — 328 с.
- Гладышев, Г. П. Стабилизация термостойких полимеров / Г. П. Гладышев, Ю. А. Ершов, О. А. Шустова. М.: Химия, 1979. — 279 с.
- Пахаренко, В.А. Наполненные термопласты: Справочник / В. А. Пахаренко, В. Г. Зверяин, Е. М. Кириенко. Киев: Техника, 1986. — 232 с.
- Копылова, Н.А. Термоокислительный распад полиметилметакрилата в присутствии хлористого цинка / Н. А. Копылова, Ю. Д. Семчиков, JI.M. Терман // Высокомолек. соед. 1976. — Сер. Б, Т.18,№ 3. — С. 198−201.
- Логвиненко, П.Н. Термодеструкция адсорбированных слоев полиметилметакрилата / П. Н. Логвиненко, Г. А. Гороховский // Высокомолек. соед. 1980. — Сер. А, Т.22,№ 4. — С. 812−819.
- Логвиненко, П.Н. Синтез и физикохимия полимеров / П. Н. Логвиненко, В. Г. Кучер, Г. А. Гороховский. М.: Химия, 1978, — Вып. 22. — 234 с.
- Грасси, И. Деструкция и стабилизация полимеров: пер. с англ. / И Грасси, Дж. Скотт. М.: Мир, 1988. — 446 с.
- Кодолов, В. И. Горючесть и огнестойкость полимерных материалов / В. И. Кодолов. М.: Химия, 976. — 160 с.
- Туманов, В.В. Влияние фосфора на выгорание ПММА / В. В. Туманов, Н. А. Халтуринский, А. А. Берлин // Высокомолек. соед. 1978. — Сер. Б, Т.20,№ 11. — С. 873−875.
- Гальченко, А.Г. Влияние фосфора на процесс высокотемпературного пиролиза ПММА / А. Г. Гальченко, Н. А. Халтуринский, А. А. Сахоров // Высокомолек. соед. 1982. — № 1. — С. 63−66.
- Заявка 964 027 ЕПВ, МПК 6 С 08 К 5/03. Прозрачные пластмассы с пониженной горючестью / Funberg Jta, Utevski Lev. № 99 201 860- Заявлено 10.06.99- Отубл. 15.12.99 // РЖ Химия. — 2000. — № 11. — С. 8.
- Заявка 59−43 046 Япония, МКИ С 08 L 33/12, С 08 К 5/51. Огнестойкая композиция на основе акриловых мономеров / Таяма Суэхиро, Кусакава Норихиса. № 57−153 316- Заявлено 02.09.82- Отубл. 09.03.84 // РЖ Химия. — 1985. — № 6. — ч. 3. — С. 9−10.
- Константинова, Е.И. Пиролиз и огнегасящее действие фосфора в композициях с ПММА / Е. И. Константинова, А. Я. Лазарис, С. М. Шмуйлович // Высокомолек. соед. 1984. — № 2. — С. 309−313.
- Додонов/ В. А. Синтез термостабильного низкомолекулярного ПММА / В. А. Додонов, Ж. В. Гарусова, Т. И. Старостина // IX Междунар. конф. «Деструкция и стабилизация полимеров»: Тез. докл. М., 2001. — С. 5859.
- Троцкий, Б.Б. Фуллерены Сбо, С 7о новые ингибиторы высокотемпературной термоокислительной деструкции полимеров / Б. Б. Троцкий, Л. В. Хохлова, Л. И. Аникина // IX Междунар. конф. «Деструкция и стабилизация полимеров»: Тез. докл. — М., 2001. — С. 201 202.
- Троцкий, Б.Б. Некоторые особенности т термоокислительной деструкции полиметилметакрилата / Б. Б. Троцкий, Л. В. Хохлова, Л. И. Аникина и др. // IX Междунар. конф. «Деструкция и стабилизация полимеров»: Тез. докл. М., 2001. — С. 202−203.
- Glaskl und warmeformbestanding: Hochlemperaturbestandiges Acrylglas / Eichtnauer Ulrich, Ahlers Jurgen // Kunststoffe. 1996. — T. 86, № 1. — C. 66.
- Шулындин, C.B. Реакционоспособные фосфорсодержащие антипирены / C.B. Шулындин, Т. А. Вахонина, Б. Е. Иванов // Межвуз. сб. науч. тр. «Горючесть полимерных материалов». -Волглград, 1987.-С. 109−135.
- Хардин, А.П. Методы синтеза фосфорсодержащих антипиренов на основе акриловой и метакриловой кислот / А. П. Хардин, О. И. Тужиков, Т. В. Хохлова // Межвуз. сб. науч. тр. «Горючесть полимерных материалов». -Волглград, 1987. С. 207−222.
- Хардин, А.П. Полимеры фосфорсодержащих (мет)акрилатов / А. П. Хардин, Ю. Н. Каргин, Г. Д. Бахтина // Межвуз. сб. науч. тр. «Горючесть полимерных материалов». Волглград, 1987. — С. 197−207.82. Патент 18 490 Яп.
- Шулындин, С. В. Реакционоспособные фосфорсодержащие антипирены и полимеры на их основе / С. В. Шулындин, Т. А. Вохонина, С. В. Макеева и др. // Первая междунар. конф. по полимерным материалам пониженной горючести: Тез. докл. Алма-ата, 1990. — С. 142−144.
- Хардин, А.П. Метакриловые сополимера ограниченной горючести / А. П. Хардин, Ю. Н. Каргин, А. С. Ленин // V Всесоюз. конф. «Горение полимеров и создание ограниченно горючих материалов»: Тез. докл. -Волгоград, 1983.-С. 116.
- Панова, Л.Г. Заливочные композиции пониженной горючести / Л. Г. Панова, М. Ю. Бурмистрова, И. Пискунова и др. // // IX Междунар. конф. «Деструкция и стабилизация полимеров»: Тез. докл. М., 2001. — С. 144 145.
- Бахтина, Г. Д. Огнеустойчивость сополимеров фосфорсодержащих метакрилатов / Г. Д. Бахтина, В. Н. Крюков // VI Всесоюз. конф. погорению полимеров и создание ограниченно горючих материалов: Тез. докл. Суздаль, 1988. — С. 118−119.
- Самарина/ А. В. Новые органические стекла пониженной горючести и дымовыделения / А. В. Самарина, В. В. Бурцева, Е. И. Череп и др. // VI Всесоюз. конф. по горению полимеров и создание ограниченно горючих материалов: Тез. докл. Суздаль, 1988. — С. 187−188.
- Мудрый, Д.В. Метилфосфонаты: химия, технология, применение / Д. В. Мудрый, Ю. Д. Глинский, О. В. Берег // V Междунар. конф. «Полимерные материалы пониженной горючести»: Тез. докл. Волгоград, 2003. — С. 12.
- Тарутина^ Л. И. Спектральный анализ полимеров / Л. И. Тарутина. -Ленинград: Химия, 1986. 248 с.
- Беллами, Л. Новые данные по ИК-спектрам сложных молекул / Л.Беллами.-М.: Мир, 1971.-318 с.
- Вернигорова, В.Н. Современные методы исследования свойств строительных материалов / В. Н. Вернигорова. М.: Издат. АСВ, 2003. -240 с.
- Инфракрасные спектры поглощения полимеров и вспомогательных веществ / Под ред. В. М. Чулановского. М.: Химия, 1965. -356 с.
- Дехант- И. Инфракрасная спектроскопия полимеров / Под ред. Э. Ф. Олейника. М.: Химия, 1976. — 472 с. Ю5.Кустанович, М. И. Спектральный анализ / М. И. Кустанович. М.: Высшая школа, 1972. — 348 с.
- Кузнецов, Е.В. Практикум по химии и физике полимеров / Е. В. Кузнецов, С. М. Дивгун и др. М.: Химия, 1977. — 255 с.
- Уэндландт, У. Термический метод анализа / У. Уэндландт. М.: Мир, 1978.-526 с. Ю8.Пилоян, О. Г. Введение в теорию термодинамического анализа / О. Г. Пилоян. М.: Наука, 1964 — 269 с.
- Паулик^Е. Дериватогроф / Е. Паулик, Ф., М. Арнольд. Будапешт: Изд. Будапештского политехнического института, 1981 — 105 с.
- Дериватограф Q-1500 D: Рук-во по эксплуатации/ Под ред. М. Мартона. Будапешт.: Завод оптических приборов, 1981 — 248 с.
- ГОСТ 17 622 72. Стекло органическое техническое. — М.: Изд-во стандартов, 1991. — 18 с.
- Регистрирующее устройство «Микролаб» № 3 616, диапазон измерения от 0 °C до 1300 °C.
- Секундомер СДСпр-1 заводской номер 137 866, цена деления 0,1с, диапазон измерения от 0 до 30 мин.
- Термоэлектрические преобразователи типа ТХА- диапазон измерения от 0 °C до 1200 °C.
- Линейка металлическая б/н- 1м- цена деления 1 мм.
- Микроманометр ММН-240 № 2550- диапазон измерения от 0 Па до 2354 Па- класс точности -1,0.