Исследование применения древесного опила для производства полимерных композитов

ВВЕДЕНИЕ 8
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 12
1.1 Классификация ДПКт 12
1.2 Состав и свойства ДПКт 14
1.3 Применение изделий из ДПКт 18
1.3.1 Строительство 18
1.3.2 Автомобилестроение 22
1.3.3 Производство мебели 22
1.3.4 Ландшафтное строительство и архитектура 23
1.4 Сырье для производства ДПКт 24
1.4.1 Наполнители растительного происхождения 24
1.4.2 Термопластичные полимеры 25
1.5 Технологии получения ДПКт 26
2. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 33
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 37
3.1 Характеристика исходного сырья и материалов 37
3.2 Приборы и оборудование 39
3.3 Приготовление древесно-полимерных смесей 40
3.3.1 Смешение компонентов ДПКт 40
3.3.2 Получение изделий из ДПКт методом вальцевания 41
3.3.3 Получение изделий из ДПКт компрессионным прессованием 42
3.4 Методы испытаний изделий из ДПКт 44
3.4.1 Определение прочности при консольном изгибе на приборе
«Динстат-Дис» 44
3.4.2 Определение ударной прочности (вязкости) 47
3.4.3 Определение ударной вязкости на приборе «Динстат-Дис» 47
3.4.4 Определение твердости вдавливанием шарика 48
3.4.5 Определение плотности образцов ДПКт 50
3.4.6 Определение водополощения 51
4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПРЕРИМЕНТА 52
4.1 Получение математической модели влияния входных факторов на
плотность ДПКт 53
4.1.1 Парный корреляционный анализ результатов экспериментов 53
4.1.2 Регрессионный анализ результатов экспериментов 55
4.2 Получение математической модели влияния входных факторов на твёрдость по Брюнеллю ДПКт 55
4.3 Получение математической модели влияния входных факторов на
плотность 58
4.4 Получение математической модели влияния входных факторов на
модуль упругости 60
4.5 Получение математической модели влияния входных факторов на число
упругости 62
4.6 Получение математической модели влияния входных факторов на прочность при изгибе 64
4.7 Получение математической модели влияния входных факторов на ударную вязкость 66
4.8 Получение математической модели влияния входных факторов за 24
часа водопоглощения 68
4.9 Получение математической модели влияния входных факторов водопоглощения 7 суток 70
5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 73
5.1 Характеристика готовой продукции 73
5.2 Характеристика исходного сырья 74
5.3 Условия хранения и транспортировки исходного сырья 76
5.4 Технологический процесс производства 77
5.5 Технологический контроль производства террасной доски из ДПКт 79
5.6 Виды брака продукции, его причины и методы устранения 80
5.7 Безопасное ведение процесса 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ 86

Купить

Древесина — один из самых широко применяемых, универсальных, эстетичных и возобновляемых материалов, доступных человечеству. Тысячелетиями люди использовали дерево в самых разнообразных целях: в строительстве, для производства средств передвижения (лодок, телег, аэропланов), музыкальных инструментов, орудий труда, оружия, топлива, мебели, лекарств, бумаги, а также в качестве сырья для химической промышленности. Здоровье и качество лесных массивов имеют чрезвычайно важное значение в борьбе с глобальным изменением климата, вызванным повышением уровня углекислого газа.
Древесина — относительно экономичный материал, особенно в регионах, богатых лесными ресурсами.
Древесина обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, по-этому ее часто используют при строительстве зданий, так как она позволяет сохранять тепло и тем самым сокращать расходы на электроэнергию.
На сегодняшний день, остро стоит вопрос о сохранении лесных ресурсов. Это можно осуществить только при получении достойного аналога. При этом, не теряя основных свойств древесины. Таким материалом является древесно-полимерный композит, который можно производить из отходов деревообрабатывающих и лесозаготовительных производств, тем самым сохраняя лесной запас.
Древесно-полимерные композиты с термопластичной полимерной матрицей (ДПКт) - один из наиболее перспективных современных материалов, отличающийся экономичностью производства, технологичностью переработки, высокими эксплуатационными характеристиками и широким диапазоном применений.
Причинами активного развития этой группы материалов являются:
• широкая и почти повсеместная доступность сырья;
• хорошее соотношение ценовых и качественных показателей;
• возможность использования высокопроизводительных методов производства;
• экструзии, литья и прессования;
• очевидные экологические преимущества в производстве и применении;
• долговечность изделий, низкие затраты на монтажные работы и эксплуатация (очистка, ремонт) [1].
На сегодняшний день объем мирового рынка древесно-полимерных композитов приближается к 3 млрд. долларов. Популярность материала можно объяснить рядом факторов, среди которых ключевыми являются:
• дефицит первичных материалов - древесины и полимеров и зависимость рынка полимеров от цены на нефть;
развитие экологических программ, в рамках которых необходимо перерабатывать отходы производства и потребления;
• высокие эстетические и физико-механическими свойства древесно-полимерных композитов, уникальность материала с дизайнерской точки зрения [2].
Древесно-полимерный композит - это современный материал, исходный состав которого включает в себя три основных компонента, а именно:
• частицы измельченной древесины;
• синтетические или природные термопластичные органические полимеры или их смеси;
• модификаторы, включение которых направлено на улучшение технологических свойств.
Основным видом наполнителя в производстве древесно-полимерных композитов с термопластичными связующими (ДПКт) является древесная мука различных пород древесины [3]. Большое число исследований посвящено изучению возможности замены древесной муки на более дешевые наполнители растительного происхождения и различного вида отходы.
Одним из крупнотоннажных видов древесных отходов, является древесный опил, образующиеся при лесопилении и деревообработке. Был выполнен большой цикл исследований по изучению реологических свойств древесно-полимерных смесей (ДПС) с содержанием в них древесного опила до 60 % мас. Так, например в работах [4,5] исследовались реологические свойства расплавов полипропилена, наполненных сосновым опилом. В этих исследованиях рассмотрено влияние фракционного состава древесных час¬тиц (2-5 мм), содержания (60-70%) и влажности опила (8-10%) на реологические свойства ДПС при температурах 180 - 240 °С и 200 - 400? °С.
В патенте США [6] заявлен способ получения ДПКт из композиции термопластичных полимеров (полиэтилена, полипропилена и поливинилхлорида), содержащей 60-95 % мас. термопласта и 20-30 % мас. волокна, полученного из древесного опила. Древесно-полимерные смеси получали мето¬дом вальцевания, а затем их экструдировали с получением листов ДПКт. По-лученные таким способом ДПКт рекомендуется использовать для внутренне¬го и наружного применения и в производстве мебели.
Сафин Р.Г. с коллегами [7], изучая влияние состава ДПКт с полиэтиле-новой (ПЭ) и полипропиленовой (ПП) матрицами установили, что увеличе¬ние содержания древесного опила в композите от 60 до 80 % незначительно влияет на его водопоглощение. Вид связующего играет существенную роль: у образцов, на основе ПП наблюдается меньшее водопоглощение за 24 ч, чем у образцов на основе ПЭ.
Целью данной работы является, изучение возможности применения опила разных пород древесины с поливинилхлоридной полимерной матрицей для производства древесно-полимерных композитов (ДПКт). В задачи работы входило:
• исследование влияние пород древесного опила на физико¬механические свойства ДПКт;
• сравнение полученных ДПКт с уже изученными композитами;
• изучение возможности изготовления композитов с древесным опилом на производственных площадках, их рентабельность, экономичность и спрос предлагаемой продукции.

Купить