Строительные исследования
страница - 0
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ И СВОЙСТВ КОМПОЗИТНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ НАТУРАЛЬНОЙ ПРОБКИ И ПОЛИУРЕТАНОВОГО СВЯЗУЮЩЕГО
Шильникова Н.В. (1), Зенитова Л.А.(1), Муратова Г.Я. (1), Бетев Т.Б. (2)
(1) Казанский государственный технологический университет, (2) Казанское протезно-ортопедическое предприятие.
Традиционно кора пробкового дуба применяется в качестве материала для изготовления обуви. Это наиболее подходящий и, что очень важно, экологически чистый материал для её изготовления. Большая эластичность, гибкость, стойкость против гниения в сочетании с достаточной прочностью сделали её незаменимой при изготовлении ортопедической обуви.
В тоже время индивидуальное изготовление, присущее предприятиям ортопедического профиля, связано с большим количеством отходов, доходящих в ряде случаев до 30%. Кроме того, необходимо иметь в виду и экономические аспекты этой проблемы, т. к. поставки пробки осуществляются по импорту, что отражается на её цене, включающей стоимость доставки.
Натуральные волокна, материалы бумажных, деревообрабатывающих и целлюлозных производств в настоящее время являются объектами повышенного внимания разработчиков и исследователей новых композитных полимерных материалов [1 ,2]. Вышеперечисленные композиты перспективны с точки зрения технологии переработки в силу экологичности и расширения спектра конструкционных материалов. Пористая структура названных натуральных материалов обусловливает получение композитов с ценными технологическими, теплоизоляционными и акустическими свойствами [3,4]. Все это в полной мере относится и к натуральной пробке.
Объектом настоящего исследования были выбраны отходы натуральной пробки, образующиеся на разных стадиях изготовления деталей ортопедической обуви и других протезных изделий [5], являющихся типичными для аналогичных производств. Эти отходы представляют собой крошку, полученную после шарошевания, условным диаметром 0,1 - 6,0 мм. и более.
Полимерным связующим был выбран полиуретан, так как он широко используется в обувной промышленности в качестве клеёв, материала подошв обуви, искусственной кожи., а также при изготовлении протезов. Блок-схема производства композита на основе отходов натуральной пробки и полиуретанового связующего представлена ниже:
полиуретан - | -► | ||
растворитель | смешение |
полиуретановое связующее
смешение
прессование
сушка изделие
пробковая крошка
Растворение твердого полиуретана производится в аппарате с мешалкой и длится в зависимости от концентрации полимера в нём от 10 до 48 часов. Поскольку количество отвердителя невелико, особое внимание уделяется его равномерному распределению в растворе полиуретана, которое производится в том же аппарате с мешалкой.
Смешение полиуретанового связующего с пробковой крошкой представляет собой большую сложность в виду того, что она, обладая пониженной плотностью, занимает большой объём. Очевидно, что для реализации композита с повышенными свойствами, следует создать хорошие условия смачивания полимером высокоразвитой поверхности крошки и препятствовать её агрегиро-
ванию. В этой связи подача пробковой крошки на смешение с полимерным связующим проводилась порционно в 3-4 этапа.
Прессование изделия (в нашем случае это плиты размером 300х300х50мм) производится одновременно с образованием собственно полимерно-пробкового композита в герметично замкнутых формах на необогревае-мом прессе при давлении от 0,1 5 до 0,5 МПа в течение 1 2 часов. Полученные плиты подвергаются сушке при комнатной температуре в течение 24 часов. Для ускорения процесса возможно повышение температуры до 40±2 0С в течении 24 часов. Наивысший комплекс свойств композитов достигается после выдерживания последних в течение 1 4 суток.
Из прессованных плит вырубались образцы для физико-механических испытаний: предел прочности при сжатии (ГОСТ 9623-87), изгибе (ГОСТ 10635-88), растяжении (ГОСТ 9622-87), водопоглощение, разбухание по толщине (ГОСТ 1 0634-88). В качестве полимерного связующего использовались полиуретаны различного состава и свойств, представляющие собой линейные полимеры на основе сложных полиэфиров адипиновой кислоты и этилен- и бу-тиленгликолей с концевыми гидроксильными группами и толуилендиизоциана-та (ТДИ) - УК и СКУ соответственно. Все исследуемые полиуретаны полностью растворимы в ацетоне, бутил-, этилацетате, метилэтилкетоне и аналогичных растворителях.
Концентрация полиуретана в растворителе (ацетон) подбиралась, исходя из условия максимального смачивания высокоразвитой поверхности пробковой крошки и достижения определенного уровня свойств.
Несмотря на то, что раствор полиуретана концентрацией ниже 5% мас. хорошо смачивает поверхность пробки, полностью связать композицию и достичь высокого уровня свойств не удается. Применение концентрации полиуретана в растворе выше 20% мас. приводит к получению достаточно прочного материала с резко очерченными областями связующего и пробки (рис.1).
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3]