06.02.2003 15:33
Ю.И. Реутов, С.В. Майстровой, А.Н. Ромашин, И.Г. Усталов
Пластические массы, 1990, ╧ 6, с. 53-55
Научно-технический прогресс связан с применением перспективных материалов, в том числе конструкционных термопластов. Однако при использовании этих материалов образуется большое количество отходов, в частности отходы производства полимерных материалов, отходы их переработки в изделия (технологические отходы), например, литники, бракованные изделия, получаемые при отработке процесса литья, а также отходы промышленного и бытового потребления. Анализ опубликованных данных позволяет определить основные пути решения проблемы использования отходов полимерных материалов.
При введении модифицирующих добавок существенно повышается уровень свойств полимерных материалов [1, 2] - отходов их производства, переработки и потребления. Однако наиболее эффективно использование этого метода для регенерации отходов промышленного и бытового потребления полимерных материалов, поскольку в процессе эксплуатации этих материалов под воздействием внешних факторов их свойства значительно изменяются [3]. Другим путем решения проблемы утилизации отходов промышленного и бытового потребления является переработка полимерного сырья в низкомолекулярное химическое сырье [2, 3].
Технологические отходы применяют для изготовления изделий неответственного назначения. При этом технологические отходы предварительно измельчают и смешивают в определенном соотношении с исходным сырьем. Рекомендуется вводить 10-30% технологических отходов [4]. Однако оптимальное количество этих отходов определяется по результатам исследования зависимости отдельных характеристик материала от содержания отходов. При этом отсутствует общий подход к решению данной проблемы, предусматривающий прогнозирование основных показателей эксплуатационной надежности изделий (вероятности безотказной работы, ресурса и др.). Поскольку исходный материал и его смеси с технологическими отходами отличаются нестабильностью свойств, необходим статистический анализ результатов исследования зависимости комплекса свойств от содержания отходов с учетом условий эксплуатации изделий (нагрузки, старения, воздействия агрессивных сред и др.). По данным такого анализа возможно прогнозирование эксплуатационной надежности изделий. Исследуемый комплекс свойств может включать деформационно-прочностные, упругие, теплофизические и другие характеристики. При этом выбор конкретных характеристик для исследования определяется критерием оценки работоспособности изделия, например, его прочностью, теплостойкостью и др.
Представляло интерес исследовать влияние содержания технологических отходов на деформационно-прочностные свойства конструкционных термопластов. В качестве объектов исследования были выбраны широко применяемые в различных отраслях промышленности конструкционные термопласты и их технологические отходы: блок-сополимер пропилена с этиленом марки МПП 22015-16, морозостойкий полипропилен марки МПП 04-06, ударопрочный полистирол марок УПС 1002 и УПС 0803, блочный полистирол марки ПСМ 115 и полиэтилен низкого давления марки ПЭНД 210.
По методике, разработанной с учетом основных требований ГОСТ 11262-80, оценивали свойства образцов (объем выборки - 30) с содержанием технологических отходов 0; 10; 20; 50 и 100 %. Образцы для испытаний изготавливали литьем под давлением на термопластавтомате "KuASy 260/100" с шестигнездной пресс-формой. При переходе на отливку образцов с другим содержанием технологических отходов рабочий цилиндр термопластавтомата промывали большим количеством свежеприготовленной смеси. После кондиционирования и измерения поперечного сечения образцов их подвергали испытаниям на растяжение. Координаты характерных точек с диаграммы нагрузка-удлинение вводили в ЭВМ. Определяли максимальное разрушающее напряжение при растяжении, относительное удлинение при разрыве, максимальной нагрузке и пределе текучести при растяжении образцов (таблица).
Деформационно-прочностные свойства конструкционных термопластов
с различным содержанием технологических отходов
Марка материала Содержание отходов, % Максимальное разрушающее напряжение при растяжении, МПа Относительное удлинение, %
при разрыве при максимальной нагрузке при пределе текучести при растяжении
МПП 22015-16 0 29.36/1.05 437.10/87.79 10.21/2.90 18.40/2.86
10 26.46/0.75 481.48/12.43 6.90/2.44 19.88/2.16
20 26.90/0.91 473.08/18.91 10.27/1.20 19.57/1.36
50 25.24/1.24 482.91/20.43 8.81/1.36 20.53/2.45
100 27.64/0.98 484.60/42.46 10.07/2.10 18.03/3.10
МПП 04-06 0 32.46/5.44 502.80/96.43 8.81/3.45 25.43/1.87
10 31.71/3.15 496.31/85.61 9.20/4.81 26.48/0.94
20 29.75/0.99 526.39/79.60 8.54/2.17 28.05/2.05
50 27.65/1.09 493.52/61.23 8.13/1.04 23.00/3.07
100 28.10/2.47 486.63/93.70 8.43/1.03 20.93/3.19
УПС 0803 0 30.25/0.90 42.62/2.90 6.79/0.77 -
10 30.42/0.70 40.79/3.51 6.70/0.62 -
20 29.97/1.44 44.6/4.66 6.29/0.80 -
50 29.4/1.23 45.11/6.13 6.33/0.64 -
100 28.85/0.71 43.42/5.42 6.15/0.73 -
УПС-1002 0 33.06/0.84 26.64/2.54 1.69/0.63 -
10 30.47/0.96 31.24/4.87 3.95/1.22 -
20 31.20/1.10 30.33/4.66 3.83/1.58 -
50 31.19/0.69 31.62/3.65 2.18/1.02 -
100 28.71/0.80 37.44/2.18 6.09/1.06 -
ПСМ 115 0 40.61/4.24 3.57/1.08 3.57/- -
10 44.88/7.42 5.14/1.53 - -
20 44.92/3.81 5.85/1.62 - -
50 41.56/6.39 3.44/1.39 - -
100 50.60/2.24 5.06/0.59 - -
ПЭНД 210 0 25.63/2.50 56.83/46.80 14.58/3.54 30.42/2.14
10 24.64/1.57 170.04/33.51 10.06/4.18 32.48/3.83
20 24.08/1.19 168.63/30.78 12.02/3.71 26.05/4.56
50 25.42/2.42 159.41/35.43 11.15/2.40 28.53/2.63
100 27.55/2.78 151.03/48.09 9.53/2.30 29.46/5.93
Примечание. Числитель - среднее значение показателей, знаменатель - среднеквадратичное отклонение значений показателей.
Статистический анализ результатов исследований заключался в расчете выборки каждой характеристики с исключением аномальных данных, вычислении основных статистических параметров, построении корреляционной матрицы и линейных уравнений регрессии с учетом всех определяемых показателей при фиксированном содержании технологических отходов, оценке возможности описания экспериментальных кривых распределения нормальным законом по критерию W [5].
Зависимость среднего и среднеквадратичного отклонения значений разрушающего напряжения
при растяжении от содержания технологических отходов:
1 - МПП 04-06; 2 - МПП 22015-16; 3 - УПС 1002; 4 - УПС 0803; 5 - ПЭНД 210.
С увеличение содержания технологических отходов среднее значение разрушающего напряжения при растяжении практически всех образцов снижается, а среднеквадратичное отклонение значений этого показателя возрастает (рисунок). Расчетные значения критерия W свидетельствуют о возможности описания нормальным законом распределения значений разрушающего напряжения при растяжении конструкционных термопластов с различным содержанием технологических отходов.
Полученные статистические данные могут быть использованы для оценки надежности изделий из термопластов с различным содержанием технологических отходов.
Литература
1. Протасов В.Г. Пласт. массы, 1986, ╧ 6, с. 6.
2. Быстров Г.А., Гальперин В.М., Титов Б.Л. Обезвреживание и утилизация отходов в производстве пластмасс. Л., Химия, 1982.
3. Штарке Л. Использование промышленных и бытовых отходов пластмасс. Пер. с нем. Под ред. В.А. Брагинского. Л., Химия, 1987.
4. Вторичное использование полимерных материалов. Под ред. Е.Г. Любешкиной. М., Химия, 1985.
5. Хан Г., Шапиро С. Статистические модели в инженерных задачах. Пер с англ. Под ред. В.В. Налимова. М. Мир, 1969.
Биоразлагаемые полимеры, состояние и перспективы использования
добавить ресурс
.gif){kind=small}
Переработка мусора:
ТБО и другие проблемы современности:
© Дизайн Студии РОМАрт, 2004.