Древесно-полимерные композиционные материалы на основе полипропилена и модифицированного древесного наполнителя тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.06, кандидат наук Файзуллин Ильнур Зиннурович

• Файзуллин Ильнур Зиннурович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Файзуллин Ильнур Зиннурович

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Древесно-полимерные композиты (ДПК)

1.1.1 Описание и классификация ДПК

1.1.2 Рынок и сфера применения ДПК

1.2 Оборудование и технология производства ДПК

1.3 Изделия из ДПК

1.4 Влияние рецептурно-технологических факторов на свойства ДПК

1.4.1 Полимерные связующие для ДПК

1.4.2 Древесная мука 27 1.4.2.1 Химический состав древесины

1.4.3 Добавки для ДПК

1.4.4 Модификация наполнителя

1.5 Полипропилен 41 ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Характеристика исходных веществ

2.1.1 Полипропилен

2.1.2 Древесная мука

2.1.3 Ирганокс

2.1.4 Малеинизированный полипропилен Fusabond P353

2.1.5 Малеинизированный полипропилен Эталитен®

2.1.6 Structol TPW

2.1.7 Baerolub W

2.1.8 Dynamar FX

2.2 Модификация

2.2.1 Модификация ДПК нанонаполнителями

2.2.2 Термическая и механическая модификация древесной муки

2.3 Получение композитов

2.3.1 Сушка ингредиентов

2.3.2 Смешение композиций

2.3.3 Экструзия

2.4 Методы испытаний и исследований образцов

2.4.1 Физико-механические испытания

2.4.2 Реологические испытания

2.4.3 Определение ударной вязкости

2.4.4 Определение плотности

2.4.5 Экспресс-анализ разрушения под воздействием атмосферных ^ явлений в камере искусственной погоды

2.4.6 Микроскопия

2.4.7 Анализ древесной муки атомно-силовой микроскопией

2.4.8 Водопоглощение

2.4.9 Воспламеняемость

2.4.10 ИК-спектроскопия

2.4.11 Рентгенофазовый анализ 56 ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

3.1 Влияние типа и дозировки древесной муки на свойства ДПК

3.2 Влияние добавок на свойства ДПК

3.2.1 Влияние совместителей на прочность композитов

3.2.2 Влияния технологических смазок на реологические и ^ физико-механические показатели композитов

3.3 Модификация древесной муки 71 3.3.1Термическая и механическая модификация древесной муки 72 3.3.2 Модификация ДПК наноглиной

3.4 Климатические испытания

3.5 Фрактальная модель процесса текучести ДПК

3.6 Выпуск опытно-промышленной партии террасной доски 94 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 96 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 98 ПРИЛОЖЕНИЕ А 113 ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ПП - полипропилен

ПЭ - полиэтилен

ПВХ - поливинилхлорид

ДМ - древесная мука

(T) - термообработанный

ПТР - показатель текучести расплава

5 - прочность при растяжении

Ек - модуль упругости

s - относительное удлинение при разрыве

lg п - вязкость расплава

lgy - скорость сдвига

ИК - инфракрасный

СЭМ - сканирующий электронный микроскоп

ОМ - оптический микроскоп

АСМ - атомно-силовая микроскопия

РФА - рентгенофазовый анализ

А - расхождение значений от контрольного образца

а т - теоретическая величина предела текучести

а т - предел текучести

D f- размерность областей локализации избыточной энергии d f - фрактальной размерностью структуры композитов d - размерность евклидова пространства v - коэффициент Пуассона

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Древесно-полимерные композиционные материалы на основе полипропилена и модифицированного древесного наполнителя»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы: Одним из перспективных направлений современной химической технологии является создание композиционных материалов, где в качестве связующего применяют термопласты (полиэтилен, полипропилен, их сополимеры и др.).

В последнее время особое внимание уделяется разработке строительных материалов на основе дешёвых отходов растительного происхождения и экологически чистых связующих веществ или без них, т.к. в связи с ужесточением экологических требований применение древесностружечных плит (ДСП), содержащих в своём составе токсичные связующие, ограничено. Эту нишу успешно занимают древесно-полимерные композиты (ДПК). Их отличает высокая степень наполнения в сочетании с экологичностью.

Использование древесных наполнителей особенно актуально, поскольку в деревообрабатывающей промышленности России образуется ежегодно около 780-800 тыс. м3 измельченных отходов древесины.

Несмотря на большое количество исследований, посвященных ДПК, остается ряд нерешенных вопросов связанных с рецептуростроением и технологическими параметрами процесса.

Важную роль в рецептуростроении играет тип полиолефина, вид и размер частиц наполнителя, введение специальных добавок для улучшения конечных характеристик ДПК. Получение конкурентоспособных изделий из ДПК возможно лишь при комплексном изучении влияния данных факторов на свойства ДПК.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках проектной части государственного задания в сфере научной деятельности 10.863.2014/К.

Цель работы: разработка древесно-полимерного композиционного

материала на основе полипропилена, наполненного модифицированной

5

древесной мукой, с улучшенным комплексом физико-механических и эксплуатационных свойств.

Для достижения поставленной цели исследования проводились в следующих направлениях:

- изучение влияния природы и дозировки древесной муки на физико-механические и реологические свойства древесно-полимерных композиций на основе полипропилена.

- выбор и изучение особенностей влияния технологических добавок на реологические и физико-механические свойства ДПК.

- исследование влияния термо- и механомодификации древесного наполнителя на физико-механические и эксплуатационные свойства ДПК.

- исследование влияния модификации древесной муки органомодифицированным слоистым нанонаполнителем на структуру, физико-механические и эксплуатационные свойства ДПК.

- проведение климатических испытаний разработанного ДПК.

- выбор оптимальных рецептурных параметров получения ДПК с высокими потребительскими свойствами и выпуск опытной партии.

Научная новизна:

1. Установлено, что уменьшение степени полярности древесной муки за счет термомодификации, уменьшающей количество гидроксильных групп лигнино-целлюлозного комплекса за счет дегидратации, способствует повышению совместимости древесной муки с полимерной матрицей и соответственно, повышению физико-механических свойств и снижению водопоглощения ДПК.

2. Предложена модификация древесной муки органомодифицированным слоистым нанонаполнителем, позволяющая за счет дополнительного армирования структуры композиций в результате интеркалирования полимерного связующего в межслоевое пространство наноглины, повысить прочностные свойства, термостойкость, водостойкость ДПК

Практическая ценность работы. Разработаны древесно-полимерные композиции на основе полипропилена и модифицированного древесного наполнителя с улучшенными эксплуатационными свойствами.

На основе предложенной рецептуры ДПК с использованием термомодифицированной древесины в условиях производства ООО «ВР-Пласт»

(г. Казань) выпущена опытно-промышленная партия террасной доски в количестве 500 п.м. Замена традиционного используемого наполнителя на модифицированный при производстве ДПК позволила:

- использовать отходы деревообрабатывающей промышленности,

- исключить из технологического процесса стадию сушки древесного наполнителя,

- снизить влагопоглощение материала,

- повысить эксплуатационные свойства.

Разработанная композиция ДПК может быть рекомендована для производства мебели, кровли, строительных профилей, сайдинга, а также в автомобильной отрасли.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов исследования обеспечиваются комплексным подходом с привлечением современной физико-химических и физико-механических методов исследования и испытаний, корреляцией экспериментальных результатов, полученных разными независимыми методами, согласованностью полученных результатов с опубликованными работами других исследователей.

Апробация работы. Результаты работы доложены на Российско-

Французском симпозиуме по композиционным материалам (Санкт

Петербург, 2012), Международной молодежной конференции

«Современные тенденции развития химии и технологии полимерных

материалов» (Казань, 2012), Всероссийской научной школе «Технические

решения и инновации в технологиях переработки полимеров и

7

композиционных материалов» (Казань, 2012), Юбилейной Всероссийской научной школе-конференции «Кирпичниковские чтения по химии и технологии высокомолекулярных соединений» (Казань, 2012), Международном Российско-Китайском Симпозиуме «Современные материалы и технологии 2014» (Циндао (КНР) 2014), Шестой Всероссийской Каргинской Конференция «Полимеры-2014» (Москва, 2014), XXVII Симпозиуме по реологии (Тверь, 2014), Всероссийской научной студенческой конференции по техническим, гуманитарным и естественным наукам Чувашского государственного университета имени И.Н. Ульянова (Чебоксары, 2014,2015), XXII Международной конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов» (Москва, 2015), XXII Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем» (Яльчик, 2015).

Результаты исследований отмечены: стипендией Правительства Российской Федерации на 2013 /2014 уч. год. Приложение № 3 к приказу Министерства образования и науки РФ от 30 августа 2013 г. № 1028, стипендией Президента Российской Федерации на 2014 /2015 уч. год. Приложение № 3 к приказу Министерства образования и науки РФ от 01 июля 2014 г. № 712, стипендией Мэра города Казани за отличную учебу и успехи в научно-исследовательской работе по итогам 2012/2013 гг.

Личный вклад автора заключается в сборе и анализе литературных данных, участии в постановке задач и их дальнейшем решении, в проведении экспериментальных исследований, обсуждении результатов, в формулировании выводов по сделанной работе.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы 13 статей в журналах из перечня ВАК, 10 тезисов докладов в сборниках научных трудов и материалах всероссийских и международных конференций.

Руководство диссертационной работой осуществлялось совместно с канд. техн. наук, доцентом Мусиным И.Н.

Благодарность. Автор выражает искреннюю благодарность, доктору техн. наук, профессору Грачеву А.Н. за оказанную помощь в обсуждении результатов.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, трех глав (литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов), выводов, списка использованной литературы 138 источников) и 2 приложений. Научная работа содержит 122 с. машинописного текста, 56 рис., 26 табл.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1 Древесно-полимерные композиты (ДПК) 1.1.1 Описание и классификация ДПК

Древесно-полимерные композиционные материалы (ДПК) - полимерные многокомпонентные материалы, состоящие из древесных наполнителей, соединенных полимерной матрицей, включающие, при необходимости, другие химические добавки.

ДПК получили разнообразные названия: ДПКТ (древесно-полимерный композит термопласт), «жидкое дерево», древопласт, поливуд, древотермопласт, wpc, wood polymer composite, wood plastic composite, ЭДНП (экологические чистые древесно-наполненные пластмассы), ДНПП (древесно-наполненный полипропилен).

В Европе и США первые упоминания о получении древесно-полимерного композита на основе термопластичного связующего относятся к концу 80 годов [1]. Изначально материал заинтересовал ученых и производителей возможностью снизить стоимость исходного сырья, при этом увеличив прочность и твердость термопласта. Был сделан вывод о том, что термопласт, используемый для производства ДПК, должен иметь температуру плавления не выше температуры термодеструкции древесины - 210 °С.

Чем больше степень наполнения ДПК, тем больше внешний вид напоминает дерево, в случае наполнения менее 50 % - пластик. ДПК можно обрабатывать как древесину, то есть строгать, пилить, забивать гвозди, закручивать шурупы. Одним из главных достоинств является возможность перерабатывать ДПК как полимер: экструдировать, использовать литье под давлением для получения формованных изделий.

Другим важным преимуществом является то, что древесно-полимерный композит на основе термопластов более экологичен [2], чем древесноволокнистые и древесно-стружечные плиты на основе фенол-формальдегидных

смол. ДПК могут быть использованы даже в производстве игрушек.

Видов древесно-полимерных композиционных материалов достаточно много, поэтому их классификация весьма условна. Для лучшего понимания предлагается следующая примерная схема классификации термопластичных ДПК [3]:

Рисунок 1.1 - Классификации термопластичных ДПК

Учитывая многообразие видов, комбинаций и свойств композиционных материалов можно привести еще много разных делений и подразделений [4].

1.1.2 Рынок и сфера применения ДПК

Рост производства и потребления ДПК связан, в первую очередь, с дефицитом первичных материалов - древесины и полимеров, зависимостью рынка полимеров от цены на нефть. Так же, причинами роста являются лучшие физические

свойства (легкость обработки, прочность, отсутствие усадки и коробления) по сравнению с древесностружечными плитами, низкая стоимость исходного сырья и относительная простота технологических процессов получения ДПК [5,6].

Интерес к рынку ДПК в нашей стране очень велик, поэтому отрасль развивается быстро, хотя и несколько хаотично. С каждым годом число производителей ДПК в России увеличивается: если 2010-м в этом сегменте работало всего 4 компании, то уже в 2011-м производством продукции из ДПК занималось 19 компаний, в 2012 г. их количество увеличилось до 30. В 2013 г. в России работало уже 60 предприятий по выпуску ДПК. Сегодня ведущими отечественными компаниями по выпуску ДПК являются компании "МультиПласт" (доля рынка 23 %), "Техно-Полимер" (доля рынка 11 %), "ДПК-Инжиниринг" (доля рынка 7 %), Средневолжский завод полимерных изделий (доля рынка 7 %), "Ставсервис" (доля рынка 7 %), "Лигнатек" (доля рынка 5 %), "Биохимпласт" (доля рынка 5 %), "ВестВуд-Полимер" (доля рынка 5 %) (рис. 1.2) [7].

□ " М^лътипласт"

■ "Теки о-Полимер"

/ 30 % 23?; \ □ "ДПК -Инжиниринг" ■ Средневолжский зал од

- ■ "С гаг сервис"

/1\ 1 □ "Лигнатек"

щ □ "'Биохимпла.ст" И "ВестВудПолимер" ■ Прочие

(*по данным компании «Инвентра»)

Рисунок 1.2 - Доли компаний на рынке ДПК в России в 2013г.*

Ведущими европейскими производителями ДПК являются компании Novo-Tech GmbH (Германия), Silvadec (Франция), UPM (Финляндия), Möller GmbH (Германия), Deceuninck Group (Бельгия), Kosche Profilummantelung GmbH (Германия), Werzalit (Германия), Neofibra NV (Бельгия), Eco-Profil (Бельгия) и NATURinFORM (Германия).

Отечественный рынок ДПК - это рынок террасной доски (декинга). В ас-

12

сортименте отечественных компаний он занимает более 70 %. Также композит используется в производстве стеновых панелей, подоконников, дверей, заборов и отделочных материалов. В матрице материала в основном используются полио-лефины. Причины выбора полиолефинов заключаются в том, что ДПК на их основе оказывается дешевле за счет меньшей доли полимера и может быть вторично переработан. В качестве наполнителя для ДПК используется древесная мука, которая является дешевым продуктом, и порой транспортировка оказывается дороже самой муки. Тем не менее, две трети компаний используют покупной продукт. Большая часть отечественных ДПК выпускается на китайском оборудовании (60 %). Оставшаяся доля - это оборудование из Европы: Германии, Италии и Австрии. В настоящее время компании предпочитают использовать двухстадийную экструзию. Прямая экструзия обладает существенными преимуществами, однако такое оборудование оказывается дороже, поэтому доля использования этой технологии меньше [7].

Достаточно большую долю (30 %) совокупно составляют некрупные производители. К 2013 г. мировой рынок древесно-полимерных композитов вырос на 20 %. В России темпы его роста чуть ниже - на 2013 год он увеличился почти на 18 % и составил 17,5 тыс. т.

Основными факторами, сдерживающими развитие российского рынка дре-весно-полимерных композитов, являются несформированный спрос, однотипность продукции и отсутствие нормативно-технической документации.

При этом основная доля продукции из ДПК (78 %) приходится на декинг и сайдинг, 16 % на листы, 4 % на подоконники и 2% на остальные виды изделий.

В 2014 году на отечественном рынке в ассортименте производителей появилась стеновая панель. Многие производства наладили выпуск элементов заборов, парковых лавочек и малых архитектурных форм. Стал очевидным реальный сектор - мебельное производство.

По данным исследования Академии конъюнктуры промышленных рынков [7] объем потребления декинга в 2013 г. составил 20,2 тыс. т, а в 2014 г. он вырас-

тит до 21,3 тыс. т. При этом объем производства террасной доски в России меньше, чем потребление: в 2012 г. объем производства декинга составлял 9,5 тыс. т, а реальное потребление - 15 тыс. т, в 2013 г. потребность увеличилась до 20 тыс. т.

Сфера применения ДПК огромна. В России ожидается, что основной сферой применения нового материала будет строительство. Ожидается, что использование ДПК в строительстве будет полностью удовлетворять растущий спрос потребителей на высококачественные изделия. Так же ожидается, что ДПК будут широко использоваться в мебельной промышленности и автомобильной индустрии.

Материал из ДПК более стойкий к атмосферным воздействиям и намного долговечнее по сравнению с древесными материалами, что имеет важное значение для эксплуатации ДПК в климатических условиях нашей страны. Производство уличной мебели с использованием ДПК (лавки, перила, настилы и т.д.) позволит получать более качественную продукцию. Кроме всего, учитывая полную загрузку производственных сил, минимальные транспортные расходы и прочее стоимость изделий из ДПК ненамного будет выше стоимости товаров-аналогов, что обеспечивает стабильный спрос на продукцию из ДПК. Использование материала из ДПК в производстве мебели будет давать возможность производителям выпускать высококачественные изделия. Также благодаря способности материала из ДПК принимать любые формы при производстве, для мебельщиков становится возможным при проектировании мебели применять разнообразные элементы дизайна [8].

1.2 Оборудование и технология производства ДПК

Основные способы производства ДПК - литье под давлением и экструзия. Экструзия является наиболее распространенным способом производства ДПК и представляет собой прохождение расплава материала через фильеру, имеющую сечение готового изделия, с последующим охлаждением.

При решении задачи создания высоконаполненных композиций на основе

ПП необходимо учитывать условия получения и переработки композиционных

14

материалов в конечные изделия. Разрабатываемые композиции при температурах переработки (до 200 °С) должны иметь текучесть, сопоставимую с аналогичными показателями для композиций промышленных материалов на основе 1111. По эксплуатационным показателям разрабатываемые ДПК материалы не должны уступать широко используемым МДФ, ДВП и ДСП. [9].

Высоконаполненные композиционные системы требуют специально разработанной конфигурации оборудования. Например, фильера экструдера должна ориентировать древесные волокна вдоль направления экструзии, что способствует увеличению механических характеристик получаемого материала [10].

В экструзионное оборудование подаются все необходимые компоненты смеси (древесная мука, термопласт, технологические и функциональные добавки), которые хорошим образом смешиваются в процессе вращения шнеков экструдера, а затем проходят через фильеру. Широко распространилась в индустрии пластмасс технология, которую называют ко-экструзия или со-экструзия, когда в процессе экструзии возможно покрытие ДПК тонким облицовочным слоем пластика, или даже сразу нескольких пластмасс. По мнению экспертов, кроме экструзион-ного способа производства, необходимо обратить внимание на литье под давлением или ротационное прессование. Этими способами производства можно открыть такие направления, как элементы декора, кровельная черепица и многое другое.

Как правило, производство изделий из ДПК, осуществляется в два этапа. На первом этапе сырье (полимерное связующее, древесная мука и специальные добавки) совмещается в процессе компаундирования. При этом происходит равномерное распределение древесной муки и комплекса добавок в расплавленном полимере. Результатом компаундирования является получение гранул из ДПК, которые затем перерабатываются в готовые изделия. Переработку ДПК можно осуществлять большинством традиционных способов производства изделий из пластмасс.

Экструзия с предварительным компаундированием. Компаундирование -

это метод переработки, предполагающий производство гранул из ДПК, которая потом перерабатывается в изделие. Древесный наполнитель измельчается и тщательно высушивается. Полимерные гранулы, подготовленная древесная мука и специальные добавки в заданной консистенции смешиваются в миксере. Далее готовая смесь поступает через бункер в экструдер, где происходит ее плавление. Затем расплав композиционного материала, смешиваясь, поступает через пакет сеток по каналам экструзионной головки в виде цилиндрических стержней в гра-нулятор, в котором ножи движутся со скоростью, необходимой для обеспечения отрезания гранул заданного размера. После этого гранулы охлаждаются и собираются в накопительную емкость [11].

Прямая экструзия. Такой тип линий комплектуется экструдером с зоной предварительной пластикации, где происходит плавление полимера.

Далее данный расплав поступает в основной рабочий цилиндр экструдера и продвигается шнеками к экструзионной головке.

Древесная мука и специальные добавки поступают в основной цилиндр экс-трудера через многокомпонентный гравиметрический дозатор. При помощи вакуумных загрузчиков данные компоненты поступают в дозатор из обычных емкостей. Формующие элементы спроектированы и изготовлены таким образом, что позволяют экструдировать профили с довольно высокими скоростями.

Дополнительным преимуществом данной технологии является то, что предварительная пластикация полимера при высокой температуре перед подачей в основной цилиндр экструдера позволяет значительно быстрее избавиться от влаги в древесной муке, что значительно улучшает качество получаемых изделий.

Гранулы ДПК получают на линиях грануляции, таких же, которые применяют для грануляции вторичных полимеров. Отличие в том, что для ДПК это специальное сконструированное оборудование, периферийными устройствами которого служат смеситель и дозаторы компонентов. Схема получения гранул ДПК представлена на рис. 1.3.

Измельчение древесины

Сушка измельченной древесины

>

Дозирование компонентов

Смешивание компонентов

Прессование (грануляция)

Рисунок 1.3 - Схема получения компаундов ДПК

Измельчение. Для улучшения совместимости полимеров с наполнителями эффективным способом является тонкий помол наполнителей, в результате чего образуются свежие, реакционно-активные поверхности. Механическое измельчение по ряду признаков представляет собой наиболее экономичный и универсальный способ получения тонкодисперсных порошков из практически «бросовых», дешевых материалов. Древесная мука является одним из самых распространенных органических наполнителей. Процесс измельчения направлен на уменьшение фракции исходного наполнителя для облегчения работы пресса гранулятора. При этом, чем меньший размер имеют частицы древесины, попадающиех в камеру прессования внутренней полости вращающейся матрицы, тем меньше сопротивление на роликовый узел и двигатель. Соответственно ресурс работы пресса увеличивается.

Древесная мука получается размолом древесины на машинах непрерывного или периодического действия из сухой и чистой технологической щепы и опилок. Наибольшей производительностью обладают молотковые мельницы, которые способны пропустить от 350 до 450 кг в час измельченной древесины, из которых древесной муки фракции 180 получается 60-65 %. От молотковых мельниц измельченные опилки поступают в бункер, куда обычно поступает и сухая стружка от деревообделочных станков.

Сушка муки. Из бункера опилки и стружка поступают в специальные сушилки барабанного типа, где сушатся до 5-8 % влажности. В этих сушилках дре-

весную муку высушивают во взвешенном состоянии в потоке высокотемпературной газовоздушной смеси, что обеспечивает интенсивный теплообмен и высокую производительность процесса сушки.

Смешение компонентов. Перед стадией экструзии необходимо приготовление гомогенной смеси из полимера, с добавлением специальных добавок:

1) Стабилизаторы. Их доля составляет 0,5-2 %.

2) Модификаторы. Их доля составляет 2-7 %.

3) Наполнители. В нашем случае это в основном древесная мука.

4) Пигменты. Их доля составляет 3-4 %.

Далее компоненты смеси проходят на дозаторах стадию дозирования, а после для получения гомогенной смеси - смешения в высокоскоростных смесителях. Затем смесь подается в экструдер.

Грануляция. Для улучшения технологических свойств вещества, предотвращения спекания (слипания) и увеличения сыпучести, обеспечения возможности использования материала небольшими порциями, облегчения погрузки, транспортировки необходима грануляция. В зависимости от метода грануляции одно и то же вещество может приобретать различную твердость [12].

Российские производители ДПК используют оборудование иностранных компаний. Основные европейские поставщики экструдеров для производства ДПК: Reifenhauser GmbH & Co (Германия), Battenfeld-cincinnati (Германия), Krauss-Maffei Kunststoffiechnik GmbH (Германия), Hans Weber Maschinenfabrik GmbH (Германия), Greiner Extrusion GmbH (Австрия), Mikrosan Makina (Турция) и ICMA San Giorgio (Италия). Также на рынке востребовано оборудование китайских компаний Jwell Extrusion Machinery Co., Ltd, POLYTECH Plastic Machinery Corp, Nanjing Hao Ding Composite Material Co., Ltd, Sky Win Technology Co., Ltd, Qingdao Leader Machinery Co., Ltd. Стоимость китайского и европейского оборудования существенно разнится.

Технологическая схема производства ДПК на линии компании Krauss Maffei Berstorff [13] представлена на рис. 1.4.

Рисунок 1.4 - Технологическая схема производства ДПК

Древесная мука подается обычным образом в среднюю технологическую часть экструдера, при этом допускается содержание остаточной влаги до 10 %, которая удаляется через зоны атмосферной дегазации. Так как степень наполнения композиций может достигать 80%, технологическая линия оснащена системой подводной грануляции, в которую материал подается из экструдера через шестеренчатый насос.

С целью снижения деструкции древесно-полимерного композита при компаундировании, связанной с высокой чувствительностью древесного наполнителя к повышенным температурам, одной из технологий является совмещение процесса компаундирования и формования конечного продукта из ДПК. Данная технология получила название in-line компаундирования [14].

Переработка гранул ДПК в изделие. Традиционным способом получения изделий из ДПК является экструзия. Наиболее массовые изделия получаемые экструзией это профильная продукция (террасная доска). Технологическая схема производства профилей in-line ведущей немецкой компанией Krauss Maffei Berstorff [13] представлена на рис 1.5.

Рисунок 1.5 - Технологическая схема in-line производства профилей из ДПК

Формование изделий происходит путем подачи гранул в бункер с последующей экструзией при температуре плавления. Изделия формуются путем экструзии через фильеру, затем захватываются тянущим устройством, калибруются и охлаждаются, затем изделия поступают в охлаждающую ванну, в которой доводятся до температуры хранения. Для получения товарных изделий, профиль поступает на устройство, где он отрезается по заданной длине и передается на упаковочное устройство. В ряде случаев для придания текстуры используются специальные тиснильные устройства. При необходимости профиль из ДПК ламинируется декоративной пленкой.

1.3 Изделия из ДПК

Сфера применения ДПК постоянно расширяется. Наиболее массовыми изделиями из ДПК являются профили различной формы и назначения [16]. Вследствие многочисленности и разнообразия профилей ДПК возникает необходимость их классификации. Классификация изделий, получаемых методом экструзии, основана на геометрии поперечного сечения профиля. Сложнопрофильные изделия имеют уникальную конструкцию. Рассмотрим классификацию сложнопрофиль-ных изделий на примере профилей, приведенных в табл. 1.

В первой колонке расположены профили открытого типа. Это профили, не имеющие замкнутых полостей. Подобные изделия подразделяются на следующие виды: (1) - массивные: сюда относятся сплошной декинг и лага; (2) - без поднутрений (лага открытого типа, плинтус); (3) - с поднутрениями (рельсовые системы); (4) - с касанием поверхностей, образующих полость (декоративные элементы, перила).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Файзуллин Ильнур Зиннурович, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Klason, C. The efficiency of cellulosic fillers in common termoplastics / C. Klason, Kubat and H.E.Stromvall // Filling without processing aids or coupling agents. International J. of Polymeric materials. - Part I. 10: - 1994. - P. 159-187.

2. Бикбау, М.Я. Производство супернаполненных пластмасс - искусственного дерева, композиционных материалов и изделий. Технологическая и технико-экономическая оценка [Электронный ресурс] - Электрон. текст. дан. - Режим доступа: http://bikbau-marsel.narod.ru/olderfiles/1/kompozit.pdf (Дата обращения: 24.08.2015)

3. Термопластичные древесно-полимерные композиты в интерьере [Электронный ресурс] - Электрон. текст. дан. - 12.10. 2006. - Режим доступа http://c-a-m.narod.ru (Дата обращения: 28.03.2015).

4. Будников, И.В. Экологически чистые древесно-полимерные композиты / И.В. Будников, O.A. Парамонова // [Электронный ресурс]. - Электрон. текст. дан. -17.05.2012. - Режим доступа: http://conf.bstu.ru/conf/docs/OQ11/0172.doc, свободный. - (Дата обращения: 05.06.2013).

5. Абушенко, А.В. Древесно-полимерные композиты: слияние двух отраслей / А.В. Абушенко // - Мебельщик. - 2005. - №3. - С.32-36.

6. Соломатов, В.И. Полимерные композиционные материалы в строительстве / В.И. Соломатов, А.Н. Бобрышев, К.С. Химмлер // - М.: Строй-издат. - 1988. - С. 308.

7. Обзор рынка древесно-полимерных композитов. - Лесная Индустрия. - 2014. -№ 1-2. - С. 69-70.

8. Новый материал в наши дома. - Жилищное строительство. - 2008. - № 1. - С. 36-38.

9. Коршун, O.A. Экологически чистые древеснонаполненные пластмассы / O.A. Коршун, Н.М. Романов //Строительные материалы. - 1997. -№ 5. - С. 8-11.

10. Абдрахманова, Л.А. Наномодификация древесной муки золями кремниевой кислоты / Л.А. Абдрахманова, Р.К. Низамов, А.И. Бурнашев, В.Г. Хозин // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. - 2012. - № 3. - С. 56-67.

11. Абушенко А.В. Экструзия древесно-полимерных композитов / А.В. Абушенко // Мебельщик. - 2005. - № 2. - С. 20-25.

12. Щербаков, A.C. Технология композиционных древесных материалов / A.C. Щербаков, И.А. Гамова, B. Мельникова / - М.: Экология. - 1992. - С. 192.

13. Производства ДПК [Электронный ресурс] - Электрон. текст. дан. - 12.10. 2014. - Режим доступа http://www.kraussmaffeiberstorff.com/de/ (Дата обращения: 16.05.2015).

14. Вольфсон, С.И. Компаундирование полимеров методом двушнековой экструзии / С.И. Вольфсон, Т.В. Макаров, Н.А. Охотина, И.Н. Мусин, К.А. Тютько, Ш. Мор // Научные основы и технологии. - Санкт-Петербург. - 2014. -С. 170-176.

15. Абушенко, А.В. Производство изделий из ДПК / А.В. Абушенко, И.В. Воско-бойников, В.А. Кондратюк // Деловой журнал по деревообработке . - № 4. - 2008. - С. 88-94

16.Технологичность декинга и других профилей из древесно-полимерного композита [Электронный ресурс] - Электрон. текст. дан. - Режим доступа http://www.drevoplastic.ru/decking_technologichnost.html (Дата обращения: 15.12.2014).

17. Ершова, О.В. Исследование зависимости свойств древесно-полимерных композитов от химического состава матрицы / О.В. Ершова, Л.В. Чупрова, Э.Р. Мул-лина, О.А. Мишурина // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 2.

18. Клёсов, А.А. Древесно-полимерные композиты. - СПб.: Научные основы и технологии. - 2010. - С. 736.

19. Walcott, М.Р. A technology review of wood-plastic composites / М.Р.Walcott, К. A Englund // 3ed. N.Y.Reihold Publ.Corp. - 1999. - P. 151.

20. Браутман, Л. Композиционные материалы. Разрушение и усталость / Под ред. Л. Браутмана // М.:Мир - 1978. - С. 483.

21. Thermoplastic resin composition including wood and fibrous materials : pat. US 3888810 С 08 К 7/00 / Т. Shinomura. ; assignee: Nippon Oil Co., Ltd. Tokyo, (JA). №05/377711 ; filling date 09.07.1973 ; publication date 10.06.1975. - P. 4.

22. Гроссман, Р.Ф. Руководство по разработке композиций на основе ПВХ / Под. ред. Р.Ф. Гроссмана , Пер. с англ. под ред. В.В. Гузеева // СПб.: Научные основы и технологии. - 2009. - С. 608.

23. Быков, А.С. Поливипилхлоридные материалы для полов / А.С. Быков // М.: Стройиздат - 1976. - С. 231.

24. Уилки, Ч. Поливинилхлорид / Ч. Уилки, Дж. Саммерс, Ч. Даниелс // Пер. с англ. под ред. Г.Е. Заикова. СПб.: Профессия. - 2007. -С. 728.

25. Filled resin compositions containing atactic polypropylene : pat. US 4165302 С 08 L 57/00 / C. Armenti, J. De Juneas. ; assignee: Cities Service Company (Tulsa, OK). № 05/936263 ; filling date 22.08.1978 ; publication date 21.08.1979. - P. 3.

26. Reinforced thermoplastic compositions : pat. US 3856724 С 08 К 9/08 / J. James, Jr. Nolan and T. John T. ; assignee: Texaco Inc. (New York, NY). № 05/439208 ; filling date 04.02.1974 ; publication date 24.12.1974. - P. 8.

27. Горчаков, Г.И. Строительные материалы: Учеб. пособ. для студентов вузов / Г.И. Горчаков // М.: Высшая школа. - 1981. - С. 412.

28. Discontinuous cellulose fiber treated with plastic polymer and lubricant : pat. US 3943079 С 08 К 7/00 / P. Hamed. ; assignee: Monsanto Company , St. Louis, MO (US). №05/451519 ; filling date 15.03.1974 ; publication date 09.03.1976. - P. 9.

29. Goettler, L.A. The extrusion and performance of plastisized poly(vinyl)chloride hose reinforced with the short cellulose fibers / L.A. Goettler // Polym. Сотр. - 1983. -Vol. 4 (4). - P. 249-255.

30. Kokta, B.V. Composites of polyvinyl chloride-wood fibers / B.V. Kokta, D. Maldas, C. Daneault and P. Beland // Polymer-plastics Techn. Eng. - 1990. -№ 29. - P. 87-118.

31. Advanced polymer and wood fiber composite and structural component : pat. US 5827607 С 08 L 97/02 / P. Giuseppe, M. Deaner. ; assignee: Andersen Corporation, Bayport, MN (US). № 08/543959 ; filling date 17.10.1995 ; publication date 27.10.1998. - P. 11.

32. Тагер, А.А. Взаимодействие наполнителей с полимерами / А.А. Тагер, С.М. Юшкова // Пластические массы. 1987. - №5. - С. 26-27.

33. Ежов, Б.С. Свойства композиций на основе пластифицированного ПВХ с древесными наполнителями / Б.С. Ежов, В.Б. Мозжухин, И.И. Козлова, В.В. Гузеев, Г.П. Малышева, Н.П. Уртминцева, A.M. Киселев, С.М. Юшкова // Пластические массы. - 1988. - № 7. - С. 12-14.

34. Шаповалов, В.М. Свойства композиционных материалов на основе ПВХ и лигноцеллюлозного волокна / В.М. Шаповалов // Пластические массы. - 1991. -№ 1. - С. 23-24.

35. Галимов, Э.Р. Влияние гидролизного лигнина на реологические свойства ПВХ / Э.Р. Галимов, Р.К. Низамов, И.В. Евдокимов, В.Г. Хозин // Пластические массы.

- 1989. - № 4. - С. 56-58.

36. Низамов, Р.К. Влияние гидролизного лигнина на реологические свойства пластифицированного ПВХ / Р.К. Низамов, Э.Р. Галимов, И.В. Евдокимов, В.Г. Хозин // Пластические массы. - 1990. -№ 5 . С. 49-51.

37. Галимов, Э.Р. Влияние дисперсности гидролизного лигнина на реологические свойства ПВХ / Э.Р. Галимов, Р.К. Низамов, JI.X. Асевичус, В.П. Дмитриев // Пластические массы. - 1991. -№ 3. - С. 38-40.

38. Низамов, Р.К. Поливинилхлоридпые композиции строительного назначения с полифункциональными наполнителями: дис.. докт. техн. наук: защищена 29.05.2007 / Р.К.Низамов // Казань. - 2007. - С. 369.

39. Лукасик, В.А. Композиционные материалы на основе полимерных и других органических отходов / В.А. Лукасик, А.Г. Жирнов // Пластические массы. - 2000.

- № 7. - С. 39-40.

40. Villechevrolle, V.L. Polymer blends for multi-extruded wood-thermoplastis composites: a thesis submitted for the degree of Master of Science / V.L. Villechevrolle // Washington State University. -2008. -P. 110.

41. Method for making composite material : pat. US 5082605 В 29 В 17/00 / J. Brooks and B. Goforth. ; assignee: Advanced Environmental Recycling Technologies, Inc. (Springdale, AR). №07/530840 ; filling date 30.05.1990 ; publication date 21.01.1991.

- P. 7.

42. Технология переработки отходов деревообработки и отходов пластмасс. [Электронный ресурс] - Электрон. текст. дан. - (Доступно 05.05.2011).

43. Шаповалов, В.М. Композиционные материалы из древесных волокон и термопластов / В.М. Шаповалов // Пластические массы. - 1991. - № 3. - С. 18-20.

44. Method for forming simulated shake singles : pat. US 5635125 В 29 С 45/00 / T.J. Ternes.; assignee: Re-New Wood, Incorporated, Wagoner, Olcla (US). - №08/394371 ; filling date 24.02.1995 ; publication date 03.06.1995. P.8.

45. Simulated shake singles : pat/ US 5992116 В 29 С 45/00 / T.J. Ternes. ; assignee: Re-New Wood, Incorporated, Wagoner, Okla (US). №08/868635 ; filling date 02.06.1997 ; publication date 30.11.1999. - P.7.

46. Вахнина, Т.Н. Производство конструкционных древесно-полимерных композитов с добавкой измельченных бытовых полимерных отходов / Т.Н. Вахнина, И.С. Константинова // Вестник КГТУ. - № 2(29). - C. 77-81.

47. Минскер, К.С. Деструкция и стабилизация поливинилхлорида / К.С. Минскер, Г.Т. Федосеева // М.: Химия. - 1972. - С. 272.

48. Bacaloglu, R. Wood sizing stabilizers for PVC composites / R. Bacaloglu, P. Kleinlauth, P. Frenkel, P. Reed // SPE ANTEC Tech. Papers. - 2004. - P. 39.

49. Behrens, H. Zur bestimmung der morphologie von pulverformigen Polyvinylchloride / H. Behrens // Plast and kautch. 1975. - №1. - P. 2-7.

50. Свешникова, Е.С. Использование отходов сельскохозяйственного производства для наполнения полимеров / Е.С. Свешникова, И.А. Челышева, Л.Г. Панова // Пластические массы. - 2008. - №1. - С. 29-31.

51. Преимущества террасной доски из ДПК[Электронный ресурс] - Электрон. текст. дан. - Режим доступа: http://tat-plast.ru/stati/ preimuwestva_terrasnoj_ doski_dpk/ html (Дата обращения: 25.06.2015).

52. Свойства и обработка террасной доски Terrapol. [Электронный ресурс] -Электрон. текст. дан. - Режим доступа: http://terrapol.ru/index.html (Дата обращения: 25.06.2015)

53. Террасная доска Newwood. [Электронный ресурс] - Электрон. текст. дан. -Режим доступа: http://newwood.ru/ proizvodstvo.html (Дата обращения: 25.06.2015)

54. Террасная доска ТМ Holzdorf. [Электронный ресурс] - Электрон. текст. дан. -Режим доступа: http://www.holzdorf.org/ terras.html (Дата обращения: 25.06.2015)

55. Состав и основные свойства древесно-полимерных композитов. [Электронный ресурс] - Электрон. текст. дан. - Режим доступа: http://www.dpk-deck.ru/ page/sostav.html (Дата обращения: 25.06.2015)

56. Разина, И.С. Применение микротомагрофии для исследования новых материалов / И.С. Разина, С.Г. Семенова, А.Г. Саттаров, И.Н. Мусин // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - Т. 16. - №. 19. - С. 163-169.

57. Тагер, А.А. Физико-химия полимеров. / А.А. Тагер //М.-Л.: Химия. - 1968. -С. 241.

58. Гришин, А.Н. Влияние некоторых факторов на прочность при сжатии высоконаполненных полимеркомпозитных материалов / А.Н.Гришин, Л.И. Казанская, И.А. Абдуллин // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - № 7. - С. 400-406.

59. Stavrov, V. P. Rheological parameters of molding thermoplastic composites high-filled with wood particles / V.P. Stavrov, A.V. Spiglazov, A. I. Sviridenok // Int. J. Appl. Mech. and Eng. - 2007. - V.12. - No 2. - Р. 527-536.

60. Maiti, S.N. Influence of wood flour on the mechanical properties of polyethylene / S.N. Maiti, K. Singh //. J.of Applied Polymer Sci. - 1986. - 32:4285-4289.

61. Liang, B.H. Properties of recycled wood fiber and polysteryne multiphase composites Ph.D. Dissertation. // Universiy of Mane, Orono, ME. 1995

62. Фенгел, Д Древесина (химия, ультраструктура, реакции): Пер. с англ. / Д. Фенгел, Г. Вегенер // М: Лесная промышленность. - 1988. - С. 512

63. Герке, Л.Н. Введение в специальность «Химическая переработка древесины»: учебное пособие / Л.Н. Герке // Федер. агентство по образованию, Казанский Гос. Технол. Ун-т. - Казань: КГТУ. - 2010 - С. 128.

64. Kazayawoko, M. Surface Characterization and Mechanisms of Adhesion in Wood Fibre-Polypropylene Composites: a Thesis for the degree of Doctor of philosophy / M. Kazayawoko // University of Toronto. Toronto. Canada. -1996. - P. 218.

65. Ишков, А. В. Разработка литьевых высоконаполненных древесно-полимерных композиций с улучшенными технологическими и эксплуатационными свойствами: Дис. ... канд. техн. наук: 05.17.06 / А. В. Ишков. - Иваново. - 2011. -С. 128.

66. Advanced polymer and wood fiber composite and structural component : pat. US 5827607 С 08 L 97/02 / P. Giuseppe, M. Deaner. ; assignee: Andersen Corporation, Bayport, MN (US). № 08/543959 ; filling date 17.10.1995 ; publication date 27.10.1998. - P. 11.

67. Абушенко, А.В. Смазочные вещества, процессинговые добавки. [Электронный ресурс] - Электрон. текст. дан. - Режим доступа: http://www.dpk-deck.ru (Дата обращения: 25.03.2015).

68. Аддитивы для древесно-полимерных композитов. [Электронный ресурс] -Электрон. текст. дан. - Режим доступа: http://www.drevoplastic.ru /additives_ wpc.html.

69. Бурнашев, А.И. Высоконаполненные поливинилхлоридные строительные материалы на основе наномодифицированной древесной муки: Дис. ... канд. техн. наук: 05.23.05 / А.И. Бурнашев. - Казань.: КГАСУ, 2011. - 159 с.

70. Забелкин, С.А. Переработка древесины в жидкое топливо и его энергетическое использование / С.А. Забелкин, Грачёв А.Н., Башкиров В.Н. // Вестник Казанского Технологического Университета - 2011. - № 24. - С. 39-42.

71. Lavoine, N Microfibrillated cellulose - Its barrier properties and applications in cel-lulosic materials: A review / Nathalie Lavoine, Isabelle Desloges, Alain Dufresne, Julien Bras // Carbohydrate Polymers. - Vol. 90. - Issue 2. - 2012. - P. 735-764.

72. Грачев, А.Н. Термохимическая переработка лигноцеллюлозного сырья в биотопливо и химические продукты / А.Н. Грачев [и др.] // Вестник Казанского Технологического Университета - 2013. -Т. 16. -№ 21. - С. 109-111.

73. Макаров, А.А. Исследование химического состава экстрактивных веществ березы и сосны при торрефикации / А. А. Макаров, С. А. Пушкин, А. Н. Грачев, Л. В. Козлова, Т. А. Горшкова // Вестник технологического университета. - 2015. -Т.18. - №15. - С. 34-37.

74. Pushkin, S.A. Cell wall components in torrefied softwood and hardwood samples / S.A. Pushkin, L.V. Kozlova, A.A. Makarov, A.N. Grachev, T.A. Gorshkova // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. - 2015. - Vol. 116 (November). - P. 102-113.

75. Peng, Y. The structural and thermal characteristics of wheat straw hemicellulose / Y. Peng, S. Wu. // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. - Voto 88. - Issue 2. 2010 (July) - P. 134-139

76. Хасаншин, Р.Р. Термическая обработка древесного наполнителя в производстве композиционных материалов / В.А. Лашков, Р.Р. Сафин, Ф.Г. Валиев // Вестник Казанского Технологического университета. - 2011. - №20. - С. 150-154.

77. Ohliger, Andreas Torrefaction of beechwood: a parametric study including heat of reaction and grindability / Andreas Ohliger, Malte Förster, Reinhold Kneer // Fuel. -Vol. 104. -2013 (february). - P. 607-613.

78. Huang , Xianai A spectrocolorimetric and chemical study on color modification of heat-treated wood during artificial weathering / Xianai Huang , Duygu Kocaefe, Yasar Kocaefe, Yaman Boluk, Andre Pichette // Applied surface science. - Vol. 258. - issue 14. -2012 (may). - P. 5360-5369

79. Manunya Phanphanich, Impact of torrefaction on the grindability and fuel characteristics of forest biomass / Sudhagar Mani // Bioresource Technology. - 2011. -№102. - P. 1246-1253.

80. Назипова, Ф.В. Установка для термической обработки измельченной древесины / Ф.В. Назипова, Ш.Р. Мухаметзянов // Журнал «Деревообрабатывающая промышленность». - 2014. - №3. - С. 49-51

81. Усовершенствование процесса модифицирования древесного наполнителя / Ф.В. Назипова, Р.Т. Хасаншина // Сборник статей Международной научно-практической конференции Современная наука: теоретический и практический взгляд (1 июня). - Уфа. - 2015.

82. Gonsalves, K.E. Inorganic nanostructured materials / K.E. Gonsalves, X. Chen // Nanostructured materials. - 1996. - V.5. - P. 3256-3262.

83. Герасин, В. А. Структура полимер / №+-монтмориллонит нанокомпозитов, полученных смешением в расплаве / В.А. Герасин, Т.А. Зубова, Ф.Н. Бахов, А.А. Баранников, Н.Д. Мерекалова, Ю.М. Королёв, Е.М. Антипов // Российские на-нотехнологии. - Т. 2. - № 1-2. - 2007. - С. 90-105.

84. Carter L.W., Hendrics J.G., Bolley D.S. United States Patent. - 1950. -№2. -531,396.

85. Blumstain, A. Bull Chem Soc. / A. Blumstain. - 1961. - P. 899-905.

86. Гарехбаш, Н.. Физико-механические свойства нанокомпозитов на основе полипропилена, модифицированного монтмориллонитом / Насер Гарехбаш. - Доклады академии наук Республики Таджикистан. - 2013. - Т.56. - №3. - С. 215-220

87. Вольфсон, С.И. Влияние способа внедрения нанонаполнителя на свойства полимерных композиций / С. И. Вольфсон [и др. ] // Вестник Казанского технологического университета - 2011. - №. 14. - вып: вып. 14. - С. 186-189.

88. Alexandre, M. Polymer layered silicate nanocomposites: preparation,

properties and uses of a new class of materials / M. Alexandre, Ph. Dubois // Mater. Sci. and Eng. - 2000. - V.28. - P. 1-63.

89. Ray, S.S. Polymer/layered silicate nanocomposites: a review from preparation to processing / S.S. Ray, M. Okamoto // Prog. Polym. Sci. - 2003. - V.28. - P. 1539-1641.

90. William-Daryn, S. The Intercalation of a Vermiculite by Cationic Surfactants and its Subsequents Swelling with Organic Solvents / S. William-Daryn, R.K. Thomas //

Journal of the Colloid and Interface Science. - 2002. - V. 255. - Р. 303.

91. Герасин, В. А. Структура формирующихся на №+-монтмориллоните слоев поверхностно-активных веществ и совместимость модифицированной глины с по-лиолефинами / В.А. Герасин, Ф.Н. Бахов, Н.Д. Мерекалова, Ю.М. Королев, H.R. Fischer, Е.М. Антипов // Высокомолекулярные соединения. - Серия А. - 2005. - Т. 47. - № 9. - С. 1635.

92. Герасин В.А. Влияние структуры слоя модификатора на совместимость полимеров с модифицированным монтмориллонитом / В.А. Герасин, Ф.Н. Бахов, Н.Д. Мерекалова, Ю.М. Королев, Т.Л. Зубова, Е.М. Антипов // Инженерно-физический журнал. - 2005. - Т.78. - № 5. - С. 35.

93. Перепёлкин, В.П. Полипропилен, его свойства и методы переработки / В.П. Перепёлкин. - Л.: ЛДНТП, 1963. - С. 256.

94. Кренцель, Б. А., Полипропилен / Б.А. Кренцель, Л.Г. Сидорова // Киев.: Техника,1964. - С. 89.

95. Амрож, И. Полипропилен / И. Амрож; пер. со слов. В. А. Егорова. - Л.: Химия, 1967. - С. 316

96. Иванюков, Д.В. Полипропилен / Д.В. Иванюков, М.Л. Фридман // - Москва.: Химия, 1974. - С. 270.

97. Karian, H.G. Handbook of Polypropylene and Polypropylene Composites / ed. H.G. Karian. - NewYork.: MarcelDekker Inc, 2003. - P. 740.

98. Karger-Kocsis. J. Polypropylene. An A to Z reference / ed. J. Karger-Kocsis. -Kluwer, 1999. - P. 987.

99. Полипропилен. Пласт Эксперт. [Электронный ресурс] - Электрон. текст. дан. - Режим доступа: http://www.e-plastic.rU/spravochnik/slovar/p/polipropilen (Дата обращения: 19.02.2013).

100. Полипропилен. [Электронный ресурс] - Электрон. текст. дан. - Режим доступа: www.newchemistry.ru. (Дата обращения: 18.02.2013).

101. Макаров, А.А. Исследование топливных свойств твердых продуктов термического разложения древесины в диапазоне температур 200-300°С / А.А. Макаров,

С.А. Пушкин, А.Н. Грачев, С.А. Забелкин, В.Н. Башкиров // Вестник Казанского технологического университета. - № 19. - Т. 16. - 2013. - С. 133-134.

102. Mlekush, B. et al. Fibre orientation in short-fibre-reinforced thermoplastics I: Contrast enhancement for image analysis // B. Mlekush. - Comp. Sci. Tech. - 1999. -№59. - P. 543-545.

103. Velez-Garcia, G.M. et al. Sample preparation and image acquisition using optical-reflective microscopy in the measurement of fiber orientation in thermoplastic composites / G.M. Velez-Garcia // Journal of Microscopy. - 2012. - №248 (1). - P. 23-33.

104. Деев, И.С. Микроструктура эпоксидных матриц / Деев И.С., Кобец Л.П. // Механика композитных материалов. - 1986. - №1. - С. 3-8.

105. Деев, И.С. Фрактография эпоксидных полимеров / Деев И.С., Кобец Л.П. // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. - 1996. - Т. 38. - №4. - С. 627-633.

106. Деев, И.С. Кобец Л.П. Исследование микроструктуры и микрополей деформаций в полимерных композитах методом растровой электронной микроскопии / И.С. Деев, Л.П. Кобец // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 1999. - Т.65. - №4. - С. 27-34.

107. Standard Test Method for Water Absorption of Plastics [Электронный ресурс] -Электрон. текст. дан. - Режим доступа: http://file.yizimg.com/ 175706/2011090909475715.pdf // (Дата обращения: 22.12.2014).

108. UL 94. Test for flammability of plastic materials for parts in devices and appliances. - 1966-10-00. - Underwriters Laboratories Inc.

109. Файзуллин, И.З. Влияние размера частиц наполнителя на свойства древесно -полимерных композитов / И.З. Файзуллин, И.Н. Мусин, С.И. Вольфсон // Вестник Казанского технологического университета - 2013. - Т.16. - № 5. - С. 106-109.

110. Файзуллин, И.З. Влияние наполнителей и технологических добавок на реологические свойства древесно - полимерных композитов / И. З. Файзуллин, И.В. Имамутдинов, В.Я. Хамидов, И.Н. Мусин, С.И. Вольфсон // Вестник Казанского технологического университета - 2013. -Т.16. - №. 10. - С. 148-150.

111. Калинчев, Э.Л. Эффективный подход к созданию современных полимерных композиционных материалов / Э.Л. Калинчев, М.Б. Саковцева, И.В. Павлова, Е.И. Кавокин, Д.А. Сакович // Полимерные материалы. - 2008. - № 3. - С. 4-14.

112. Салахов, И.И. Применение фторсодержащих добавок в процессе экструзии высокомолекулярного полипропилена / И.И. Салахов, Н.П. Борейко, Н.М. Шай-дуллин, В.Н. Борисенко, М.Г. Фатыхов // Химия и химические технологии. Пластмассы, полимерные и синтетические материалы и их производство. -[Электронный ресурс] - Электрон. текст. дан. - Режим доступа: http://www.rusnauka.eom/11_NPE_2012/Chimia/1_106347.doc.html (Дата обращения: 24.09.2015)

113. Абушенко, А.В. Усилители адгезии (связующие агенты, компатибилизато-ры) [Электронный ресурс] - Электрон. текст. дан. - Режим доступа: http://www.dpk-deek.ru/page/eoupling-agent.html (Дата обращения: 25.09.2015)

114. Кузнецов, Б.Н. Интегрированная каталитическая переработка древесины осины в жидкие и твердые биотоплива / Б.Н. Кузнецов, Н.В. Чесноков, Н.В. Гарынцева, О.В. Яценкова // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Химия. - 2013. - Т. 6. - № 3. - С. 287.

115. Бурнашев, А.И. Влияние породы и влажности древесной муки на свойства наномодифицированных поливинилхлоридных древесно-полимерных композитов / А.И. Бурнашев, Л.А. Абдрахманова, И.В. Колесникова, Р.К. Низамов, В.Г. Хозин // Известия КазГАСУ - 2011. - № 1 (15). - С. 148.

116. Kajsa Werner. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis / Kajsa Werner, Linda Pommer, Markus Broström // Thermal decomposition of hemicelluloses. - 110 (2014). - P.134.

117. Пушкин, С.А. Термический анализ торрефицированной древесины сосны и березы / С.А. Пушкин, А.Н. Грачев, А.А. Макаров, Л.В. Козлова, Т.А. Горшкова // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. -Т.18. - №5.- С. 45-47.

118. Brebu, M. Thermal degradation of lignin - a review / Mihai Brebu and Cornelia Vasile // Cellulose Chemistry and Technology. - (2010). - Vol. 44 (9). - P. 353-363.

119. Казицына, Л. А. Применение УФ-, ИК- и ЯМР- спектроскопии в органической химии / Л.А. Казицына, Н.Б. Куплетская // Учебное пособие для вузов - 1971. -М., «Высшая школа». - С. 264.

120. Kondo, T. The assignment of IR absorption bands due to free hydroxyl groups in cellulose / Tetsuo Kondo // CELLULOSE. - 1997. - Vol. 4. - P. 281-292

121. Pandey, K. K. A study of chemical structure of soft and hardwood and wood polymers by FTIR spectroscopy / K.K. Pandey // Journal of Applied Polymer Science. -1999 (March). - Vol. 71. - Issue 12, - P. 1969-1975.

122. Schwanninger, M. Effects of short-time vibratory ball milling on the shape of FTIR spectra of wood and cellulose / M. Schwanninger, J.C. Rodrigues, H. Pereira, B. Hinterstoisser // Vibrational Spectroscopy. - Vol. 36. - Issue 1. -2004 ( October). - P. 23-40.

123. Qetin, N.S. Acetylation of Wood with Various Catalysts / Nihat Sami Qetin, Nilgul Ozmen, Emre Birinci // Journal of Wood Chemistry and Technology. - Vol. 31. - Issue 2. - 2011.- P. 142-153

124. Popescu, S.C. Estimating biomass of individual pine trees using airborne lidar / Sorin C. Popescu // Biomass and Bioenergy. - Vol. 3. - Issue 9.- 2007(September). - P. 646-655.

125. Sun, R.C. Physico-chemical and structural characterization of hemicelluloses from wheat straw by alkaline peroxide extraction / R.C Sun, J Tomkinson, Y.X Wang, B. Xiao // Polymer. - Vol. 41, - Issue 7. -2000(March). - P. 2647-2656

126. Вольфсон, С.И., Модифицированные древесно-полимерные композиты / С.И. Вольфсон, И.Н. Мусин, И.З. Файзуллин, Т.З. Лыгина, Ф.А. Трофимова // Журнал Пластические массы. - 2014. - №1-2. - С. 41-44.

127. Han, G.S., Композиция полипропилена и древесных волокон. Изучение морфологии композитов методом проникающей электронной микроскопии,

совмещенной с анализом рассеивания энергии Х-лучей / G.S. Han, S. Saka, N. Shirashi // Mokuzai Gakkashi. - 1991. - Т.37. - №3. - С. 24.

128. Файзуллин, И.З. Физико-механические и реологические характеристики дре-весно-полимерных композитов на основе термически и механически модифицированного наполнителя / С.И. Вольфсон, И.З. Файзуллин, И.Н. Мусин, А.Н. Грачев, С.А. Пушкин // Пластические массы. - 2015. - №5-6. - С. 39-43.

129. Мусин, И.Н. Влияние добавок на свойства древесно-полимерных композитов / И.Н. Мусин, И.З. Файзуллин, С.И. Вольфсон // Вестник Казанского технологического унтверситета - 2012. - Т 15. - №. 24. - С. 97-99.

130. Мусин, И.Н. Модификация древесно-полимерных композитов на основе полиолефинов монтмориллонитом/ И.Н. Мусин, И.З. Файзуллин, С.И. Вольфсон // Вестник Казанского технологического университета - 2012. - №. 14. - С. 135-137.

131. Файзуллин, И.З. Влияние нанонаполнителей на структуру древесно -полимерных композитов / И.З. Файзуллин, С.И. Вольфсон, И.Н. Мусин, А.С. Гордеев // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. - Т. 18. -№. 11. - С. 79-81.

132. Осипов, В.И. Микроструктура глинистых пород / В.И. Осипов, В.Н. Соколов, Н.А. Румянцева // М.: Недра. -1989. - С.211.

133. Нарисава, И. Прочность полимерных материалов / И. Нарисава - М.: Химия.

- 1987. - С. 400.

134. Слонов, А.Л. Фрактальные модели процесса текучести дисперсно-наполненных композитов на основе полипропилена / А.Л. Слонов, Г.В. Козлов, Г.Е. Заиков, А.К. Микитаев / Вестник Казанского технологического университета.

- 2013. - Т. 16. - №. 20. - С. 115-118.

135. Файзуллин, И.З. Фрактальная модель процесса текучести древесно-полимерных композитов на основе полипропилена / И.З. Файзуллин, С.И. Вольфсон, И.Н. Мусин, А.З. Файзуллин // Вестник Казанского технологического Университета. - Т.18. - 2015. - № 17. - С. 134-137.

136. Козлов, Г.В. Структура и свойства дисперсно-наполненных полимерных композитов: фрактальный анализ / Г.В. Козлов, Ю.Г. Яновский, Ю.Н. Карнет // -М.: Альянстрансатом. - 2008. - С. 363.

137. Баланкин, А.С. Синергетика деформируемого тела / А.С. Баланкин. -М.: Изд-во Министерства обороны СССР. - 1991. - С. 404.

138. Козлов, Г.В. Ангармонические эффекты и физико-механические свойства полимеров / Г.В. Козлов, Д.С. Сандитов. - Новосибирск: Наука. - 1994. - С. 261.

ДО, [1\э]

б)

3,6

■дм 180 50% baerolub 3%

дм 180 50% baerolub 5% дм 180 50% baerolub 7%

ДО, [1\э]

в)

ш о.

3,6

3,2

2,8

2,4

■дм 180 50% dynamar 3%

дм 180 50% dynamar 5% дм 180 50% dynamar 7%

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3

ДО,[1\з]

Рисунок 1 -Влияние концентрации смазок на вязкость ДПК с 50 %

содержанием древесной муки при t = 190 ^ (а - Structol TPW 113, б - Baerolub W 93125, в - Dynamar FX 5911)

2

[1\з]

[1\э]

в) 4

3,5

^ 3

2,5

дм 180 50% аупашаг 3% дм 180 50% аупашаг 5%

1,2 1,4 1,6 1,8

2 2,2 2,4 2,6 2,8

ДО, [1\э]

Рисунок 2 - Влияние концентрации смазок на вязкость ДПК с 50 % содержанием древесной муки при 1 = 200 °С (а - 81гие1о1 TPW 113, б - Ваего1иЬ W 93125, в - Бупашаг РХ 5911)

2

1

3

ДО, [1\э]

Рисунок 3 - Влияние концентрации смазок на вязкость ДПК с 60 % содержанием древесной муки при 1 = 200 °С (а - 81гие1о1 TPW 113, б - Ваего1иЬ W 93125, в - Бупашаг РХ 5911)

в)

(б о.

дм 180 50% dynamar 7% дм 180 50% в^исМ 7% дм 180 50% baerolub 7% дм 180 50% базовый

ДО, [1\э]

Рисунок 4-Влияние одинаковых концентрации различных смазок на вязкость ДПК с 50 % содержанием древесной муки при t = 190 °С

(а - 3 %, б - 5 %, в - 7 %)

ДО, [1\э]

ДО, [1\5]

lgY, [1\э]

Рисунок 5 - Влияние одинаковых концентрации различных смазок на вязкость ДПК с 50 % содержанием древесной муки при 1 = 200 °С

(а - 3 %, б - 5 %, в - 7 %)

в) 4,5

(б о.

3,5

2,5

1,5

2

lgY, [1\э]

■дм 180 60% динеон 7% дм 180 60% 81гиеМ 7%

дм 180 60% Ьаего1иЬ 7%

дм 180 60% базовый

2,5

Рисунок 6 - Влияние одинаковых концентраций различных смазок на вязкость ДПК с 60 % содержанием древесной муки при 1 = 200 °С

(а - 3 %, б - 5 %, в - 7 %)

4

3

2

1

Таблица 1 - Эффективность смазок при концентрации древесной муки 50 % и 1=190 °С

Вязкость ^п, [Па-с]

Дм 180 50 % базовый ёуп. 3 % ёуп. 5 % ёуп. 7 %

3,18 3,14 3,1 3,042

А*, % 1,25 2,45 4,28

Дм 180 50 % базовый Ьаег. 3 % Ьаег. 5 % Ьаег. 7 %

3,18 3,06 2,91 2,85

А, % 3,78 8,39 10,35

Дм 180 50 % базовый б1Т. 3 % Бй. 5 % Бй. 7 %

3,18 2,9 2,73 2,49

А, % 8,32 14,20 21,60

*Л= (пб-п/пб) ХЮ0 %

Таблица 2 - Эффективность смазок при концентрации древесной муки 50 % и 1=200 °С

Вязкость 1§п, Па-с ]

Дм 180 50 % базовый ёуп. 3 % ёуп. 5 % ёуп. 7 %

3,11 3,08 3,07 3,04

А, % 0,96 1,28 2,19

Дм 180 50 % базовый Ьаег. 3 % Ьаег. 5 % Ьаег. 7 %

3,11 2,99 2,89 2,83

А, % 3,83 7,14 9,09

Дм 180 50 % базовый Б1г. 3 % Бй. 5 % Бй. 7 %

3,11 2,93 2,77 2,60

А, % 5,71 10,90 16,34

ООО «ВР- Пласт» ИНН 1657123963 КПП 165701001

420051, г. Казань, ул. Химическая 21, к.1.

Тел./факс: [phone], e-mail: [e-mail]

Акт

Опытно промышленного производства эксперименталь

«ВР-Пласт» н. В.В. Новокшонов 2015 г. г. Казань

террасной доски из

древесио - наполненной полиолефиновой композиции ДПК-10/15

Настоящим актом подтверждается, что на ООО «ВР-Пласт» выпущена опытная партия террасной доски из древесно - полимерной композиции ДПК-10/15 в количестве 500 п.м.. Рецептура и технология получения разработаны творческим коллективом кафедры ХТПЭ ФГБОУ ВПО «КНИТУ» (д.т.н., профессор Вольфсон С.И., к.т.н., доцент Мусин И.Н., аспирант Файзуллин И.З.).

Террасная доска из компаундов древесно - полимерной композиций ДПК-10/15 были получены на одношнековом экструдере марки 81 95/30 с максимальной производительностью 210 кг/час. Скорость вращения шнека составляла 120 об/мин. Охлаждение готовых изделий производилась в водяной ванне. Температурный режим экструзии приведен в табл. 1.

Таблица 1 - Температуры по зонам экструдера

Зоны экструдера Заданная температура, °С Фактическая температура, °С

Т1 180 178

тз 185 186

Т4 190 192

Т5 195 195

Т6 200 201

Состав древесно-наполненной композиции приведен в табл. 2. Таблица 2 - Состав древесно - полимерной композиции ДПК-10/15

Компонент Кол-во, % мае.

ПП 1525J 44,9

Антиоксидант Irganox 1010 0,1

Совместитель Fusabond Р353 2

Смазка Struktol TPW 113 3

Древесная мука (термообработанная) ДМ 180 50

118

ООО «BP - Пласт» ИНН 1657123963 КПП 165701001 420051, г. Казань, ул. Химическая 21, к.1. Тел./факс: [phone], e-mail: [e-mail]

Показатели полученной террасной доски приведены в табл. 3.

Таблица 3 - Технические характеристики полученной террасной доски из древесно-полимерной композиции ДПК-10/15

Значение

Показатель Ед. изм. Требования к готовой продукции, ДПК-10/15

аттестованной на Знак

качества

Плотность ENISO 1183-1 г/см3 1,0-1,4 1,15

Водопоглощение % 5,0 1,5

Выдержка 2 часа в кипящей воде:

Разбу по длине % 0,5 0,15

хание по ширине 0,25 0,05

по толщине 0,1 0,03

EN1087-1

Предел текучести при растяжении ГОСТ 11262-80 МПа 21-24 23,6

Прочность при растяжении ГОСТ 11262-80 МПа 22-25 24,8

Стойкость к удару трещины, не мм 10 9

падающим шаром более

EN477 углубления, не более мм 1 0,8

Несущая способность профильной доски при расстоянии между опорами 400 мм, EN 310 Н 2000 2200

Сопротивление изгибу под

температурной нагрузкой (величина прогиба под мм 10 7

воздействием груза 85 кг) Испытательный климат: Т=50°С,

влажность 50 %, t = 168 часов.

EN 899-2

Твердость при вдавливании шарика EN1534 Н/мм2 90 93

Модуль упругости ГОСТ 9550-81 МПа 1450 1750

Коэффициент по длине 7x10-5 5,6x10"э

линеиного

теплового по ширине 9x10-5 8,7x10"5

расширения °С-1

(в диапазоне по толщине 1,5хЮ"4 1,2x10"4

температур +30...+80°С)

ISO 11359-2

ООО «BP - Пласт» ИНН 1657123963 КПП 165701001

420051, г. Казань, ул. Химическая 21, к.1.

Тел./факс: [phone], e-mail: [e-mail]

Заключение

По результатам проведенных исследований полученный на одношнековом экструдере материал ДПК-10/15 соответствует нормам выпускаемых террасных досок из древесно -полимерного композита. Показатель водопоглощения снизился в 3 раза, модуль упругости повысился на 300 МПа, коэффициент линейного теплового расширения снизился 20%. Террасная доска имеет хороший товарный вид.

Главный технолог

Начальник цеха

/Газизов И.Т./

/Бокарев А.В./