Композиты на основе биобазированного полиамида, наполненного короткими волокнами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.06, кандидат наук Никифоров Антон Андреевич

• Никифоров Антон Андреевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Никифоров Антон Андреевич

1.2.3 Взаимодействие на границе раздела фаз и объём волокна в композиции

1.3 Волокнистые наполнители, их структура , свойства и получение

1.3.1 Структура и свойства волокнистых композитов

1.3.2 Получение углеродных, стеклянных и целлюлозных волокон

1.3.2.1 Получение углеродных волокон

1.3.2.2 Получение стеклянных волокон

1.3.2.3 Получение целлюлозных волокон

1.4 Теоретические аспекты упруго-прочностных свойств волокнистых композитов наполненных рублеными волокнами

1.5 Композиции на основе полиамида 1010 с различными наполнителями

1.6 Использование технологических добавок в процессе переработки полиамидов

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Характеристика используемых в работе веществ

2.2 Приготовление полимерных композиций

2.2.1 Смешение композиций

2.2.2 Литье под давлением

2.3 Методы испытаний и исследований образцов

2.3.1 Физико-механические испытания

2.3.2 Реологические испытания

2.3.3 Определение длины волокна

2.3.4 Определение температуры изгиба под нагрузкой

2.3.5 Исследование структуры материалов

2.3.6 Дифференциально-сканирующая калориметрия

2.3.7 Выжигание полимерного связующего

2.3.8 Определение плотности образцов

ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

3.1 Влияние стеклянных, углеродных и комбинации целлюлозных и углеродных волокон на свойства композиций на основе биобазированного полиамида

3.1.1 Влияние содержания волокон на физико-механические и реологические свойства композиции

3.1.2 Влияние содержания углеродных, стеклянных, целлюлозных волокон на распределение длины волокна в процессе переработки композиции на основе ПА

3.2 Влияние технологических добавок и пластификаторов на свойства стеклонаполненных композиций на основе полиамида

3.2.1 Влияние технологических добавок и пластификаторов на реологические и физико-механические свойства

3.2.2 Влияние содержания технологических добавок на распределение длины волокна и энергозатраты в процессе переработки композиций на основе ПА

3.3 Исследование влияния галогенидов металлов на свойства композиций на основе полиамида

3.4 Сравнительные упруго-прочностные свойства композиций на основе полиамида 1010, наполненные стеклянными и углеродными волокнами

зарубежного и отечественного производства

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИИ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ

ВПКМ

ДСК

ИК

НББСА

ОЖЦ

ПА

ПА 1010 ПАН ПКМ ПТР

СЭБА-МА

Ь

крит

волокнистые полимерные композиционные материалы

дифференциальная сканирующая калориметрия

Инфракрасная

н-бутил-бензолсульфамид

оценка жизненного цикла

полиамид

полиамид

Полиакрилонитрил

полимерные композиционные материалы показатель текучести расплава

сополимер этилена и бутилакрилата с привитым малеиновым ангидридом

критическая длина волокна

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Композиты на основе биобазированного полиамида, наполненного короткими волокнами»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Полимеры, получаемые из растительного сырья и называемые биобазированными полимерами, в настоящее время всё больше привлекают внимание исследователей в связи с растущими ценами и ограниченностью ископаемого сырья. Немаловажным также является повышенное внимание мирового сообщества к экологическим проблемам и желание использовать материалы из экологически чистого источника, каким является растительное сырьё.

Такой вид полимеров, как полиамиды, получают преимущественно из нефтепродуктов, но есть несколько представителей этого класса, получаемых из возобновляемого растительного сырья. В частности, это полиамид 1010 (ПА 1010), синтезированный впервые из касторового масла в начале 1990-х годов. Как полярный полимер, полиамид намного лучше совмещается с волокнистыми наполнителями, аппретированными полярными соединениями. Композиции стеклона-полненных и угленаполненных полиамидов широко используются в автомобильной промышленности, в частности в подкапотном пространстве. На основе ПА 1010 были получены композиции с углеродным и стеклянным волокном в отдельности. Целлюлозные волокна в композиции на основе ПА 1010 не используются из-за склонности волокна к термодеструкции при температурах выше 200 оС, а температура переработки ПА 1010 230 оС. Информация о совместном применении волокон разной природы в композициях на основе ПА 1010 отсутствует, поэтому представлялось интересным использовать хорошую армирующую способность высокотемпературного целлюлозного волокна в его комбинации с углеродным волокном с одновременным снижением плотности композиции и, соответственно, массы изделий. Для этого необходимо было разработать режим переработки ПА 1010, сохраняющий преимущества обоих волокон и обеспечивающий высокие упруго-прочностные свойства композиций.

Известно, что при переработке термопластичных волокнистых композиций методами экструзии и литья под давлением происходит значительное сокращение линейных размеров волокон. Вместе с тем волокна с длиной меньше критической

не способны передавать нагрузку, достаточную для разрушения волокна, что оказывает влияние на физико-механические свойства композиции. В связи с этим актуальной задачей явилось изучение влияния процесса переработки полиамида 1010 на изменение линейных размеров волокон, в том числе установление влияния технологических добавок разной природы на распределение длин волокон.

В свете решения задач импортозамещения в Российской Федерации представлялось важным изучить возможность замены импортных углеродных и стеклянных волокнистых наполнителей на отечественные аналоги в композициях на основе ПА 1010.

Цель работы. Разработка полимерной композиции с высокими эксплуатационными характеристиками на основе биобазированного ПА 1010 наполненного стеклянным, углеродным и комбинацией углеродных и целлюлозных волокон.

Научная новизна:

1. С помощью специально разработанной компьютерной программы, впервые показано влияние процесса переработки на число волокон с длиной выше критической у композиций на основе ПА 1010 наполненных углеродными и стеклянными волокнами, а также взаимосвязь числа этих волокон с физико-механическими свойствами композиции.

2. Для композиции ПА 1010 со стеклянными волокнами найдена технологическая добавка, монтанный воск с гидроксильными группами, позволяющая в процессе экструзии и литья под давлением увеличивать содержание волокон в композиции с длиной выше критической, что приводит к повышению эксплуатационных характеристик.

3. Установлена взаимосвязь между содержанием хлорида кальция в композиции на основе ПА 1010 и температурой плавления композиции. Впервые выявлено отсутствие протекания процесса кристаллизации для композиции на основе ПА 1010 с дозировкой хлорида кальция 5 % мас, что позволяет снизить температуру плавления композиции не снижая при этом уровень упруго-прочностных свойств.

Методы, методология исследования. Научная методология исследований заключается в использовании комплексного подхода к решению поставленных задач и рассмотрении взаимосвязи типа и размеров используемых армирующих волокон, параметров получения, со структурными, физико-механическими, термическими свойствами волокнистых композитов с привлечением современных методов исследования (оптическая и растровая электронная микроскопия, дифференциально-сканирующая калориметрия, анализ распределения длины волокна).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Влияние содержания углеродных и стеклянных волокон с длиной больше критической на физико-механические свойства угленаполненных и стеклонапол-ненных композиций на основе ПА 1010.

2. Закономерности влияния содержания технологических добавок на распределение длин волокон, на физико-механические свойства и на реологические характеристики стеклонаполненных композиций на основе ПА 1010.

3. Влияние содержания хлоридов лития, кальция и цинка на температуру плавления и физико-механические свойства композиций ПА 1010.

4. Сравнение физико-механических свойств композиций на основе ПА 1010 с углеродными и стеклянными волокнами зарубежного и отечественного производства.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов исследования подтверждается экспериментальными результатами, полученными с использованием сертифицированного оборудования различными независимыми методами, и согласованностью полученных результатов с опубликованными работами других исследователей.

Практическая ценность работы. Разработана композиция на основе ПА 1010 с комбинацией углеродного и целлюлозного волокна с высокими удельными упруго-прочностными характеристиками. Разработана композиция с пониженной температурой плавления на основе ПА 1010 для создания композиций с целлюлозным волокном. Показана возможность замены импортных волокнистых наполнителей на отечественные аналоги. Наработана опытная партия композиций

на основе ПА 1010 с комбинацией углеродных и целлюлозных волокон с содержанием по 20 % мас., а также композиции с 40 % мас. стекловолокна и добавкой Licowax E в количестве 0,5 % мас. на компаундирующем двухшнековом экстру-дере. Из полученных композиций изготовлены защитные подноски для спецобуви, которые прошли опытно-промышленные испытания на предприятии ООО «Барспрофи», и рекомендованы к внедрению в производство (Приложение 1-2).

Апробация работы. Результаты работы докладывались на 2-й и 3-й международных конференциях «MERGE technologies conference for lightweight structures in Chemnitz» (Германия, Хемниц, 2015, 2017), X международной конференции «Механика, ресурс и диагностика материалов и конструкций» (Екатеринбург, 2016), IX международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы инновационного развития нефтехимии» (Нижнекамск, 2016), III Всероссийской научно-технической конференции «Роль фундаментальных исследований при реализации стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» (Москва, 2016), 28-м Симпозиуме по реологии (Москва, 2016), ХХ Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Екатеринбург, 2016), VII Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры - 2017» (Москва, 2017).

Результаты исследований отмечены стипендией Германской службы академических обменов ДААД (2014/2015), стипендией Хемницкого Технического Университета INPROTUC (2015), стипендией совместной программы «Алгарыш» и ДААД «Евгений Завойский» (2016), стипендией ОАО «Татнефтехиминвест-холдинг» (2016) в рамках конкурса «50 лучших инновационных идей для Республики Татарстан».

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 опубликовано 2 статьи в журналах входящих в базу данных «Web of Science», 1 статья в журнале

входящем в базу данных «SCOPUS», 2 статьи в журналах из перечня ВАК, 8 тезисов докладов в сборниках научных трудов и материалах всероссийских и международных конференций.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, трех глав (литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов), заключения, списка использованной литературы и пяти приложений. Научная работа изложена на 131 с. машинописного текста, содержит 43 рисунка, 34 таблицы, 2 приложения; список литературы включает 145 наименований.

Во введении обоснована актуальность темы, выбранной для исследований, сформулированы цели, определены задачи, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе рассмотрены способы получения, виды и свойства биобазиро-ванных полиамидов. Также рассмотрены способы получения, виды и свойства армирующих волокон. Проанализированы теоретические аспекты, влияющие на свойства армированных полимерных композитов. Проанализировано взаимодействие полиамидов с солями металлов, а также рассмотрено использование смазок в процессе переработки полиамидов.

Во второй главе описаны объекты и методы исследования. Объектами исследования явились композиции на основе полиамида 1010 марки «Vestamid Terra DS 16», углеродные волокна марки «Sigrafil C30 S003 PUT» производства ФРГ и «UMT45-12K-EP» российского производства, стеклянные волокна «EC 11-2400-A1» российского и «CS 7928» германского производства, целлюлозные волокна «CR 1840, Cordenka», технологические добавки на основе монтанных восков «Licowax E», «Licowax OP», технологические добавки на основе сложных эфиров жирных кислот «Baerolub 43C » и «Baerolub GTS», пластификатор Н-бутилбензолсульфамид, сополимера этилена с бутилакрилатом, модифицированный малеиновым ангидридом марки «SCONA TSEB 2113 GB» германского производства.

Композиции получали на двухшнековых экструдерах Noris Plastic 25/44D и Krauss Maffei Berstorff ZE25A*60D UTXi, образцы для испытаний получали на

литьевой машине Arburg All Drive 370. Упруго-прочностные свойства оценивали на разрывных машинах Zwick/Roell Z010, Zwick/Roell Z100 (ISO 527, ISO 178), ударную вязкость по Шарпи без надреза и с надрезом образца - на установке Resil Impactor CEAST (ISO 179), температуру изгиба под нагрузкой - на установке «HDT-Gerät SH 3-200»(IS0 75-1). Структуру поверхности излома композиций оценивали методом растровой электронной микроскопии с помощью растрового электронного микроскопа РЭМ-100У в режиме съемки: иуск = 30 kV при увеличении 50-500х.

Вязкость композиций без волокон определяли на капиллярном вискозиметре «CEAST Smart RHEO 2000» при температуре 230 оС, а вязкость наполненных волокнами композиций - на лабораторном двухшнековом экструдере «HAAKE MiniLab II» с диаметром шнека 14 мм и длиной 109,5 мм при температуре 230 оС. Показатель текучести расплава определяли при температуре 230 оС и с грузом 5 кг на испытательной машине KARG Industrietechnik MeltFlow.

Распределение длины волокна измеряли на приборе «FASEP 3E Eco System» фирмы «Xyz high precision» и полученные снимки обрабатывались с помощью специально разработанной компьютерной программы для измерения длины волокна.

Термическое поведение образцов исследовали методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) с помощью прибора NETZCH DSC-TGA (ISO 11357- 2).

В третьей главе приводятся и обсуждаются результаты, полученные при изучении влияния углеродных, стеклянных, целлюлозных волокон, технологических добавок, и хлоридов металлов на структуру и свойства композиции на основе полиамида 1010.

В приложении приведены акты о выпуске опытной партии полученных волокнистых композиций и результаты испытаний защитных подносков для спецобуви изготовленных из опытной партии волокнистой композиции на основе ПА 1010.

Благодарности. Автор выражает огромную благодарность руководителю исследовательской группы «Биополимеры и натуральные волокна» доктору Роману Ринбергу за соруководство диссертационной работы, а также сотрудникам кафедры «БЬК» (кафедра Облегченных Конструкций и Переработки Пластмасс) Хем-ницкого технического университета (Германия, г. Хемниц) за оказанную помощь в проведении экспериментов. Автор выражает глубокую признательность профессору кафедры ХТПЭ ФГБОУ ВО «КНИТУ» Охотиной Наталье Антониновне за участие в обсуждении диссертационной работы.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ПОЛИАМИДОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ И НАПОЛНЕННЫХ РУБЛЕНЫМИ ВОЛОКНАМИ, ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ

ЭТИХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Биобазированные полиамиды и их получение

Человеческое общество получило огромные преимущества от использования пластических масс ввиду их технологичности и многосторонности их применения. Однако за это процветание приходится расплачиваться зависимостью от ископаемых ресурсов и проблемами с окружающей средой. Для того чтобы минимизировать эти нежелательные последствия, учёные нашли новые пластики, которые производятся из возобновляемого сырья, являются экологичными и био-разлагемыми. Следовательно, использование этих пластиков позволит снизить зависимость от полимеров, полученных из нефтепродуктов, а также лучше контролировать количество двуокиси углерода в атмосфере. С другой стороны, биокомпозиты (например, биопластики с натуральными волокнами) могут стать адекватной заменой композитам из нефтепродуктов, так как обладают эквивалентными упруго-прочностными характеристиками [1]. Дополнительным преимуществом является то, что часть потребителей проявили желание использовать товары, являющиеся безвредными для окружающей среды, несмотря даже на их более высокую стоимость [2].

Биобазированными называют полимеры, полученные из возобновляемых источников сырья. Сырьё же называют возобновляемым, если оно воспроизводится сравнимо или быстрее, чем скорость его потребления [2].

В частности, первым биобазированным полиамидом, полученным из касторового масла, был полиундеканамид или как его ещё называют полиамид 11. Па-

тент на его изобретение был получен французской фирмой «Organico» в 1947г. В настоящий момент основным его производителем является корпорация «Arkema». В 1950 г. г. этот пластик стали использовать для топливных систем автомобилей «Citroen» [3], что и стало началом применения полиамидов, полученных из возобновляемого сырья, в автомобильной промышленности. Однако до 2010 г. объём производства биобазированных полиамидов не достигал и 40 тыс. т., причем половина этого объёма приходилась на полиамид 11 [4].

Биобазированные полиамиды получают из касторового масла, полученного путём прессования семян клещевины, из масла при воздействии гидроксида натрия получают глицерин, затем после омыления соль рицинолевой кислоты. При расщеплении соли рицинолевой кислоты в щелочном растворе при 180-270 оС получаются 2-октанол и натриевая соль себациновой кислоты. Затем соль нейтрализуется при помощи серной кислоты, в результате чего получается себациновая кислота. Себациновая кислота является одним из мономеров для получения полиамида 1010 [5]. Вышеописанные реакции приведены ниже:

NaOH

Касторовое масло->

NaOH, H2O

HOCH2-CH(OH)CH2OH + CH3(CH2)5CH(OH)CH2=CH(CH2)7C(O)ONa->

СНз(СН2)5СН(ОН)СНз+ NaO(O)C(CH2)8C(O)ONa + 3H2 (1.1)

pH=6.5

NaO(O)C(CH2)8C(O)ONa + H2SO4->HO(O)C(CH2^C(O)OH + N2SO4 (1.2)

Вторым мономером для получения полиамида 1010 является деканметилен-диамин. Его также можно получить из себациновой кислоты при обработке аммиаком и последующей дегидратации до получения октаметилендицианида. Окта-метилендицианид далее гидрогенизируют под давлением 2,5 МПа в присутствии гидроксида калия и никелевого катализатора и получают деканметилендиамин. Вышеперечисленные реакции приведены ниже:

150-180 °С

HO(O)C(CH2)8C(O)OH+2NH3-> NH4OOC(CH2)8COONH (1.3)

200 -280°C, -2H2O

NH4OOC(CH2)8COONH4->NH2(O)C(CH2)8C(O)NH (1.4)

-ПО — -/0°+ — 2 Н2$

КН2(0)С(СН2)вС(0)КН2 —----$ КС(СИ2)вСК (1.5)

^^ ч ^ 80 - 1ПП°С,+ 2Н2,этанол+КОН,2.5 МПа , ^ ^

КС(СН2)вСК-,-,-,-а Н2К(СН2)юКН2 (1.6)

Следующим шагом получения полиамида 1010 является полимеризация описанных выше мономеров по следующему механизму. Сначала себациновую кислоту и деканметилендиамин растворяют в этаноле и получают соль деканмети-лендиамина и 1,8-октандикарбоновой кислоты:

75°С,этанол

КН2(СН2)1оКН2+Н0(0)С(СН2)8С(0)0Н->

+НзК(СН2)1оКНз+0(0)С(СН2)8С(0)0- (1.7)

Соль затем участвует в реакции полимеризации, проводимой в бескислородной среде при давлении 1,2 МПа и температуре 220 оС, с образованием полиамида 1010 [5]:

220°С, 1.2 МПа

ш[+НзК(СН2)1оКНз+0(0)С(СН2)8С(0)0]->

[КН(СН2)юКНС0(СН2)8С0]п + (2п-1)Н20 (1.8)

В период с 2003 по 2007 г.г. производство биобазированных пластиков выросло со 100 тыс. до 360 тыс. т., то есть средний рост составил 38% ежегодно [4].

Однако, по данным немецкого агентства по возобновляемым ресурсам (ОБАКК) в 2007 г. из общего объёма рынка пластических масс 15,8 млн. т. только 2% мас. были пластики из возобновляемого сырья.

Таким образом, удается производить высококачественный ПА1010 в промышленном масштабе для применения в различных областях науки и техники. Причем поставщик исходного сырья - растение клещевина - практически не требует ухода и произрастает на скудной почве, где урожайность злаковых культур низка.

В 2017 году производство пластиков, полученных из возобновляемого сырья, уже составило 2,05 млн. т., и предполагается рост производства до 2,44 миллиона тонн в 2022 г. (рис 1.1).

Рисунок 1.1 - Объём потребления биопластиков на 2017 г. и прогноз до 2022 г. [6]

Следует отметить, что производство биобазированного полиамида составило 11,9 % от общего объёма производства биопластиков, что в количественном выражении составляет 244 тыс. тонн [6].

Таким образом, можно сделать вывод, что рынок пластиков, полученных из возобновляемого сырья, стремительно расширяется и по всем прогнозам рост производства продолжится в будущем. Этому росту способствуют некоторые объективные обстоятельства, такие как растущая озабоченность общества развитых стран, сложившимися экологическими проблемами. В связи с экологическими проблемами некоторые крупные кампании используют своё участие в решение проблем окружающей среды в качестве конкурентного преимущества на мировом рынке. Ещё важным фактором является рост цен на ископаемые ресурсы, он делает разницу в цене между возобновляемым сырьём и ископаемым менее существенной и увеличивает конкурентные преимущества использования продуктов, полученных из возобновляемого сырья. Если учесть, что цена на производимые полимеры из возобновляемого сырья в значительной степени зависит от объёма

производимой продукции, то можно утверждать, что увеличение спроса приведёт к снижению цены на продукцию из возобновляемого сырья.

Полиамиды, полученные из возобновляемых источников сырья, занимают достаточно узкий сегмент рынка из-за высокой стоимости полимера и используются только там, где в процессе эксплуатации изделий требуется их химическая и температурная стойкость, а также высокие физико-механические характеристики. Известные в настоящее время коммерческие марки полиамидов полученных из возобновляемых источников сырья и их производители представлены в табл. 1.1

Таблица 1.1 - Типы и марки, производимых биополиамидов и их применение

Биобазированные Торговая мар- Производитель Применение

полиамиды ка

1 2 3 4

ПА 11 Rilsan® PA 11 Arkema (Франция) Электрические кабеля, автомобилестроение, пневматические и гидравлические рукава

ПА 1010 Grilamid 1S EMS-Grivory (Германия) Литьё под давлением, многокомпонентное формование

ПА 1010 Vestamid Evonik Industries AG Литьё под давлением; экструзия; с

Terra DS (Германия) волокнами, плёнки

ПА 1010 Zytel® RS LC 1000 Du pont (США) Экструзия, топливный трубопровод; пневматическая тормозная система; подходит для применения как с биотопливом так и с бензином

ПА 1010 Hiprolon 200 SuzhouHiproPolymers Шестерни, детали электрических

series (Китай) приборов, твёрдые технические трубы, порошковые покрытия

ПА 1012 Hiprolon® 400 SuzhouHiproPolymers Автомобильные топливные си-

series (Китай) стемы; трубы для нефти и газа; экструзия и плёнки

ПА 410 EcoPaXX™ DSM (Нидерланды) Применение для электрических приборов и автомобилестроения; покрытие двигателей; компоненты охлаждающей системы, сенсоры

ПА 610 Vestamid Evonik Industries AG Литьё под давлением; экструзия; с

Terra HS (Германия) волоками, плёнки

ПА 610 Grilamid 2S EMS-Grivory (Германия) Литьё под давлением; экструзия; трубки для автомобильной промышленности

Окончание табл. 1.1

1 2 3 4

ПА 610 Ultramid®S balance BASF (Германия) Покрытие электрических приборов, трубы, резервуары в охлаждающих системах

ПА 610 Zytel® RS LC 2000 Du Pont (США) Тормозная система, подходит для топливных систем, мобильных устройств

ПА 610 Akromid®S Akro -Plastic (Германия) Нагреватели, тепловые насосы, и для охлаждения

ПА 610 Hiprolon® 70series SuzhouHiproPolymers (Китай) Одиночное непрерывное волокно, детали с высокой теплостойкостью, и экструзия труб

ПА 612 Hiprolon® 90series SuzhouHiproPolymers (Китай) Одиночное непрерывное волокно, получение различных компаундов

Полиамиды ПА 1010 получены из 1,10-деканметилендиамина и себациновой кислоты (производные на основе касторового масла); ПА 11 получен из 11-аминоундекановой кислоты (производное касторового масла); ПА 1012 полученный из 1,10-деканметилендиамина и 1,12-додекандиовой кислоты (оба получены из растительных масел, например, пальмового) [2]. Полиамиды 610 и 612 получены частично из возобновляемого сырья.

Исходя из вышеприведённых данных, можно сказать, что уже существует большой ассортимент полиамидов, полученных из возобновляемого сырья, которые уже используются в различных отраслях промышленности, преимущественно в автомобильной отрасли. Эти полиамиды производит ограниченный круг стран, таких как США, Китай, Франция, Германия, Нидерланды.

Биобазированные полиамиды широко используются в современном автомобилестроении, например, это внешние детали, которым нужна термостойкость и высокая прочность; внутренние детали, основные компоненты и обивка (тормозные системы, педаль газа); детали для подкапотного пространства с высокой тем-пературостойкостью и стойкостью к агрессивным средам (воздушный фильтр, дроссельный клапан и другие клапана в автомобильном двигателе); технические детали для транспортировки агрессивных жидкостей (различные топливные трубки и фитинги) [3,7].

Достаточно широко биобазированные полиамиды используются для мобильных электронных устройств медицинского назначения [8].

По причине различия химического строения полиамидов отличаются и их физические свойства. У полиамидов отличается температура плавления, модуль упругости, прочность, влагопоглощение и другие свойства. Для того чтобы оценить влияние производства полиамидов на окружающую среду в развитых странах принято считать оценку жизненного цикла (ОЖЦ) - что является оценкой количества эквивалента выделяемому СО2 в килограммах в процессе производства, эксплуатации и утилизации килограмма продукта. Эти и другие показатели для сравнения приведены для некоторых полиамидов в табл 1.2 [4].

Таблица 1.2 - Свойства и характеристики некоторых типов полиамидов

Полимер Количество сырья из возобновляемых источников, % ОЖЦ* Температура, оС Испытание на растяжение Влагопоглощение, %

кгСО2ея/кг Т х ст Тр Т х пл Предел текучести, МПа Модуль Юнга, МПа

ПА 6 0 9,1 47 179 218 80 3000 10,5

ПА 66 0 7,9 50 230 258 72 2500 8,2

ПА 610 63 4,6 48 196 206 61 2100 2,9

ПА 1010 100 4,0 37 171 191 54 1800 1,8

ПА 1012 45 5,2 49 151 181 40 1400 1,6

ПА10Т 50 6,9 125 280 285 73 2700 3,0

ПА11 100 4,2 42 154 183 34 1100 1,9

ПА 12 0 6,9 138 151 176 45 1400 1,5

Примечание: в таблице приведены средние значения. *ОЖЦ - оценка жизненного цикла. Тст - температура стеклования; Тр- температура размягчения по Вика; Тпл - температура плавления; абсорбция влаги определялась при полном погружении образца в воду [4].

Из приведённых выше показателей следует, что из производимых полиамидов только полиамид 11 и полиамид 1010 являются полностью полученными из возобновляемого сырья. Также, следует заметить, что полиамид 1010 имеет луч-

шие упруго-прочностные показатели, нежели полиамид 11, и сравнимые с полиамидами, полученными из нефтепродуктов.

1.2 Волокнистые композиты на основе термопластов с рублеными волокнами, их структура и свойства

1.2.1 Общие зависимости свойств от структуры волокнистого композита

Волокнистые полимерные композиционные материалы (ВПКМ) являются ге-терофазными полимерными композициями на основе взаимодействующих полимерной матрицы и волокон. Основой для этих материалов могут быть как гибко-цепные полимеры: полипропилен, полиэтилен высокой плотности, поливинил-хлорид, полиамид 6, так и жесткоцепные полимеры: полисульфоны, полисульфиды, полиэфиримид и др. [9]. Природа полимерной матрицы значительно влияет на свойства ВПКМ. При оценке свойств ВПКМ необходимо учитывать вклад как матрицы, так и волокнистого наполнителя. Для прогнозирования прочности и модуля упругости композита используют правило аддитивности:

ак= К1(К2амУм+К2авУв) (1.9)

где К1 - комплексный коэффициент, характеризующий особенности структуры композита; К2 -коэффициент, характеризующий тип деформирования; ом, ов, - соответственно разрушающие напряжения при растяжении Ум, Ув - объемное содержание в композиции матрицы и волокон.

В наполненных волокнами полимерных композициях нагрузка, приложенная к изделию, воспринимается сначала полимерной матрицей, а затем передаётся на волокно посредством сдвиговой нагрузки через границу раздела фаз. В связи с

этим важной становится площадь поверхности волокна, которая в свою очередь зависит от длины и диаметра волокна. Поэтому исследователи, занимающиеся короткими волокнами, выделяют такую характеристику как критическая длина волокна Ькрит, при которой касательные напряжения на границе раздела фаз с матрицей достаточны для реализации свойств волокон, и которая должна быть меньше расстояния между дефектами [10]. Определяется по формуле :

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Никифоров Антон Андреевич, 2018 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Pilla S. (ed.). Handbook of bioplastics and biocomposites engineering applications / Srikanth Pilla S. G./ - John Wiley & Sons, 2011. - Т. 81. - 581 c.

2. Niaounakis M. Biopolymers: applications and trends. / Niaounakis M. - New York: William Andrew Elsevier 2015. - 587 c.

3. Arkema. RILSAN PA 11: Created from a Renewable Source [Электронный ресурс] /Arkema // Puteeaux.- 2009. - Режим доступа: https://www.arkema.com/en/ products/product-finder/product-viewer/Rilsan-Polyamide-11 -Resin/

4. Stevens C. Bio-based plastics: materials and applications / Stevens C. - John Wiley & Sons, 2013. - 367 c.

5. Wang M. S. Nylon 1010 properties and applications / Wang M. S., Huang J. C. //Journal of Polymer Engineering (UK). - 1994. - Т. 13. - №. 2. - С. 155-174.

6. Report Bioplastics Market Data 2017 (Отчёт по рынку биопластиков за 2017 г.) [Электронный ресурс]. - Режим доступа:http://docs.european-bio plas-tics.org/publications/market_data/2017/Report_Bioplastics_Market_Data_2017.pdf. -Заглавие с экрана. (Дата обращения: 05.02.2018).

7. M. Thielen, Cellulose fiberreinforced bio-polyamides/ M. Thielen //Bioplastics Magazine. 2010. - Т. 3. - С. 50.

8. M. Thielen, Biobased high-performance polyamides for mobile healthcare electronic devices/ M. Thielen // Bioplastics Magazine. 2014- Т. 9. - С. 06.

9. Михайлин, Ю. А. Волокнистые полимерные композиционные материалы в технике / Ю. А. Михайлин. - Санкт-Петербург: Изд-во Научные основы и технологии, 2013. - 715 с.

10. Перепелкин К. Е. Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты / К.Е. Перепелкин К.Е. - Санкт-Петербург: Изд-во Научные основы и технологии, 2015. - 380 с.

11. Fu S. Y. Science and engineering of short fibre reinforced polymer composites / Fu S. Y., Lauke B., Mai Y. W. - Elsevier, 2009. - 352 с.

12. De S. K. Short fibre-polymer composites / De S. K., White J. R. (ed.). - Elsevier, 1996 - 272 c.

13. Malchev P. G. et al. Mechanical properties of short fiber reinforced thermoplastic blends / Malchev, P. G., David, C. T., Picken, S. J., & Gotsis, A. D. //Polymer. - 2005.

- Т. 46. - №. 11. - С. 3895-3905.

14. Fu S. Y. et al. Hybrid effects on tensile properties of hybrid short-glass-fiber-and short-carbon-fiber-reinforced polypropylene composites // Journal of materials science.

- 2001. - Т. 36. - №. 5. - С. 1243-1251.

15. Inceoglu F. et al. Correlation between processing conditions and fiber breakage during compounding of glass fiber-reinforced polyamide/ Inceoglu, F., Ville, J., Ghamri, N., Pradel, J. L., Durin, A., Valette, R., & Vergnes, B. // Polymer Composites.

- 2011. - Т. 32. - №. 11. - С. 1842-1850.

16. Vu-Khanh T. et al. The effects of injection molding on the mechanical behavior of long-fiber reinforced PBT/PET blends / Vu-Khanh, T., Denault, J., Habib, P., & Low, A. // Composites science and technology. - 1991. - Т. 40. - №. 4. - С. 423-435.

17. Miyamoto, A., Nagano, M., Sato, F., & Morishige, K. Glass fiber-reinforced polyamide resin molding material // патент США № 3962524. 1976.

18. Kantz M. R., Corneliussen R. D. Thermoplastic fiber reinforced polypropylene composites having a transcrystalline morphology //Journal of Polymer Science Part C: Polymer Letters. - 1973. - Т. 11. - №. 4. - С. 279-284.

19. Paul Jr J. T. Glass fiber reinforced crystalline polypropylene composition and laminate // патент США № 3437550. 1969.

20. Inberg J. P. F. Long fiber reinforcement of polypropylene/polystyrene blends / Inberg J. P. F., Hunse P. H., Gaymans R. J. //Polymer Engineering & Science. - 1999. -Т. 39. - №. 2. - С. 340-346.

21. Cansever C. C. Effects of Injection Molding Conditions on the mechanical properties of polyamide/Glass Fiber Composites: магистерская диссертация / Cansever C.C. //Middle East Technical University: Turkey, - 2007.- 166 с.

22. Fu S. Y. Effects of fiber length and fiber orientation distributions on the tensile strength of short-fiber-reinforced polymers / Fu S. Y., Lauke B. //Composites Science and Technology. - 1996. - ^ 56. - №. 10. - C 1179-1190.

23. Truckenmuller F. M. Direct processing of continuous fibers onto injection molding machines / Truckenmuller F. M. // Journal of reinforced plastics and composites. -1993. - ^ 12. - №. 6. - C 624-632.

24. Wolf H. J. Screw plasticating of discontinuous fiber filled thermoplastic: Mechanisms and prevention of fiber attrition / Wolf H. J. //Polymer composites. - 1994. -^ 15. - №. 5. - C 375-383.

25. Silva C. A. Fiber orientation in divergent/convergent flows in expansion and compression injection molding / Silva C. A., Viana J. C., Van Hattum, F. W., Cunha A. M. //Polymer composites. - 2006. - ^ 27. - №. 5. - C 539-551.

26. Fu S. Y. et al. Correction of the measurement of fiber length of short fiber reinforced thermoplastics / Fu S. Y., Mai Y. W., Ching E. C. Y., Li R. K. // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2002. - ^ 33. - №. 11. - C 1549-1555.

27. Xia M. Flexural stiffness of injection molded glass fiber reinforced thermoplastics / Xia M., Hamada H., Maekawa Z. //International Polymer Processing. - 1995. - ^ 10. - №. 1. - C 74-81.

28. Karian H. (ed.). Handbook of polypropylene and polypropylene composites revised and expanded / Karian H. (ed.). - CRC press, 2003. - 740 ^

29. Jang B. Z. Advanced polymer composites: principles and applications / Jang B. Z. Ohio: ASTM International, 1994. - 305 c.

30. Kim J. K. Engineered interfaces in fiber reinforced composites/ Kim J. K., Mai Y. W. (ed.). - Elsevier, 1998. - 400 ^

31. Watts A. A. Commercial opportunities for advanced composites / Watts A. A. -Ohio: ASTM International, 1980. - 118 c.

32. Pan N. Theoretical determination of the optimal fiber volume fraction and fiber-matrix property compatibility of short fiber composites //Polymer composites. -1993. - ^ 14. - №. 2. - C 85-93.

33. Piggott M. Load bearing fibre composites / Piggott M. - Springer Science & Business Media, 2002 - 474 с.

34. Thomason J. L. The influence of fibre length and concentration on the properties of glass fibre reinforced polypropylene: 7. Interface strength and fibre strain in injection moulded long fibre PP at high fibre content //Composites Part A: applied science and manufacturing. - 2007. - Т. 38. - №. 1. - С. 210-216.

35. Thomason J. L. Structure-property relationships in glass reinforced polyamide, Part 2: The effects of average fiber diameter and diameter distribution //Polymer composites. - 2007. - Т. 28. - №. 3. - С. 331-343.

36. Monette L., Anderson M. P., Grest G. S. The meaning of the critical length concept in composites: Study of matrix viscosity and strain rate on the average fiber fragmentation length in short-fiber polymer composites //Polymer composites. - 1993. -Т. 14. - №. 2. - С. 101-115.

37. Перепелкин К.Е. Структура и свойства волокон. - М.: Химия, 1985. - 208 с.

38. Перепелкин К.Е. Волокна и волокнистые материалы для армирования композитов с экстремальными свойствами // Механика композитных материалов, -1992. - №3 - С. 291-306.

39. Перепелкин К.Е. Химические волокна: Развитие производства, методы получения, свойства, перспективы. - СПб: Изд. СГУТД, 2008. - 354 с.

40. Перепелкин К.Е. Волокна природные. Волокна химические. В кн.: Большая Российская энциклопедия. - М.: Изд. БРЭ, 2006 - Т.6. - С. 663-664.

41. Carmichael A. Marcets in industrial fibbers - aramide and other high performance fibers / Carmichael A. // Chemical fibers international. 2007, № 1-2, C. 39 - 40

42. Варшавский В. Я. Углеродные волокна: монография / Варшавский В. Я. изд. 2-е М: Варшавский, 2007. - 500 с.

43. Мелешко А. И. Углерод, углеродные волокна, углеродные композиты / А. И. Мелешко, С. П. Половников. - Москва: Сайнс-пресс, 2007.- 192 с.

44. Зазулина З.А. Основы технологии химических волокон / З.А. Зазулина, Т.В. Дружинина, А. А. Конкин - Москва: Химия, 1985. - 303 с.

45. Серков А.Т. Вискозные волокна/А. Т. Серков - Москва: Химия, 1981 - 296 с.

46. Tang M. M., Bacon R. Carbonization of cellulose fibers—I. Low temperature py-rolysis //Carbon. - 1964. - Т. 2. - №. 3. - С. 211-220.

47. Конкин А. А. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы / А.А. Конкин - Москва: Химия, 1974 - 125 с.

48. Азарова М. Т. Высокопрочные высокомодульные углеродные волокна //Хим. волокна. - 1991. - №. 3. - С. 6.

49. Otani, S. On the carbon fiber from the molten pyrolysis products /Otani, S. //Carbon. 1965. - Т. 3. - №. 4, C 31-34.

50. Otani S. On raw materials of MP carbon fibers/ Otani S. // Carbon. 1966. - Т. 4. -№. 3. - С. 425-432.

51. The formation of graphitizing carbons from the liquid phase / Brooks J.D. and Tazlor, G.H. // Carbon, 1965. - Т. 3. - №. 2. - C 185-193.

52. B. Nysten Composites based on thermally huperconductive carbon fibers /

B.Nysten J-P.Issi //Composites. 1990. - Т. 21. - № 4 С 339 - 343.

53. Фитцер, Э. Углеродные волокна и углекомпозиты / Э. Фитцер, Р. Дифен-дорф, И. Калнин [и др.]; пер. с англ. под ред.Э. Фитцера. М.: Мир, - 1988.-336 с.

54. Симамура С. Углеродные волокна //ред. С. Симамура, перевод с японоского ЮМ Товмасяна, ред. ЭС Зеленского. - М.: Мир.-1987.-304 с.

55. Гутников С. И. Стеклянные волокна: учебное пособие / Гутников С. И., Ла-зоряк Б. И., Селезнев А. Н. /Москва: МГУ, - 2010. - 53 с.

56. Производство стеклянных волокон и тканей / Под ред. М. Д. Ходаковского. -М.: Химия, 1973. - 180 с.

57. Rao K. M. M. Extraction and tensile properties of natural fibers: Vakka, date and bamboo/ Rao K. M. M., Rao K. M. //Composite structures. - 2007. - Т. 77. - №. 3. -

C. 288-295.

58. Goodman A. M., Ennos A. R., Booth I. A mechanical study of retting in glypho-sate treated flax stems (Linum usitatissimum) //Industrial crops and products. - 2002. -Т. 15. - №. 2. - С. 169-177.

59. Terentie P., Neacsu H. Die Gewinnung von Textilfasern aus Hanfstengeln //Proceedings Biorhstoff Hanf-Resource Hemp, Reader zum Technologisch-wis sen-schaftlichen Symposium. Nova-Institut (Hrsg.), Frankfurt, March. - 1995. - С. 2-5.

60. Waskow F. Katalyse-Institut für Angewandte Umweltforschung / Waskow F. //Hanf & Co.: die Renaissance der heimischen Faserpflanzen, Göttingen: Verlag Die Werkstatt. - 1995. - С. 45.

61. Foelster T., Michaeli W. Flachs: eine nachwachsende Verstärkungsfaser für Kunstostoffe? //Kunststoffe. - 1993. - Т. 83. - №. 9. - С. 687-691.

62. Wurster J., Daul D. Flachs, eine durch Forschung moderene alte Kulturpflanze //Melliand Textilber. - 1988. - Т. 12. - С. 851.

63. Цветков Л.А. Искусственные и синтетические волокна: книга для чтения по органической химии. Пособие для учащихся. / Цветков Л.А. — Москва: Просвещение, 1975. — 209 с.

64. Кулезнев В .Н. Химия и физика полимеров / В. Н. Кулезнев, В. А., Шершнев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Колос, 2007. - 367 с.

65. Tolf G. Mechanical behavior of a short fiber composite / Tolf G. // Mechanical Behavior of Materials-IV: Proceedings of the Fourth Int Conf, Stockholm, Aug. 15-19, Sweden, Oxford, Pergamon Press, -1983. - С. 587-593.

66. Holister G. S. Fibre reinforced materials/ Holister G. S. and Thomas C. - London: Elsevier, 1966. - 315 c.

67. Pegoraro M. et al. Interaction between short subcritical length fibres and polymer matrix. An approximate adhesion evaluation/ Pegoraro M., Pagani G., Clerici P., Penati A. //Fibre Science and Technology. - 1977. - Т. 10. - №. 4. - С. 263-272.

68. Cox H. L. The elasticity and strength of paper and other fibrous materials/ Cox H. L. //British journal of applied physics. - 1952. - Т. 3. - №. 3. - С. 72.

69. Kelly A., Tyson W. R. Tensile properties of fibre-reinforced metals: copper/tungsten and copper/molybdenum //Journal of the Mechanics and Physics of Solids. - 1965. - Т. 13. - №. 6. - С. 329-350.

70. Fukuda H., Chou T. W. An advanced shear-lag model applicable to discontinuous fiber composites //Journal of Composite Materials.-1981.-Т.15. - №. 1. - С. 79-91.

71. Clyne T. W. A simple development of the shear lag theory appropriate for composites with a relatively small modulus mismatch / Clyne T. W. //Materials Science and Engineering: A. - 1989. - Т. 122. - №. 2. - С. 183-192.

72. Takao Y. Microscopy damage criteria in the vicinity of short (broken) fiber ends in composite materials //Japan Society for Composite Materials, Transactions. - 1983. -Т. 9. - С. 56-62.

73. Lauke B. Theoretical considerations on deformation and toughness of short-fibre reinforced polymers //Journal of polymer engineering. - 1992. - Т. 11. - №. 1-2. -С. 103-152.

74. Lauke B., Schultrich B. Deformation behaviour of short-fibre reinforced materials with debonding interfaces //Fibre Science and Technology. - 1983. - Т. 19. - №. 2. -С. 111-126.

75. Larder R. A., Beadle C. W. The stochastic finite element simulation of parallel fiber composites //Journal of Composite Materials. - 1976. - Т. 10. - №. 1. - С. 21-31.

76. Sun C. T. Stress distribution of aligned short-fiber composites under axial load / Sun C. T., Wu J. K. //Journal of reinforced plastics and composites. - 1984. - Т. 3. -№. 2. - С. 130-144.

77. Hayes S. A. Fibre/matrix stress transfer through a discrete interphase. Part 1: single-fibre model composites/ Hayes S. A., Lane R., Jones F. R //Composites Part A: applied science and manufacturing. - 2001. - Т. 32. - №. 3-4. - С. 379-389.

78. Lane R., Hayes S. A., Jones F. R. Fibre/matrix stress transfer through a discrete interphase: 2. High volume fraction systems //Composites science and technology. -2001. - Т. 61. - №. 4. - С. 565-578.

79. Böhm H. J. Multi-inclusion unit cell models for metal matrix composites with randomly oriented discontinuous reinforcements / Böhm H. J., Eckschlager A., Han W. //Computational materials science. - 2002. - Т. 25. - №. 1-2. - С. 42-53.

80. Lusti H. R. Property predictions for short fiber and platelet filled materials by finite element calculations: диссертация Doctor of science / Lusti H. R. -Zurich: ETH, 2003. - 117 с.

81. Гордеев А. В. Моделирование свойств композиционных материалов, дисперсно армированных жесткими короткими волокнами: дисс. ... к-та физ.-мат. наук: 01.02.04 / Гордеев Андрев Владимирович. - Москва, - 2010. 124 c.

82. Нелюб В. А., Гуськов А. М., Белов П. А. К проектированию углепластиков на растяжение с учетом адгезии волокна к матрице //Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2014. - №. 12-1. - С. 62-66.

83. Kaminski M. Numerical analysis of stochastic effective properties for polymer-based composites/ Kaminski M., Lauke B. //Proc. International Conference on Composite Materials ICCM. - 2011. - Т. 18. С. 1-4.

84. Нелюб В. А. Высокопрочные углепластики на эпоксидной матрице с регулируемым адгезионным взаимодействием: дисс. к-та тех. наук: 05.17.06 / Нелюб Владимир Александрович - Москва, - 2015. 157 с.

85. Гордеев А. В. Моделирование свойств композиционного материала, армированного короткими волокнами //Механика композиционных материалов и конструкций. - 2010. - Т. 16. - №. 1. - С. 106-116.

86. Белов П. А., Гордеев А. В. Моделирование свойств композиционного материала, армированного короткими волокнами. Учет адгезионных взаимодействий //Композиты и наноструктуры. - 2010. - №. 1. - С. 40-46.

87. Ioannou I. Numerical investigation of effective thermo-mechanical properties in short fibre composites / Ioannou I., Hodzic A., Gitman I. //16th European Conference on Composite Materials, ECCM. - 2014. - С. 122.

88. Rosen B. W. Fiber composite materials //American Society for Metals, Metals Park, Ohio. - 1965. - Т. 37. - С. 37-75.

89. Fu S. Y. Effects of fiber length and orientation distributions on the mechanical properties of short-fiber-reinforced polymers/ Fu S. Y., Hu X., Yue C. Y. //Journal of the Society of Materials Science, Japan. - 1999. - Т. 48. - №. 6. - С. 74-83.

90. Fu S. Y. et al. Characterization of fiber length distribution of short-fiber reinforced thermoplastics / Yue, C. Y., Hu, X., & Mai, Y. W. //Journal of materials science letters. - 2001. - Т. 20. - №. 1. - С. 31-33.

91. Van Hattum F. W. J., Bernardo C. A. A model to predict the strength of short fiber composites //Polymer composites. - 1999. - T. 20. - №. 4. - C. 524-533.

92. Halpin J. C. Effects of Environmental Factors on Composite Materials. / Halpin J. C. // Wright-Patterson Ohio, 1969. - № 67. - 62 c.

93. Chin W. K., Liu H. T., Lee Y. D. Effects of fiber length and orientation distribution on the elastic modulus of short fiber reinforced thermoplastics //Polymer Composites. - 1988. - T. 9. - №. 1. - C. 27-35.

94. Fu S. Y., Lauke B. The elastic modulus of misaligned short-fiber-reinforced polymers //Composites science and technology. - 1998. - T. 58. - №. 3-4. - C. 389-400.

95. Kalaprasad G. et al. Theoretical modelling of tensile properties of short sisal fibre-reinforced low-density polyethylene composites //Journal of Materials Science. - 1997. - T. 32. - №. 16. - C. 4261-4267.

96. Jayaraman K., Kortschot M. T. Correction to the Fukuda-Kawata Young's modulus theory and the Fukuda-Chou strength theory for short fibre-reinforced composite materials //Journal of materials science. - 1996. - T. 31. - №. 8. - C. 2059-2064.

97. Kausar A. Mechanical and Thermal Properties of Polyamide 1010 Composites Filled with Nanodiamond/Graphitized Carbon Black nanoparticles //American Journal of Polymer Science & Engineering. - 2015. - T. 3. - №. 2. - C. 161-171.

98. Mai F. et al. Superior reinforcement in polyamide 1010/multiwalled carbon nano-tube composites realized by high rate drawing and incorporation of compatibilizer //Polymer International. - 2012. - T. 61. - №. 9. - C. 1400-1410.

99. Liu Z. Preparation and properties of nylon-1010/montmorillonite nanocomposites by melt intercalation/ Liu Z., Zhou P., Yan D. //Journal of applied polymer science. -2004. - T. 91. - №. 3. - C. 1834-1841.

100. Lang J. Montmorillonite/tio2 filler in pa1010 matrix/ Lang J., Matejka V., Lub Y. // NanoConference. - 2014, C. 30-36,

101. Feldmann M., Heim H. P., Zarges J. C. Influence of the process parameters on the mechanical properties of engineering biocomposites using a twin-screw extruder //Composites Part A:Applied Science and Manufacturing.- 2016. - T. 83. - C. 113-119.

102. Feldmann M. W. Biobasierte Polyamide mit Cellulosefasern: Verfahren-StrukturEigenschaften / Feldmann M. W. - Kassel: Kassel University Press, 2013. - 180 c.

103. Feldmann M., Bledzki A. K. Bio-based polyamides reinforced with cellulosic fibres-processing and properties //Composites Science and Technology. - 2014. -Т. 100. - С. 113-120.

104. Kuciel S., Kuzniar P., Liber-Knee A. Polyamides from renewable sources as matrices of short fiber reinforced biocomposites //Polimery. - 2012. - Т. 57. - №. 9.

105. Kuciel S. Properties of composites based on polyamide 10.10 reinforced with carbon fiber / Kuciel S., Kuznia P., Jakubowska P. //Polimery. - 2016. - Т. 61. - № 2. -С. 106-112.

106. Battegazzore D. et al. Thermo-mechanical properties enhancement of biopolyamides (PA10. 10 and PA6. 10) by using rice husk ash and nanoclay //Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2016. - Т. 81. - С. 193-201.

107. Kiziltas A. Sustainable composites based on polyamides and cellulose fibers/ Ki-ziltas A., Lee E. C. //SPE Automotive Composites Conference & Exhibition Troy, MI, USA. - 2014. С. 1 - 10.

108. Buchenauer A. Wood Fiber Polyamide Composites for Automotive Applications: магистерская диссертация / Buchenauer A. - Waterloo: University of Waterloo, 2016. - 88 c.

109. Polkowski R. Mechanical Properties of Biorenewable Blends of Polyamide 10, 10 and Polyamide 6, 10. / Polkowski R., Kiziltas A., Ueki M. - SAE Technical Paper, 2017. - C 90-96.

110. Feldmann M., Verheyen F. Impact Behavior of Continuous Biaxial Reinforced Composites Based on Bio-Polyamides and Man-Made Cellulose Fibres //International Polymer Processing. - 2016. - Т. 31. - №. 2. - С. 198-206.

111. Brule B., Bussi P., Hochstetter G., Le G., Ramfel B. Polyamide and bioresourced reinforcement compositions having improved mechanical properties // Патент США №. 13130212. 2011.

112. Kausar A. Polyamide 1010/Polythioamide Blend Reinforced with Graphene Na-noplatelet for Automotive Part Application //Advances in Materials Science. - 2017. -Т. 17. - №. 3. - С. 24-36.

113. Никифоров А. А. Исследование механических свойств композиций на основе биополиамида 1010, модифицированного углеродными, стеклянными, целлюлозными рублеными волокнами/ Никифоров, А. А., Вольфсон, С. И., Охотина, Н. А., Ринберг, Р., Хартманн, Т., Кролл, Л. //Деформация и разрушение материалов. -2016. - №. 7. - С. 19-22.

114. Цвайфель, Х. Добавки к полимерам: справочник / Х. Цвайфель, Р. Д. Маер, М. Шиллер; пер. с англ. под ред. В. Б. Узденского, А. О. Григорова. - СПб.: Профессия, 2010. - 1144 с.

115. Sayers R. Wax: an introduction / Sayers R. - London: Gentry, 1983.

116. Grossman R. F. Internal and external lubricants enhance processing of elastomers //Elastomerics. - 1989. - Т. 121. - №. 4. - С. 18-21.

117. Leissler K. Farbmittel / Leissler K., Roesch G. //Kunststoffe. - 1996. - Т. 86. -№. 7. - С. 965-972..

118. Piesold P. Montanwachs als Kunststoffadditiv / Piesold P. // Plastics, Additives and Modifiers Handbook. - Van Nostrand Reinhold: New York. - 1992. - С. 757-772.

119. You Y. L. et al. Investigation of the influence of solid lubricants on the tribological properties of polyamide 6 nanocomposite //Wear. - 2014. - Т. 311. - №. 1-2. -С. 57-64

120. Li D. X. et al. Tribological properties of solid lubricants filled glass fiber reinforced polyamide 6 composites //Materials & Design. - 2013. - Т. 46. - С. 809-815.

121. Chengyu W. H. W. W. L. Research on Tribological Properties of Nano-SiO2 Coated Wollastonite Filled Polyamide 1010 / Chengyu W. H. W. W. L. //Lubrication Engineering.- 2011. - Т. 8. - С. 020.

122. Sanes J. et al. Ionic liquids as lubricants of polystyrene and polyamide 6-steel contacts. Preparation and properties of new polymer-ionic liquid dispersions //Tribology Letters. - 2006. - Т. 21. - №. 2. - С. 121.

123. Cantwell W. J., Morton J. The impact resistance of composite materials—a review //composites. - 1991. - Т. 22. - №. 5. - С. 347-362.

124. Thomason J. L. Structure-property relationships in glass-reinforced polyamide, part 1: The effects of fiber content //Polymer composites. - 2006. - Т. 27. - №. 5. -С. 552-562.

125. Fu S. Y., Lauke B. Effects of fiber length and fiber orientation distributions on the tensile strength of short-fiber-reinforced polymers //Composites Science and Technology. - 1996. - Т. 56. - №. 10. - С. 1179-1190.

126. Кербер М. Л., Виноградов В. М., Головкин Г. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учеб. пособие.—4-е испр. и доп. изд./под ред. АА Берлина. — СП6.: ЦОП «Профессия», 2014.—592 с.

127. Kohan M. I. Nylon plastics handbook / Kohan M. I. - New York.: Hanser Publishers, 1995. - 450 c.

128. Раувендааль К. Экструзия полимеров. / Раувендааль К. Пер. с англ. под ред. А.Я. Малкина, СПб.: Профессия. 2006. 768 с.

129. Dunn P. The stress cracking of polyamides by metal salts. Part I./ Metal halides. Dunn P., Sansom G. F //Journal of Applied Polymer Science. //- 1969. - Т. 13. - №. 8. - С. 1641-1655.

130. Dunn P. The stress cracking of polyamides by metal salts. Part II. Mechanism of cracking / Dunn P., Sansom G. F. //Journal of Applied Polymer Science. - 1969. - Т. 13. - №. 8. - С. 1657-1672.

131. Roberts M. F. Site-specific reversible scission of hydrogen bonds in polymers. An investigation of polyamides and their Lewis acid-base complexes by infrared spectros-copy/Roberts M. F., Jenekhe S. A. //Macromolecules. - 1991. - Т. 24. - №. 11. -С. 3142-3146.

132. Xie A. F. et al. The coordination and phase separation in nylon-copper chloride system / Tao, D. L., Zhang, Z. B., Xu, Y. Z., Wu, Y. J., Hu, T. D., Xu D. F. //Journal of molecular structure. - 2002. - Т. 613. - №. 1. - С. 67-71.

133. Xu Y. Z. et al. Investigation on the interaction between polyamide and lithium salts /Sun W. X., Li W. H., Hu X. B., Zhou H. B., Weng S. F., Xu G. //Journal of applied polymer science. - 2000. - Т. 77. - №. 12. - С. 2685-2690.

134. Liu S. et al. Crystalline transition and morphology variation of polyamide 6/CaCl 2 composite during the decomplexation process /Zhang C., Proniewicz E., Proniewicz L. M., Kim Y., Liu S., Wu J. //SpectrochimicaActa Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. - 2013. - Т. 115. - С. 783-788.

135. Wu Y. et al. FT-IR spectroscopic investigation on the interaction between nylon 66 and lithium salts /Wu Y., Xu Y., Wang D., Zhao Y., Weng S., Xu D., Wu J. //Journal of applied polymer science. - 2004. - Т. 91. - №. 5. - С. 2869 -2875.

136. Lu S. J. et al. Effect of shear intensity on structure and properties of PA1010/CaCl2 composites /Lu S. J., Gan H. H., He M., Hu Z., Yu J. //Advanced Materials Research. - Trans Tech Publications, 2012. - Т. 476. - С. 2231-2238.

137. Xu X. Cellulose fiber reinforced nylon 6 or nylon 66 composites: диссертация Doctor of Philosophy/ Xu X. - USA, Atlanta: Georgia Tech 2008. - 208 c.

138. Amintowlieh Y., Sardashti A., Simon L. C. Polyamide 6-wheat straw composites: Effects of additives on physical and mechanical properties of the composite //Polymer Composites. - 2012. - Т. 33. - №. 6. - С. 976-984.

139. Nikiforov A. A. Stress-strain properties of composites based on bio-based polyamide 1010 filled with cut fibers / Okhotina, N. A., Fayzullin, I. Z., Volfson, S. I., Rin-berg R., Kroll L., //AIP Conference Proceedings. - AIP Publishing, 2016. - Т. 1785. -№. 1. - С. 030018.

140. Nikiforov A. A. Mechanical properties of the compositions based on biopolyam-ide-1010 modified by carbon, glass, and cellulose chopped fibers //Russian Metallurgy (Metally). - 2017. - Т. 2017. - №. 4. - С. 279-282.

141. A. Nikiforov, S. Volfson, R. Rinberg, T. Hartmann, L. Kroll: New composites from bio-based polyamides with short fibers for lightweight structures\ A. Nikiforov, S. Volfson, R. Rinberg, T. Hartmann, L. Kroll // International MERGE Technologies Conference / Con-ference Proceedings. - Chemnitz - 2015. С. 109-115.

142. R. Rinberg Investigation of bio-based polyamide with short fibers for lightweight structures\ R. Rinberg, T. Hartmann, A. Nikiforov, A. Doynikov, S. Volfson, L. Kroll // International MERGE Technologies Conference / Conference Proceedings. - Chemnitz - 2017. С. 33-35.

143. Nikiforov A. A. The influence of processing additives on the properties of glass-fibre-reinforced composites based on biobased polyamide 1010/ Nikiforov, A. A.; Vol'fson, S. I.; Okhotina, N. A.; Rinberg, R.; Kroll, L. //International Polymer Science & Technology. - 2017. - Т. 44. - №. 7.

144. Никифоров А. А. Влияние технологических добавок на свойства стеклона-полненных композиций на основе биобазированного полиамида 1010 / Никифоров, А. А., Вольфсон, С. И., Охотина, Н. А., Ринберг, Р., Кролл, Л. //Пластические массы. - 2016. - №. 5-6. - С. 43-48.

145. Вольфсон С.И. Исследование физико-механических и реологических свойств наполненных рубленными волокнами композиций на основе биополиамида 1010 / Вольфсон С.И., Никифоров А.А., Охотина Н.А., Ринберг Р. // Сборник докладов III Всероссийской научно-технической конференции «Роль фундаментальных исследо-ваний при реализации стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года». - Москва. - 2016 -С. 7.

11 2018 г.

УТВЕРЖДАЮ •р по научной работе г" А.Н. Сабирзянов

АКТ

На выпуск опытной партии композиций на основе полиамида 1010, наполненных волокнами

Настоящий акт составлен в том, что в период с 3 по 5 сентября 2018 г. на кафедре химии и технологии переработки эластомеров ФГБОУ ВО «КНИТУ» была выпущена опытная партия волокнистого композита на основе биобазированного полиамида 1010 и углеродных, целлюлозных и стеклянных волокон в количестве 100 кг, состоящая из двух композиций:

1) 59,5 % мае. полиамида 1010, 40 % мае. стеклянных волокон, 0,5 мае. технологической добавки [дсошахЕ.

2) 60 % мае. полиамид 1010, 20 % мае. углеродных волокон и 20 % мае. целлюлозных волокон

Опытная партия была получена в одну стадию на двухшнековом экструдере ¿Е25АХ 60Б с однонаправленным вращением шнеков при использовании гравиметрической системы подачи гранул и температуре переработки 190-240°С.

Руководитель работ

Исполнители