Создание древесно-полимерного теплоизоляционного материала тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.21.05, кандидат наук Салдаев, Владимир Александрович

• Салдаев, Владимир Александрович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Салдаев, Владимир Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ СОЗДАНИЯ ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 13

1.1. Анализ современного состояния теплоизоляционных

материалов на основе древесных частиц 14

1.2. Обзор и характеристика вспенивающихся полимеров,

используемых при создании теплоизоляционных материалов 24

1.3. Теоретические подходы к созданию древесно-полимерного

теплоизоляционного материала 37

Глава II. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ СОЗДАНИЯ ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНОГО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 46

2.1. Объекты исследований и их основные свойства 46

2.2. Идентификация физической картины процесса формирования

древесно-полимерного теплоизоляционного материала 53

2.3. Описание экспериментального стенда для получения древесно-

полимерного теплоизоляционного материала 60

2.4. Методика проведения исследований физико-механических,

теплофизических, эксплуатационных свойств и изучения структуры древесно-полимерного теплоизоляционного материала 63

2.4.1. Исследование структуры древесно-полимерного теплоизоляционного материала

2.4.2. Исследование физико-механических свойств древесно-

полимерного теплоизоляционного материала 67

2.4.3. Исследование теплофизических и эксплуатационных свойств

древесно-полимерного теплоизоляционного материала 70

3

Глава III. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ СОЗДАННОГО ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНОГО

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 76

3.1. Анализ результатов физико-механических свойств созданного

древесно-полимерного теплоизоляционного материала 76

3.2. Анализ результатов теплофизических и эксплуатационных свойств созданного древесно-полимерного теплоизоляционного материала 90

3.3. Математическое описание физико-механических,

теплофизических и эксплуатационных свойств созданного древесно-полимерного теплоизоляционного материала 96

Глава IV. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ

ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНОГО

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 104

4.1. Определение оптимальных режимных параметров процесса

получения древесно-полимерного теплоизоляционного материала 104

4.2. Опытно-промышленная установка для получения

древесно-полимерного теплоизоляционного материала 119

4.3. Обоснование экономической эффективности внедрения

технологического процесса производства древесно-полимерных

теплоизоляционных материалов 127

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 131

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 133

ПРИЛОЖЕНИЯ 153

Приложение 1. Статистическая обработка расчетных и

экспериментальных данных 154

Приложение 2. Обработка результатов полнофакторного

эксперимента 159

Приложение 3. Акт внедрения 180

Приложение 4. Участие в выставках 181

4

ВВЕДЕНИЕ

Тенденция современного развития промышленности в последние годы все более ориентирована на ресурсосбережение и рациональное использование отходов лесопромышленного комплекса. В России самые большие запасы лесных ресурсов в мире, поэтому проблема переработки древесных отходов относится к одной из актуальных тем настоящего времени, так как при существующих методах обработки теряется практически половина полезной древесины, что приводит не только к безвозвратным потерям высокотехнологичного и экологически чистого природного материала, но и к ухудшению состояния окружающей среды.

Одним из путей для решения сложившейся проблемы является создание на основе древесных отходов эффективных строительных материалов, в частности теплоизоляционных материалов с высокими эксплуатационными показателями с учетом низкой стоимости конечного продукта за счет дешевого исходного сырья. Достижение полного спектра качественных свойств материалов возможно лишь при комплексном подходе при создании и совершенствовании древесно-наполненных теплоизоляционных материалов, что на сегодняшний день является актуальным направлением развития отрасли теплоизоляционных материалов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Создание древесно-полимерного теплоизоляционного материала»

Актуальность работы.

Отрасль строительных материалов в настоящее время взяла курс в направлении создания новых эффективных теплоизоляционных материалов, что обусловлено нынешней стратегией энергосбережения в условиях повышения цен на энергетические ресурсы.

Существующие теплоизоляционные материалы не лишены всех эксплуатационных и стоимостных недостатков. При низкой стоимости материала население получает низкокачественный продукт, обладающий высоким влагопоглощением и низкой огнестойкостью. При высокой стоимости основная часть эксплуатационных показателей находится в

5

пределах нормы, но фактор экологичности и долговечности также остается не проработанным. Современный уровень развития техники и технологий позволяет достичь комплексного сочетания достоинств материалов и отсутствия отрицательных показателей качественных свойств материала с учетом низкой себестоимости конечного продукта, однако на сегодняшний день этого не сделано.

Наиболее распространенным и эффективным теплоизоляционным материалом на сегодняшний день является пенополиуретан, так как он обладает высокими теплозащитными показателями. При всех достоинствах пенополиуретана, как теплоизоляционного материала, изделия из него являются довольно дорогостоящими, поскольку при их изготовлении используется импортный компонент, а именно полиизоцианат. Поэтому главной целью, преследуемой при модификации пенополиуретановых материалов, является их удешевление путем добавления в полимерную матрицу различных наполнителей с улучшением прочностных, теплоизоляционных и эксплуатационных показателей материала.

Рациональным источником сырья для получения теплоизоляционных материалов на их основе являются отходы лесопромышленного комплекса. Использование древесных отходов в качестве наполнителя в теплоизоляционном материале позволит внести значительный вклад в экологическую обстановку, увеличить показатель прочностных, теплоизоляционных и эксплуатационных свойств материала, снизить себестоимость продукции.

В связи с этим решение проблемы переработки древесных отходов и создания на их основе новых эффективных древесно-наполненных теплоизоляционных материалов с низкой рыночной стоимостью является актуальной задачей.

Работа выполнялась в рамках научно-исследовательских и опытноконструкторских работ по государственному контракту с ФСР МФП НТС № 422ГС1/9650, 1492ГС2/9650 по теме: «Разработка технологии и опытно-

6

промышленной установки для получения древесно-наполненных теплоизоляционных материалов». Исследования по данной работе были профинансированы Грантом Министерства Экономики Республики Татарстан, государственный контракт № 19/1ЛГ по теме: «Производство теплоизоляционных материалов на основе древесно-полимерных компонентов», а также при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках реализации ФЦП “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013” при исполнении государственного контракта № 16.525.11.5008 по теме: “Создание

технологии и опытной установки комплексной переработки отходов лесной промышленности с получением теплоизоляционного материала”.

Степень разработанности проблемы.

Исследования проблем рационального использования древесных отходов с получением материалов теплоизоляционного назначения, качественные показатели этих материалов и используемое технологическое оборудование, рассматривались в работах ученых А.В. Ермолиной, В.В. Степанова, П.В. Миронова, Е.М. Разинькова, М.И. Зайцевой и других. В работах данных авторов исследовались подходы к созданию и технологии получения теплоизоляционных материалов, в которых в качестве наполнителя использовались отходы лесопромышленного комплекса.

Вопросами в области создания наполненных полимерных материалов занимались ученые Т.Н. Стородубцева, С. А. Угрюмов, С.И. Вольфсон, М. В. Филичкина, А.А. Андреева, В.А. Золотухин, Е.А. Рюткянен, Н.В. Сиротинкин, В.П. Сучков, Д.Ф. Яковенко, А.А. Мольков, И.М. Галиев, и другие. В работах данных авторов рассматривались возможные пути введения различных наполнителей в полимерную, в частности пенополиуретановую матрицу с целью получения материалов с заданными технологическими и эксплуатационными свойствами и снижения их

стоимости.

7

Исследования особенностей формирования адгезионных связей между полимером и древесиной рассматривались в работах ученых А.А. Шакиной, А.А. Аксомитного, В.В. Глухих, И.Н. Мусина и другие. В работах данных авторов рассматривались закономерности образования и разрушения адгезионных связей и пути повышения адгезионной прочности.

Цель работы заключается в создании древесно-полимерного

теплоизоляционного материала и технологии его получения.

Для достижения поставленной цели в данной работе поставлены

следующие задачи исследования:

1. Создание экспериментального стенда и проведение

экспериментальных исследований образцов древесно-полимерного

теплоизоляционного материала с возможностью оценки физико-

механических, теплофизических и эксплуатационных показателей древесно-

полимерного материала, в зависимости от технологических параметров процесса.

2. Разработка математического описания, позволяющего прогнозировать физико-механические, теплофизические и эксплуатационные показатели древесно-полимерного материала, в зависимости от технологических параметров процесса.

3. Разработка технологии получения древесно-полимерного теплоизоляционного материала с улучшенными эксплуатационными свойствами, высокими теплофизическими показателями и низкой рыночной стоимостью.

4. Промышленная апробация и экономическая оценка теоретических и экспериментальных результатов исследований и конструкторских разработок.

Научная новизна работы.

В работе содержатся научно-обоснованные результаты и

технологические решения по получению высококачественного древесно-

полимерного теплоизоляционного материала:

8

1. Разработан и экспериментально обоснован состав

древесно-полимерного теплоизоляционного материала. Выявлены соотношения исходных компонентов, которые необходимо выдерживать в следующих диапазонах: технологическая щепа 56 68 масс. %, полиол

17,6 12,8 масс. %, полиизоцианат 26,4 19,2 масс. %, антипирен

0,08 0,09 л/кг.

2. Установлено влияние разрежения и массовой концентрации компонентов древесно-полимерного теплоизоляционного материала на его плотность, водопоглощение, предел прочности при изгибе, предел прочности при растяжении и теплопроводность.

3. Разработан способ послойной укладки компонентов древесно-полимерного теплоизоляционного материала. Новизна способа подтверждена патентом Российской Федерации № 2538004.

4. Разработано математическое описание качественных свойств разработанного древесно-полимерного теплоизоляционного материала от технологических параметров процесса.

5. Определены рациональные технологические режимы процесса получения древесно-полимерного теплоизоляционного материала:

- размер частиц - от 15 до 20 мм;

- степень разрежения - от 20 до 30 кПа;

- время заполнения форм - от 37 до 53 сек.;

- время ваккумирования - от 1,3h до 2,4h сек., где h - высота свободной части формы, мм.

Теоретическая и практическая ценность работы.

Теоретическая ценность представленной работы заключается в разработке математического описания, позволяющего определять физикомеханические, теплофизические и эксплуатационные показатели древесно-полимерного теплоизоляционного материала в зависимости от массового соотношения основных компонентов древесно-полимерной композиции.

9

Практическая ценность данной работы заключается в разработке ресурсосберегающей технологии переработки отходов лесопромышленного комплекса с дальнейшим использованием их в качестве наполнителя в производстве теплоизоляционного материала, обладающего высокими теплофизическими и эксплуатационными показателями при относительно низкой рыночной стоимости.

Методологическая, теоретическая и эмпирическая база

исследования.

Методологической базой исследования являются характеристики свойств исходных компонентов, которые выступают в качестве основных факторов, влияющих на физико-механические, теплофизические и эксплуатационные свойства древесно-полимерного теплоизоляционного материала. Теоретическую базу исследований составили работы ученых, касающиеся использования отходов деревообрабатывающих предприятий для производства теплоизоляционных материалов, влияния состава на качественные показатели древесно-наполненных теплоизоляционных материалов, а также нормативные документы. Эмпирическую основу составляли исследования физико-механических, теплофизических, эксплуатационных свойств материала, результаты лабораторных испытаний древесно-наполненных теплоизоляционных материалов по проблеме качественных и эксплуатационных показателей.

Достоверность научных результатов.

Достоверность полученных данных основывается на применении научно-обоснованных методик проведения экспериментальных исследований и теории обработки информационных данных. Результаты испытаний и

рекомендации гарантируют достоверность

большим объемом

экспериментальных данных,

полученных

на современных

сертифицированных установках.

Полученные

научные результаты

10

согласуются с результатами промышленной апробации разработанного материала.

Реализация работы.

Разработанная опытно-промышленная установка и технологические рекомендации, ориентированные на получение древесно-полимерного теплоизоляционного материала с улучшенными качествами и низкой рыночной стоимостью, апробированы и внедрены в производственный цикл ООО НПО «Политехнологии».

Основы теоретических и экспериментальных исследований процессов получения древесно-полимерных теплоизоляционных материалов, а также созданные экспериментальные стенды используются в учебном процессе по дисциплине «Технологические процессы и оборудование деревообрабатывающих производств».

Личный вклад автора.

Автором разработана основная идея диссертации, поставлена задача исследования, создан экспериментальный стенд и проведены экспериментальные исследования опытных образцов древесно-полимерного теплоизоляционного материала, получены математические зависимости качественных свойств разработанного древесно-полимерного теплоизоляционного материала от технологических параметров процесса. При непосредственном участии автора создана и апробирована опытно -промышленная установка для получения древесно-полимерного теплоизоляционного материала, а также разработаны рекомендации по оптимизации режимов технологических процессов. Автору принадлежат основные идеи опубликованных в соавторстве статей и патентов.

На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментов и математические зависимости качественных свойств разработанного древесно-полимерного теплоизоляционного материала от технологических параметров процесса.

11

2. Состав древесно-полимерного теплоизоляционного материала.

3. Конструкция экспериментального стенда для получения образцов разработанного древесно-полимерного теплоизоляционного материала.

4. Технология получения древесно-полимерного теплоизоляционного материала.

5. Технические решения на уровне изобретений.

6. Рекомендации по оптимизации режимов технологического процесса получения древесно-полимерных теплоизоляционных материалов.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались на всероссийских и международных научно-технических конференциях: «Энергетика, эффективность, надежность, безопасность» (Томск 2015г.), «Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышленная безопасность и экология» (Казань 2015г.), «Дни науки - 2016» (Чехия, Прага 2016); на международных научно-практических конференциях: «Шестой технологический уклад: механизмы и перспективы развития» (Ханты-Мансийск, 2015), «Закономерности и тенденции развития науки в современном обществе» (Тюмень, 2016), а также на научных сессиях КНИТУ (Казань, 2015-2017).

Публикации.

По материалам диссертационной работы опубликовано 12 работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 1 статья в издании, входящем в международную реферативную базу данных Scopus, 2 патента на изобретение Российской Федерации.

Соответствие работы паспорту научной специальности.

Результаты диссертации соответствуют паспорту специальности 05.21.05 «Древесиноведение, технология и оборудование деревопереработки»: п. 2 «Разработка теории и методов технологического воздействия на объекты обработки с целью получения высококачественной и

12

экологически чистой продукции»; п. 4 «Разработка операционных технологий и процессов в производствах: лесопильном, мебельном, фанерном, древесных плит, строительных деталей и при защитной обработке, сушке и тепловой обработке древесины».

Объем и структура работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 152 страницах машинописного текста, включающих 82 рисунка и 12 таблиц. Библиографический список включает 166 наименований цитируемых работ российских и зарубежных авторов.

Благодарности.

Автор выражает благодарность к. т. н. Просвирникову Д. Б. и к. т. н. Саттаровой З.Г. за всестороннюю помощь в работе над диссертацией.

13

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ СОЗДАНИЯ ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНЫХ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

На сегодняшний день в России существует много экологических проблем, которые появляются из-за предприятий, не заботящихся о негативных последствиях от их работы. Одной из таких проблем является отсутствие рационального использования древесных отходов. В России сосредоточено примерно 25% мировых запасов древесины, современная структура лесопереработки такова, что в России по большому счету полезно используется только половина древесного сырья [132], остальная часть - это отходы, которые выбрасываются, накапливаются вокруг деревоперерабатывающих предприятий и никак не используются.

В России существуют определенные трудности на пути использования древесных отходов в производстве. В основном древесные отходы даже не пытаются использовать в производстве, обычно их просто уничтожают. Это связано с потерей научной базы для развития технологий переработки древесных отходов, так как практика использования этого сырья была не популярна, и необходимости в таких разработках не было [132].

В связи с увеличением объемов строительных работ по возведению зданий и сооружений, стремительно растет спрос на новые строительные материалы, в частности теплоизоляционные, с улучшенными эксплуатационными свойствами и низкой себестоимостью [132]. Поэтому наиболее перспективным направлением в области переработки древесных отходов является разработка новых и совершенствование существующих технологий получения теплоизоляционных материалов на основе древесных отходов. Создание современного теплоизоляционного материала на основе древесных отходов позволит решить две основные проблемы: во-первых, снизить экологическую нагрузку на окружающую среду за счет переработки древесных отходов, во-вторых, получить новый теплоизоляционный

14

материал с высокими эксплуатационными свойствами при сравнительно низкой рыночной стоимости.

1.1. Анализ современного состояния теплоизоляционных материалов на основе древесных частиц

В последние годы в строительстве на первый план вышла проблема повышения теплозащитных характеристик наружных ограждающих конструкций зданий, а также экономия энергоресурсов при одновременном обеспечении внутри помещений оптимального микроклимата. Данная проблема связана с тем, что применение традиционных теплоизоляционных материалов не обеспечивает требуемое, по современным нормам, термическое сопротивление наружных ограждающих конструкций зданий. Эти проблемы решаются путем применения эффективных теплоизоляционных материалов.

Теплоизоляционные материалы - составная часть конструкции, уменьшающая процесс теплопередачи и выполняющая основную роль при термическом сопротивлении в конструкции. На российском рынке теплоизоляционные материалы представлены в широком ассортименте, при обзоре существующих современных теплоизоляционных материалов применима классификация их по следующим основным признакам:

- вид основного сырья;

- структура;

- форма;

- плотность;

- теплопроводность;

- жесткость;

- возгораемость;

- характер применения.

Классификация теплоизоляционных материалов (ТИМ) по основным признакам представлена схематично на рис. 1.1.

15

Рис. 1.1. Классификация теплоизоляционных материалов (ТИМ)

По виду исходного сырья на основе которого изготавливают теплоизоляционный материал выделяют три группы: неорганические, органические и комбинированные.

Изделия на основе неорганического сырья изготавливают из горных пород, стекла, асбеста и шлака. К данной группе относят следующие виды теплоизоляции: минеральная вата, гранулированная минеральная вата, минеральный войлок, минераловатные ваты, минераловатные полужесткие плиты, минераловатные жесткие изделия, стеклянная вата, пеностекло, вспученный вермикулит, вспученный перлит, безобжиговые перлитовые и вермикулитовые изделия, пенокерамика, асбестовая бумага, асбестовый картон, асбестокремнеземистые материалы, асбозурит,

асбестомагнезиальные материалы, ньювель, совелит, асботермит, вулканит,

16

газобетон, пенобетон. Изделия этой данной группы отличаются сравнительно низкой теплопроводностью 0,028...0,13 Вт/(мхК) и малой плотностью 35...50 кг/м3.

Теплоизоляционные материалы на основе органического сырья изготавливают из различного растительного сырья: древесной стружки, опилок, реек, горбыля, торфа, камыша, очесов льна, шерсти животных (войлок), конопли, а также на основе полимеров. Данная группа представлена следующими видами теплоизоляции: древесноволокнистые плиты, древесностружечные плиты, арболит, камышит, торфоплиты, войлок строительный, теплоизоляционные пластмассы (фенольные, полиуретановые, поливинилхлоридные, карбомидные).

Материалы, сочетающие в себе смесь неорганического и органического сырья, представляют группу комбинированных. Этой группе материалов соответствует минеральная вата на основе органического вяжущего и фибролит. Данная группа теплоизоляционных материалов имеет отношение, как к неорганической, так и к органической группе изделий. Классифицирующим фактором является доля неорганических или органических компонентов в композиционной системе.

Высокую значимость на качественные показатели композиционного материала имеет тип пористой структуры изделия [90, 115]. В зависимости от типа пористой структуры теплоизоляционные материалы разделяют на следующие группы:

Болодимс^ые. Данной группе материалов присуще высокопористое строение из минерального или органического волокна (минеральной ваты, стеклянной ваты, асбеста, растительных волокон и др.). Материалы данной группы представляют собой волокнистый каркас с множеством тонких воздушных слоев, разделяющих волокна.

Зеримс^ые. Данное строение присуще сыпучим материалам, причем пористость сыпучей массы напрямую зависит от ее зернового состава. Чем однороднее по форме и размерам зерна, тем больше просветы между ними и

17

тем выше пористость материала в насыпном виде. При изготовлении сыпучих порошкообразных теплоизоляционных материалов применяют механическое дробление и помол исходного сырья, получая продукт с примерно одинаковым размером зерен.

Для материалов ячеистого строения характерны однородные и равномерно распределенные поры, форма которых обычно близка к сферической. Для получения материалов ячеистого строения (ячеистые бетоны, пеностекло, газонаполненные пластмассы и т. п.) используют способы газовыделения и пенообразования.

Величина истинной пористости отражается содержанием в структуре материала твердой составляющей и подразделяется на три типа: общая, открытая и закрытая. От характера пористости зависят основные свойства материалов, определяющие их пригодность для применения в строительных конструкциях: теплопроводность, сорбционная влажность, водопоглощение, морозостойкость, прочность.

По форме теплоизоляционные материалы и изделия подразделяют на:

- рыхлые (минеральная и другие виды ваты, пористые заполнители и др.);

- плоские (плиты, маты, войлок и др.);

- фасонные (цилиндры, полуцилиндры, сегменты и др.);

- шнуровые.

Следует отметить, что средняя плотность теплоизоляционных материалов достаточна низка по сравнению с большинством строительных материалов, так как значительный объём занимают поры. Плотность применяемых в настоящее время в строительстве теплоизоляционных материалов лежит в пределах от 17 до 400 кг/м^, в зависимости от их назначения. Известно, что чем меньше средняя плотность сухого материала, тем лучше его теплоизоляционные свойства при температурных условиях, в которых находятся ограждающие конструкции зданий. Чем меньше средняя плотность материала, тем больше его пористость. Теплоизоляционные

18

материалы, имеют марку согласно их плотности и при промежуточной величине устанавливаются по ближайшему значению. Классификация теплоизоляционных материалов по плотности указана в табл. 1.1.

Таблица 1.1 Классификация теплоизоляционных материалов по плотности

Обозначение Группа материалов Марки по плотности, кг/м^

ОНП Особо низкой плотности 15 25 35 50 75

НП Низкой плотности 100 125 150 175 -

СП Средней плотности 200 225 250 300 350

Пл Плотные 400 450 500 600 -

Высокие теплозащитные свойства теплоизоляционных материалов объясняются тем, что они содержат значительное количество мелких пор, заполненных воздухом. Теплопроводность воздуха в неподвижном состоянии в этих порах очень мала и при температуре 20 °С равна 0.026 Вт/(мхК).

Теплопроводность теплоизоляционных материалов зависит от их плотности, влажности и температуры. Обычно с уменьшением плотности снижается и теплопроводность. Однако для волокнистых материалов это нехарактерно. Минеральная вата имеет наименьшую теплопроводность в том случае, если ее плотность равна 100...125 кг/м3. Это объясняется тем, что у волокнистых материалов пониженная плотность создается обилием каналов, по которым возможно движение воздуха и связанных с ним усиленный перенос тепла. Классификация по теплопроводности представлена в табл. 1.2.

Таблица 1.2.

Классификация теплоизоляционных материалов по теплопроводности

Обозначение Класс материала по теплопроводности Коэффициент теплопроводности

Вт/мхК Ккал/мхчх°С

А Низкая до 0.06 до 0.05

Б Средняя 0.06-0.115 0.05-0.1

В Повышенная 0.115-0.175 0.1-0.15

19

Относительная деформация при сжатии классифицирует материалы по жесткости. Классификация теплоизоляционных материалов по жесткости представлена в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Классификация теплоизоляционных материалов по жесткости

Обозначение Вид изделий Относительная деформация, %, при удельной нагрузке, МПа

0.002 0.04 0.1

М Мягкие свыше 30 - -

П Полужесткие от 6 до 30 - -

Ж Жесткие до 6 - -

ПЖ Повышенной жесткости - до 10 -

Т Твердые - - до 10

Огнестойкость — способность материалов выдерживать без разрушения воздействие высоких температур (огня). Теплоизоляционные материалы по горючести (способности вещества или материала к горению) подразделяют на три группы:

- несгораемые - материалы, не способные к горению в воздухе;

- сгораемые - материалы, способные самовозгораться, а также возгораться от источников зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.

- трудносгораемые - материалы, способные возгораться на воздухе от источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления;

По характеру применения теплоизоляционные материалы различают:

- строительные теплоизоляционные - для теплоизоляции наружных стен, покрытий, подвальных и чердачных перекрытий;

- для теплоизоляции горячих поверхностей - печей, сушил, автоклавов, паровых котлов. горячих трубопроводов и т.п.;

- для предотвращения потерь холода - в холодильных установках.

20

Назначение и область применения теплоизоляционных материалов определяется, главным образом, их максимальной температурой применения, прочностными и деформативными свойствами. Немаловажными факторами являются также их долговечность, пожароопасность, санитарная опасность, технологичность применения и стоимость.

В настоящее время представители теплоизоляционных материалов на основе древесных частиц, а также на основе сырья растительного происхождения представлены широким ассортиментом. По содержанию связующего вещества они подразделяются на:

- содержащие связующее вещество;

- не содержащие связующее вещество.

К теплоизоляционным материалам, не содержащим связующее вещество, относят:

- эковата - получают из вторичного сырья и бытовых отходов (макулатуры: бумаги и картона). Среднее значение теплопроводности составляет 0,041 Вт/мх(°С) насыпная плотность 35...65 кг/м3. Эковата трудно сгораема, что обусловлено добавками антипиренов (буры, борной кислоты), обладает биостойкостью, звукопоглощающими свойствами. Применяется в строительстве жилых и промышленных, торговых и сельскохозяйственных зданий, складов, ангаров и др. Наносится методом напыления с использованием компрессорной установки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Салдаев, Владимир Александрович, 2017 год

- 82 с.

Борисов, Г.В. Производство гидроизоляционных работ / Г.В. Борисов -Л.: Стройиздат, 1978. - 160 с.

Булатов, Г.А. Пенополиуретаны в машиностроении и строительстве / Г.А. Булатов. - М.: Машиностроение, 1978. - 183 с.

Варламова, Л.П. Влияние алюмосиликатных микросфер на физикомеханические и реологические свойства жестких пенополиуретанов / Л.П. Варламова, В.А. Извозчикова, С.А. Рябов, А.С. Аверченко, Ю.Д. Семчиков // ЖПХ. - 2008. - Т 81. - № 3. - С. 502 - 504.

Волков, В.А. Коллоидная химия / В.А. Волков - М.: МГТУ им. Косыгина, 2001, - 640 с.

Вольфсон, С.И. Физико-механические и реологические характеристики древесно-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.

Воробьев, В.А. Основы технологии строительных материалов из пластических масс / В.А. Воробьев. - М.: Высшая школа, 1975. - 280 с.

Воробьев, В.А. Полимерные теплоизоляционные материалы /

В.А. Воробьев, P.A. Андрианов. - М.: Стройиздат, 1972. - 320 с.

Воробьев, В.А. Производство и применение пластмасс в строительстве /

В.А. Воробьев. - М.: Стройиздат, 1965. - 236 с.

Воробьев В.А. Технология полимеров / В.А. Воробьев, P.A. Андрианов.

- М.: Высшая школа, 1980. - 303 с.

Воробьев, В.А. Технология строительных материалов и изделий на основе пластмасс / В.А. Воробьев. - М.: Высшая школа, 1974. - 472 с.

Гильдебрант, X. Полимерные материалы в строительстве / X. Гильдебрант / под ред. М.И. Гарбара. - Пер. с нем. - М.: Стройиздат,

135

1969. - 272 с.

23 Глазков, С.С. Экологически чистые композиты на основе вторичного полиэтилена и растительного сырья / С.С. Глазков, В.А. Поляков, И.С. Суровцев, О.Б. Рудаков // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. - 2012. - № 3. - С. 112 - 118.

24 Годило, П.В. Беспрессовые пенопласты в строительных конструкциях / П.В. Годило, В.В. Патуроев, И.Г. Романенков. - М.: Стройиздат, 1969. -173 с.

25 Горлов, Ю.П. Технология теплоизоляционных материалов и изделий / Ю.П. Горлов. - М.: Высшая школа, 1989. - 383 с.

26 Городецкий, С.А. Реологические исследования пропиточных композиций / С.А. Городецкий, В.И. Бареев, А.П. Пичугин // Строительное материаловедение: состояния, тенденции и перспективы развития. Междунар. сб. научн. трудов. Новосибирск, «Стройсиб -2011». - С. 145 - 151.

27 ГОСТ 15815-8. Щепа технологическая. Технические условия (с Изменением № 1, 2). - Введ. 1985-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1992. - 15 с.

28 ГОСТ 30244-94. Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть. - Введ. 1996-01-01. - М.: Стандартинформ, 2008. - 19 с.

29 ГОСТ 7076-99. Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме. - Введ. 2000-04-01. - М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2000. - 27 с.

30 ГОСТ 17177-94. Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Метод испытаний. - Введ. 1996-04-01. - М.: Изд-во стандартов, 1994. - 40 с.

31 ГОСТ 16483.7-71. Древесина. Методы определения влажности (с Изменением № 1, 2, 3). - Введ. 1973 - 01 - 01. - М.: Стандартинформ,

136

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

2006. - 4 с.

ГОСТ EN 12091-2011. Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Метод определения морозостойкости. - Введ. 2013-07-01. - М.: Межгосударственный стандарт, 2013 - с.

Грасси, Н. Деструкция и стабилизация полимеров / Н. Грасси, Д. Скотт - М.: Мир, 1988, - 248 с.

Гуда, Т.А. Изучение реологии древесно-полимерных композиций с различными наполнителями растительного происхождения / Т.А. Гуда, Н.М. Мухин, В.В. Глухих // Леса России и хозяйство в них. - 2013. -№ 44 - 1. - С. 129 - 130.

Гурьев, В. В. Тепловая изоляция в промышленности. Теория и расчет /

B. В. Гурьев, В.С. Жолудов, В.Г. Петров-Денисов. - М.: Стройиздат,

2003. - 416 с.

Дементьев, А.Г. Моделирование и расчет ячеистой структуры пенопластов типа пенополиуретан / Дементьев А.Г., Тараканов О.Г. // Механика полимеров. - Рига, 1970. - № 5. - С. 859 - 865.

Дементьев, А.Г. Ячеистая структура и физико-механические свойства пенопластов / А.Г. Дементьев, О.Г. Тараканов // Пластические массы. -1982. - № 3. - С. 17 - 20.

Денисов, A.B. Жесткие пенополиуретаны теплоизоляционного назначения / A.B. Денисов // Строительные материалы. - 2005. - № 6. -

C. 21 - 22.

Дергунов, Ю.И. Пенополиуретаны - класс наполненных полимеров / Ю.И. Дергунов, В.П. Сучков. - Н. Новгород: Нижегород. гос. архит. -строит. ун-т, 1999. - 69 с.

Домброу, Б.А. Полиуретаны / Б.А. Домброу. - Пер. с англ. - М. : Гос. научн. - техн. изд-во хим. лит., 1961. - 137 с.

47. Дудынов, С.В. Композиционные материалы с экологически чистыми добавками / С.В. Дудынов. - Саранск: изд-во Мордовского университета, 2003. - 136 с.

137

42 Ермолина, А.В. Теплоизоляционный материал на основе древесноволокнистых продуктов / А.В. Ермолина, П.В. Миронов // Химия растительного сырья. - 2011. - № 3. - С. 197 - 200.

43 Зайцева, М.И. теплоизоляционные плиты из отходов переработки хвои сосны обыкновенной: особенности изготовления, функционирования и рециклинга / М.И. Зайцева, Е.В. Робонен, Т.А. аврилов, Г.Н. Колесников // В сборнике: Деревянное малоэтажное домостроение: экономика, архитектура и ресурсосберегающие технологии. Сборник статей по материалам международной научно-практической конференции. - 2015. - С. 111-119.

44 Зиатдинова, Д.Ф. Анализ современного состояния производства теплоизоляционных материалов и возможности создания новых материалов на основе отходов деревообработки / Д.Ф. Зиатдинова, Р.Г. Сафин, Н.Ф. Тимербаев, Л.И. Левашко // Вестник Казанского технологического университета. - 2011. - № 18. - С. 63 - 68.

45 Закарявичус, В. Тёплые стены / Закарявичус В. // Строительные материалы. - М. - 1996. - № 10. - С. 11 - 13.

46 Иванов, Ф.И. Основные направления применения химических добавок в бетоны / Ф.И. Иванов, В.Г. Батраков, А.В. Лагойда // Бетон и железобетон. - 1981. - № 9. - С. 3 - 5.

47 Касандрова О.Н., Лебедев В.В., Обработка результатов наблюдений. -М.: Наука, 1970. - 104 с.

48 Канцельсон, М.Ю. Пластические массы. Справочник / М.Ю. Канцельсон, Г.А. Балаев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1968. - 443 с.

49 Кафенгауз, А.П. Синтетические пенопласты и поропласты /

А.П. Кафенгауз. - Владимир: Владимирское книжное издательство, 1959. - 528 с.

50 Кац, Г.С. Наполнители для полимерных композиционных материалов : справ, пособие / под. ред. Г.С. Каца, Д.В. Милевски. - Пер. с англ. - М.:

138

Химия, 1981. - 736 с.

51 Кацнельсон, М.Ю. Пластические массы / М.Ю. Кацнельсон, Г.А. - Балаев. - М.: Химия, 1968. - 444 с.

52 Клемпнер, Д. Полимерные пены и технологии вспенивания / Д. Клемпнер, В. Сенджаревич / под ред. А.М. Чеботаря. - Пер. с англ. -СПб: Профессия. - 2009. - 600 с.

53 Козлов, В.В. Отделка железобетонных и бетонных изделий /

B. В. Козлов, О.А. Ремейко. - М.: «Высшая школа», 1987. - 184 с.

54 Корнеев, А.Д. Исследование кинетики структурообразования пенополимербетонов / А.Д. Корнеев, Н.М. Борисов, С.К. Шулепов // Совершенствование технологии производства бетона и железобетона для сельскохозяйственного строительства: Сб. науч. тр. - М.: ЦНИИЭП сельстрой. - 1986. - С. 21 - 24.

55 Корнеев, А.Д. Наполненный пенополиуретан с улучшенными эксплуатационными свойствами / А.Д. Корнеев, А.О. Проскурякова // Вестник центрального регионального отделения. Материалы Академических научных чтений «Проблемы архитектуры, градостроительства в социально-экономическом развитии регионов». -Тамбов - Воронеж. - 2012. - Выпуск 11 (к 20-летию РААСН). - С. 227 -230.

56 Красовский, В.П. Методика определения экономической эффективности капитальных вложений / В.П. Красовский, М.Н. Лойтер, Т.Г. Золотова. - М.: Наука,1990. - 24 с.

57 Лазутин, М. Тепловая изоляция из жесткого пенополиуретана: основные свойства и применение в строительстве / М. Лазутин,

А. Оттенс, П. Келлер // Строительные материалы. - 2004. - № 1 (10). -

C. 16 - 19.

58 Лисенко, В.А. Эффективные полимеррастворы для омоноличивания конструкций при их реставрации, реконструкции и ремонте: автореф. дис. ... докт. техн. наук. - Москва, 1989. - 32 с.

139

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

Липатов, Ю.С. Структура и свойства полиуретанов / Ю.С. Липатов, Ю.Ю. Керча, Л.М. Сергеева // Академия наук украинской ССР, институт химии высокомолекулярных соединений. - Киев: «Наукова думка», 1970. - 279 с.

Мартынов, К.Я. Комплексная защита древесины в строительных изделиях и конструкциях / К.Я. Мартынов // Монография: издательство «Наука». - Новосибирск, 1996. - 126 с.

Мартынов, К.Я. Материаловедение / К.Я. Мартынов, Н.А. Машкин, Г.С. Юрьев. - Новосибирск: НГАСУ, 2001. - 180 с.

Мерсов, Е.Д. Производство древесноволокнистых плит / Е.Д. Мерсов. -М.: Высш. шк., 1989. - 232 с.

Микульский, В.Г. Модификация строительных материалов полимерами / В.Г. Микульский, В.В. Козлов. - Москва: МИСИ, 1985. - 43 с.

Миронов, П.В. Теплоизоляционные материалы: поропласты на основе синтетического связующего и волокнистых продуктов переработки древесины / П.В. Миронов, А.В. Ермолина // Актуальные проблемы лесного комплекса. - 2009. - № 24. - С. 120 - 123.

Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. - М.: Наука, 1971. - 576 с.

Мольков, А.А. Влияние влажности гипсосодержащего наполнителя на физико-механические свойства пенополиуретана / А.А. Мольков, А.Е. Коршунов, В.П. Сучков // Электронный научный журнал. - 2015. -№ 1 (1). - С. 552 - 556.

Мольков, A.A. Влияние влажности наполнителя на физикомеханические свойства пенополиуретана пенополиуретан / A.A. Мольков // Сб. тр. аспирантов и магистрантов. Архитектура. Экономика. Геоэкология. - Н. Новгород: ННГАСУ. - 2005. - С. 317 -320.

Мольков, А.А. Гипсосодержащие наполнители в пенополиуретановых композициях / А.А. Мольков, В.П. Сучков, А.Е. Коршунов // Наука,

140

образование, общество: тенденции и перспективы: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 5 ч. / ООО «АР-Консалт». - Москва, 2014. - С. 71 - 72.

69 Мольков, A.A. Негорючий гипсонаполненный пенополиуретан /

A.A. Мольков // XI нижегородская сессия молодых ученых. Технические науки: Материалы докладов. - Н. Новгород: Изд. Гладкова О.В. - 2006. - С. 71 - 72.

70 Мольков, A.A. Пенополиуретан пониженной пожарной опасности / A.A. Мольков // Сб. тр. аспирантов и магистрантов. Архитектура. Экономика. Геоэкология. - Н. Новгород: ННГАСУ. - 2006. - С. 317 -320.

71 Мольков, A.A. Повышение эксплуатационных показателей гипсоволокнистых листов / A.A. Мольков // Сб. материалов квалификационных и научных работ студентов и магистрантов по разделу «Строительство и архитектура». - Нижний Новгород: ННГАСУ. - 2003. - С. 115 - 117.

72 Мольков, A.A. Повышение эффективности строительной теплоизоляции из пенополиуретана / A.A. Мольков // Международный научно -промышленный форум «Великие реки - 2005»: тез. докл. том 2. -Н. Новгород: Нижегород. гос. архит. строит. ун-т. - 2005. - С. 96 - 98.

73 Мольков, A.A. Трудногорючий наполненный пенополиуретан / A.A. Мольков // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: сб. ст. Международной научно-технической конференции. -Пенза. - 2006. - С. 150 - 152

74 Мольков, A.A. Утилизация фосфогипса в качестве компонента трудногорючего пенополиуретана: дис. ... канд. техн. наук: 25.00.36 / Мольков Алексей Александрович. - Нижний Новгород, 2007. - 175 с.

75 Мохирев, А.П. Переработка древесных отходов предприятий лесопромышленного комплекса, как фактор устойчивого природопользования / А.П. Мохирев, Ю.А. Безруких, С.О. Медведев //

141

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

Инженерный вестник Дона. - 2015. Т 36. - № 2 - 2. - С. 81.

Мусин, И.Н. Влияние полимерного связующего на свойства древесно-полимерных композитов / И.Н. Мусин, И.З. Файзуллин,

B. В. Новокшонов, С.И. Вольфсон // Вестник Казанского

технологического университета. - 2014. - Т 17. - № 14. - С. 306 - 309.

Мхитарян, В.А. Отечественное оборудование низкого давления для заливки пенополиуретана / В.А. Мхитарян // Строительные материалы. - 2006. - №1. - С. 62 - 63.

Мхитарян, В.А. Потребление пенополиуретана и оборудование для его получения / В.А. Мхитарян // Строительные материалы. - 2005. - № 6. -

C. 23.

Низамов, Р.К. Строительные материалы на основе поливинилхлорида и полифункциональных техногенных отходов / Р.К. Низамов, Л.А. Абдрахманова, В.Г. Хозин. - Казань: КГАСУ. - 2008. - 181 с.

Николаев, А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе / А.Ф. Николаев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1966. -768 с.

Никулин, А.В. Гипсонаполненный жесткий пенополиуретан для теплоизоляции: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.05 / Никулин Алексей Викторович. - Нижний Новгород, 2003. - 182 с.

Орлов, В.А. Внутренние полимерные покрытия для трубопроводов / В.А. Орлов // Строительные материалы. - 2009, - № 2. - С. 57 - 58.

Павлов, В.А. Пенополистирол / В.А. Павлов. - М.: Химия, 1973. - 240 с. Пат. 2257393 Российская Федерация, МПК C08G18/08, C08J5/10. Способ получения жесткого наполненного пенополиуретана / Золотухин В.А.; заявитель и патентообладатель Золотухин Виктор Антонович. - заявл. 04.12.2003; опубл. 27.07.2005, Бюл. № 21.

Пат. 2123013 Российская Федерация, МПК C08G18/00, С08К3/34. Способ получения наполненного пенополиуретана для теплоизоляционных изделий / Яковенко Д.Ф., Зотов Б.П., Золотухин

142

В.А.; заявитель и патентообладатель общество с ограниченной ответственностью Межотраслевая производственно-коммерческая компания «Казанский конверн». - заявл. 07.05.1998; опубл. 10.12.1998.

86 Пат. 2133255 Российская Федерация, МПК C08L97/02. Способ изготовления материалов и изделий из экологически чистых древеснонаполненных пластмасс / Бикбау М.Я., Коршун О.А., Семенов Л.Л., Ежов А.А.; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество Московский институт материаловедения и эффективных технологий. - заявл. 17.10.1997; опубл. 20.07.1999.

87 Пат. 2538004 Российская Федерация, МПК C04B18/26, C04B40/00,

C04B38/10. Способ получения теплоизоляционного материала на основе древесного наполнителя / Салдаев В.А., Степанов В.В.; заявитель и патентообладатель общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение

«Политехнологии». - заявл. 26.09.2013; опубл. 10.01.2015., Бюл. № 1.

88 Пат. 2581047 Российская Федерация, МПК C04B18/26, C08L97/02,

C08L23/06, C08L25/06, C08L67/03. Способ получения

теплоизоляционного материала на основе древесных и термопластичных отходов / Салдаев В.А., Степанов В.В., Сафин Р.Г., Сафин Р.Р., Тимербаев Н.Ф., Шаяхметов Ф.Ф.; заявитель и патентообладатель общество с ограниченной ответственностью Научнопроизводственное объединение «Политехнологии». - заявл. 20.03.2014; опубл. 27.09.2015., Бюл. № 10.

89 Пижурин, А.А. Основы научных исследований в деревообработке: учебник для вузов / А.А. Пижурин, А.А. Пижурин. - М.:ГОУ ВПО МГУЛ, 2005. - 305 с.: ил.

90 Пичугин, А.П. Коррозионностойкие материалы для защиты полов и инженерных систем сельскохозяйственных зданий и сооружений: монография / А.П. Пичугин, С.А. Городецкий, В.И. Бареев. -Новосибирск: НГАУ - РАЕН, 2010. - 123 с.

143

91 Поздеев, А.Г. Разработка установки по переработке древесных отходов в компоненты моторного топлива / А.Г. Поздеев, А.Р. Садртдинов, Д.Б. Просвирников, В.А. Салдаев // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - Т 16. - № 20. - С. 245 - 248.

92 Просвирников, Д.Б. Экспериментальная установка для получения древесно-наполненного пенополиуретанового теплоизоляционного материала / Д.Б. Просвирников, В.А. Салдаев, В.В. Степанов,

O. С. Салдаева, Х.Г. Мусин // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. Т 18. - № 17. - С. 152 - 155.

93 Разиньков, Е.М. Обоснование возможности получения древесностружечных плит пониженной плотности / Е.М. Разиньков // Лесотехнический журнал. - 2011. - № 4. - С. 55-59.

94 Разиньков, Е.М. Процесс отверждения карбамидо-фенолоформальдегидных связующих в древесно-стружечных плитах / Е.М. Разиньков, А.В. Огаркова // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2014. Т 2. - № 2 - 1 (7 - 1). - С. 155-159.

95 Рахимов, Р.З. Современные теплоизоляционные материалы /

P. З. Рахимов, Н.С. Шелихов. - Казань: КГАСУ, 2006. - 392 с.

96 Рюткянен, Е.А. Композиционный теплоизоляционный пенополиуретан пониженной горючести / Е.А. Рюткянен, Н.В. Сиротинкин, Ю.Н. Бельшина // Научно-аналитический журнал «Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России». - 2012. - № 1. - С. 42 - 46.

97 Садртдинов, А.Р. Перспективные направления переработки неликвидной древесной биомассы лесозаготовок и деревообработки / Садртдинов А.Р., Исмагилова Л.М., Мухаметзянов Р.Р. // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. -

2014. - Т.2. - № 2-3 (7-3). - С. 117 - 119.

98 Салдаев, В.А. Исследование эксплуатационных свойств древесно-

144

наполненного пенополиуретана / В.А. Салдаев, Д.Б. Просвирников, Р.Г. Сафин, О.С. Салдаева, В.В. Степанов, З.Г. Саттарова // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. Т 18. - № 20. -

С. 181 - 184.

99 Салдаев, В.А. Влияние соотношения компонентов на процесс формирования композиции древесно-наполненного пенополиуретана /

В.А. Салдаев, Д.Б. Просвирников, О.С. Салдаева, Р.Г. Сафин, Х.Г. Мусин // Вестник Казанского технологического университета. -

2015. - Т 18. - № 23. - С. 52 - 55.

100 Салдаев, В.А. Использование древесных отходов в теплоизоляционном материале на основе пенополиуретана и определение его группы горючести / В.А. Салдаев, О.С. Салдаева, Д.Б. Просвирников // Энергетика: эффективность, надежность, безопасность Материалы трудов XXI Всероссийской научно-технической конференции. В 2 томах. - 2015. - С. 92 - 94.

101 Салдаев, В.А. Аппаратурное оформление процесса получения плитного древесно-наполненного теплоизоляционного материала на основе пенополиуретана / В.А. Салдаев, О.С. Салдаева, В.В. Степанов, Д.Б. Просвирников, З.Г. Саттарова // Вестник Югорского государственного университета. - 2015. - № S2 (37). - С. 111 - 113.

102 Салдаев, В.А. Исследование воздействия вакуума на теплофизические свойства древесно-наполненного пенополиуретана / В.А. Салдаев, О.С. Салдаева, Д.Д. Исянгулова // Сборник научных трудов по материалам IV Всероссийской студенческой научно- технической конференции «Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышленная безопасность и экология». - Казань, 2015. - С. 143 - 146.

103 Салдаев, В.А. Технология формирования пенополиуретанового теплоизоляционного материала / В.А. Салдаев, Д.Б. Просвирников, И.Ю. Мазаров // Сборник научных трудов по материалам XII международной научно-практической конференции «Дни науки». -

145

Чехия, 2016. - С. 90 - 93.

104 Салдаев, В.А. Исследование влияния влажности древесных частиц на формирование древесно-полимерной композиции / В.А. Салдаев, И.Ю. Мазаров, Д.Б. Просвирников // Закономерности и тенденции развития нвуки в современном обществе: сб. ст. Международной научно-практической конференции: в 3-х частях. - Тюмень. - 2016. - С. 49 - 52.

105 Саундерс, Дж. Х. Химия полиуретанов / Дж. Х. Саундерс, К.К. Фриш. -Пер. с англ. - М.: Химия, 1968. - 470 с.

106 Сафин, Р.Г. Использование отходов лесозаготовок и деревообработки для производства теплоизоляционных материалов / Р.Г. Сафин, В.И. Петров, Г.И. Игнатьева, В.В. Степанов, Р.А. Халитов // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2012. -№ 1 (12). - С. 59 - 67.

107 Сафин, Р.Г. Высокоэффективный теплоизоляционный материал на основе древесного наполнителя / Р.Г. Сафин, Н.Ф. Тимербаев, В.В. Степанов, Э.Р. Хайруллина // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - № 11. - С. 90 - 92.

108 Сафин, Р.Г. Современные строительные материалы на основе древесных отходов / Р.Г. Сафин, В.В. Степанов, Э.Р. Хайруллина,

А.А. Гайнуллина, Т.О. Степанова // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - Т 17. - № 20. - С. 122 - 127.

109 Сафин, Р.Г. Получение теплоизоляционно-конструкционного материала из древесных и пластмассовых отходов / Р.Г. Сафин, В.В. Степанов, Ф.Ф. Шаяхметов // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2014. Т 2. - № 2 - 3 (7-3). - С. 130 - 132.

110 Сафин, Р.Г. Композиционные материалы на основе древесных частиц и полимеров / Р.Г. Сафин, З.Г. Саттарова, И.М. Галиев, В.А. Салдаев // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. Т 18. -№ 19. - С. 184 - 187.

146

111 Сафронов, А.П. Влияние межфазной адгезии и неравновесной стеклообразной структуры полимера на энтальпию смешения наполненных композитов на основе полистирола / А.П. Сафронов,

А.С. Истомина, Т.В. Терзиян, Ю.И. Полякова, И.В. Бекетов // Высокомолекулярные соединения: Серия А. - 2012. - Т 54. - № 3. - С. 411.

112 Сиротинкин, Н.В. Особенности горения композиционных полимерных материалов, наполненных полыми стеклосферами / Н.В. Сиротинкин, Е.А. Рюткянен, Ю.Н. Бельшина // Научно-аналитический журнал «Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России». - 2013. - № 1. - С. 13 - 17.

113 Соломатов В.И., Выровой В.Н. и др. Композиционные строительные материалы и конструкции пониженной материалоемкости. - Киев, "Будивельник", 1991. - 144 с.

114 Соломатов В.И., Селяев В.П. Химическое сопротивление композиционных строительных материалов. М., 1987.

115 Степанов, В.В. Разработка теплоизоляционного материала на основе

древесных отходов: дис. ... канд. техн. наук: 05.21.05 /

Степанов Владислав Васильевич. - Казань, 2013 - 182 с.

116 Стородубцева, Т.Н. Влияние концентрации древесного наполнителя на механические свойства композиционного материала / Т.Н. Стородубцева, А.А. Аксомитный // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 7 - 4. - С. 793 - 796.

117 Стородубцева, Т.Н. Исследование влияния фракционного состава и обработки древесного наполнителя на водопоглощение композита / Т.Н. Стородубцева, А.А. Аксомитный // Лесотехнический журнал. -2015. Т 5. - № 4 (20). - С. 161-169.

118 Стородубцева, Т.Н. Зависимость прочностных параметров древесного композита от процентного соотношения компонентов / Т.Н. Стородубцева, А.А. Аксомитный // Актуальные направления

147

научных исследований XXI века: теория и практика. - 2015. Т 3. - № 5 -2. - С. 326-330.

119 Сучков, В.П. Применение гипсосодержащих наполнителей для пенополиуретановых композиций / В.П. Сучков, А.А. Мольков, А.Е. Коршунов // Приволжский научный журнал. - 2014. - № 4 (32). -

С. 116 - 121.

120 Сушков, С. И. Принципы формирования древесно-композиционных материалов с использованием отходов лесопромышленного производства / С.И. Сушков, М.В. Филичкина // Строительные и дорожные машины. - 2014. - № 1. - С. 12 - 17. - Библиогр.: с. 17 (5 назв.).

121 Тагер, А.А. Физикохимия полимеров / А.А. Тагер. - М.: Госхимиздат, 1962. - 662 с.

122 Томилин, А.И. Влияние водопоглощения на свойства древесины в полимерцементном композиционном материале / А.И. Томилин, Т.Н. Стородубцева // Лесотехнический журнал. - 2014. Т 4. - № 2 (14). -С. 177-182.

123 Тугов, И.И. Химия и физика полимеров / И.И. Тугов, Г.И. Костыркин. -М.: Химия, 1989. - 430 с.

124 Угрюмов, С.А. Эксплуатационные характеристики армированного композиционного древесного материала / С.А. Угрюмов, А.В. Шеин // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2015. Т 3. - № 2 - 1 (13 - 1). - С. 468-472.

125 Угрюмов, С.А. Совершенствование технологии производства композиционных материалов с использованием древесных отходов / С.А. Угрюмов // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2014. Т 2. - № 2 - 2 (7 - 2). - С. 160-164.

126 Угрюмов, С.А. Оценка влияния технологических факторов на свойства древесно-стружечных плит на основе фурановой смолы / С.А. Угрюмов, А.А. Федотов // Вестник Поволжского государственного

148

технологического университета. Серия: Лес. Экология.

Природопользование. - 2012. - № 2 (16). - С. 36-42.

127 Угрюмов, С.А. Комплексные способы повышения физико-

механических свойств древесно-стружечных плит / С.А. Угрюмов, А.А. Федотов, А.В. Осетров // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология.

Природопользование. - 2015. - № 1 (25). - С. 34-44.

128 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. - 2015. Т 18. - № 17. - С. 134 - 137.

129 Файзуллин, И.З. Древесно-полимерные композиционные материалы на основе полипропилена и модифицированного древесного наполнителя: дис. ... канд. техн. наук: 05.17.06 / Файзуллин Ильнур Зиннурович. -Казань, 2015 - 123 с.

130 Филичкина, М. В. Использование низкокачественной древесины для

производства древесно-композиционного материала / М.В. Филичкина // Воспроизводство, мониторинг и охрана природных, природноантропогенных и антропогенных ландшафтов: материалы

международной молодежной научной школы, 14 - 15 июня 2012г. / под ред. М. В. Драпалюка; ФГБОУ ВПО "ВГЛТА". - Воронеж, 2012. -С. 472 - 477. - Библиогр.: с. 477 (4 назв.).

131 Филичкина, М. В. Концепция использования древесных отходов для

получения древесно-композиционных материалов на

лесоперерабатывающих предприятиях / М.В. Филичкина, В.В. Абрамов, Д.С. Самошин // Агролесомелиорация в системе адаптивноландшафтного земледелия: поиск новой модели (к 90-летию академика РАСХН Е.С. Павловского): материалы Международной научно -практической конференции аспирантов и молодых ученых, Волгоград, 25 - 28 ноября 2013 г. / гл. ред. К. Н. Кулик. - Волгоград: ВНИАЛМИ,

149

2013. - С. 280 - 284. - Библиогр.: с. 284 (3 назв.).

132 Филичкина, М.В. Рациональное использование древесных отходов / М.В. Филичкина, А.С. Сушков // Воронежский научно-технический Вестник. - 2013. - № 4 (6). - С. 27 - 32.

133 Хасаншин, Р.Р. Исследование эксплуатационных свойств напольных покрытий на основе древесно-полимерного композита / Р.Р. Хасаншин, И.М. Галиев, Р.Г. Сафин // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. - 2015. - № 3. - С. 159 -163.

134 Хозин, В.Г. Усиление эпоксидных полимеров: монография / В.Г. Хозин.

- Казань: изд-во ПИК «Дом печати», 2004. - 446 с.

135 Хрулев, В.М. Модифицированная древесина в строительстве /

В.М. Хрулев. - М.: Стройиздат, 1986. - 112 с.

136 Хрулев, В.М. Технология и свойства композиционных материалов для строительства. - Уфа: изд-во «ТАУ», 2001. - 168 с.

137 Худяков, В.А. Оптимизация физико-механических свойств кислотостойких полимерных композиций / В.А. Худяков, Л.А. Левицкая, М.А. Гаврилов, Н.Г. Лесова // Строительные материалы.

- 2008. - № 2. - С. 46 - 47.

138 Чухланов, В.Ю. Газонаполненные пластмассы: учебное пособие /

В.Ю. Чухланов, Ю.Т. Панов, А.В. Синявин, Е.В. Ермолаева - Владим. гос. ун-т. - Владимир: Ред. издат. Комплекс ВлГУ, 2006. - С. 130 - 152.

139 Шакина, А.А. Полимер - древесные материалы на основе отходов древесины и вторичных термопластов: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.05 / Шакина Анна Анатольевна. - Саратов, 2001. - 161 с.

140 Швецов, Г.А. Технология переработки пластических масс / Г.А. Швецов, Д.У. Алимова, М.Д. Барышникова / под ред. Г.А. Швецова. - М.: Химия, 1988. - 512 с.

141 Шейкин, А.Е. Строительные материалы Учебник для вузов / А.Е. Шейкин - М.: Стройиздат, 1978. - 432 с.

150

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

Шибаева, Г.Н. Шпатлевка на основе полимерсиликатного вяжущего и отходов гидролизного производства / Г.Н. Шибаева // Строительные материалы. - 2010, - № 5. - С. 62 - 64.

Шиляев, А.В. Прогнозирование пожароопасности производства и эксплуатации пенополиуретанов по результатам исследования кинетики их термораспада: дис. ... канд. техн, наук: 05.26.03 / Шиляев Андрей Васильевич. - Киров, 2005. - 129 с.

Яценко, С.В. Модификация вспененных полиуретанов углеродными нанокомпозитами: дис. ... канд. техн, наук: 05.17.06 / Яценко Сергей Васильевич. - Санкт-Петербург, 2002. - 138 с.

Benning, С. J. Plastics foams. Vol. 1 / С.J. Benning. - New York, London, Sydney, Toronto: John Wiley and Sons. - 1969. - 620 c.

Dinwoodie, J.M. Wood: Nature's Cellular, Polymeric, Fibre-composite. / J. M. Dinwoodie. - London: Institute of Metals, 1989.

Hay green, J.G. Forest products and wood science: an introduction / J. G. Haygreen, J. L. Bowyer // Forestry. - 1998. - T 71. - № 1. - C. 79 - 80.

Johnston, F.L. Synthetic spongy material: пат. US 225648. - 1941. - 5 p.

Klempner, D. Polymeric foams / D. Klempner, K.C. Frisch // Hanser. - New York, 1991.

Lovering, E G. Thermochemical studies of some alcohol-isocyanate reactions / E. G. Lovering, K. J. Laidler //Canadian Journal of Chemistry. - 1962. - T 40.-№1.-C. 26-30.

Maidas, D. Composites of polyvinyl chloride - wood fibers: IV Effect of the nature of fibers / D. Maidas, В. V. Kokta, C. Daneault //Journal of Vinyl Technology. - 1989. - T 11. - № 2. - C. 90 - 99.

Marra, A.A. Technology of Wood Bounding: principles in Practice / A. A. Marra. - 1992.

Matuana, L.M. Cell morphology and property relationships of microcellular foamed pvc/wood-fiber composites / L. M. Matuana, С. B. Park, J. J. Balatinecz // Polymer Engineering & Science. - 1998. - T 38. - №. 11-

151

С. 1862 - 1872.

154 Matuana, L.M. Influence of interfacial interactions on the properties of PVC/cellulosic fiber composites / L. M. Matuana, R. T. Woodhams, J. J. Balatinecz, C. B. Park // Polymer composites. - 1998. - Т 19. - № 4. -

С. 446 - 455.

155 Matuana, L.M. Processing and cell morphology relationships for microcellular foamed PVC/wood-fiber composites / L. M. Matuana, C. B. Park, J. J. Balatinecz // Polymer Engineering & Science. - 1997. -Т 37. - № 7. - С. 1137 - 1147.

156 Mohanty, A.K. Biofibres, biodegradable polymers and biocomposites: an overview / Mohanty A. K., Misra M., Hinrichsen G. //Macromolecular materials and engineering. - 2000. - Т 276. - №. 1. - С. 1 - 24.

157 Prosvirnikov D.B., Ziatdinova D.F., Timerbaev N.F., Saldaev V.A., and

Gilfanov K.H. 2016 Mathematical modelling of the steam explosion treatment process for pre-impregnated lignocellulosic material /GE Сои/егеисе Sehev Sc/'еисе Ehg/Meermg 124 (1), 012087. IOP

Publishing. DOI: 10.1088/1757-899X/124/1/012087

158 Saldaev V.A., Prosvirnikov D.B., Stepanov V.V., Sadrtdinov A.R. and Kapustin A.N. 2016 Equipment for the production of wood-polymeric thermal insulation materials /GE Сои/егеисе Sehev

EMgmeermg 142 (1), 012097. IOP Publishing. DOI:10.1088/1757-

899X/142/1/012097

159 Saunders, D.J. The Mechanism of Foam Formation / D.J. Saunders, R.H. Hansen // In Plastic Foams, Part 1. - Marcel Dekker: New York. -1972. - С. 23 - 108.

160 Saunders, J.H. Polyurethanes: Chemistry and Technology: Chemistry / J. H. Saunders, K. C. Frisch. - Interscience Publishers, 1964. - Т. 16.

161 Schut, J.H. Plastics Technology / J.H. Schut // Corona Sparks New Interest For Treating Large. - 2001. - Т. 3. - С. 58 - 61.

162 Seers, J.K. The technology of Plasticizers / J. K. Seers, J. R. Darby. - New

152

York, 1982.-С. 152.

163 Sparrow, D.J. Polyols for Polyurethane Production / D. J. Sparrow,

D. Thorpe // Thorpe-Boca Roton, Florida. - 1989. - 203 c.

164 Titow, W.V. PVC plastics: Properties, processing, and applications / W.V. Titow. - Elsevier Applied Science, London, 1990.

165 Umpleby, J.D. Wood-Plastic Composites / J.D. Umpleby. - A Sustainable Future. International Conference, Vienna, Austria, May 14 - 16, 2002. -Vienna, 2002. - P. 84-91.

166 Velickovic, S.J. The effects of plasticizers on the properties of poly (vinyl chloride) foams / S.J. Velickovic, D. Stojkov, I.G. Popovic, K. Brankov, L.J. Cvorkov // Journal of Vinyl and Additive Technology. - 2002. - T 8. -№2.-C. 159- 165.

153

ПРИЛОЖЕНИЯ

154

Приложение 1.

Статистическая обработка расчетных и экспериментальных данных

1. Количественная оценка расхождения между расчетными и экспериментальными данными.

Для количественной оценки расхождений между расчетными и экспериментальными значениями по известным методикам рассчитаны (формулы приведены на примере предела прочности древесно-полимерного теплоизоляционного материала):

- среднее арифметическое отклонение

=

" 1^ — ^ I

и

- среднее арифметическое относительное отклонение

1

^0

И /=1

(Г. — ^э;

- среднее квадратичное отклонение

Х=у. —^.-)' л

И — 1

- среднее квадратичное отклонение среднего арифметического

^0

Л)

Х,'=1 (<7. — ^..)2

и(и — 1)

Результаты расчетов сведены в таблицах 1 - 4:

155

Таблица 1

Результаты статистической обработки предела прочности при изгибе образцов древесно-полимерного

теплоизоляционного материала, полученных при следующих технологических параметрах (рис. 3.8, а - позиция 4):

степень разрежения 30 кПа; массовая концентрация древесного наполнителя от 0 до 80%; массовая концентрация

компонентов пенополиуретана «А»: «Б» - 1:1,3.

№ п/п с^, % Оэ, МПа МПа ] Оэ - МПа 3' <Тэ ? э р -102 З0' (Оэ - Ор)2 О 00'

1 0 0,67 0,64 0,03 0,032 15,78 16,83 0,0009 0,038 0,017

2 20 0,62 0,6 0,02 10,52 0,0004

3 40 0,61 0,56 0,05 26,31 0,0025

4 60 0,55 0,51 0,04 21,05 0,0016

5 80 0,48 0,46 0,02 10,52 0,0004

0,16 84,18 0,0058

156

Таблица 2

Результаты статистической обработки предела прочности при изгибе образцов древесно-полимерного

теплоизоляционного материала, полученных при следующих технологических параметрах (рис. 3.8, а - позиция 1):

атмосферное давление; массовая концентрация древесного наполнителя от 0 до 80%; массовая концентрация

компонентов пенополиуретана «А»: «Б» - 1:1,3.

№ п/п с^, % Оэ, МПа МПа ] Оэ - МПа 3' <Тэ ? э р -102 З0' (Оэ - Ор)2 О О0'

1 0 0,55 0,56 0,01 0,024 3,22 7,73 0,0001 0,033 0,015

2 20 0,54 0,49 0,05 16,12 0,0025

3 40 0,45 0,41 0,04 12,9 0,0016

4 60 0,33 0,33 0 0 0

5 80 0,24 0,26 0,02 6,45 0,0004

0,12 38,69 0,0046

157

Таблица 3

Результаты статистической обработки предела прочности при изгибе образцов древесно-полимерного

теплоизоляционного материала, полученных при следующих технологических параметрах (рис. 3.9, а - позиция 1):

степень разрежения 30 кПа; массовая концентрация древесного наполнителя 40%; массовая концентрация

компонентов пенополиуретана «А»: «Б» - 1:1,3.

№ п/п с^, % Оэ, МПа МПа ] Оэ - МПа 5' <Тэ ? э р -102 80' (Оэ - Ор)2 О 00'

1 10 0,27 0,259 0,011 0,014 10,0 13,33 0,0001 0,014 0,005

2 30 0,26 0,241 0,019 17,27 0,0003

3 50 0,25 0,223 0,027 24,54 0,0007

4 70 0,22 0,205 0,015 13,63 0,0002

5 90 0,18 0,187 0,007 6,36 0,00004

6 110 0,16 0,169 0,009 8,18 0,00008

0,088 79,98 0,001

158

Таблица 4

Результаты статистической обработки предела прочности при изгибе образцов древесно-полимерного

теплоизоляционного материала, полученных при следующих технологических параметрах (рис. 3.9, а - позиция 3):

степень разрежения 30 кПа; массовая концентрация древесного наполнителя 80%; массовая концентрация

компонентов пенополиуретана «А»: «Б» - 1:1,3.

№ п/п с^, % Оэ, МПа Ор, МПа ] Оэ - МПа 3' <Тэ -^с ? э с -102 З0' (Оэ - Ор)2 О' О0'

1 10 0,16 0,171 0,011 0,014 14,66 10,66 0,0001 0,007 0,003

2 30 0,155 0,153 0,002 2,66 0,000004

3 50 0,149 0,135 0,014 18,66 0,0001

4 70 0,12 0,114 0,006 8,0 0,00003

5 90 0,11 0,099 0,011 14,66 0,0001

6 110 0,085 0,081 0,004 5,33 0,00001

0,048 63,97 0,0003

159

Приложение 2.

Обработка результатов полнофакторного эксперимента

При получении математической модели, описывающей зависимость средней скорости вспенивания v^.g^ полимера от массовой концентрации

древесного наполнителя и концентрации компонентов пенополиуретана используем метод многофакторного моделирования.

На рисунке 3.4 (а) представлены результаты экспериментов. Из

рисунка видно, что значение процентной концентрации древесного наполнителя (щепы) в древесно-полимерном теплоизоляционном материале изменяется от 0 до 80%. В экспериментах изменялось и концентрация компонентов пенополиуретана («А»: «Б») следующим образом: 1:1,1; 1:1,3; 1:1,5. Следовательно, массовая концентрация компонента «Б» в смеси пенополиуретана изменялась от 52,4 до 60%. Таким образом, получаем 2 фактора влияющих на время индукции полимера: первый фактор -массовая концентрация древесного наполнителя (щепы - Сж^) и второй фактор А2 - массовая концентрация компонента «Б» (СжЦ. Поскольку значения факторов изменяются от минимального до максимального, следовательно, используем 2 уровня варьирования факторов.

Центр плана для первого фактора А) С^:

-

0 + 80

2

= 40%.

Центр плана для второго фактора Сж^:

-

52,4 + 60,0

2

= 56,2% ,

Л1=10 -10 = 65-50 = 80-65 = 15%;

А2= - ^2m.n = -^2 = 56,2 -52,4 = 60,0 - 56,2 = 3,8% .

Матрица планирования выглядит следующим образом:

Таблица 5

Матрица планирования (рис.3.4, а)

№ -Ко Ку К2 .Х^ ^,% А2,% у, мм/с ур, мм/с

1 +1 -1 -1 + 1 0 52,4 1,6 1,575

160

2 +1 -1 +1 -1 0 60 3 3,025

3 +1 +1 -1 -1 80 52,4 0,25 0,275

4 +1 +1 +1 +1 80 60 1,75 1,725

Определим коэффициенты &0, ^7, ^2 ^72/

^0 = 1,65; ^7 =—0,65; ^2 = 0,725; &72 = 0,025. ^=40; ^2 =56,2.

_у7=2,1 мм/с; _у2=2,2 мм/с; _у2=2,3 мм/с;

1,9 + 2 + 2,1

=-,—I—- = 2;

. 2 = (19 — 2)2 +(2 — 2)3 +(2,] — 2)2 = .

^боск^ 1 0,1;

3 — 1

\=/ /т="-'58;

- ^=0,158-3,18=0,5.

С этим произведением сравниваем абсолютные значения каждого из коэффициентов.

14,1=1,65>0,5,

41 =0,65>0,5,

4,1 =0,725>0,5,

4,1 =0,025<0,5.