Разработка технологии полимеризационного наполнения ПКА дисперсными наполнителями

Федеральное агентство по образованию РФ

Министерство образования и науки РФ

технологический институт

Кафедра «Химическая технология»

Курсовая работа

по дисциплине

«Химия и технология полимерных композиционных материалов»

на тему

«Разработка технологии полимеризационного наполнения ПКА дисперсными наполнителями»

2007

Введение

В настоящее время рынок потребления высоконаполненных композиционных магнитотвёрдых материалов, к которым относятся так называемые магнитопласты, является одним из самых динамичных в промышленно развитых странах мира (рост 12,5% в год). Согласно результатам научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ магнитопласты (МП) по своей энергоёмкости почти вплотную приблизились к металлокерамическим магнитам, а за счёт своей высокой технологичности стали более эффективными. Это обусловлено относительно простой технологией готовых изделий из магнитопластов в сравнении со спеченными материалами, что связано, прежде всего, с отсутствием в процессе изготовления таких дорогих и сложных операций, как спекание, длительная термическая обработка, шлифование с удалением значительного количества материала.

Отлитые под давлением заготовки из магнитопластов выпускаются с малыми допусками и, как правило, не нуждаются в доводочных операциях.

Магнитопласты используют в шаговых двигателях принтеров и факсимильных аппаратов, офисной электроники, аудио- и видеооборудовании, в особо компактных двигателях постоянного тока мощностью до 1 кВт.

В России промышленное производство высоконаполненных магнитотвердых материалов практически отсутствует, и в этой области страна значительно отстает от передовых промышленно развитых стран. Широкое масштабное освоение эффективной технологии магнитопластов в значительной степени сдерживается недостаточной разработанностью теоретической базы, определяющей закономерности формирования эксплуатационных и технологических свойств высоконаполненных магнитных композиционных материалов и отсутствием необходимого для реализации технологии оборудования и дешевой сырьевой базы.

В качестве связующего в магнитопластах могут быть использованы Различные реакто- и термопласты. Использование реактопластов в качестве связующих для МП оправдано только в тех случаях, когда другие полимеры не обеспечивают необходимые требования к технологии их изготовления и эксплуатации. Основной недостаток реактопластов - длительная стадия высокотемпературного отверждения. Поэтому в производстве МП наиболее широко используются полимеры, перерабатываемые высокопроизводительными методами: литьем под давлением, экструзией и прессованием.

Особый интерес представляет разработка технологии микрокапсулирования частиц наполнителя в полимерной матрице. Микрокапсулирование может быть выполнено различными способами, в частности методом осаждения полимера на поверхность наполнителя из раствора, методом полимеризационного и поликонденсационного наполнения, т.е. синтезом полимера непосредственно на поверхности наполнителя. Метод полимеризационного наполнения является наиболее перспективным по сравнению с традиционным (смешение) и методом поликонденсационного наполнения ПКМ, так как эти методы имеют ряд недостатков.

Поэтому целью дипломного проекта является разработка технологии полимеризационного наполнения ПКА дисперсными наполнителями.

1. Цель и задачи работы, объекты исследования

Цель: Разработка технологии полимеризационного наполнения ПКА дисперсными наполнителями.

Задачей является изучение влияния продолжительности синтеза на свойства полученного ПКА.

Сырьем для получения магнитопласта является:

· ? - капролактам,

· вода,

· уксусная кислота,

· фосфорная кислота

· сплав Nd-Fe-B.

Выбор данных компонентов обусловлен доступностью и низкой стоимостью сырья, а также требованиями предъявляемыми к магнитопластам.

Капролактам

Капролактам - ГОСТ 7850-86

NH (CH2)5CO

Таблица 1

Свойства капролактама

? -капролактам хорошо растворим в воде (525 г в 100 г Н2О), спирте, эфире, бензоле, плохо - в алифатических углеводородах.

Уксусная кислота

CH3COOH

· Температура плавления, °С 16,6

· Температура кипения, °С / мм рт. ст. 118,1

· Плотность при 20 °С, г/см3 1,0492

· Константа диссоциации в водных растворах при 25 °С 1,76·10-5

Уксусная кислота растворяется в воде.

Фосфорная кислота

Фосфорная кислота-Н3РО4

Таблица 2

Вода дистиллированная

Вода дистиллированная (H2O) - ГОСТ 6709 - 72.

Сплав Nd-Fe-B

В качестве магнитного наполнителя используется сплав Nd-Fe-B производимый ГУП НТЦ «ВНИИНМ имени академика А.А. Бочвара» (г.Москва). Основные характеристики сплава Nd-Fe-B приведены в табл.2.

Таблица 2. Свойства магнитных наполнителей

Готовым изделием являются кольцевые магниты с наружным диаметром 6 см, внутренним диаметром 5 см и высотой 5 мм.

Магнитопласт, получаемый на основе сплава Nd-Fe-B и полиамидного связующего имеет следующие основные характеристики:

2.5. Метод инфракрасной спектроскопии (ИКС)

Для изучения взаимодействия модифицирующих добавок с полимерным связующим применялся метод ИК-спектроскопии. ИК-спектры регистрировались на спектрофотометре «Specord» М-80 в области 400 4000 см-1. Исследуемые образцы наполнителя, связующего и композиционных материалов измельчались в вибрационной шаровой мельнице до тонкодисперсного состояния, добавлялось несколько капель иммерсионной жидкости, тщательно растирались в агатовой ступке и далее полученную пасту помещали между двумя пластинами (одна - из NaCl, другая из KBr). Для записи высококачественных спектров поглощения в качестве иммерсионной жидкости в области 4000 2000 и 1500 1300 см-1 использовали гексахлорбутадиен; в области 2000 1500 и 1300 400 см-1 - вазелиновое масло.

2.6. Метод термогравиметрического анализа (ТГА)

[Рабек Я. Экспериментальные методы в химии полимеров. В 2-х.:Пер. с англ. - М.: Мир, 1983. - 480 с.].

Термостабильность образцов оценивали по температурному интервалу области интенсивных потерь массы методом термогравиметрического анализа на дериватографе «Паулик - Паулик - Эрдей» фирмы МОМ марки Q-1500D в соответствии с инструкцией к прибору.

Условия эксперимента:

навеска - 200 мг;

среда - воздух;

интервал нагрева - до 600С;

скорость нагрева (Vм) - 10С/мин.;

чувствительность - 200.

Относительная ошибка не превышает 1%.

Энергию активации термодеструкции материалов определяли методом Пилояна по кривой ДТА по формуле:

(1)

где Е - энергия активации, ккал/моль; R - универсальная газовая постоянная, кал/градмоль; t - разность температур образца и эталона, С;

С' - константа.

Уравнение (1) можно представить в виде:

,

где 2,3 -коэффициент перевода натурального логарифма в десятичный.

Это уравнение можно представить в виде: ,

где а - угловой коэффициент, который равен тангенсу угла наклона прямой к оси абсцисс.

Графически энергию активации определяли по тангенсу угла наклона прямой, построенной в координатах lgl = (1/T10-3), где l - длина отрезка между нулевой линией и кривой ДТА.

Отсюда .

2.7. Определение показателя текучести расплава (ПТР)

Показатель текучести расплава определяют как массу полимера, проходящую через капилляр стандартных размеров при заданных температуре и давлении за 10 минут.

Страницы: 1, 2