Научная статья на тему 'Физические и механические свойства полиэфирдревесных композитов'

Физические и механические свойства полиэфирдревесных композитов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
51
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Строительные материалы
ВАК
RSCI

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Киселева О. А., Маркин А. А.

Показано влияние различных наполнителей на свойства (прочность, твердость, набухание, водопоглощение, теплопроводность) полиэфирных древесных композитов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Киселева О. А., Маркин А. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Физические и механические свойства полиэфирдревесных композитов»

УДК 691

О.А. КИСЕЛЕВА, канд. техн. наук, А.А. МАРКИН, инженер (schumi_fl_87@mail.ru), Тамбовский государственный технический университет

Физические и механические свойства полиэфирдревесных композитов

Одним из недостатков древесно-стружечных плит является их токсичность и низкая водостойкость. Устранения первой проблемы можно добиться путем замены фенолоформальдегидной смолы. В работе в качестве связующего при получении древесного композита была полиэфирная смола. С увеличением количества смолы до 50% наблюдается ухудшение физических свойств и повышение механических характеристик полиэфирдре-весного композита. Однако дальнейшее увеличение содержания смолы нецелесообразно, так как это приводит к росту стоимости плит [1].

Повышения водостойкости древесного композита можно добиться путем сокращения доли древесины, например за счет введения второго водостойкого наполнителя — асбофрикционных отходов (АФО) промышленности, резиновой крошки и керамзита крупностью зерен до 5 мм. Для выявления оптимального состава определяли физические плотность (р), водопоглощение набухание и теплопроводность (X), а также механические прочность (ст), твердость (Н) характеристики.

Основы технологии приготовления составов были взяты из работ Н.С. Лотц, а также [1]. В полиэфирную смолу вводили отвердитель бутанокс М50 и ускоритель нафтинат кобальта (экспериментально было установлено, что древесный композит с содержанием отвердителя и ускорителя в количестве 6 мас. % смолы обладает наилучшими физико-механическими свойствами) [1, 2]. Затем наполнители перемешивали между собой и вводили в подготовленную смолу. Полученную композицию укладывали в формы и подвергали термообработке при 80оС в течение 4 ч при давлении 0,5 МПа, после чего ее в течение суток выдерживали при 18—20оС и давлении 3 МПа. Длительность термообработки была подобрана экспериментальным путем. Наиболее существенно она сказывается на механических свойствах в первые 2 ч, затем процесс замедляется [1].

В табл. 1 представлены теплофизические свойства полиэфирдревесных композитов. В табл. 2 приведены

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

30

35

40

45

50

55

60

65

Количество второго наполнителя (отходы промышленности, АФО, ППС, ППУ) в % от древесного

физико-механические свойства древесного композита на полиэфирной основе.

Полиэфирдревесный композит обладает средней плотностью 500 кг/м3. При введении в него второго наполнителя (за исключением пенополиуретановой крошки) плотность материала увеличивается (рис. 1), что сказывается и на теплофизических характеристиках. По сравнению с древесно-стружечными плитами, изготовленными на основе карбамидоформальдегидной и фенолоформаль-дегидной смол, древесный композит на полиэфирной смол отличается меньшей величиной X и а (табл. 1).

Для всех полиэфирдревесных композитов характерна небольшая величина набухания 1,3—4%, так как смола обволакивает древесный наполнитель, изолируя его тем самым от контакта с водой. Однако при этом материал имеет высокое водопоглощение. Такое поведение объясняется следующим. Вода заполняет поры, образовавшиеся в композите, и лишь небольшое ее количество проникает в древесный наполнитель [3]. Наилучшие гидрофизические свойства (водопоглощение и набухание) характерны для полиэфирдревесных композитов с добавлением АФО и керамзитовой крошки, с увеличением содержания которых плотность упаковки частиц возрастает, а водопоглощение и набухание уменьшаются (рис. 2). Древесный композит с содержанием пенопо-лиуретанового наполнителя имеет наибольшее водо-поглощение, что связано с его высокой пористостью. Кроме того, при большом его содержании увеличивается объем самого композита; полимерная пленка вокруг частиц древесного наполнителя становится прерывистой, и набухание растет, достигая 10%.

Прочность и твердость полиэфирдревесного композита (только на одном древесном наполнителе) ниже, чем у ДСП. При введении АФО или керамзита механические характеристики возрастают (рис. 3), а при введении пенополиуретановой и резиновой крошки снижаются (табл. 2). При этом наилучшими механическими

б 6 5 4

I

S 3

2

^^^ 1

----Г 1 1 —------3 I I I —О

70

30

35

40

45

50

55

60

65

70

Количество второго наполнителя (отходы промышленности, АФО, ППС, ППУ) в % от древесного

Рис. 1. Влияние соотношения наполнителей на: а - плотность; б- прочность композита на полиэфирной основе при изгибе: 1 - АФО; 2 - пенопо-ли-стирол; 3 - пенополиуретан

а

0

www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал fg.f rj ^ Г f 2 j | Lj;. | LJ й

68 август 2010

Таблица 1

Состав П:Д:ППУ= 1:0,5:0,5 П:Д=1:1 П:Д:АФО = 1:0,33:0,67 П:Д:К=1:0,33:0,67 ДСП [3]

Плотность, кг/м3 420 480 942 1200 400-1000

Теплопроводность, Вт/(м-К) 0,07 0,072 0,152 0,174 0,09-0,15

Коэффициент линейного термического расширения аХ10-6, 1/оС 0,1 1,6 3,6 3,8 3-5

Примечание. П - полиэфирная смола; Д - древесный наполнитель; АФО - асбофрикционные отходы; К - керамзит; ППУ - пенополиуретановая крошка.

Таблица 2

№ состава Соотношение Д:Р Прочность при изгибе, МПа Твердость, МПа Плотность, кг/м3 Водопоглощение 24 ч, % Набухание 24 ч, %

1* - 0,98 3,2 420 72 2,5

2 1:1 0,59 2,25 702 69 3,9

Примечание. Д - древесный наполнитель; Р - резиновая крошка; * - без добавления резиновой крошки.

30 35 40 45 50 55 60 65 70

Количество второго наполнителя (отходы промышленности, АФО, ППС, ППУ) в % от древесного

Рис. 2. Влияние соотношения наполнителей на водопоглощение в течение 2 ч; набухание в течение 2 ч древесного композита на полиэфирной основе: 1 - АФО; 2 - пенополистирол; 3 - пенополиуретан

свойствами обладает полиэфирдревесный композит с большим содержанием керамзитовой крошки.

Выводы: По сравнению с ДСП полиэфирдревесные композиты обладают улучшенной экологичностью, низким набуханием (в 5 раз ниже) и меньшей величиной водопоглощения (в 1,5 раза ниже), меньше подвержены термическому расширению, но уступают ДСП по механическим характеристикам.

Повышенные гидрофизические свойства позволят применять данный материал как теплоизоляционный в конструкциях пола и стеновых ограждений.

Ключевые слова: полиэфирдревесные композиты, водостойкость, набухание, теплопроводность, физико-механические свойства.

Список литературы

1. Маркин А.А. О технологическом режиме производства древесного композита на основе полиэфирной смолы / Новые энерго- и ресурсосберегающие на-у-коемкие технологии в производстве строительных материалов: Сб. статей Междунар. научно-техн. конф. Пенза: Приволжский дом знаний, 2008. 236 с.

2. Киселева О.А., Маркин А.А. Высоконаполненный древесный композит на полиэфирной основе/ На-

дежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов: материалы V Междунар. научно-технич. конф. Волгоград, апрель 2009. Волгоград : ВолгГАСУ, 2009. Ч. I. 233 с.

3. Маркин А.А. Полиэфирные композиты с добавлением отходов промышленности / VII Междунар. науч-но-практ. интернет-конф. «Состояние современной строительной науки—2009». Полтава: ЦНТЭИ. 2009. С. 41-43.

A.B. Ушеров-Маршак

БЕТ0Н0ВЕДЕНИЕ

лексикон

М.: РИФ «СТРОЙМАТЕРИАЛЫ», 2009. 112 с.

Издание подготовлено в виде толкового словаря, ориентированного на формирование понятийно-терминологического аппарата бетоноведения - одной из динамично развивающихся, сложных и специфических областей материаловедения. Учтены тенденции международной интеграции науки о бетоне и его технологии.

«Бетоноведение: лексикон» содержит более 650 терминов и понятий, 150 аббревиатур международно признанных словосочетаний, наиболее часто употребляемых в профессиональной научно-технической литературе и нормативных документах. Особенность издания состоит в насыщенности информацией физико- и коллоидно-химического характера в связи с возрастающей ролью этих знаний при обосновании составов, структур, свойств, технологических процессов получения и службы бетона.

Издание рассчитано на широкий круг представителей науки, образования, в том числе учащихся вузов и колледжей, практики строительной сферы.

Цена 1 экз. без почтовых услуг 250 р., НДС не облагается Книгу можно заказать с сайта издательства

www.rifsm.ru

Тел./факс: (495) 976-20-36, 976-22-08 e-mail: mail@rifsm.ru

■f: ■ научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru

Ы- ® август 2010 69

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.