Проанализированы данные теплового старения древесных пластиков без добавления связующих веществ на биоактивированном пресс-сырье.The heat ageing of wood-plastic composites produced without adhesives based on bioactivated pressed raw materials was analyzed

Артемов, А. В.

Бурындин, Б. Г.

Савиновских, А. В.

Electronic archive of the Ural State Forest Engineering University

   287  УДК 674.81 А.В. Артѐмов, А.В. Савиновских, Б.Г. Бурындин (A.V. Artyomov, A.V. Savinovskih, B.G. Buryndin) УГЛТУ, Екатеринбург (USFEU, Ekaterinburg)  ДОЛГОВЕЧНОСТЬ  ДРЕВЕСНЫХ  ПЛАСТИКОВ БЕЗ  СВЯЗУЮЩИХ  НА  БИОАКТИВИРОВАННОМ ПРЕСС-СЫРЬЕ (DURABILITY  OF  WOOD-PLASTIC  COMPOSITES   PRODUCED WITHOUT  ADHESIVES  BASED  ON  BIOACTIVATED  PRESSED RAW  MATERIALS)  Проанализированы данные теплового старения древесных пластиков без добавления связующих веществ на биоактивированном пресс-сырье. The heat ageing of wood-plastic composites produced without adhesives based on bioactivated pressed raw materials was analyzed.  При оценке долговечности материалов широко применяют метод ускоренного теплового старения. Суть его заключается в том, что по ско-рости изменения свойств материала при повышенной температуре опреде-ляют экстраполяцией изменение тех же свойств материала при нормальной температуре [1]. В связи с этим было проведено сравнительное изучение теплового старения изделий на основе древесного пластика без добавления связующего (ДП-БС): - биоактивированного иловой смесью ДП-БС (ил.см.); - модифицированного гидролизным лигнином ДП-БС (ил.см.+ГЛ). Термообработка образцов проводилась в термошкафу при температу-ре 50 °С. В каждом тепловом режиме испытано по 6 образцов – дисков,  изготовленных горячим прессованием при Т = 180 С, Р = 40 МПа. После 10, 50, 100, 200 и 400 ч теплового старения изымались по три диска каж-дого пластика и после их кондиционирования в течение суток опреде-лялась их прочность при изгибе в трех параллелях. До начала испытания была определена прочность при изгибе у образцов, не прошедших тер-мообработку (контроль).  Для прогноза теплового старения был использован экстра-поляционный метод, заложенный в ГОСТ 9.707–81, который широко при-меняется для прогноза долговечности материалов. Долговечность исследу-емых материалов реал в реальных условиях эксплуатации вычислялась по формуле 1 1,ЕаR Т Тиск эквиск реале           (1) где иск, Тиск – долговечность и температуры в условиях ускоренных жест-ких испытаний, ч, К; Электронный архив УГЛТУ   288  реал,  Тэкв – долговечность и температуры в реальных условиях эксплуа-тации, ч, К; Еа – энергия активации процесса разложения (старения), Дж/моль. Полученные зависимости прочности при изгибе и продолжитель-ности термовыдержки (рис. 1) были аппроксимированы с помощью ло-гарифмической функции (при построении графических зависимостей были исключены пики в первоначальное время термообработки, кото-рые в первую очередь обусловлены продолжающимися процессами по-ликонденсации, а не процессами разрушения материала).     Рис. 1. Влияние температуры на прочность дисков при изгибе  Были получены следующие логарифмические зависимости с их коэффициентами достоверности: - ДП-БС (ил.см.+ ГЛ): y = -1,5893Ln(x) + 13,806, R2 = 0,9755; - ДП-БС (ил.см.): y = -0,4882Ln(x) + 15,525, R2 = 0,9393. По полученным уравнениям были определены следующие сроки старения дисков ηиск в условиях ускоренных испытаний: для ДП-БС (ил.см. + ГЛ) – 49,68 ч; для ДП-БС (ил.см.) – 77,48 ч соответственно. Значение энергии активации Еа процесса разрушения изделий рас-считывалось из следующих соображений. Применительно к полимерам и композиционным материалам на основе древесины основной причи-ной старения является термоокислительная деструкция макромолекул полимера, связующего или компонентов древесины. Эта химическая ре-акция протекает по цепному механизму, и скорость такой реакции экс-поненциально зависит от температуры: ,ЕаRТК ае                (2) где К – константа скорости реакции, с-1; Еа – энергия активации процесса старения, Дж/моль; R – универсальная газовая постоянная, Дж/(град·моль); Т – температура, К; а – предэкспоненциальный множитель. Электронный архив УГЛТУ   289  На основе экспериментальных данных были построены графиче-ские зависимости для каждого вида пластика, с помощью которых опре-делялся порядок реакции с последующим расчетом энергии активации.  На основании полученных данных можно сказать, что для ДП-БС (ил.см.) преимущественна реакция нулевого порядка, а для ДП-БС (ил.см.+ГЛ) реакция третьего поряка. Для дальнейшего расчета энергии активации использовалось полученное уравнение прямой. Энергия Еа была определена по тангенсу угла наклона прямой (рис. 2).     Рис. 2. Зависимость lg долговечности от 1/Т  Реальная (эквивалентная) температура эксплуатации Тэкв была выяв-лена с помощью номограмм [2]. После определения Еа, иск и Тэкв по уравнению (1) был выполнен рас-чет долговечности изделий в реальных условиях эксплуатации реал и полу-чены результаты (таблица), которые свидетельствуют, что предполагаемый срок эксплуатации (реал) ДП-БС (ил.см.) составляет 7,5 лет, а ДП-БС (ил.см.+ГЛ) – 0,2 года.  Результаты расчетов по прогнозу долговечности пластиков  Материал дисков ДП-БС (ил.см.+ГЛ) ДП-БС (ил.см.) Энергия активация старения Еа, кДж/моль 96 177 Температура эксплуатации, ТЭ (Треал), К 293 293 Долговечность в искусственных условиях иск, сут 49,68 77,48 Долговечность в реальных условиях реал, год 0,2 7,5  Библиографический список  1. Хрулѐв В.М. Долговечность древесностружечных плит / В.М. Хру-лѐв, К.Я. Мартынов. М.: Лесная промышленность. 1977. 168 с. Электронный архив УГЛТУ   290  2. Липатов Ю.С. Справочник по химии полимеров / Ю.С. Липатов, А.Е. Нестеров, Т.М. Гриценко, Р.А. Веселовский. Киев: Наукова думка. 1971. 280 с.   УДК 678 А.А. Ковалев, О.Ф. Шишлов (А.А. Kovalev, O.F.Shishlov) ПАО «Уралхимпласт», Нижний Тагил (JSC «Uralchimplast», Nizny Tagil) В.В. Глухих (V.V. Gluckhih) УГЛТУ, Екатеринбург (USFEU, Ekaterinburg)  ИЗУЧЕНИЕ  ТЕРМИЧЕСКИХ  СВОЙСТВ  БЕНЗОКСАЗИНА   НА  ОСНОВЕ  КАРДАНОЛА (STUDY  OF  CARDANOL-BASED  BENZOXAZINE   THERMAL  BEHAVIOR)  Методами ТГА и ДСК изучены термические свойства бензоксазина на основе карданола. Thermal behavior of cardanol-based benzoxasine was studied by means of TGA and DSC.  Бензоксазины представляют интерес в качестве мономеров, а также отвердителей фенолформальдегидных и эпоксидных смол. Бензоксазины можно рассматривать как органические гетероциклические соединения, получаемые при совместной реакции монозамещенных аминов, альдегидов и фенолов [1]. Использование бензоксазинов в составе древесно-эпоксидных композитов позволяет снизить расход связующих вплоть до 30 % в составе материала [2]. В данном исследовании был проведен синтез бензоксазина на основе карданола с целью последующей модификации эпоксидных композиций для изготовления различных древесных композитов. При использовании в качестве исходных реагентов карданола, анили-на и формальдегида ожидается, что образование бензоксазина карданола (далее БК) протекает по реакции:  Электронный архив УГЛТУ

Durability of wood-plastic composites produced without adhesives based on bioactivated pressed raw materials

https://elar.usfeu.ru/bitstream/123456789/6486/1/konf-10-2017-095.pdf

Durability of wood-plastic composites produced without adhesives based on bioactivated pressed raw materials

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of the Ural State Forest Engineering University