Розроблення основ технології модифікації пінополістирольних відходів для переробки у в’язкотекучому стані

Abstract

Дисертація присвячена розробленню основ технологій модифікації пінополістирольних відходів полівінілпіролідоном завдяки його сорбції з рідинних середовищ з одночасним вивільненням газової фази та одержання сумішей ущільнених модифікованих матеріалів з полікапроамідом, придатних до переробки у в’язкотекучому стані за неускладненими технологіями для виготовлення виробів загальнотехнічного, електротехнічного та конструкційного призначення. Встановлені кінетичні закономірності вивільнення газової фази в умовах сегментальної рухливості полістиролу в рідинних середовищах залежно від природи середовища, температури і таких технологічних характеристик пінополістиролу, як уявна густина і ступінь подрібнення. Виявлено, що на закономірності сорбції макромолекул ПВП пінополістиролом впливає природа середовища, температура, концентрація та молекулярна маса ПВП. Досліджені реологічні властивості сумішей полікапроаміду з модифікованим ППС в умовах деформації зсуву при різних температурах, встановлений вплив кількості та природи додатку на технологічні властивості модифікованих матеріалів, на характер надмолекулярних структур, фізико-механічні, теплофізичні та сорбційні властивості одержаних матеріалів. На основі проведених досліджень розроблено технологічну схему процесу модифікації пінополістиролу під час його дегазації, розроблені основні технологічні стадії та обґрунтовано технологічні параметри процесу виготовлення литтям під тиском виробів різноманітного призначення з сумішей полікапроаміду з модифікованим ППС. Диссертация посвящена разработке основ технологий модификации пенополистирольных отходов поливинилпирролидоном благодаря его сорбции из|с| жидкостных сред с одновременным высвобождением газовой фазы и получения смесей уплотненных модифицированных материалов с поликапроамидом, пригодных к переработке в вязкотекучем состоянии для изготовления изделий разнообразного назначения. Обнаружено, что основными факторами влияния на процесс уплотнения пенополистирола является его технологические характеристики, природа среды и температура. Наибольшая степень уплотнения достигается в бутанольных средах, в сравнении с водой и на воздухе, в результате большей сегментальной подвижности макромолекул полистирола. С использованием критериев подобия рассчитана скорость оседания уплотненных частиц пенополистирола в бутанольных средах в зависимости от его мнимой плотности и степени измельчения, что позволило обосновать конструктивные особенности и геометрические размеры реактора. Закономерности сорбции ПВП пенополистиролом зависят от конформаций и структурных параметров макромолекул ПВП, которые в значительной степени определяются природой растворителя, температурой, концентрацией и молекулярной массой ПВП. Установлены рациональные технологические параметры процесса модификации и обнаружено их влияние на структуру и свойства полистирольного модификата. Обоснованы стадии и разработана технологическая схема процесса модификации ППС поливинилпирролидоном с раствора и обоснованы рекомендации осуществления технологического процесса за непрерывной схемой с использованием реактора-модификатора специальной конструкции. Разработан лабораторный и временный технологический регламенты, а также изготовлена экспериментальная партия модификата. Разработана технология получения в вязкотекучем состоянии однородных материалов на основе поликапроамида и уплотненного полистирольного модификата. Обоснована технологическая схема, установлены рациональные режимы и параметры переработки модифицированного поликапроамида в изделия литьем под давлением. На основании инструментальных исследований установлена совместимость в вязкотекучем состоянии между поликапроамидом и модифицированным пенополистиролом в результате равномерного распределения макромолекул ПВП в полистирольной матрице и межмолекулярных взаимодействий между функциональными группами ПВП и поликапроамида. Модифицированный ППС понижает технологическую усадку при литье под давлением поликапроамида и водопоглощение, а также повышает прочность при разрыве, поверхностную твердость и теплостойкость. Промышленными испытаниями подтверждена технологичность и эффективность использования материалов на основе поликапроамид – модифицированный ППС для изготовления литьем под давлением изделий электротехнического и конструкционного назначения с повышенными эксплуатационными показателями и высокой воспроизводимостью размеров. The thesis is devoted to the development of the technology bases of modification of foam polystyrene wastes by polyvinylpyrrolidone due to its sorption from liquid mediums with the simultaneous liberation of gas phase and the obtaining of mixtures of the packed modified with polycaproamide materials suitable for the processing in the viscous-fluid state by non-complicated technologies for production of wares of the generally-industrial, electrotechnical and construction purpose. Kinetic conformities to the law of gas phase liberation in the conditions of segmental mobility of polystyrene in liquid medium are established depending on the nature of medium, temperature and such technological parameters as an apparent density and degree of grinding. It is discovered that the nature of the medium, temperature, concentration and molecular mass of PVP influences the conformities to the law of PVP macromolecules sorption by polystyrene. Reological properties of polycaproamide and modified FPS mixtures in the conditions of shift deformation at different temperatures are investigated, influence of the quantity and the nature of addition on technological properties of the modified materials, on the type of supermolecular structures, physico-mechanical, thermophysical and sorption properties of obtained materials are established. On the basis of the conducted researches the technological sheme of the process of foam polystyrene modification during its degassing is developed, the basic technological stages are developed and technological parameters of the production process by casting under pressure of wares for various purposes from mixtures of polycaproamide with modified FPS are grounded.