Разработка технологии полимеризационного наполнения ПКА дисперсными наполнителями (166519)

Посмотреть архив целиком

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:

  • ε - 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

Показатели свойств

Значения

Внешний вид

Кристаллы белого цвета

Молекулярная масса, г/моль

113

Температура плавления, °С

68-70

Температура кипения, °С

262

Плотность, кг/м3

1476


ε -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

Показатели свойств

Фосфорная кислота

Внешний вид

Бесцветные кристаллы

Молекулярная масса, г/моль

98

Температура плавления, 0С

42,35

Температура кипения, 0С

864

Плотность, кг/м3

1,87


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

Характеристика

Значение свойств

Плотность, кг/м3

7600

Остаточная магнитная индукция (Br), Тл

0,81

Коэрцитивная сила по намагниченности (Нсм), кА/м


1048

Коэрцитивная сила по индукции (Нсв), кА/м

504

Максимальное энергетическое произведение (ВН)max, кДж/м3


101

Размер частиц, мм

0,05-0,2


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:

Содержание полимера, % 15-20

Содержание НМС, % не более 2

Остаточная магнитная индукция, Тл не менее 0,3

Коэрцитивная сила, кА/м не менее 320-350

Прочность при межслоевом сдвиге, МПа не менее 5


2. Методы и методики эксперимента


Целью данной работы являлась оценка основных качественных характеристик полимеризационнонаполненного поликапроамида сплавом Nd-Fe-B.

В основу метода получения ПКМ заложен принцип синтеза поликапроамида путем полимеризации капролактама, осуществляемый в промышленном масштабе.


2.1. Синтез ПКА


ε-Капролактам растирают в фарфоровой ступке. В предварительно взвешенную сухую ампулу берут навеску капролактама с точностью до 0,0002 г. С помощью микропипетки вводят в ампулу расчетное количество активатора. Ампулу быстро запаивают. Затем ампулу помещают в песчаную баню с температурой 260°С для полимеризации капролактама; время полимеризации 6 часов.


2.2. Определение НМС


Для определения содержания НМС полученный полимер измельчают и кипятят со 100 мл воды в течение 2-х часов в круглодонной колбе с обратным холодильником для удаления мономера и низкомолекулярных примесей. Фильтруют, промывают и сушат. Выход полимера рассчитывают по формуле:

,

где m0 – навеска полимера до кипячения, г,

m1 – навеска полимера после кипячения, сушки, г.


2.3. Определение вязкости растворов ПКА


Экспериментальные методы определения сводятся к измерению значений для ряда концентраций раствора. Рассчитанные значения ηуд/С=f(С) и экстраполируют полученные данные к С=0.

Измерение значений ηо и η проводят в капиллярных вискозиметрах типа ВПЖ-4. Определенное с помощью экстраполяции значение характеристической вязкости [η] позволяет рассчитать молекулярную массу (Мn) полимера по формуле Марка – Куна – Хаувинка:

[η]=КМn2

Константа Хаггинса определяется из соотношения:


2.4. Определение температуры плавления


Температура плавления полученного волокнонаполненного поликапроамида определяется на песчаной бане. Полученный полимер помещают в пробирку, туда же опускается термометр на 500°С, и нагревается до полного расплавления. Записывают две температуры: одну, при которой появляется жидкая фаза; а другая при которой все вещество превратилось в расплав. Интервал температур между началом плавления и его окончанием называется температурой плавления.


Случайные файлы

Файл
162776.rtf
12529.rtf
22527.rtf
111722.doc
48562.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.