Главная
Лабораторная работа
Тема:
Композиты на основе волокон
растительного
происхождения
В качестве
сырья при производстве полимерных композитов, наполненных волокнами растительного
происхождения, наиболее часто используются различные виды измельченных отходов
древесины или отходы льноперерабатывающей
промышленности. При применении таких наполнителей получают достаточно дешевые
композиционные материалы с высокими степенями наполнения.
Наиболее
эффективным методом переработки высоконаполненных композиций на основе термопластов
и волокон растительного происхождения является процесс пласт-формования.
Использование данного метода позволяет значительно уменьшить время цикла получения
изделий.
Недостатком
изделий из высоконаполненных композиций, полученных методом пласт-формования,
является плохое качество поверхности, обусловленное наличием на ней частиц
наполнителя, не смоченного полимером, а также возможная
разнотолщинность полученных изделий.
I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Качество плит одинаковой формы и
размеров, отформованных при одинаковых технологических режимах, оценивают по
внешнему виду, усадке, разнотолщинности и структуре.
Структуру композиционных материалов,
наполненных неизометрическими частицами, стохастически ориентированными в пространстве,
характеризуют: степенью наполнения (объемная или массовая доля частиц в композиции),
распределением размеров частиц и углов, задающих их ориентацию в пространстве.
II. ВЫПОЛНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКА
РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ
1.
Определение относительной усадки
Оборудование и материалы: плиты изготовленные методом пласт-формования,
линейка металлическая, штангенциркуль, микроскоп.
Ход работы. При
определении относительной линейной усадки размеры плиты, полученной пласт-формованием, сравнивают с размерами формы.
Измеряют линейные размеры образцов (не менее чем в
трех местах) и соответствующие размеры оформляющей части пресс-формы с
точностью до 0,01 мм.
Усадку в процентах рассчитывают по формуле
где l –
длина пластины, мм; l1 – длина пресс-формы, мм.
Полученные
результаты заносят в табл. 1.
2.
Определение разнотолщинности
Оборудование и материалы: плиты, изготовленные методом пласт-формования,
линейка металлическая, штангенциркуль, микроскоп.
Ход работы.
Измеряют толщину отформованной пластины по периметру через 50 мм. Разнотолщинность ∆
рассчитывают по формуле
где hmax – максимальная толщина пластины, мм; hi – толщина
в данной точке, мм.
Полученные
результаты заносят в табл. 1 и делают вывод о
наблюдаемой разнотолщинности полученных изделий.
3.
Изучение распределения размеров частиц
Оборудование и материалы: плиты, изготовленные методом пласт-формования,
линейка металлическая, штангенциркуль, микроскоп.
Ход работы. Готовые плиты, полученные методом пласт-формования, устанавливают на горизонтальную
поверхность и проводят необходимые замеры металлической линейкой или штангенциркулем.
При использовании мелкой фракции наполнителя (менее 2 мм) замеры проводят при
помощи микроскопа.
Определяют
размеры – длину l
и ширину h – в
изделии для каждой частицы. По результатам не менее 250 измерений каждого параметра
рассчитывают параметры распределения – среднее значение, среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации. Строят
гистограммы распределения и проверяют гипотезу о соответствии распределения
закону Вейбулла (как наиболее подходящему по физическому
смыслу исследуемых случайных величин).
Полученные
результаты заносят в табл. 1. Делают вывод о средней длине частиц в изделии.
Таблица
1
|
Материал |
S, % |
∆ |
lср, мм |
hср, мм |
Vlср,
% |
Vhср,
% |
Закон распределения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.
Определение распределения углов, задающих ориентацию частиц наполнителя в пространстве
Оборудование и материалы: плиты, изготовленные методом пласт-формования,
линейка металлическая, штангенциркуль, микроскоп.
Ход работы. Относительно короткие частицы
наполнителей в плоских изделиях ориентированы преимущественно в плоскостях, параллельных
формообразующим поверхностям.
На плитах, полученных методом пласт-формования,
изучают распределение угла θ, задающего
отклонение частиц наполнителя (рис. 1).
Рис. 1. Схема замеров углов θ, задающих
отклонение частиц
наполнителя
По измеренным
углам находят параметры распределения – среднее значение и коэффициент вариации,
строят гистограммы распределения в декартовых координатах.
Все
полученные результаты заносят в табл. 2.
Делают вывод о
преимущественной ориентации частиц наполнителя при изготовлении изделий методом
пласт-формования.
Таблица 2
|
Материал |
θср,
град |
Vθср, % |
Закон распределения |
|
|
|
|
|
Литература
1.
Пластмассы. Метод определения усадки: ГОСТ 18616–80. – Взамен ГОСТ 18616–73; введ. 01.01.1980. – М.: Изд-во стандартов, 1980. – 15 с.
2. Льнокостра как наполнитель вторичных полиолефинов / А. Н.
Калинка [и др.] // Материалы, технологии, инструменты. – 2005. – Т. 10, №4. –
С. 18–22.
3. Структура
и механические свойства композиций «полипропилен-древесные
частицы» в плоских изделиях, получаемых пласт-формованием / В. П. Ставров [и др.] // Материалы. Технологии. Инструмент. – 2004.
Т. 9, № 2. – С. 39–43.
Вопросы для
подготовки к защите работы
- Каким
методом изготавливают изделия из термопластов, наполненных волокнами растительного
происхождения?
- Какими
параметрами описывают качество отформованных изделий из высоконаполненных термопластов?
- Какие
параметры описывают структуру композиционных материалов, наполненных волокнами
растительного происхождения? Как их определяют?
email: KarimovI@rambler.ru
Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21
Теоретическая механика Строительная механика
Прикладная механика Детали машин Теория машин и механизмов
