НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

“ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

ХРОМИШЕВ Віталій Олександрович

УДК: 678.026.3: 678.674.4:620.178.5

РОЗРОБКА ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ ФУТЕРУВАННЯ ГАЛЬВАНІЧНИХ ВАНН

05.17.06 - технологія полімерних і композиційних

матеріалів

автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Львів – 2002

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Мелітопольському державному педагогічному університеті Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: кандидат технічних наук, професор Хорошилова Таміла Іванівна, Мелітопольський державний педагогічний університет, завідувач кафедри хімії та хімічної технології.

Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор Яковлева Раїса Антонівна, Харківський державний технічний університет будівництва і архітектури, завідувач кафедрою загальної хімії ;

- кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник Середницький Ярослав Антонович, провідний спеціаліст Органу з сертифікації протикорозійних ізоляційних покриттів трубопроводів “УкрСЕПРОтрубоізол” при Фізико-механічному інституті ім. Г.В. Карпенка НАН України.

Провідна установа: Український державний хіміко-технологічний університет Міністерства освіти і науки України, кафедра переробки пластмас та фото-, нано- і поліграфічних матеріалів, м. Дніпропетровськ.

Захист відбудеться “19” грудня 2002 р. о 1600 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.07 у Національному університеті “Львівська політехніка” за адресою: 79013, Львів-13, вул. С. Бандери, 12/8 навч. корпус, аудиторія 339.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного університету “Львівська політехніка” (м. Львів, вул. Професорська, 1).

Автореферат розісланий “14” листопада 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 35.052.07

кандидат технічних наук, доцент Дзіняк Б.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Електроліти, що використовуються в гальванічних виробництвах, мають високу агресивність, тому обладнання для гальванічних виробництв повинно мати високу корозійну стійкість.

Низька корозійна стійкість гальванічного обладнання спричинює ряд небажаних явищ, таких як: забруднення електроліту та зниження якості покриттів; великі трудові і фінансові витрати, погіршення умов праці робітників. Тому в даний час у гальванічному виробництві гостро стоїть проблема підвищення корозійної стійкості, а з нею довговічності гальванічного обладнання.

Довговічність гальванічного обладнання можна досягнути шляхом використання футерувальних матеріалів - полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) з підвищеною хімічною стійкістю. При використанні ПКМ як футерувального матеріалу нагальною потребою стало не тільки підвищення хімічних та фізико-механічних властивостей ПКМ, але і збереження їх в умовах зволоження й дії хімічно агресивних середовищ.

Досягнення сучасної техніки і технології відкривають широкі можливості фізичного впливу на ПКМ на різних стадіях отримання, модифікації та монолітизації ПКМ і надання йому комплексу стабільних експлуатаційних властивостей. Вибір методу модифікації та структурування визначається вимогами до утвореного ПКМ, складом і властивостями вихідної композиції для його отримання, а також економічними міркуваннями.

Тому є актуальною проблема розробки хімічно стійких ПКМ та підвищення їх фізико-механічних властивостей з метою захисту гальванічного обладнання від корозії, що складає основне завдання нашого дослідження.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася відповідно до науково-дослідного плану Мелітопольського державного педагогічного університету і Міносвіти України: “Розробка і впровадження технології виготовлення і ремонту електролізних ванн на основі синтетичних матеріалів і захисних покриттів”(номер держ. реєстрації 01.86.0113046).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка нових хімічно стійких в середовищі гальванічних розчинів композиційних матеріалів з високими і стабільними властивостями на основі полімерного зв'язуючого та вуглецевовмістних наповнювачів і наповнювачів на основі відходів гальванічного виробництва, а також удосконалення технології їх одержання.

Для досягнення поставленої мети вирішувались наступні задачі дослідження:

- визначення впливу наповнювача на реологічні властивості поліестерних та епоксидних систем та композицій на їх основі;

- вивчення водостійкості та хімічної стійкості в агресивних середовищах поліестерних вуглепластиків;

- вивчення впливу агресивних середовищ на властивості модифікованих вуглепластиків;

- вивчення залежності структурування поліестерних вуглепластиків під впливом поля низькочастотної вібрації;

- вивчення впливу механоактиваційної обробки наповнювачів на фізико - механічні властивості поліестерного вуглепластику;

- визначення технологічних режимів структурування і модифікації поліестерних композицій у полі низькочастотної вібрації;

- розробка технології футерування гальванічного обладнання хімічно стійким матеріалом в умовах виробництва;

-

Об’єкт дослідження: полімерні композиційні матеріали (ПКМ) на основі поліестерної смоли.

Предмет дослідження: розробка технології формування футерувального покриття з поліестерних вуглепластиків на основі промислової хімічно стійкої поліестерної смоли марки ПН-15, полімерні композиційні матеріали на основі поліестерної смоли марки ПН-15 та твердих відходів ванн хромування як наповнювача.

Методи дослідження. У роботі використана комплексна методика досліджень, яка умовно складається з трьох методів: перша – дослідження процесів тверднення та технологічних властивостей полімерних композицій (ротаційна віскозиметрія, ІЧ-спектроскопія); друга – дослідження структури, властивостей поліестерних вуглепластиків та складу твердих відходів гальванічних виробництв (стандартні методики для визначення фізико-механічних властивостей, рентгенографічний фазовий аналіз, атомна спектроскопія, спектрофотометрія, електронна мікроскопія, акустичні методи); третя – стандартні методи вивчення експлуатаційних характеристик полімерів.

Наукова новизна роботи полягає у розроблені технологічних умов створення хімічно стійкого футерувального матеріалу з підвищеними механічними властивостями на основі поліестерної смоли марки ПН-15 та дисперсних наповнювачів, таких як вугленаповнювач та тверді відходи ванн хромування. Вперше доведено, що максимальний вплив на хімічну стійкість та механічні властивості композиційного матеріалу на основі поліестерної смоли ПН-15 досягається дією поля низькочастотної вібрації в момент максимального екзотермічного ефекту (період гелеутворення) при твердненні смоли.

Виявлено синергізм дії поля низькочастотної вібрації та механоактиваційної обробки на зростання однорідності, хімічної стійкості та механічних властивостей композиційного матеріалу на основі олігоестеру та твердих відходів гальванічних виробництв.

Виявлені зміни структури та складу твердих відходів ванн хромування під час механоактиваційної обробки і встановлено взаємозв’язок між цими змінами та хімічною стійкістю композиту після тверднення.

Здійснено оптимізацію складу наповненого композиційного матеріалу на основі поліестерної смоли та вуглецевого наповнювача, при твердненні яких отримано композит потрібної хімічної та механічної стійкості.

Вперше встановлені закономірності впливу дискретного вуглецевого волокна та твердих відходів гальванічних виробництв на реологічні характеристики розчину олігоестеру.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблений технологічний процес футерування гальванічного обладнання і інтенсифікації структуроутворення ПКМ на основі поліестерного зв'язуючого дозволяє підвищити довговічність гальванічного обладнання при зниженні витрат на його виготовлення. Крім цього, використання твердих відходів ванн хромування дозволяє частково вирішити проблему утилізації відходів гальванічного виробництва

Результати роботи успішно апробовані в промислових умовах на Мелітопольському заводі тракторних гідроагрегатів (виготовлено і випробувано 4 гальванічні ванни, які футеровані розробленими ПКМ).

Особистий внесок. Дисертант брав активну участь у постановці задач досліджень та у формулюванні теми дисертаційної роботи. Автором здійснені патентний пошук і аналіз літературних джерел з питань підвищення хімічної стійкості обладнання гальванічних виробництв і фізичної модифікації ПКМ на основі поліестерного зв’язуючого.

Автор безпосередньо брав участь в експерименті, узагальненні та інтерпретації одержаних результатів, виготовленні гальванічного обладнання та впровадженні його у виробництво. Аналіз результатів та оформлення публікацій, доповідей та заявки на винахід здійснено у творчій співпраці з колегами.

Апробація результатів дисертації. Матеріали основних розділів дисертації повідомлені і обговорені на науково-технічних семінарах, з’їздах і конференціях: Всесоюз. семінарі “Диффузионные процессы в противокоррозионных полимерных покрытиях” (Москва, НИИТЭХИМ, 1988); школі – семінарі “Применение прогрессивных лакокрасочных покрытий для антикоррозионной защиты металлических, бетонных и железобетонных конструкций” (Київ, 1988 р.); Міжрегіональній науково-технічна конференції “Технологические и экологические проблемы защиты металлов от коррозии”, Иркутск, 1991р.; XV Менделеєвському з’їзді по загальній і прикладній хімії, Мінськ, 1993 р.; семінарі “Полимеры,  пластмассы,  резина  и изделия из  них” (Київ, 1995 р.); Всеукраїнській науково-технічній конференції “Безвідходна технологія, комплексне використання сировини - шляхи підвищення ефективності виробництва в умовах ринку” (Мелітополь, 1996 р.); Всеукраїнській виставці –семінарі “Полімери та полімерні композиційні матеріали: сьогодні і завтра” (Харків, 1998 р.); VII міжнародній науково-технічній конференції “Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье” (Харків, 12-15 травня 1999 р.); ІХ Українській конференції з високомолекулярних сполук (Київ, 26-28 вересня 2000р.).

Публікації. Основний зміст дисертаційної роботи викладено у 11 публікаціях, у тому числі 8 статтях та 3 тезах доповідей. Отримано Патент України.

Структура та обсяг роботи. Робота складається з вступу, який включає загальну її характеристику, чотирьох розділів, висновків, списку літератури та додатків. Повний обсяг дисертації становить 125 сторінок, включає 26 рисунків, 34 таблиці, бібліографію (173 найменування) та 4 додатків, які мають обсяг 10 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертації, сформульована мета та задачі досліджень, наведено дані про наукову новизну і практичну цінність, узагальнено результати апробації роботи.

У першому розділі наведено аналіз науково-технічної літератури та патентно-інформаційних джерел з питання використання полімерних композиційних матеріалів для захисту гальванічного обладнання. Відображено позитивні якості існуючих футерувальних матеріалів, а також їх недоліки.

Систематизовані літературні відомості про використання вуглепластиків у різних галузях промисловості. Публікацій про використання вуглепластиків для захисту гальванічного обладнання не виявлено.

Приділена увага методам інтенсифікації процесів структурування ПКМ на основі поліестерних зв’язуючих. Обґрунтована можливість використання низькочастотної вібрації та механоактиваційної обробки наповнювачів як методів підготовчої операції для покращення експлуатаційних властивостей ПКМ.

На підставі детального аналізу науково-технічної інформації, а також сучасних вимог до ПКМ, які використовуються у гальванічних виробництвах, сформульовані мета та задачі досліджень.

В другому розділі розглянуті об’єкти та методи досліджень.

Об'єкти досліджень: поліестерна смола марки ПН-15 (ОСТ 6-05-431-78), ініціатор - гідропероксид ізопропілбензолу (ТУ 38-10-293-84), активатор НК-1 /нафтенат кобальту/ (ТУ 6-05-1075-76), наповнювач - вугільна тканина УТМ-8-1 ( ТУ 48-20-17-77), стандартний електроліт хромування, електроліти нікелювання та цинкування, тверді відходи ванн хромування.

Структурування досліджених ПКМ здійснювалось на вібраційному стенді ВС-15М. Зразки з ПКМ структурували за оптимальними режимами, які визначили в результаті оптимізації отриманої математичної моделі за допомогою програми на ЕОМ. Механоактиваційну обробку наповнювачів здійснювали на вібраційному кульовому млині.

У роботі використана комплексна методика досліджень, яка умовно складається з трьох груп методів: перша - дослідження процесів тверднення та технологічних властивостей полімерних композицій (ротаційна віскозиметрія, ІЧ-спектроскопія); друга - дослідження структури, властивостей поліестерних вуглепластиків та складу твердих відходів гальванічних виробництв (стандартні методики для визначення фізико-механічних властивостей, рентгенографічний фазовий аналіз, атомна спектроскопія, спектрофотометрія, електронна мікроскопія, акустичні методи); третя - стандартні методи вивчення експлуатаційних характеристик полімерів. Проведення досліджень здійснено за кількістю дослідів, що забезпечила вірогідність 0,95.

У третьому розділі досліджено за допомогою атомної спектроскопії хімічний склад відходів ванн хромування. Встановлено, що до складу твердих відходів ванн хромування входять: Cu(II) - 0,5-1,510-5%; Cr(VI) - 0,55-0,59 %; Cr(III) - 24, 6-24,9 %; Fe(III) - 63,0- 65,0 %; Pb (IV) - 2,0-4,0 %; Zn(II) - 6-910-4 %; Mn(II)- 7-910-5 %; SO42- - 7,2 –8,4 %.

Для виявлення фазового складу був здійснений рентгенографічний аналіз відходів. Розшифрування дифрактограм показало, що в твердих відходах є кристалічний компонент, який досить добре збігається з даними для сполуки PbCrО4, а також не виключена присутність невеликої кількості сполук Cr2O3 і Fe2O3. Всі інші металовмісні включення знаходяться у аморфному стані.

Методом ротаційної віскозиметрії досліджено реологічні властивості поліестерного компаунду. Показано, що ефективна в’язкість поліестерного компаунду значно зменшується зі збільшенням швидкості зсуву в діапазоні 5-20 с-1 (рис.1 ). Це вказує на те, що дані системи є структурованими, що проявляється в непропорційності значень швидкості і напруження зсуву.

Встановлено, що введення твердих відходів гальваніки не впливає на процес структуроутворення на відміну від вуглецевого волокна. Практично лінійний характер залежності швидкості зсуву від напруження зсуву підтверджує, що досліджувана система розчин олігоестермалеїнат (ОЕМ) - вуглецеве волокно є структурованою системою.

Аналіз реологічних властивостей композицій показав, що збільшення вмісту вуглеволокна до 10 мас. ч. не впливає на їх технологічність, що дозволяє рекомендувати їх для футерування. Рубане вуглецеве волокно при внесенні до розчину олігоестермалеінату сприяє виникненню тиксотропних структур у полімерній системі.

Рис. 1. Залежність в'язкості ОЕМ від швидкості зсуву при 291 К,

= 49,5 Гц без наповнювача (1) і з вмістом вуглецевого волокна

1,0 (2); 3,0 (3); 5,0 (4) та твердих відходів гальваніки

1,0 (5); 5,0 (6); 10,0 (7).

У четвертому розділі наведено результати розробки та дослідження властивостей поліестерних ПКМ, а також впливу поля низькочастотної вібрації та механоактиваційної обробки наповнювача на розроблені ПКМ. На підставі аналізу результатів експерименту та математичного планування був обраний оптимальний режим структурування вуглепластиків у полі низькочастотної вібрації (табл. 1).

Таблиця 1

Оптимальні параметри режиму структурування ПКМ на основі поліестерних зв'язуючих у полі низькочастотної вібрації

Найменування параметра | Значення параметра

Частота коливань, Гц | 50

Амплітуда коливань, мм | 1,74

Час дії вібрації, хв. | 60

Момент накладення вібрації | Період гелеутворення в системі

Оптимальний вміст наповнювачів у поліестерному ПКМ складає: дискретного вуглецевого волокна – 5 мас.ч., вуглетканини – 55 мас.ч.

Методом електронної мікроскопії встановлено, що структура поліестеру, сформованого без дії низькочастотної вібрації, являє собою крупнокомірчасті глобулярні утворення (рис. 2, а). У випадку впливу поля низькочастотної вібрації в матеріалі після тверднення з’являються упорядковані області, причому вплив вібрації досягає максимуму в період гелеутворення полімеру (рис. 2, б).

а б

Рис. 2. Електронні мікрофотографії (30000) вугільних реплік 56%-них стирольних розчинів ОЕМ після тверднення:

а) без вібрації; б) після вібрації протягом 60 хв. при частоті 50,0 Гц.

Досліджено вплив поля низькочастотної вібрації на фізико-механічні властивості поліестерних вуглепластиків. Встановлено, що фізико-механічні показники вуглепластиків зростають на 22 -100%: руйнуюча напруга при згині збільшується на 40-100%, твердість за Барколом зростає на 22-26%, а ударна в'язкість - на 40-45% (табл. 2). Збільшення показників фізико-механічних властивостей поліестерних вуглепластиків свідчить про підвищення однорідності і агрегативної стійкості утворених структур.

Методом ІЧС було показано, що у поліестерних вуглепластиків після тверднення, внаслідок дії поля низькочастотної вібрації в момент гелеутворення, кількість подвійних зв'язків зменшується на 2,4% (рис. 3).

Акустичним методом підтверджено вплив поля низькочастотної вібрації на процес структуроутворення та вміст гель-фракції в поліестерних вуглепластиках.

Рис. 3. Ділянка ІЧС поліестерного вуглепластику, після тверднення, в області

коливань подвійних зв'язків:

а) - без обробки; б) - віброброблений.

Механоактиваційну обробку наповнювачів здійснювали на вібраційному кульовому млині циліндричної форми (діаметр – 75 мм, довжина 95 мм). Використовувались стальні кульки діаметром 5 мм. Коефіцієнт заповнення об’єму млина кульками складає 75%. Співвідношення маси кульок до маси наповнювача 40:1. Частота коливання дорівнює 11-12 Гц, амплітуда коливання - 2мм, тривалість обробки - 0,5 години.

Виявлено, що під час механоактиваційної обробки твердих відходів ванн хромування відбуваються зміни структури та складу твердих відходів. Для виявлення змін фазового складу був проведений рентгенографічний та спектральний аналіз відходів ванн хромування.

Розшифрування дифрактограм показала, що кількість кристалічних компонентів у твердих відходах значно збільшилась і відповідає даним для сполук PbCrО4, Cr2O3 і Fe2O3, але також можлива наявність Pb5СrO8 і CrО. Всі інші металовмісні включення знаходяться у аморфному стані.

Показано, що попередня механоактиваційна обробка твердих відходів ванн хромування суттєво впливає на фізико-механічні властивості поліестерного ПКМ (табл. 3).

Аналіз результатів експерименту свідчить, що оптимальний вміст твердих відходів гальваніки складає 5-15 мас.ч. При оптимальному вмісті наповнювача руйнуюча напруга при згині зростає в середньому на 60-130%, а твердість за Барколом у 2,8-3,3 рази.

Встановлено, що при сумісній обробці олігоестерного зв’язуючого полем низькочастотної вібрації, а твердих відходів гальваніки – механічним ударним навантаженням (механоактиваційною обробкою) покращуються фізико-механічні властивості композиційного матеріалу (табл. 4).

Таблиця 4

Фізико-механічні властивості поліестерного композиційного матеріалу на основі твердих відходів гальваніки

Найменування показника | Вміст наповнювача

5 мас. ч. | 15 мас. ч

Руйнуюча напруга при згині, МПа | 56,2 | 52,1

Твердість за Барколом, в.о.т | 75,4 | 68,5

Адгезія до металу (сталь-3), МПа | 5,8 | 5,5

Таблиця 2

Вплив поля низькочастотної вібрації на фізико-механічні властивості ПКМ

Найменування показника | Склад ПКМ

ПН-15 + вуглецеве волокно | ПН-15 + вуглетканина | ПН-15 + склотканина

1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2

Руйнуюча напруга при згині, МПа |

30,3 |

59,1 |

130,7 |

181,4 |

250,2 |

283,8

Твердість за Барколом, в.о.т. |

50,5 |

63,9 |

63,4 |

77,0 |

71,1 |

84,4

Ударна в'язкість, кДж /м2 |

0,45 |

0,65 |

16,4 |

23,2 |

83,7 |

102,3

Примітка: 1 - ПКМ без вібрації; 2- віброоброблений ПКМ.

Таблиця 3

Вплив механоактиваційної обробки твердих відходів ванн хромування на фізико-механічні властивості поліестерного композиційного матеріалу

Вміст наповнювача, мас.ч. | Руйнуюча напруга при згині, МПа | Твердість за Барколом, в.о.т.

до обробки | після обробки | до обробки | після обробки

5 | 29,6 | 48,2 | 24,9 | 68,6

10 | 25,4 | 46,5 | 20,7 | 65,7

15 | 19,3 | 43,3 | 17,4 | 60,5

25 | 15,2 | 38,5 | 12,7 | 52,4

Структурування поліестерного компаунду у полі низькочастотної вібрації приводить до зменшення водопоглинання на 30% порівняно зі зразками, одержаними традиційними методами. Встановлено, що водостійкість та хімічна стійкість розроблених ПКМ перевищує хімічну стійкість більшості футерувальних матеріалів, які використовуються у гальванічних виробництвах.

Проведені дослідження дифузійних процесів виявили, що віброобробка знижує дифузію агресивного середовища до вуглепластика в середньому на 35-40%, причому вібрація сприяє одержанню менш напруженого матеріалу, про що свідчать результати досліджень фізико-механічних властивостей.

Були досліджені хімічна стійкість та стабільність експлуатаційних властивостей ПКМ на основі поліестерного зв'язуючого в електроліті хромування протягом 30 та 200 діб при температурах 298К та 333 К. Встановлено, що в результаті впливу поля низькочастотної вібрації фізико-механічні властивості поліестерних вуглепластиків після експонування у середовищі хромового електроліту при 298 К протягом 30 діб перевищують аналогічні показники невіброваних вуглепластиків: руйнуючу напругу при згині на 40-85%, твердість за Барколом - на 22-26%, а ударну в'язкість - на 37-43%. Характер впливу поля низькочастотній вібрації на композиційні матеріали при інших умовах ідентичний.

За результатами дослідження була розроблена технологія футерування гальванічного обладнання, яка базується на використанні поліестерних вуглепластиків. Технологічний процес футерування складається з таких стадій: підготування матеріалів; підготовка поверхні гальванічної ванни; ґрунтування гальванічної ванни; формування вуглепластикового прошарку; тверднення вуглепластика; лакування і формування прошарку вуглепластикової полімерної замазки; перевірка якості покриття. Режим віброформування полімерного композиційного матеріалу встановлено з врахуванням особливостей його впливу на фізико-механічні властивості поліестерного вуглепластику.

Дана технологія була впроваджена на Мелітопольському заводі тракторних гідроагретатів, що дозволило збільшити довговічність гальванічного обладнання та знизити витрати при ремонтно-відновних роботах.

У додатках наведено: техніко-економічне обґрунтування застосування технології футерування гальванічного обладнання та акт впровадження у виробництво технології футерування гальванічних ванн, що підтверджує практичне використання розробок автора.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Розроблена технологія одержання хімічно стійкого футерувального матеріалу з підвищеними механічними властивостями на основі поліестерної смоли марки ПН-15 та дисперсних наповнювачів, таких як вуглецеве волокно та тверді відходи ванн хромування. Доведено, що максимальний вплив на хімічну стійкість та механічні властивості композиційного матеріалу на основі поліестерної смоли ПН-15 досягається дією поля низькочастотної вібрації в момент максимального екзотермічного ефекту (період гелеутворення) при твердненні смоли.

2. Вивчено вплив рубаного вуглецевого волокна та твердих відходів гальванічного виробництва на реологічні властивості полімерних зв'язуючих. Показано, що введення в полімерну систему вуглецевого наповнювача приводить до підвищення ступеню структурування системи. Виявлені тиксотропні властивості поліестерних композицій з рубаним вуглецевим волокном і встановлена можливість формування стійкої структури матеріалу.

3. Вивчено водостійкість та хімічну стійкість розроблених полімерних композиційних матеріалів у агресивних середовищах. Показано, що отримані вуглепластики мають підвищену хімічну стійкість порівняно з відомими наповненими системами, що дозволяє рекомендувати їх для футерування гальванічних ванн або обладнання хімічних виробництв, яке працює без великих навантажень.

4. Встановлено оптимальний режим структурування та модифікації поліестерних композицій у полі низькочастотної вібрації: частота - 50,0 Гц; амплітуда - 1,74 мм; тривалість вібрації - 60 хвилин; накладення вібрації - момент гелеутворення в системі. Встановлено, що поле низькочастотної вібрації забезпечує високу ступінь завершеності процесу тверднення поліестерних вуглепластиків при невисоких температурах і сприяє процесу формування поліестерних вуглепластиків з більш однорідною, щільною структурною організацією. Показано, що дія поля низькочастотної вібрації приводить до підвищення фізико-механічних показників композиційного матеріалу в середньому на 22 -100%.

5. Показано, що попередня механоактиваційна обробка наповнювачів на основі твердих відходів гальванічних виробництв приводить до підвищення фізико-механічних показників композиційного матеріалу в середньому на 60-130%, що обґрунтовує можливість використання таких відходів для створення ПКМ.

6. На основі проведених досліджень розроблена маловідходна технологія футерування гальванічних ванн полімерним композиційним матеріалом на основі олігоестерного зв’язуючого з різними наповнювачами. Розроблена композиція і технологія футерування впроваджена на Мелітопольському заводі тракторних гідроагрегатів.

Основні результати роботи викладені в наступних публікаціях:

1. Хромишев В.О., Хорошилова Т.І. Властивості поліефірного вуглепластику// Труды Таврической гос. агротехнической академии. – Мелито-поль: ТГАТА, 1998.- Вып.1.- Т.8.- С.105-108.

2. Хромишев В.А. Реологічні властивості наповнених олігоефірмалеінатів// Науковий вісник.- Мелітополь, МДПІ, 1998. - С. 60-61.

3. Хромышев В.А., Хорошилова Т.И. Поведение полиэфирного углепластика в серной кислоте// Матеріали семінару “Полимеры и полимерные композици-онные материалы сегодня и завтра”, Харківський будинок науки і техніки. - 1998.- С. 15-17.

4. Хорошилова Т.І., Хромишев В.О. Маловідходна технологія футерування гальванічних ванн// Хім. промисловість України. - 1999.-№3.- С.48-50.

5. Хромышев В.А., Хорошилова Т.И. Особенности реологического поведения наполненных олигоэфирмалеинатов // Сб. науч. трудов ХГПУ, Харьков.- 1999.-Вып. 7.-Ч.4.- С.119-123.

6. Хромышев В.А. Влияние вибрации на свойства полиэфирного углепластика// Сб. науч. трудов ХГПУ, Харьков.- 1999.- Вып. 7.-Ч.4.- С.124-128.

7. Хромишев В.О., Хорошилова Т.І. Водопоглинання поліестерного вуглепластика// Наукові записки Тернопільського держ. пед. університету. Серія: Хімія. Вип.3, 1999.- С.32-34.

8. Хромышев В.А., Хорошилова Т.И., Авраменко В.Л., Диффузионные процессы в углепластике// Композиційні полімерні матеріали.- 2000.- Т.22.-№1.- С.70-73.

9. Пат. 36609А України, МПК 7С 23 С 30/00. Полімерна композиція для ан-тикорозійних покриттів / В.О. Хромишев, Т.І. Хорошилова, О.О. Хромишева, Л.В. Палешко - № 2000010173; Подано 11.01.2000.; Опубл. 16.04.2001.- Бюл. №3. – 4с.

10. Хорошилова Т.И. Хромышев В.А., Котенджи О.А., Яныш Т.Н., Чудопалова О.Э. Пластмассы на основе отходов.// Всеукр. семинар “Полимеры, пластмассы, резины и изделия из них”, Киев, КБНТП.- 1995.- С. 28.

11. Хромышев В.А. К вопросу о поведении углепластиков при воздействии агрессивной среды// Всеукр. наук.-тех. конф. “Безвідходна технологія, комплексне використання сировини - шляхи підвищення ефективності виробництва в умовах ринку”, Мелітополь, 1996. -С. 47-49.

12. Хромишев В.О., Хорошилова Т.І., Арестенко В.В., Ментус Л.В. Дослідження реологічних властивостей і структуроутворення в наповнених олігоефірмалеїнатах// Тез. доп. ІХ Української конференції з високомолекулярних сполук, м. Київ. –2000.-С.114.

Особистий внесок автора у працях, які опубліковані у співавторстві: 5,8,9,10- участь у виконанні, теоретичне та експериментальне опрацювання результатів експерименту, 1,3,4,7,12 - постановка, проведення, узагальнення та тлумачення отриманих результатів.

АНОТАЦІЯ

Хромишев В.О. Розробка та дослідження полімерних композиційних матеріалів для футерування гальванічних ванн. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.06 – технологія полімерних та композиційних матеріалів. – Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2002р.

Проведено аналіз літературних джерел щодо хімічно стійких матеріалів, які застосовуються у гальванічному виробництві, а також сучасного стану застосування фізичних методів модифікації полімерних композиційних матеріалів (ПКМ). Розроблено полімерні компаунди і досліджено процеси інтенсифікації структурування ПКМ на основі поліестерних зв’язуючих у полі низькочастотної вібрації. Встановлені оптимальні рецептури ПКМ та оптимальні режими структурування ПКМ у полі низькочастотної вібрації. Досліджена хімічна стійкість ПКМ і встановлено, що низькочастотна вібрація та механоактиваційна обробка наповнювача впливають на технологічні, фізико-механічні та експлуатаційні властивості досліджуваних ПКМ.

Отримані результати дозволили розробити маловідхідну технологію футерування гальванічних ванн за рахунок комплексного використання вихідних матеріалів. Розроблена технологія дозволяє забезпечити стабільність і незмінність властивостей ПКМ у процесі експлуатації, що сприяє підвищенню терміну служби гальванічного обладнання.

Ключові слова: полімерний композиційний матеріал, поле низькочастотної вібрації, футерування, вуглецеве волокно, вуглепластик, олігоестермалеінат, гальваніка, хромовий електроліт, механоактиваційна обробка.

SUMMARY

Khromyshev V.A. The elaboration and the investigation of polymer composition materials for fettling of galvanic baths. Manuscript. Thesis for technical sciences degrees candidate competition. Speciality 05.17.06 - technology of polymer and composition materials. – National University “Lvivska Polytechnika”, Lviv, 2002.

The analysis of literary information about chemical stable materials of galvanic production and contemporary state of polymer composition materials (PCM) modification physical methods application has been carried out. The polymeric compounds have been worked out and PCM structuring intensification processes on the basis of polyester connector in the low frequency vibration (LFV) field have been researched. The optimum recipes of PCM and optimum regimes of researched PCM structuring in the LFV field have been investigated. The chemical stability of PCM is investigated and it was stated that the LFV field and mechanical activation processing of filler influences on physical, mechanical, technological and working properties of researched PCM.

The results obtained enabled to work out little waste products of galvanic baths fettling for account of complex utilisation of the initial materials. The technology worked enables to provide a stability and invariability of PCM properties during exploitation favours increasing of work term of galvanic equipment.

Key words: polymer composition material, low frequency vibration field, fettling, carbon fibre, carbon plastic, oligoestermaleate, chromic electrolyte, mechanical activation processing.

АННОТАЦИЯ

Хромышев В.А. Разработка и исследование полимерных композиционных материалов для футеровки гальванических ванн. – Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.06 – технология полимерных и композиционных материалов. – Национальный университет “Львівська політехніка”, Львов, 2002г.

Проведен анализ литературных сведений о химически стойких материалах, применяемых в гальваническом производстве, проанализировано современное состояние применения физических методов модификации полимерных композиционных материалов (ПКМ).

Изучено влияние рубленного углеродного волокна и твердых отходов гальванического производства на реологические свойства полимерных связующих. Показано, что введение в полимерную систему углеродного наполнителя приводит к повышению степени структурирование системы. Изучено структурообразование полиэфирных композиций с рубленным углеродным волокном и установленная возможность формирования стойкой тиксотропной структуры.

Разработаны полимерные компаунды и исследованы про-цессы интенсификации структурирования ПКМ на основе полиэфирных свя-зующих в поле низкочастотной вибрации. Выбраны оптимальные рецептуры ПКМ и оптимальный режим структурирования полиэфирных композиций в поле низкочастотной вибрации: частота - 50,0 Гц; амплитуда - 1,74 мм; время вибрации - 60 минут; наложение вибрации - момент гелеобразования в системе. Установлено, что поле низкочастотной вибрации обеспечивает высокую степень завершенности процесса отверждения полиэфирных углепластиков при невысоких температурах и способствует процессу формирования полиэфирных углепластиков с более однородной, плотной структурной организацией. Показано, что действие поля низкочастотной вибрации приводит к повышению физико-механических показателей композиционного материала в среднем на 22 -100%.

Показано, что предшествующая механоактивационная обработка наполнителей на вибрационной шаровой мельнице приводит к повышению физико-механических показателей композиционного материала в среднем на 60-130%.

Установлено, что низко-частотная вибрация и механоактивационная обработка наполнителя повышают и стабилизируют эксплуатационные свойства исследо-ванных ПКМ.

На основе выполненных экспериментально-теоретических исследований разработана малоотходная техноло-гия футеровки гальванических ванн за счет комплексного использования ис-ходных материалов. Разработанная технология позволяет обеспечить стабиль-ность и неизменность свойств ПКМ в процессе эксплуатации, что способствует повышению срока службы гальванического оборудования.

Ключевые слова: полимерный композиционный материал, поле низкочастотной вибрации, футеровка, углеродное волокно, углепластик, олигоэфирмалеинат, хромовый электролит, механоактивационная обработка.