Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии производства термопластичных композитов на основе отходов агропромышленных отходов

Сведения об участнике
ФИО
Ишматова Юлия Юрьевна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Композитные материалы
Тема
Разработка технологии производства термопластичных композитов на основе отходов агропромышленных отходов
Резюме
Создание высокоэффективной технологии производства экологически чистых термопластичных композиционных материалов инженерно-технического назначения на основе растительных отходов АПК, обладающих улучшенным комплексом физико-механических характеристик, повышенной долговечностью и стойкостью к атмосферным воздействиям. Термопластичный композиционный материал включает 30…40% связующих, 50…65% измельченных древесно-растительных наполнителей и 5…10% модификаторов. Технологический процесс включает стадии измельчения растительного сырья с сушкой, подготовки компонентов, компаундирование и получение изделий инженерно-технического назначения.
Ключевые слова
термопластичный композит, полиэтилен, мелкодисперсная солома, измельчение, компаундирование, экструзия, прессование, литье под давлением
Цели и задачи
Разработка составов, технологических процессов производства и переработки, изучение свойств термопластичных композитов инженерно-технического назначения на основе растительных отходов АПК
Введение

Производство основного сельскохозяйственного продукта в АПК связано с образованием большого количества отходов. Выход продукта иногда составляет 15-30% от массы исходного сырья. В растениеводческих отраслях АПК России ежегодно образуется до 150 млн. тонн соломы, которая в основном сжигается на полях или запахивается в землю.

Экономически целесообразным решением является переработка полимерных и растительных отходов с получением экологически чистых термопластичных композиционных материалов. Важнейшими продуктами конечной переработки могут быть детали сельхозмашин, строительные материалы, элементы домашней и офисной мебели и др., что позволяет получить значительный экологический и экономический эффект.

 

Методы и материалы

Теоретические исследования выполнены с использованием положений механики сплошной среды, теплофизики, реологии полимеров и разработанной программы расчета «simulation molding plates». Экспериментальные исследования выполнены по оригинальным и известным методикам с использованием высокотехнологичного научно-исследо­вательского оборудования лаборатории «Энергоэффективные технологии переработки сырья и материалов» Института механики и энергетики ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева». Обработка результатов исследований проведена с использованием методов теории вероятности и математической статистики, программы «Excel 2010» и программных продуктов европейских фирм – поставщиков оборудования.

Описание и обсуждение результатов

Годовой объем образующихся в РФ полимерных отходов по данным 2012 года составляет значительную величину – около 900 тыс. тонн при уровне их утилизации не выше 13%. Свалками ежегодно загрязняется до 10 тыс. га земель, в том числе плодородные земли, изымаемые из сельскохозяйственного оборота. При этом решение вопросов, связанных с охраной окружающей среды, требует значительных капитальных вложений. Так, например, стоимость уничтожения отходов пластмасс примерно в 3 раза превышает расходы на уничтожение бытовых отходов.

Разработаны устройство, методика испытаний и проведена сравнительная оценка физико-механических характеристик и энергоемкости измельчения древесины и соломы злаковых культур. Разработаны техпроцессы смешения и компаундирования компонентов термопластичных композиционных материалов на лабораторных смесителях периодического (двухроторный смеситель PolyLab Rheomix 600 OS) и непрерывного (двухшнековый экструдер Rheomex PTW 16 PolyLab) действия. Исследовано влияние дисперсности и содержания минеральных модификаторов (тальк, мел, каолин, белая сажа и шунгит) на физико-механические и реологические характеристики термопластичных композитов на основе     ПЭНД 273-83. Разработаны составы пятикомпонентных экологически чистых композитов для изготовления антифрикционных изделий и элементов сельскохозяйственных строений, исследованы их физико-механические, трибологические и реологические характеристики. Разработана математическая модель и программа расчета нестационарного процесса компрессионного формования пластин из гранулята композиционных материалов в пресс-формах закрытого типа, позволяющая с высокой достоверностью рассчитывать оптимальные технологические параметры процессов и базовые размеры пресс-форм. Разработаны конструкция пресс-формы закрытого типа и технологический процесс компрессионного формования пластин (скребков) из гранулята полученного антифрикционного композита (состав 1) на гидравлическом прессе, снабженном системой нагрева и охлаждения пресс-формы.Разработаны рекомендации по применению полученных термопластичных композиционных материалов и технологий их производства в АПК. 

 

Используемые источники
1. Кузьмин А.М. Производство термопластичных композиционных материа-лов на основе растительных отходов АПК / А.М.Кузьмин, В.Н. Водяков // Техника и оборудование для села, – 2015. – №1. С. 26-29.
2. Кузьмин А.М. Влияние минеральных наполнителей на эксплуатационные и технологические характеристики термопластичных композиционных материалов на основе отходов АПК / А.М. Кузьмин, В.Н. Водяков, Т.В. Ошина // Техника и оборудование для села. – 2015. – №8. С.6-12.
3. Водяков В.Н. Определение сдвиговой прочности растительных материа-лов / В.Н. Водяков, А.М. Кузьмин // Сельский механизатор. – 2015. – №8. С.10-11


Information about the project
Surname Name
Ishmatova Julia Y.
Project title
Development of technology for the production of thermoplastic composites based on agro-industrial waste waste
Summary of the project
The work is dedicated to technological process of manufacturing the plate (tape) of five-component composite developed from plant waste of agroindus-trial complex. Process parameters and modes of continuous production tape us-ing shape die head is selected. In the work description manufacturing process the tube from the granulate pure polyethylene and developed five-component thermoplastic composite molding (catheter) head. Technological parameters (temperature, pressure, screw speed) is selected.
Keywords
thermoplastic composite, polyethylene, finely divided straw, milling, compounding, extrusion, compression molding, injection molding