Регистрация / Вход
Прислать материал

Моделирование крупногабаритных огнестойких изделий из термопластичных композиционных материалов

Сведения об участнике
ФИО
Егоров Сергей Александрович
Вуз
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Композитные материалы
Тема
Моделирование крупногабаритных огнестойких изделий из термопластичных композиционных материалов
Резюме
В статье представлены результаты моделирования крупногабаритных изделий на основе листовых термопластичных композиционных материалов с повышенной огнестойкостью, представляющих собой трехслойную сэндвичную конструкцию, полученную из конструкционных термопластов, армированных дискретными стеклянным волокнами.
Ключевые слова
полиэфиркетоны, огнестойкость, термостойкость, термовакуумное формование.
Цели и задачи
Цель проекта – разработка композиционных материалов с повышенной огнестойкостью, конструктивных решений для изготовления крупногабаритных контейнеров, применяемых при транспортировке пищевых продуктов. В задачи проекта входит: снижение массы изделия по сравнению со стальным аналогом; облегчение эксплуатации транспортной тары; сокращение потребления топлива и вредных выхлопов; увеличение надежности и безопасности транспортной тары.
Введение

В настоящее время обозначилась тенденция применения термопластичных полимеров в качестве матриц для различных полимерных композиционных материалов (ПКМ). По сравнению с композитами на основе термореактивных смол термопластичные композиционные материалы обладают существенными эксплуатационными и технологическими преимуществами: высокой стойкостью к ударным нагрузкам и локальным повреждениям, высокой устойчивостью к химической эрозии, пониженным дымообразованием и токсичностью, ремонтопригодностью, возможностью вторичной переработки. В связи с кратковременностью нагрева процесс формования изделий из термопластичных ПКМ менее трудоемок, что повышает производительность оборудования.

Методы и материалы

Практически все промышленные термопласты могут служить матрицей для ПКМ. Наибольший интерес из них представляют суперконструкционные термостойкие термопласты специального назначения, получающие в последнее время широкое распространение во всех отраслях промышленности. К этой группе термопластов относятся полимеры на основе ароматических полиэфиров, такие как полиэфиркетоны, и в частности сополимеры и блок-сополимеры на их основе. Практическая значимость полиэфиркетонов обусловливается их высокой термо- и огнестойкостью, высокими механическими свойствами и доступностью исходных мономеров.

Ароматические полиэфиркетоны (ПЭК) – полукристаллические полимеры, которые выпускаются под разными торговыми марками. К этому классу полимеров относятся полиэфирэфиркетон (ПЭЭК), полиэфиркетонкетон (ПЭКК) и другие, содержащие эфирные и кетонные группы в основной цепи макромолекулы.

Изменение соотношения кето- и простых эфирных групп, введение в основную или боковую цепь различных атомов или групп позволяет целенаправленно влиять на технологические и эксплуатационные свойства полиэфиркетов. Введение атомов галогена и галогенсодержащих группировок в макромолекулу полимера повышает их огнестойкость, применение таких объемных заместителей как атомы брома повышает кислородный индекс полиэфиркетонов до значения 55%.

Описание и обсуждение результатов

Наиболее целесообразным техническим решением для листового композиционного материала, предназначенного для изготовления ударопрочного композитного контейнера, обладающего одновременно высокой прочностью и ударной вязкостью, является сэндвичная конструкция. Листовая заготовка для термовакуумного формования контейнера для пищевой продукции имеет сэндвичную конструкцию и состоит из трех слоев:

- внутренний (пищевой) слой выполнен на основе термопластов, нейтральных к пищевым продуктам;

- средний (конструкционный) слой выполнен на основе стеклонаполненного полиэфиркетона, армированного дискретными стеклянным волокнами;

- наружный (огнеупорный) слой выполнен на основе неармированного модифицированного огнестойкого полиэфиркетона.

Высокие показатели физико-механических характеристик стеклонаполненных ПКМ на основе ароматических полиэфиров вместе с возможностью увеличения термо- и огнестойкости путем модификации позволяют изготавливать огнеупорные долговечные изделия для различных областей техники: контейнеры для транспортировки пищевых грузов, кузова и кузовные элементы транспортных средств для перевозки пищевой продукции, крышки, бункеры и другие изделия.

Используемые источники
1. Красновский А.Н., Егоров С.А. Разработка ударопрочных трудногорючих изделий из листовых термопластичных композиционных материалов. Огнеупоры и техническая керамика, – №8, 2015. – с. 46–49.
2. Красновский А.Н., Егоров С.А. Моделирование крупногабаритных ударопрочных изделий из листовых термопластичных композиционных материалов // Труды XVII научной конференции «Математическое моделирование и информатика». – М.: ИЦ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», 2015, в 2т.: том 2. – с. 85–89. ISBN 978-5-7028-0684-6.
3. Хараев А.М., Бажева Р.Ч. Полиэфиркетоны: синтез, структура, свойства, применение. Пластические массы, – №8, 2013. – с. 13–19.
4. Кодолов В.И. Горючесть и огнестойкость полимерных материалов. – М.: Химия.1976. – 160 с.
Information about the project
Surname Name
Egorov Sergey
Project title
Modeling of large-sized fireproof products from thermoplastic composite materials
Summary of the project
The article presents the results of the simulation of large-sized products of sheet thermoplastic composite materials with enhanced fire resistance, representing a three-layer sandwich structure, obtained from engineering thermoplastics reinforced with discrete glass fibers.
Keywords
polyetherketones, fire resistance, heat resistance, thermal vacuum molding.