ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Варьирование эксплуатационными характеристиками композитных материалов, полученных без связующих веществ на основе технологии баротермической обработки, возможно через:

·применение сырья различных видов: разные исходные характеристики сырья, такие, как лигноуглеводный состав, морфология, дисперсность, позволяют получать композиционный материал с разными потребительскими свойствами и техническими данными - высокой и низкой плотностью, прочностью, твердостью, а также поверхностной шероховатостью и ее цветом.

·температуру взрывного гидролиза: позволяет регулировать глубину процесса, выражающуюся в степени гидролиза гемицеллюлоз, количестве образующихся редуцирующих веществ, фракционном составе волокнистой массы, что дает возможность получения материалов с различными потребительскими характеристиками для различных эксплуатационных условий. При производстве волокнистой массы для композиционных материалов без связующих веществ температура пара варьируются в пределах 160-200 ^ОС.

·время реакции при гидролизе: эффект аналогичен оказываемому при изменении температуры пара (см. выше). При производстве волокнистой массы для композиционных материалов без связующих веществ, продолжительность баротермиообработки варьируется в пределах 5-15 минут.

·вид гидролизующего агента: осуществление процесса гидролиза возможно как в присутствии дополнительного гидролизующего агента, так и без него. В зависимости от его вида (кислоты с разной константой диссоциации), меняется глубина гидролитических превращений при паровом воздействии. При получении волокнистой массы для композиционных материалов без связующих веществ применены кислоты с разной константой диссоциации:H₂SO₄,H₃PO₄,H₂O₂,H₂O.

·количество гидролизующего агента: дает возможность регулирования глубины гидролитических превращений, необходимых для получения композита с нужными свойствами (плотность, прочность, влагостойкость). Влияет на молекулярное строение, при увеличении содержания вызывает снижение температуры стеклования композиционных материалов, что позволяет применять менее жесткие режимы прессования. При получении волокнистой массы для композиционных материалов без связующих веществ количество гидролизующего агента может составлять 0,05-100 м.ч. в зависимости от его вида и поставленной задачи.

·температуру прессования: обеспечивает возможность изготовления композита разной плотности и прочности. Варьирование температурой прессования осуществляется наряду с применением при гидролизе различных количеств гидролизующих агентов. При получении композиционных плитных материалов температура прессования может изменяться в пределах 80-160 ^ОС.

·давление прессования: эффект применения при прессовании разного давления аналогичен воздействию разной температуры (см. выше). При получении композиционных материалов без связующих веществ, в зависимости от поставленных задач для достижения необходимых характеристик, давление прессования может варьироваться в пределах 0,5-6 МПа.

Широкие возможности варьирования параметрами позволяют изготавливать материал с заранее заданными свойствами для разных условий эксплуатации с широким диапазоном свойств. При этом не требуется существенной переделки технологических линий производства.

Кислота, как катализатор гидролиза гемицеллюлоз и вещество, разрушающее клеточную структуру лигноцеллюлозных материалов осуществляет:

а) Углубление гидролитических превращений

Применение небольших количеств кислых катализаторов (гидролизующих агентов) на стадии взрывного гидролиза, интенсифицирует процесс гидролиза и увеличивает выход редуцирующих веществ, что позволяет получить композиционный материал с более высокими прочностными характеристиками. Под действием кислоты усиливается гидролитическая деструкция полисахаридной части, приводящая к снижению содержания легкогидролизуемых полисахаридов и появлению в волокнистой массе свободных сахаров.

Сопоставление количества образовавшихся в волокнистой массе сахаров с прочностными свойствами плитных материалов, изготовленных из этой массы, показывает, что максимум прочности плит соответствует максимуму содержания редуцирующих веществ. В случае использования большого количества кислоты гидролизу подвергается и трудногидролизуемая часть полисахаридного комплекса, так как суммарное содержание редуцирующих веществ и легкогидролизуемых полисахаридов в волокнистой массе превышает содержание легкогидролизуемых полисахаридов в исходном материале.

б) Изменения в морфологической структуре

Кислоты оказывают влияние и на морфологию волокнистой массы путем интенсификации разрушения клеточных стенок. В результате образуются фрагменты разного размера. Соотношение мелкая фракция/крупная фракция изменяется при изменении количества кислоты или ее вида. Имеет место процесс, аналогичный увеличению жесткости воздействия путем увеличения температуры и времени гидролиза.

Соотношение фракций предопределяет основные механические показатели плитных материалов (плотность, прочность при изгибе, водостойкость). Роль длинных волокон (крупная фракция) заключается в армировании композита, придании жесткости системе. Мелкофракционные фрагменты, заполнив пустоты межволоконного пространства, способствуют уменьшению свободного объема внутри плиты и увеличению числа возникших связей.

Использование синтезированной волокнистой массы в качестве связующего для композитных материалов с разным наполнителем

Волокнистая масса, синтезированная в оптимизированных условиях и применяемая для получения композита с наилучшими прочностными характеристиками, пригодна для использования в качестве связующего агента в композитах с разным наполнителем.

В качестве наполнителя могут используются: опилки, щепа, кора.

Разное количественное соотношение связующее/наполнитель, а также применение частиц наполнителя разного размера, позволяет получать композиционный материал с широким диапазоном свойств, как с малой, так и с большой плотностью. Плитный материал низкой плотности может найти применение как элемент тепло - звукоизоляционных систем. Материал с высокой плотностью, как элемент строительных конструкций.

Перспективы, направления исследований

·ламинирование поверхности: осуществляется полиэтиленом в процессе горячего прессования плитных композиционных материалов. Предполагается улучшение качества поверхности, прочности и гидрофобных свойств. В перспективе возможно получение материала (в том числе низкой плотности) с водопоглощением и разбуханием менее 5 %.

·изготовление плитных материалов на основе смесей полуфабриката из сырья различных видов: предполагается дополнительная возможность регулирования свойствами композиционных материалов путем варьирования соотношением и видом смесей волокнистых полуфабрикатов из сырья различных видов.

·применение химических добавок на стадии прессования: рассматривается возможность углубления реакции поликонденсации путем использования химических веществ (соли металлов), вызывающих увеличение числа возможных связей в композите. Предполагается улучшение прочностных характеристик и водостойкости.

·изготовление прессованных изделий произвольной формы: изучаются пути для расширения области применения волокнистых композитных материалов путем изготовления деталей произвольной формы. Получаемые изделия могут заменить традиционные, изготавливаемые на основе синтетических полимерных композиционных материалов (электроизоляционные изделия, корпуса, и т.п.), и эксплуатируемые в неагрессивных средах.

·армирование искусственными волокнами: позволит получать как плитный, так и композиционный материал произвольной формы с улучшенными прочностными показателями.