Из СНП можно производить стройматериалы, которые будут на порядок выше по прочности и экологичности чем те, которые применяются сейчас. Какие это стройматериалы? Трубы канализационные, каналы и оболочки для силовых кабелей и кабелей связи, оболочки для метрополитена, трубопроводов теплотрасс, сточные желобы и черепицу и многие другие, вплоть до облицовки оборудования военной техники, защитных экранов от снарядов.

Продолжение. Начало в №2(89), 2017

СвойстваМатериал изделия
СНППЭНД
1. Плотность, кг/м32000-2400954-960
2.Предел прочности при изгибе, МПа30-4019-35
3.Предел прочности при сжатии, МПа40-60
4.Твердость по Бринелю, МПа80-10048-54
5. Модуль упругости при изгибе, МПа11000 – 15000470 — 680
6. Ударная вязкость, кгс см/см26 – 8
7. Огнестойкостьтрудногорючийгорючий
8. Водопоглощение за 24 часа, %00

 

Дисперсные наполнители вводят в полимеры с целью: создания новых полимерных композиционных материалов с комплексом ценных эксплуатационных свойств; улучшения технологических свойств; удешевления материалов, утилизации отходов и решения экологических задач; расширения сырьевой базы и т.д. Наполнители могут изменить текучесть полимера, улучшить формуемость и формоустойчивость, снизить термическую усадку, теплое расширение, горючесть, изменить в широких пределах физико-механические, химические, электро- и теплозащитные свойства.

В этой связи особое внимание ученых привлекает возможность наполнения полимеров различными дисперсными материалами (тальком, мелом, песком, баритом и т.д.). В этом случае решается задача улучшения свойств пластмасс и одновременно снижения стоимости композиционных пластмасс за счет замены дорогостоящего полимера более дешевыми наполнителями. Одно из направлений, которым занимается ОАО «Московский ИМЭТ» – это наполнение полимеров дисперсными минеральными наполнителями. Разработанная институтом технология позволяет получать изделия широкой номенклатуры для строительства и народного хозяйства из минералонаполненных пластмасс на основе термопластов (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и их отходы) и наполнителей (кварцевый песок, тальк, мел, слюда и т.д.).

Проведенные исследования убедительно показывают, что физико- механические и пластические свойства полимерных композиций можно изменять в широких пределах путем направленного изменения природы надмолекулярных структур. Это может быть достигнуто как различным сочетанием разных типов наполнителей, степенью наполнения, соответствующей оптимальному значению полимероемкости для каждого типа системы, так и направленным воздействием на наполнители и полимеры, приводящим к усилению или изменению природы структурных образований. При этом в зависимости от вида наполнителя достигается существенное улучшение прочности, огнестойкости, тепло– и электрофизических свойств, снижение токсичности при горении изделий. Научное обоснование изложенных подходов позволило разработать несколько технологических процессов формирования супернаполненных пластмасс (СНП) со степенью наполнения до уровня 90% масс.

Проведенные исследования позволили разработать методы супернаполнения материалов, способы их реализации в технологии, что обеспечивает возможность конструирования СНП с широкой гаммой свойств, устраняет основные технологические трудности переработки высоконаполненных систем и получения изделий с улучшенными техническими характеристиками. Технология получения изделий из СНП опробована на экспериментальном и промышленном оборудовании. Реализация принципа супернаполнения термопластов позволяет по-новому подойти к возможности создания высококачественных материалов и изделий с заданными свойствами. Институт разработал принципиально новую технологию наполнения листовых и профильно–погонажных материалов дисперсными минеральными частицами, выполняющими роль антипиренов, радикально повышающих огнестойкость   изделий и их атмосферостойкость. Эти материалы являются также антистатичными и бактерицидными. По заключению ВНИИПО МВД РФ эти материалы относятся к трудногорючим.

Таким образом, внедрение таких материалов может существенно повысить пожаробезопасность жилищ, учреждений, транспорта – всей среды обитания людей. Изделия из СНП сочетают в себе лучшие качества всех известных материалов: экологическую чистоту,  повышенную износо– и химстойкость, заданные электрические, магнитные, бактериостатические и антиобрастающие (грибками, моллюсками) характеристики, хорошо поддаются механической обработке, высокие прочностные характеристики. На рис.2 показана зависимость предела прочности при растяжении СНП от наполнителя (на примере использования в качестве наполнителя полевого шпата).  Материал практически не имеет усадки, сохраняет формоустойчивость при повышенных температурах. Изделия из СНП дешевы благодаря высокой степени наполнения термопластов в виде отходов пластмасс (бытовых и промышленных) минеральными наполнителями и отходами различных производств, в том числе шлаками, горными породами, кварцевым песком и техногенными продуктами. Наиболее целесообразно производить из СНП трубы канализационные, каналы и оболочки для силовых кабелей и кабелей связи, оболочки для метрополитена, трубопроводов теплотрасс, сточные желоба и черепицу, а также негорючие листовые материалы для отделки жилья и мебель, культурно-бытовых учреждений, отделки вагонов и салонов транспорта, изготовления опалубки (в том числе и скользящей) и специальных целей например, токопроводящие, теплопроводящие.

Эти изделия могут быть использованы в качестве нагревательных элементов в зданиях жилого, общественного и производственного назначения. При необходимости можно устраивать подогреваемые (незамерзаемые) дорожки, площадки и др. Сочетание повышенной огнестойкости, износа, химической и радиационной стойкости позволяет рекомендовать эти материалы для специальных целей – огнеупорной облицовки оборудования военной техники, защитных экранов от снарядов. При создании нетканых материалов их можно использовать для огнезащитных спецкостюмов и упаковки.

В Подмосковье освоено первое производство СНП в виде кровельной черепицы и плитки на основе термопластов из отходов пластмасс, наполненных молотым кварцевым песком и отличающихся высокими строительно–техническими показателями. Имеются экспертные заключения о возможности применения СНП в жилищном и гражданском строительстве в качестве экологически чистых конструкционных и отделочных материалов, заключения о высокой стойкости к воздействию агрессивных и атмосферных факторов, в том числе, к солнечной радиации в условиях длительной эксплуатации, водостойкости и огнестойкости. Применение новых материалов на основе СНП может существенно повысить безопасность среды обитания человека, в жилищных, офисных зданиях, спортивных и торговых комплексах, прежде всего в плане предотвращения пожаров, особенно при эксплуатации высотных зданий.

Московский Институт материаловедения и эффективных технологий: Генеральный директор, акад. РАЕН, д.х.н. М.Я.Бикбау, главный инженер, к.т.н. В.Б.Тросницкий, зам.генерального директора по научной работе,  к.х.н., В.Н.Мочалов, начальник патентного отдела, к.т.н. И.А.Илясова.

Продолжение следует   в следующем номере.