Разработка термостойкой полимерной композиции для тепловой защиты технологического оборудования


Проблема тепловой защиты технологического оборудования является первостепенной на любом производстве. Особое внимание стоит уделить технологическим трубопроводам, служащим особым средством для транспортировки нефти на большие расстояния. Наиболее уязвимыми являются места соединений магистральных трубопроводов. Сварные, шпоночные, клепанные и другие виды соединений имеют серьезный недостаток в виде коцентраторов напряжений в несущих элементах. В отличии от клепанной конструкции, клеевое соединение позволяет получить идеальную конструкцию. Так же, клеевые соединения целесообразно использовать при ремонтных работах в тех случаях, когда применение открытого пламени невозможно. В следствии нарушения теплового баланса, перегрева узлов оборудования,
Целью данной работы является разработка термостойкой клеевой композиции на основе полимера в виде эпоксидной смолы. Повышение качественных характеристик происходит за счет депонирования полимера углеродными наноструктурами.
Проводились эксперименты по внедрению наноструктур (астроленов) в матрицу эпоксидного клея. В качестве исходного материала были взяты следующие компоненты: эпоксидная смола ХТ – 119 и отвердитель ПЭПА. Компоненты смешивались в пропорции 10:1.
Увеличение температуры воспламенения достигалось за счет внедрения астроленов в концентрации 0,07 об.%. Опыты проводились в статических условия на аппарате «Termoscan - 2».
Thermoscan-2 - установка для дифференциально-термического анализа (ДТА)
Рисунок 1. «Termoscan – 2» - установка для дифференциально – термического анализа (ДТА).
По результатам эксперимента построены графики изменения температуры при постоянном нагреве исследуемого образца.

Рисунок 2. ТГ – кривые эпоксидного клея: а) исходный образец; б) модифицированный клей с концентрацией УНТ 0,07 об.%.

Таблица 1. Сравнительный анализ образцов эпоксидного клея.
Анализ графика ТГ-кривой Образцы «а» «б» Температура начала термической деструкции ºС; 170 194 Температура воспламенения вещества ºС; 250 260 Температура прекращения экзотермических реакций ºС; 330 360 Дельта температуры от начала термической деструкции до воспламенения ºС; 2,5 3,2 Как показано на Рис. 1. добавление нанотрубок в эпоксидную композицию ведет к повышению температурного порога энергии активации на 24 ºС. А пик при котором происходит возгорание вещества у модифицированного образца превышает исходный на 10 ºС. Однако, несмотря на ряд преимуществ, модифицированный образец горит более интенсивно, о чем свидетельствует дельта температуры.
С экономической точки зрения, стоимость модифицированного клея за килограмм превышает стоимость обычного на 60 рублей в среднем. Из – за низкого процентного соотношения нанотрубок, необходимых для депонирования композиции к отвердителю, эту стоимость можно сизить.
Считаю, что реализация данной идеи повысит уровень пожарной безопасности на производственных объектах без внедрения дополнительных технических систем защиты. Это снизит уровень технологической нагрузки на производстве, а так же повысит экономическую эффективность, так, как количество УНТ, необходимое для модификации вещества ничтожно мало (0,07 масс %). Стоимость повышения уровня пожарной безопасности путем модификации ниже, чем путем внедрения дополнительных систем защиты.
Предполагаемый результат от реализации идеи – это снижение уровня пожарной безопасности производственных процессов, повышение живучести пожарно-технического оборудования и техники в условиях высокотемпературного воздействия на пожаре.

Литература:
  • 1.«Углеродные нанотрубки» И.В.Сухно, В.Ю.Бузько, Краснодар , 2008 г.
  • 2.«Связующие для полимерных композитных материалов» А.Ю.Аленьтьев, М.Ю.Яблокова, Москва 2010 г.
  • 3.«Термические и механические характеристики полимерных композитов на основе эпоксидных смол, нанопорошков, алюминия и борной кислоты» Мельникова Т.В., Назаренко О.Б., Висак П.М
  • 4.Статья «Эпоксидные смолы» А.Воробьев, 2003 г.
  • 5.Патент «Высокопрочный эпоксидный пленочный клей» Каблов Е.Н.,Чурсова Л.В., Шарова И. А., Рубцова Е.В., Куцевич К. Е., Хина М. Б.,Панфилова А. М.
  • 6.«О механизме усиления эпоксидных смол нанотрубками» В.А. Богатов., С.В. Кондрашов, И.А. Мансурова, В.Т. Минаков, И.В. Аношкин, 2011 г.
  • 7.Статья «Деградация и стабилизация полимеров» А. Фина, Дж. Камино, С. Бочинни, 2008 г.






Рейтинг работы: 0
Количество рецензий: 0
Количество сообщений: 0
Количество просмотров: 39
© 13.05.2018 Илья Пустовалов
Свидетельство о публикации: izba-2018-2273073

Рубрика произведения: Проза -> Статья












1