Применение полимеркомпозитов в решении проблем энерго- и ресурсосбережения
Применение полимеркомпозитов в решении
проблем энерго- и ресурсосбережения
Уровень развития промышленности композиционно-волокнистых материалов (КВМ) и полимер содержащих композитов (КПМ) определяется технико-экономической эффективностью данных материалов. Учитывая их свойства и возможность применения (технологическая, конструкционная), рассматриваются вопросы использования КВМ и КПМ в энерго- и ресурсосберегающих технологиях.
Конструктивный характер, физико-механические свойства КВМ и КПМ позволяют подобрать составляющие их компоненты и рассчитать структуру, отвечающую необходимыми для эксплуатации изделий свойствами.
В основе КВМ лежат два основополагающих материала:
основа – стеклоткань, углеткань, органоматериалы;
связующие – эпоксидные, полиэфирные и другие.
На базе этих композиций возможно решение целого ряда проблем. Например, конструкции, к которым предъявляются требования по возможности эксплуатации при постоянных и переменных высоких температурах и требования по долговечности данной конструкции.
Одним из направлений применения КВМ является их использование в производстве газоотводящих стволов ТЭЦ. Их отличительная конструктивная особенность заключается в том, что на базе конструкционного стеклопластика на основе стеклотканей и их различных модификаций и эпоксидно-фенольных смол создается конструкция диаметром до 3,5м, собираемая из блоков длиной 6м и высотой 100-120м. Период эксплуатации подобных труб составляет 30-50 лет, что на порядок превышает срок эксплуатации подобных конструкций из традиционных материалов (металл, кирпич, бетон).
Однослойные намоточные конструкции газоотводящих стволов ТЭЦ испытаны и находятся в эксплуатации на ТЭЦ г. Москвы, г. Одессы. Их преимущество заключается в повышенной удельной прочности, долговечности и коррозионностойкости. Но существует и ряд недостатков, таких как: низкая термостойкость связующего ЭТФ (примерно 190° С); необходимость создания поддерживающего каркаса из металла, что в совою очередь компенсируется временем эксплуатации самой трубы; уменьшение срока эксплуатации за счет температур отпотевания.
Характерными особенностями конструкций из КВМ является возможность применения в намоточном варианте трехслойных конструкций (оболочка + теплоизолирующий слой + наружная оболочка). При этом теплофизические характеристики такой конструкции превышают традиционные варианты (с учетом температурно-влажностного режима окружающей среды).
Традиционная борьба с теплопотерями в жилом фонде городов и поселков с введением новых СНиП на строительство жилья привело к возникновению новых проблем, связанных с обеспечением долговечным теплоизолирующим материалом в системах подачи теплоносителя от ТЭЦ до жилого микрорайона и сохранности тепла непосредственно в жилых домах. В связи с этим оправдано применение теплоизолирующих «скорлупок», изготавливаемых из пенополиуретана или фенопластов, внутренний диаметр которых копирует диаметр трубы подающей теплоноситель, наружный диаметр лимитируется расходом материала и теплофизическими характеристиками.
Одной из серьезных проблем литьевой промышленности на сегодняшний день является вопрос изготовления точных форм и упрощение выполнения моделей для изготовления отливок из металла. Традиционные способы требуют значительных затрат металла для изготовления мастер-моделей. Композиционный материал на основе полимерных связующих и минеральных наполнителей (КПМ) позволяет изготавливать мастер-модели, которые обеспечивают получение отливок заданной точности, при этом полимерная мастер-модель позволяет многократное ее использование без дополнительных ремонтов. Нами были разработаны и предложены составы КПМ на полиэфирном и эпоксидном связующих для изготовления моделей, предназначенных для чугунных отливок. Внедрение данной разработки позволит значительно снизить трудозатраты на изготовление мастер-моделей и себестоимость изделия.
Объектами разработок служили полимерсодержащие композиционные материалы на основе полиэфирных и эпоксидных смол.
Составляющие исходные материалы:
1. Полиэфирная смола общего назначения ПН-1(ГОСТ 27952-88);
2. Полиэфирная смола с пониженной горючестью ПН-62 (ТУ 6-05-101-26-72);
3. Эпоксидные диановые смолы ЭД-20 и ЭД-16;
4. Эпоксидный компаунд К-153;
5. Ускоритель - нафтенат кобальта (УНК) (ТУ 6-05-1075-76);
6. Инициатор - перекись циклогексанона (ПЦОН) (ТУ 2417-031-05015213-95);