Современные методы переработки термопластов

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
Химический факультет
Кафедра высокомолекулярных соединений
и коллоидной химии
УТВЕРЖДАЮ
Декан химического факультета
Гущин А.В.
«12» сентября 2011г.
Учебная программа
Дисциплины СДМ.03 « Современные методы переработки термопластов»
по направлению подготовки 020100_68 – «Химия»
Нижний Новгород
2011г.
1. Область применения
Данная дисциплина относится к циклу специальных дисциплин, преподается на 2
курсе магистратуры в В семестре.
2. Цели и задачи освоения дисциплины
Цели дисциплины:
Формировании теоретических знаний и практического представления в области
физикохимии переработки различных полимеров, в том числе вторичных полимерных
материалов и композитов в связи с их строением, свойствами и областями применения,
Задачи дисциплины:

Изучить влияние технологических свойств на параметры переработки, выбор
процессов и конструкций рабочих органов перерабатывающего оборудования.

Изучить основные методы оценки технологических параметров полимерных
материалов.

Изучить современные технологические схемы переработки полимерных отходов.

Сформировать
навыки
использования
фундаментальных
знаний
в
области
физикохимии переработки полимеров для решения проектных и технологических
задач и задач управления технологией получения и переработки полимеров и
полимерных систем.
Для успешного усвоения дисциплины студент должен знать основные теоретические
положения следующих дисциплин:
– "Высокомолекулярные соединения" (особенности полимерного состояния вещества,
молекулярно-массовые
характеристики
полимеров,
синтез
полимеров
методами
радикальной и ионной полимеризации);
– "Физическая химия" (основы термодинамики, кинетики, владение основными законами
физической химии);
– "Физические методы исследования" (ИК, ЯМР, ЭПР);
3. Требования к результатам освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен:
ЗНАТЬ:
- технологические основы получения изделий и материалов на основе полимеров
(экструзия, литье под давлением, вакуумное формование, сварки и склеивания
полимерных материалов, технология вторичной переработки полимерных материалов);
- основы переработки материалов на основе поликонденсационных полимеров
2
- использовать фундаментальные знания в области физикохимии переработки полимеров
для решения проектных и технологических задач и задач управления технологией
получения и переработки полимеров и полимерных систем.
УМЕТЬ:
- осуществлять подбор метода переработки конкретного полимера в технологической
линии;
- осуществлять подбор конкретной полимерной базы под эксплуатационную задачу
изделий;
ИМЕТЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ:
- о рынке и стоимости полимерных материалов
- о тенденциях развития полимерных материалов и новых видах оборудования для
переработки полимерных материалов
- о технологических и физико-механических характеристиках материалов того или иного
производителя
4. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 90 часов.
4.1 Структура дисциплины
Наименова№
ние
дисциплины
п/п
Объем учебной работы (в часах)
Всег
Всего
о
аудит.
Вид
итогового
Из аудиторных
Лекц.
Лаб/
Прак.
контроля
КСР.
Сам.
работа
сем.
1
Современные
методы
переработки
термопластов
90
34
17
17
-
56
Экзамен
Лабораторные занятия проводятся на действующих производствах : “Технопласт”,
“завод Теплоизоляция”, “Саров атохим”.
3
5. Содержание дисциплины
5.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№
Дисциплины
Лек.
п/п
Лаб./
Пр.
КСР
сем.
работы
трудоемкость (в часах)
Раздел
самостоятельные
Виды учебной работы и
1
Введение
1
-
-
-
4
2
Технология подготовительного
2
2
-
-
8
1
4
-
-
4
2
2
-
-
8
2
2
-
-
4
2
2
-
-
8
2
2
-
-
4
1
1
-
-
4
2
1
-
-
8
2
1
-
-
4
производства
3
Технология переработки пластмасс
методами прессования
4
Технология переработки полимерных
материалов методом экструзии
5
Технология получения изделий методом
экструзии – листы, профили и выдувные
изделия.
6
Технология переработки полимерных
материалов методом литья под давлением
7
Технология формования
крупногабаритных изделий
8
Технология сварки и склеивания
полимерных материалов
9
Технология вторичной переработки
полимерных материалов
10
Утилизация полимерных материалов
4
5.2.
№ п/п
Содержание разделов дисциплины
Наименование
раздела
дисциплины
1
Введение
2
Технология
подготовительного
производства
3
Технология
переработки
пластмасс методами
прессования
Содержание раздела
(темы)
Форма
проведения
занятий
(лекции,
семинары
и.т.д.)
Лекции
Значение полимерных материалов в
народном хозяйстве. История и
перспективы развития
промышленности пластмасс. Задачи
курса. Классификация методов
переработки полимеров, их
характеристика.
Термомеханическая кривая и выбор
параметров переработки. Влияние
технологических свойств на
параметры переработки, выбор
процессов и конструкций рабочих
органов перерабатывающего
оборудования.
Смешение. Цели и задачи
Лекции
смешения. Типы и способы
смешения. Механизмы смешения.
Гранулирование. Преимущества
гранулированных материалов.
Вальцевание. Механизм
вальцевания. Физические и
химические процессы,
протекающие при вальцевании.
Каландрование. Физическая
сущность процесса. Применение
каландрования в резиновой
промышленности и в
промышленности переработки
пластмасс.
Сущность метода холодного и
Лекции
горячего прессования. Подготовка
прессматериалов. Схемы
таблетирования, коэффициент
трения и боковое давление, влияние
их на плотность и прочность
таблеток. Преимущества
таблетирования. Технология
переработки пластических масс
методом компрессионного и
литьевого прессования. Выбор
основных технологических
параметров процесса. Особенности
прессования резиновых смесей,
реактопластов и термопластов.
5
4
5
6
7
Технология
переработки
полимерных
материалов методом
экструзии
Сущность процесса экструзии.
Особенности червячной, дисковой и
поршневой экструзии.
Технологические параметры
экструзии. Режимы экструзии.
Характеристики изотермического,
адиабатического и политропного
режимов экструзии. Влияние
основных технологических и
конструкционных параметров на
производительность экструдера.
Технология
Технология получения труб из
получения основных полимерных материалов. Основные
изделий методом
методы калибровки труб.
экструзии
Технология получения пленок из
полимерных материалов.
Особенности получения пленок
методом раздува и плоскощелевым
методом. Получение
ориентированных пленок.
Технология получения листов из
полимерных материалов.
Специфические явления при
экструзии листов. Технология
получения объемных изделий
методом экструзии с раздувом.
Влияние параметров экструзии на
качество и физико-механические
свойства изделий. Виды брака и
области применения объемных
изделий.
Технология
Сущность метода литья под
переработки
давлением. Особенности
полимерных
поршневой и червячной
материалов методом пластикации полимерного
литья под
материала. Понятие о цикле литья
давлением
под давлением. Определение
времени цикла. Циклограмма
работы литьевой машины.
Основные технологические
параметры литья под давлением.
Производительность литьевой
машины. Особенности литья под
давлением термореактивных
полимерных материалов. Процессы,
протекающие в литьевой форме.
Режимы заполнения формы.
Разновидности процесса литья под
давлением. Основные
преимущества и недостатки.
Технология
Технология переработки листовых
формования
полимерных материалов методом
Лекции
Лекции
Лекции
Лекции
6
крупногабаритных
изделий
8
9
10
термоформования. Классификация
методов термоформования.
Негативное и позитивное
формование, вакуумное,
пневматическое и пневмовакуумное
формование листовых материалов.
Основные технологические
параметры термоформования и их
влияние на физико-механические
свойства и разнотолщинность
полученных изделий.
Центробежное формование изделий
из полимерных паст (пластизолей).
Формование изделий из
стеклопластиков. Классификация
методов формования. Анизотропия
свойств. Расчет технологических
параметров формования
крупногабаритных изделий.
Технология сварки и Сущность сварки полимерных
Лекции
склеивания
материалов. Классификация
полимерных
методов сварки. Типы сварных
материалов
швов и их прочность. Особенности
сварки различных полимерных
материалов. Сущность процесса
склеивания полимерных
материалов. Основные
технологические параметры
процесса. Особенности склеивания
термопластичных и
термореактивных полимерных
материалов.
Технология
Современное состояние вторичной
Лекции
вторичной
переработки полимерных
переработки
материалов. Основные виды
полимерных
вторичного полимерного сырья
материалов
(отходов). Классификация способов
утилизации полимерных отходов.
Общая технологическая схема
вторичной переработки
полимерных материалов.
Переработка индивидуальных
промышленных отходов
полиамидов, фторопластов,
стеклопластиков и их
использование в полимерных
композициях. Переработка
резиновых отходов.
Утилизация
Области использования вторичных Лекции
полимерных
полимерных материалов. Свойства
материалов
полимерных материалов,
полученных при вторичной
7
переработке. Источники
полимерных отходов. Способы
утилизации полимерных отходов.
Достоинства и недостатки.
Сжигание, захоронение. Различные
спектры проблем утилизации
полимерных отходов.
6. Критерии оценок
Превосходно
Превосходная подготовка
погрешностями
с
очень
Отлично
Подготовка, уровень которой существенно выше среднего с
некоторыми ошибками
Очень хорошо
В целом хорошая подготовка с рядом заметных ошибок
Хорошо
Хорошая подготовка, но со значительными ошибками
Удовлетворительно
Подготовка, удовлетворяющая минимальным требованиям
Неудовлетворительно
Необходима дополнительная
прохождения испытания
Плохо
Подготовка совершенно недостаточная
подготовка
незначительными
для
успешного
7. Контрольные вопросы для самоконтроля:
1.
Инновационная политика в промышленности переработки полимерных материалов.
2.
Дайте характеристику основным методам переработки полимерных материалов в
изделия.
3.
Назовите основные технологические свойства полимерных материалов. С какой
целью необходимо изучать эти свойства?
4.
Дайте формулировки основных технологических свойств полимерных материалов,
опишите методы их определения.
5.
В
чем
принципиальное
различие
термопластичных
и
термореактивных
полимерных материалов?
6.
Что такое термомеханическая кривая? Какую роль она играет при отработке
технологических режимов производства изделий из полимерных материалов?
7.
Дайте определение процесса экструзии.
8.
Как изменится производительность зоны загрузки экструдера при уменьшении
шероховатости поверхности червяка.
8
9.
Что собой представляет компрессия в зоне пластикации экструдера.
10. Назовите причину вызывающую эффект Вайссенберга.
11. Назовите
основные
технологические
стадии
(операции)
получения
пленок
рукавным методом.
12. Перечислите основные технологические стадии (операции) получения листов из
полимерных материалов.
13. Каким образом осуществляется калибрование толщины листа.
14. Перечислите основные технологические стадии (операции) получения листов из
полимерных материалов.
15. Перечислите основные технологические стадии (операции) получения труб из
полимерных материалов.
16. Дайте определение процесса переработки полимерных материалов литьем под
давлением.
17. Перечислите основные стадии (операции) работы литьевой машины с червячной
пластикацией полимерного материала.
18. Назовите причины, вызывающие появление внутренних напряжений в изделиях,
полученных методом литья под давлением.
19. Для получения каких изделий используется интрузия. Перечислить способы и приемы
получения крупногабаритных изделий из пластмасс?
20. Основные отличия методов формования изделий из термопластов от изделий из
стеклопластиков?
21. Физическое
состояние
термопласта,
в
котором
возможно
пневмо-
вакуумформование?
22. Какие полимерные материалы можно сваривать термоконтактным способом?
23. Назовите основные технологические параметры сварки пластмасс:
ИК-излучением;
ТВЧ;
газовым теплоносителем;
экструдируемой присадкой;
ультразвуком;
трением (вибротрением).
24. Как классифицируются способы утилизации отходов полимерных производств?
25. Технология переработки резиновых отходов и применяемое оборудование.
26. Вторичная переработка стеклопластиков.
27. Общая технологическая схема вторичной переработки полимерных материалов.
9
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1.
Шварц О., Эбелинг Ф.-В., Фурт Б. Переработка пластмасс. С-Пб.: Профессия, 2008.
320 с.
2.
Крыжановский В.К. , Кербер М.Л., Бурлов В.В., Паниматченко А.Д. Производство
изделий из полимерных материалов. С.-Пб.: Профессия, 2008. 464 с.
3.
Технология полимерных материалов / Под ред. В.К.Крыжановского. С.-Пб.:
Профессия, 2008. 544 с.
4.
Раувендааль К. Экструзия полимеров. С.-Пб.: Профессия, 2010. 768 с.
5.
Басов Н. И., Казанков Ю. В., Любартович В. А. Расчет и конструирование
оборудования для производства и переработки полимерных материалов. - М.: Химия,
1986. - С. 24-29; 71-75.
6.
Handbook of biodegradable polymers. Editor Catia Bastioli. UK: Rapra technology limited.
– 2005. – 550 pp.
б) дополнительная литература:
1.
Брагинский В. А. Прессование. - Л.: Химия, 1973. - С. 14.
2.
Лапшин В. В. Основы переработки термопластов литьем под давлением. - М.: Химия,
1974.-С. 27-72.
3.
Гуль В. Е., Акутин М., С. Основы переработки пластмасс. - М: Химия, 1985. - С. 57118.
4.
Николаев А, Ф. Технология пластических масс. - Л.: Химия, 1977. -368 с.
5.
Рябинин Д. Д., Лукач Ю. Е. Смесительные машины для пластмасс и резиновых
смесей. - М.: Машиностроение, 1967. - 296 с.
6.
Основы технологии переработки пластмасс: Учебник для вузов / С. В. Власов, Э. Л.
Калинчев, Л. Б. Кандырин и др. - М.: Химия, 1995. - С. 172-197; 268-281.
7.
Действующие ГОСТы.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3524.html
http://www.waste.ru/modules/section/print.php?itemid=134
http://www.e-plastic.ru/
10
Программа составлена в соответствии с Федеральным государственным
образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению
подготовки 020100.68 – Химия, утвержденному приказом Министерства образования и
науки Российской Федерации от 19 мая 2010 г., № 531.
Авторы:
к.х.н., доцент кафедры ВМС и КХ
____________ Рябов С.А.
Программа рассмотрена на заседании кафедры высокомолекулярных соединений и
коллоидной химии химического факультета от "24" июня 2011 года, протокол № 6.
Заведующий кафедрой ВМС и КХ
д.х.н., профессор
____________ Семчиков Ю.Д.
Программа одобрена методической комиссией химического факультета от «5» сентября
2011 г. протокол № 1.
Председатель методической комиссии
д.х.н., профессор
__________Сулейманов Е.В.
11