Использование моно- и многослойных наноразмерных трубок углерода в качестве наполнителей при переработке сополимера пропилен/этилен

Объектом исследования является трубная марка сополимера пропилен/этилен (PPR003EX/1) и композиты на её основе с углеродными наполнителями (УНТ, технический углерод, смеси “технический углерод/УНТ”) различного состава. Цель работы: изготовление электропроводящих полимерных композиционных материалов путём введения минимально возможных количеств углеродных наполнителей. В процессе исследования проводились: приготовление ряда композитов на основе сополимера пропилен/этилен и углеродных наполнителей; изучение электропроводящих и физико-механических свойств.
В результате исследования были установлены оптимальные количества углеродных наполнителей и получены композиции с высокими электропроводящими и физико-механическими свойствами.

Введение 18
1 Обзор литературы 20
1.1 Общие представления о нанокомпозитах 20
1.2 Полиэтилен и полипропилен: общая характеристика 21
1.3 Наноразмерные наполнители для полимеров 23
1.3.1 Углеродные наполнители 24
1.3.1.1 Технический углерод и наносажа 25
1.3.1.2 Углеродные нанотрубки 26
1.3.1.3 Углеродные нановолокна 30
1.3.1.4 Фуллерены 31
1.3.2 Свойства нанокомпозитов на основе углеродных 32
наполнителей
1.4 Методы получения полимерных нанокомпозитов 34
1.4.1 Смешение в расплаве 35
1.4.2 Смешение в растворе 36
1.4.3 Синтез in situ 37
1.4.4 Золь-гель метод 38
1.4.5 Крейзинг 39
1.5 Выбор направления исследования 40
2 Объект и методы исследования 43
2.1 Характеристика исходных компонентов 43
2.1.1 Статсополимер пропилена с этиленом 43
2.1.2 Углеродные нанотрубки 43
2.1.3 Технический углерод 44
2.1.4 Стабилизатор Irganox B-215 45
2.1.5 Стеарат кальция 46
2.2 Характеристика оборудования 46
2.2.1 Двухшнековый экструдер Scietific LTE-20-44 46
2.2.2 Одношнековый экструдер Brabender 47
2.2.3 Двухроторный смеситель Brabender 48
2.2.4 Лабораторный смеситель Zeppelin Henschel FML 4 49
2.2.5 Вальцы Collin W110 49
2.2.6 Пресс Collin P220 50
2.3 Методика проведения эксперимента 50
2.3.1 Приготовление мастербатча сажи 51
2.3.2 Приготовление мастербатчей углеродных нанотрубок 51
2.3.3 Приготовление композиций на основе технического 52
углерода и углеродных нанотрубок
2.4 Методы исследования 53
2.4.1 Определение объемного поверхностного 53
сопротивления
2.4.2 Проведение механических испытаний 54
2.4.2.1 Испытания на растяжение 54
2.4.2.2 Испытания на изгиб 54
2.4.2.3 Метод измерения ударной вязкости по Изоду 55
2.4.3 Определение показателя текучести расплава 56
2.4.4 Сканирующая электронная микроскопия 56
3 Результаты и их обсуждение 57
3.1 Исследование влияния количества углеродных нанотрубок на 57
удельное объемное сопротивление и физико-механические
свойства композитов
3.1.1 Исследование влияния количества углеродных 57
нанотрубок на удельное объемное сопротивление
композитов
3.1.2 Исследование влияния количества углеродных 57
нанотрубок на физико-механические свойства
композитов
3.2 Исследование влияния количества технического углерода на 59
удельное объемное сопротивление и физико-механические
свойства композитов
3.2.1 Исследование влияния количества технического 59
углерода на удельное объемное сопротивление
3.2.2 Исследование влияния количества технического 60
углерода на физико-механические свойства
композитов
3.3 Исследование влияния количества смеси технический 63
углерод/углеродные нанотрубки на удельное объемное
сопротивление и физико-механические свойства композитов
3.3.1 Исследование влияния количества смеси технический 63
углерод/углеродные нанотрубки на удельное объемное
сопротивление композитов
3.3.2 Исследование влияния количества смеси технический 66
углерод/углеродные нанотрубки на физико-
механические свойства композитов
3.4 Исследование морфологии и структуры композиций 70
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и 73
ресурсосбережение
4.1 Предпроектный анализ 73
4.1.1 Потенциальные потребители результатов 73
исследования
4.1.2 Диаграмма Исикавы 74
4.1.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации 74
4.1.4 Методы коммерциализации научно-технического 76
исследования
4.2 Инициация проекта 76
4.2.1 Цели и результаты проекта 76
4.2.2 Организационная структура проекта 77
4.2.3 Ограничения и допущения проекта 78
4.3 Планирование управления научно-техническим проектом 79
4.3.1 Иерархическая структура работ проекта 79
4.3.2 Контрольные события проекта 79
4.3.3 План проекта 80
4.3.4 Бюджет научного исследования 81
4.3.4.1 Сырье, материалы, покупные изделия и 81
полуфабрикаты (за вычетом отходов)
4.3.4.2 Специальное оборудование для научных 82
(экспериментальных) работ
4.3.4.3 Расчет амортизационных отчислений 83
4.3.4.4 Основная заработная плата 84
4.3.4.5 Дополнительная заработная плата научно- 86
производственного персонала
4.3.4.6 Отчисления на социальные нужды 87
4.3.5 Организационная структура проекта 87
4.3.6 Матрица ответственности 88
4.3.7 План управления коммуникациями проекта 89
4.3.8 Реестр рисков проекта 89
4.3.9 План управления контрактами и поставками 90
4.4.1 Оценка сравнительной эффективности исследования 91
5 Социальная ответственность 95
5.1 Производственная безопасность 95
5.1.1 Анализ вредных факторов производства 97
5.1.2 Анализ опасных факторов производства 102
5.2 Экологическая безопасность 103
5.3 Безопасность в чрезвычайых ситуациях 104
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения 105
безопасности
Заключение 106
Список публикаций 107
Список использованных источников 108
Приложение А 117