Доманцевич Ніна Іванівна. Методологічні підходи до формування та оцінювання якості інгібіторомістких консерваційно-пакувальних матеріалів для захисту виробів із металів : Дис... д-ра наук: 05.19.08 - 2007.
Анотація до роботи:
Доманцевич Н.І. Методологічні підходи до формування та оцінювання якості інгібіторомістких консерваційно-пакувальних матеріалів для захисту виробів із металів. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.19.08 – товарознавство промислових товарів. – Київський національний торговельно-економічний університет, Київ, 2007.
У дисертації сформульовані основні методологічні підходи до формування та оцінювання якості інгібіторомістких консерваційно-пакувальних матеріалів на основі термопластичних полімерів, трансформаторних масел, мастил та порошкових фторопластових покриттів, модифікованих інгібіторами корозії, пластифікаторами та наповнювачами. Запропоновано узагальнену номенклатуру показників якості консерваційно-пакувальних матеріалів. Встановлено вплив технологічних чинників формування та процесу старіння на якість розроблених консерваційно-пакувальних матеріалів. Узагальнені результати комплексних досліджень фізико-хімічних властивостей полімерних матеріалів, визначено характер впливу компонентів на часові характеристики структурних змін та фізико-хімічних властивостей модифікованих полімерних матеріалів, проведено дослідження та теоретично обґрунтовано зміни електропровідних властивостей композитів. Досліджено особливості структуроутворення полімерних систем при введенні до їх складу модифікувальних компонентів, що дозволило поєднати процес формування консерваційно-пакувальних матеріалів з отриманням відповідних захисних властивостей. Встановлено тенденції змін споживних властивостей консерваційно-пакувальних матеріалів в умовах довготривалої експлуатації на основі дослідження молекулярної та надмолекулярної структури. Досліджено захисну здатність інгібіторомістких консерваційно-пакувальних матеріалів у різних умовах транспортування та зберігання виробів із металів.
Проведено комплексну товарознавчу оцінку консерваційно-пакувальних матеріалів, що дозволило розробити науково обґрунтований підхід до встановлення гарантійних термінів захисту широкої номенклатури полімерних захисних матеріалів, залежно від умов їх експлуатації. Розроблено та затверджено нормативну документацію на модифіковані полімерні матеріали, здійснено впровадження запропонованих консерваційно-пакувальних матеріалів.
1. На основі модельного прогнозування захисної здатності інгібіторомістких консерваційно-пакувальних матеріалів запропоновано нове вирішення науково-технічної проблеми формування та оцінювання якості інгібіторомістких матеріалів для захисту виробів із металів, розроблено наукові засади та уніфіковані методологічні підходи до проведення технологічних процесів з їх консервації та зберігання. З урахуванням фізико-хімічних та експлуатаційних чинників, які формують якість полімерного модифікованого матеріалу, запропоновано інгібітори, пластифікатори, наповнювачі, оптимальні для антикорозійного захисту модифікованими консерваційно-пакувальними матеріалами.
2. Розроблено науково обґрунтовану узагальнену структуру показників споживних властивостей консерваційно-пакувальних матеріалів, яка враховує особливості кожного із окремих класів матеріалів захисту і є основою при проведенні оцінювання якості.
3. Встановлено характер фізико-хімічної взаємодії модифікувальних додатків (інгібіторів, пластифікаторів, наповнювачів) та їх спільного впливу на консерваційно-пакувальний матеріал, вивчено характер змін у структурі полімерного матеріалу. Доведена доцільність використання модифікаторів для отримання полімерного матеріалу із визначеними споживними властивостями (захисна дія, питомий опір, термостійкість та ін.). Встановлено, що отриманий ефект від використання кожного із модифікаторів залежить від його кількісного вмісту у складі полімерної матриці, хімічного складу, умов навколишнього середовища та характеру взаємодії з поверхнею металовиробу.
4. Визначено умови отримання полімерних матеріалів із прогнозованими експлуатаційними характеристиками в процесі екструзії полімерної плівки або шляхом формування полімерної композиції з наступним нанесенням на поверхню металовиробу, що підлягає захисту. Теоретично та експериментально підтверджена можливість довготривалого складського зберігання металовиробів під час використання поліетиленових плівок, модифікованих інгібіторами на основі амінів і пластифікаторами на основі фталатів та себацинатів. Показано, що оптимальний вміст інгібіторів ДЦГАБ, ЦГАБ у складі полімерної матриці становить від 0,5 до 7,0 ваг. %.
5. Підвищення бар’єрних властивостей інгібіторомістких полімерних матеріалів протягом першого року використання пов’язується із зростанням кристалічності полімерної матриці, а зниження захисних функцій – з активізацією деструкційних процесів на межі аморфна – кристалічна фаза. За допомогою електронно-мікроскопічних та фізико-хімічних досліджень встановлено, що пластифікація фталатами (ДОФ, ДБФ, ДЕГФ) та себацинатами (ДОС, ДБС) поліетиленових плівок, які містять інгібітори на основі амінів (НДА, ЦГАБ, ДЦГАБ), неодмінно приводить до стабілізації фізико-хімічних властивостей протягом тривалого періоду експлуатації (до 7 років і більше). На цій основі розроблено рецептуру захисних полімерних матеріалів і встановлені функціональні зв’язки технологічних умов їх виготовлення та складу.
6. Спектроскопічними та структурними дослідженнями доведено, що одночасна модифікація полімерного матеріалу інгібіторами та пластифікаторами дозволяє змінити загальний характер перебігу деструктивних процесів у бік їх сповільнення, створюючи умови для забезпечення споживних властивостей як самого матеріалу, так і упакованих металовиробів. Експериментально підтверджено, що під час формування плівки одночасне введення інгібітора на основі амінів та пластифікатора на основі фталатів стабілізує показники дифузійних характеристик захисного матеріалу (паропроникність плівок - ПЕНГ+ 0,5 ваг. % ДЦГАБ + 1,0 ваг. % ДБФ не перевищує 0,11 мг/м2спротягом 8 річного періоду експлуатації, а величина коефіцієнта киснепроникності – не перевищує 1,195 ).
7. Встановлено характер еволюції природного старіння поліетиленового модифікованого матеріалу протягом 10 років. Наявність інгібітора приводить до зростання кристалічності та дефектності полімерної матриці, пластифікатора – до аморфізації матеріалу з активним формуванням квазіаморфних утворень. Активізація структуроутворення у модифікованих плівках спостерігається протягом третього-п’ятого років експлуатації в умовах зберігання у закритих складських приміщеннях і може прискорюватися під впливом зовнішніх чинників (УФ-опромінення, нагрівання). У випадку відкритого зберігання процес структуроутворення супроводжується активною фотоокиснювальною деструкцією, розривом полімерних ланок та вимиванням інгібітора.
8. Процеси кристалізації структури інгібованої полімерної плівки протягом 3-го – 5-го років експлуатації супроводжуються формуванням монокристалічних блоків з утворенням тріщин і щілин розміром l ~ 610-5 м, локалізованих на межі аморфної та кристалічної фаз. Старіння плівок тривалістю понад 7 років характеризується активізацією процесів кристалізації, що охоплюють до 30% об’єму полімерної матриці з утворенням тонких голчатих кристалів, довжиною l 10-7 м.
9. Запропоновано оптимальний варіант захисту поверхні металовиробів від корозії з урахуванням терміну та умов їх експлуатації з використанням різних видів консерваційно-пакувальних матеріалів, модифікованих відповідно до розроблених рецептур (мастил, масел, порошкових полімерних покриттів, полімерних плівок). Показано, що оптимальний термін захисту виробів із металів під час використання кожного із таких матеріалів становить від 1 до 7 років в умовах закритого складування. Найбільш ефективну початкову дію (за терміну захисту до 2 років) виявляє інгібітор ЦГАБ, а довготривалий захист поверхні забезпечується під час використання інгібітора ДЦГАБ. Під час модифікації поліетиленових плівок одночасно інгібітором ДЦГАБ та пластифікаторами (ДОС, ДОФ, ДЕГФ) осередкові показники корозії поверхні сталі протягом 3-х років залишаються практично незмінними, а в наступні 5 – 7 років швидкість корозійних процесів залишається низькою.
10. Під час вивчення стану захищених металевих поверхонь у процесі їх експлуатації встановлено переваги використання малих концентрацій інгібіторів корозії в мастилах та порошкових полімерних покриттях на основі фторопласту. Показано, що в разі консервації виробів із металів мастилами, що містять інгібітор корозії, стійкість сталі до атмосферних факторів підвищується у 5 разів, в разі захисту інгібованою та модифікованою (інгібітор + пластифікатор) плівкою – вдвічі. При цьому найбільш ефективний захист на початкових етапах зберігання спостерігається за наявності інгібітора ЦГАБ у складі поліетиленової матриці, а довготривалий захист виявляє інгібітор ДЦГАБ. Використання невеликих додатків інгібіторів у порошкових композиціях на основі фторопласту дозволяє отримати надійне електроізоляційне покриття, яке здатне тривалий час (більше 10 000 год.) витримувати максимальні пробивні напруги Uпроб. макс. 10 кВ. Розроблено метод оцінки якості покриттів за показниками електропровідності в умовах прискорених досліджень на довговічність у рідких агресивних середовищах. Встановлено залежність питомого опору від технологічних параметрів отримання, структури, ступеня кристалічності та орієнтації кристалітів. З використанням перколяційної моделі і теорії Флорі теоретично обґрунтовані явища переносу в композиційних полімерних системах у широкому температурному діапазоні.
11. Розроблено схему модельного взаємозв’язку етапів оцінювання якості інгібіторомістких консерваційно-пакувальних матеріалів, яка дозволила системно поєднати усі етапи життєвого циклу продукції та кількісно оцінити ступінь змін на кожному із етапів.
12. Розроблено модель експертного оцінювання ефективності захисної дії модифікованих полімерних матеріалів з використанням узагальненого показника якості та визначено терміни їх використання зі збереженням споживних властивостей виробів із металів. Показано, що особливостями часової залежності узагальненого показника якості D інгібованих полімерних матеріалу є зростання величин показника протягом першого року експлуатації, що пов’язано зі збільшенням ступеня кристалічності та зменшенням показників проникності. В разі подовження терміну експлуатації показник якості знижується під впливом деструкційних змін у матеріалі, які викликають зростання активності дифузійних процесів через матрицю. Встановлено, що виключення етапу пакування може приводити до погіршення загальної якості продукції до 60-80% від номінального рівня за терміну складського зберігання до 1,5 року та зменшення загального терміну життєвого циклу виробів із металів.
13. З метою визначення кількісних характеристик планів вибіркового приймального відбору зразків продукції для встановлення значень споживних властивостей консерваційно-пакувальних матеріалів застосовано методику з використанням пакетів обробки інформації, аналізу і статистики SPSS 12, Maple 8 та Mathcad. Розраховано величини операційних характеристик із використанням біномінального та пуассонівського розподілу. Встановлено параметри вибірки в межах 7 – 12 на 100 погонних метрів продукції.
14. Визначено номенклатуру показників споживних властивостей для окремих консерваційно-пакувальних матеріалів (знімних інгібованих полімерних покриттів, інгібованих полімерних плівок, мастил та масел) та розраховано коефіцієнти їх вагомості. Здійснено порівняльну комплексну оцінку якості консерваційно-пакувальних матеріалів і встановлено їх перевагу порівняно із вихідними матеріалами. Комплексний показник якості для знімних покриттів ПЕВТ + 0,5 % ДЦГАБ складає 0,74; для інгібованих полімерних плівок ПЕВТ + 1,0 % ДЦГАБ – 0,70; для мастил ВТВ-1 + 5 ваг. % ДЦГАБ – 0,70.
15. Результати дисертації впроваджені на заводі з переробки полімерних матеріалів ТОВ “Жостер”, НВО “Термоприлад”, Торговому домі “Галпідшипник” і прийняті до впровадження Асоціацією виробників та споживачів тари і упакування України.
Публікації автора:
Доманцевич Н.І. Інгібіторний захист промислової продукції: Монографія. – Львів: вид-во ЛКА, 2003. – 160 с.
Статті у наукових фахових виданнях
Доманцевич Н.И., Золотовицкий Я.М., Шмурак В.И. Влияние условий хранения упаковок на свойства противокоррозионной полимерной пленки // Защита металлов. – 1989. – Т.25. – №5. – С. 832 – 834 (автору належить аналіз чинників зберігання на властивості протикорозійних полімерних плівок).
Доманцевич Н.И., Золотовицкий Я.М. Комплексный показатель защитной способности противокоррозионных полимерных плёнок // Защита металлов – 1990 –Т. 26 – №4. – С.598 – 601 (автору належить теоретичне обґрунтування показників якості для протикорозійних полімерних плівок, отримання основних наукових результатів, проведення їх аналізу).
Полікарпов І.С., Доманцевич Н.І., Яцишин Б.П. Вивчення властивостей евтектичних сплавів для визначення їх впливу на формування споживчих властивостей товарів // Товарознавство, торгівля, комерція: Зб. наук. праць. – Л.: ЛКА, 1998. – С. 240 – 243 (автору належить проведення досліджень та аналіз отриманих наукових результатів).
Доманцевич Н., Полікарпов І., Яцишин Б. Дослідження експлуатаційних властивостей нових полімерних плівкових покриттів // Вісник ЛКА: Сер. товарознавча. – Вип. 2. – Ч. 2. – Л., 1998. – С. 21 – 27 (автору належить постановка завдання досліджень, розроблення методики проведення досліджень з визначення перебігу процесів старіння).
Доманцевич Н.І. Застосування інгібованих матеріалів для створення захисних полімерних порошкових покрить // Вісник ЛКА: Сер. товарознавча. – Вип. 4. – Л., 2001. – С. 186 – 188.
Доманцевич Н.І. Вплив модифікуючих додатків на структуру та властивості плівкових полімерних покрить // Вісник ЛКА: Сер. товарознавча. – Вип. 5. – Л., 2002. – С. 108 –113.
Доманцевич Н.І. Дефекто- та тріщиноутворення під час старіння модифікованих поліетиленових плівок // Вісник ЛКА: Сер. товарознавча. – Вип. 6. – Л., 2004. – С. 97 – 101.
Доманцевич Н.І. Модельна оцінка споживчих властивостей поліолефінових покрить та її використання для вибору технології створення нових захисних матеріалів // Сучасні проблеми товарознавства: Зб. наук. пр. – Київ, 2003. – С. 197 – 201.
Доманцевич Н.І. Вплив ультра-фіолетового опромінення на структуру та властивості модифікованих плівкових покрить // Фізика і хімія твердого тіла. – 2000. – Т.1. – № 2. – С. 273 – 277.
Доманцевич Н.І. Структура і властивості полімерних інгібіторованих плівкових покрить // Фізика і хімія твердого тіла. – 2001. – Т.2. – № 1. – С. 131 – 135.
Доманцевич Н.І., Яцишин Б.П. Структуро- та дефектоутворення при довготривалому старінні інгібованих полімерних плівок // Фізика і хімія твердого тіла – 2003.– Т.4 – № 2. – С.323-328 (автору належить поставка завдання, проведення експериментальних досліджень процесів старіння інгібованих полімерних плівок).
Аксіментьєва О.І., Доманцевич Н.І. Проникність полімерних модифікованих матеріалів // Фізика і хімія твердого тіла. – 2005. – Т.6. – № 2. – С. 333 – 336 (автору належить постановка завдання досліджень та проведення досліджень зміни проникності полімерних матеріалів від вмісту модифікувальних компонентів).
Скоробогатий Я.П., Доманцевич Н.І., Яцишин Б.П. Старіння полімерних модифікованих матеріалів в умовах закритого складування і в природних кліматичних умовах.// Хім. пром-сть України. – 2002. – №1. – С. 32 – 34 (автору належить основна ідея статті, проведення експериментальних досліджень перебігу процесів старіння під час різних умов зберігання модифікованих полімерних матеріалів).
Доманцевич Н.І. Вплив модифікаторів на електричні властивості полімерних плівок // Фізика і хімія твердого тіла. – 2005.– Т.6 – № 4. – С.640 – 645.
Доманцевич Н.І. Товарознавчі аспекти формування властивостей полімерних плівкових інгібіторомістких покриттів // Товарознавство, торгівля, комерція: Зб. наук. праць. – Вип. 7. – Л.: ЛКА, 2005. – С. 211- 213.
Доманцевич Н.І. Аналіз стану металевих поверхонь та виробів, які підлягали проти корозійному захисту інгібіторомісткими захисними мастилами // Вісн. техн. ун-ту Поділля. – 2006. – Т.1 – № 2. – С.7– 9.
Доманцевич Н.І. Товарознавча оцінка якості інгібітормістких полімерних покриттів для захисту металевих виробів // Вісник Дон дует. – № 1(29). – 2006. – С. 131– 137.
Доманцевич Н.І., Яцишин С.П., Яцишин Б.П. Тонкоплівковий термопарний вимірювач якості захисної здатності покриття // Вимірювальна техніка та метрологія. – 2003. – Вип. 63 – С.148 – 151 (автору належить обґрунтування мети досліджень та завдань роботи, проведення експериментальних досліджень).
Доманцевич Н.І., Яцишин С.П., Яцишин Б.П. Вимірювання киснепроникності модифікованих полімерних покрить // Вимірювальна техніка та метрологія. – 2006. – Вип. 66. – С.85 – 88 (автору належить розроблення методики вимірювання киснепроникності).
Доманцевич Н.І. Яцишин Б.П., Аксіментьєва О.І. Датчики для визначення киснепроникності захисних покриттів поверхні мікроелектронних приладів // Східно-європейський журнал передових технологій. – 2006. – 4/3 (22). – С.73 – 75 (автору належить проведення експериментальних досліджень, обробка одержаних результатів).
Доманцевич Н.І. Зміна структури та властивостей модифікованих полімерних матеріалів під дією зовнішніх факторів // Східно-європейський журнал передових технологій. – 2006. – 5/1 (23). – С.33 – 35.
Доманцевич Н.І. Вивчення змін споживних властивостей металотоварів при їх захисті порошковими полімерними покриттями // Вісник техн. ун-ту Поділля. – 2006. – № 5. – С. 85 – 87.
Доманцевич Н.І., Аксіментьєва О.І. Шляхи формування якості модифікованих полімерних пакувальних матеріалів // Вісник техн. ун-ту Поділля. – 2006. – № 6 – С. 251 – 256 (автору належить проведення математичного планування з метою знаходження оптимальних складів модифікованих полімерних матеріалів).
Доманцевич Н.І., Аксіментьєва О.І, Яцишин Б.П. Формування споживних властивостей полімерних покриттів для захисту металовиробів // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 2006. – № 1 – С. 35 – 39 (автору належить проведення досліджень зміни електропровідності полімерних покриттів із вмістом модифікувальних компонентів).
Доманцевич Н.І., Аксіментьєва О.І. Оцінка якості консерваційно-пакувальних матеріалів для захисту металовиробів // Товари і ринки. – 2006. – № 2 – С. 169 – 172 (автору належить проведення оцінки якості консерваційно-пакувальних матеріалів).
Статті в інших виданнях
Доманцевич Н.І. Застосування багатошарових полімерних плівок для пакування приладів і обладнання // Науковий вісник ПУСКУ. – 2005. – № 3 (16). – С.10 – 13.
Доманцевич Н. Зміна структури та властивостей аморфних полімерних плівок з додаванням модифікувальних елементів // Вісник Львівського ун-тету: Сер. фізична. – Вип. 38. – Ч.2. – Л., 2005. – С. 294 – 299.
Матеріали та тези наукових конференцій
Доманцевич Н. Противокоррозионная защита тепловых машин // Problemy jakoсiowe, energetyczne i eksploatacyjne w maszynach cieplnych (materialy konferencyjne), Bydgoszcz-Pieczyska, 2002. – S.225 – 230.
Доманцевич Н.І. Старіння та кінетика змін властивостей полімерних матеріалів при введені інгібіторів // Восьма наукова конф. “Львівські хімічні читання-2001”. – Львів: Видавн. центр Льв. у-ту, 2001 – С. О19.
Доманцевич Н.І. Проникливість полімерних плівок з модифікуючими компонентами // Зб. “Товари XXI століття”. Матеріали міжнародної науково-практичної конференції. – Полтава, 2002. – Ч.1. – С.167 – 170.
Доманцевич Н.И., Золотовицкий Я.М., Шмурак В.И. Влияние условий хранения упаковок на свойства противокоррозионной полимерной пленки // Применение новых технологических процессов и материалов в тароупаковочном производстве. – . М.: 1988. – С. 44 – 45.
Доманцевич Н.І., Копил О.М, Полікарпов І.С., Яцишин Б.П. Органокераміка – сучасний ізоляційний матеріал // Матеріали наук.- прак. конф. – Л.: ЛКА, 1995. – С. 160 – 161.
Доманцевич Н.І. Технологія отримання та властивості орієнтованих полімерних плівок // УІІІ Міжнародна конференція з фізики і технології тонких плівок. Івано-Франківськ: Плай, 2001. – С. 276 – 277.
Скоробогатый Я.П., Доманцевич Н.И. Применение комбинированных полеолефиновых пленок для упаковывания металлической продукции // Актуални проблеми на стоковедната наука и практика. – Варна: изд. Икономически університет, 2003. – С. 204 – 209.
Доманцевич Н.И. Поэтапный контроль качества временных полимерных антикоррозионных покрытий при внедрении комплексной системы управления качеством // Zintegrowane systemy zarz№dzania jakoci№. Krakуw. 2000. – P.241 – 244.
Доманцевич Н.И. Сравнительный анализ затрат на качество металлопродукции при разных формах обеспечения ее сохранности // Koszty Jakoci w Zarz№dzaniu Jakoci№, Krakуw: AE, 2002. – S. 185 – 190.
Доманцевич Н.І. Модельні представлення явищ переносу в полімерних матеріалах та орієнтованих структурах на їх основі // “Фізика і технологія тонких плівок. Матеріали IX міжнародної конференції МКФТТП-IX”.– Івано-Франківськ: Місто НВ, 2003. – Т. 1. – С. 88 – 89.
Доманцевич Н.І. Структура та електропровідні характеристики орієнтованих полімерних плівок // Матеріали II Міжнародної наукової конференції “Фізика невпорядкованих систем”, 14 –16 жовтня, 2003 р., Львів, 2003. – С. 158 – 159.
Domantsevich N.I. Study of destruction processes in thin modified polymer films during age hardening // X-th international seminar on physics and chemistry of solids, Lviv, 6– 9 june 2004. – P. 94.
Доманцевич Н.И., Золотовицкий Я.М. Комплексный показатель защитной способности противокоррозионной полимерной пленки // Тез. докл. респуб. науч. – техн. конф. “Применение композиционных материалов в машиностроении”, Гомель, 15 – 16 нояб. 1988 г. – Минск, 1988. – С. 63 – 64.
Короденко Г.Д., Доманцевич Н.И. Влияние условий хранения упаковок на свойства протикоррозионной полимерной пленки // Пути повышения эффективности использования вторичных полимерных ресурсов,Тез.докл.11 Всесоюз. конф. – Кишинев, 1989. – Ч.2. – С.315.
Доманцевич Н.И., Короденко Г.Д. К вопросу о влиянии эксплутационных факторов на процесс старения противокоррозионных полимерных пленок // Тез. докл. 2 Всесоюзной конф. ”Проблемы физики прочности и пластичности полимеров”. – Душанбе, 1990. – С. 54.
Доманцевич Н.І., Яцишин С.П., Яцишин Б.П. Тонкоплівковий термопарний вимірювач якості захисної здатності покриття // Мат-ли VIII міжн. конф. “Температура 2003” – Львів: вид-во ТЗОВ “Ліга-Прес”, 2003. – С. 94.
Доманцевич Н.И. Барьерные свойства, структура и дефектообразование в ингибированных полимерных пленках // The XXI International Conference on Relaxation Phenomena in Solids (RPS-21)/ Abstracts.Voronezh, Russia, October 5 – 8, 2004. – P. 216.
Domantsevich N., Yatsyshin B., Aksimentyeva O. Gaudes for Definition of Oxygene Permeability of Protektive Films for Surfaces of Mikroelectronic devices // The International Conference TCSET2006 – P. 672.
Миколайчук О.Г., Байцар Г.С., Доманцевич Н.І., Яцишин С.П., Яцишин Б.П. Вимірювач швидкості корозії. МПК G 01 R 19/03; H 01 L 49/02; H 01 L 35/12; H 01 L 35/14. Винахід на корисну модель № 20041109750 від 26.11.04 р. Опубл. 15.07. 2005. Бюл. № 7.
