Pyrolysis of polymer composite materials under thermal radiation effect
The development of industries that actively use polymer composite materials leads to the accumulation of a large amount of waste in terms of spent products and their elements, resulting in serious environmental problems. This paper presents the method and results of an experimental study aimed at solving the urgent problem of recycling polymer composite materials. Recycling is implemented via pyrolysis induced by thermal radiation effect. The URAN-1 setup is used as a source of thermal radiation to generate a directed radiant heat flux of a given power on the sample under study. The experiments are carried using the polymer composite materials based on organoplastic and polycarbonate. The effect of heat flux density and exposure time on ablation rate and energy is revealed and analyzed. For the organoplastic material, the ablation energy decreases from 5.8 to 3.6 kJ/g with an increase in the heat flux density in the range (42 ÷ 105) W/cm2, and for the polycarbonate material, the ablation energy remains constant. The obtained results can be used to optimize the pyrolysis of polymer composite materials when solving the issues of recycling and reducing the volume of environmental pollution.
Keywords
polymer composite material,
thermal radiation,
pyrolysis,
ablation energy,
experimental studyAuthors
| Arkhipov Vladimir A. | Tomsk State University | leva@niipmm.tsu.ru |
| Zolotorev Nikolay N. | Tomsk State University | nikzolotorev@mail.ru |
| Kozlov Evgeniy A. | Tomsk State University | leva@niipmm.tsu.ru |
| Kuznetsov Valeriy T. | Tomsk State University | leva@niipmm.tsu.ru |
Всего: 4
References
Петров А.В., Дориомедов М.С., Скрипачев С.Ю. Технологии утилизации полимерных композиционных материалов (обзор) // Труды ВИАМ. 2015. № 8. С. 60-71.
Клинков А.С., Беляев П.С., Однолько В.Г., Соколов М.В., Макеев П.В., Шашков И.В. Утилизация и переработка твердых бытовых отходов : учеб. пособие. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2015. 188 с.
Трушляков В.И., Федюхин А.В., Давыдович Д.Ю. Разработка комплексной теоретико-экспериментальной методики оценки параметров утилизации методом пиролиза полимерных композиционных материалов на основе поликарбоната и полиэтилена // Химическая физика. 2024. Т. 43, № 4. С. 97-109. doi: 10.31857/S0207401X24040126.
Лопатина Г.Г., Сасоров В.П., Спицын Б.В., Федосеев А.В. Оптические печи. М.: Металлургия, 1969. 215 с.
Basalaev S.A., Kuznetsov V.T., Rashkovskiy S.A. Pyrolysis of boron-containing compositions upon exposure to radiant energy // Journal of Physics: Conference Series. 2022. V. 2233. Art. 012011. P. 1-6. doi: 10.1088/1742-6596/2233/1/012011.
Михеев В.Ф., Ковальский А.А., Хлевной С.С. Зажигание баллиститного пороха световым излучением // Физика горения и взрыва. 1968. Т. 4, № 1. С. 3-9.
Архипов В.А., Жарова И.К., Гольдин В.Д., Куриленко Н.И., Мамонтов Г.Я. Анализ нестационарного метода измерения интегрального коэффициента излучения // Теплофизика и аэромеханика. 2012. Т. 19, № 6. С. 751-760.
Саид-Галиев Э.Е., Никитин Л.Н. Абляция полимеров и композитов под действием излучения С02-лазера (обзор) // Механика композитных материалов. 1992. № 2. С. 152-171.
Трушляков В.И., Русских Г.С., Давыдович Д.Ю. и др. Способ разработки полимерного композиционного материала с учетом его последующей утилизации и устройство для его реализации : пат. № 2776312 РФ, C08J 5/04 (2021.08), C08L 23/18 (2021.08). Опубл. 18.07.2022.
Красовский А.М., Толстопятов Е.М. Использование лазерного излучения для формирования полимерных пленок в вакууме на поверхности твердого тела // Поверхность. Физика, химия, механика. 1985. № 1. С. 143-149.
Лемперт Д.Б., Трушляков В.И., Зарко В.Е. Оценка массы пиротехнической смеси для сжигания головного обтекателя космической ракеты // Физика горения и взрыва. 2015. Т. 51, № 5. С. 121-125. doi: 10.15372/FGV20150514.
Длугунович В.А., Снопко В.И. Поведение коэффициента отражения текстолитов при лазерном нагревании // Инженерно-физический журнал. 1987. Т. 53, № 2. С. 258-264.
Бычков С.Г., Ксандопуло Г.И., Десятков А.В., Бикетов А.А. Разрушение композитных полимерных материалов под действием излучения непрерывного СО2-лазера // Механика композитных материалов. 1985. № 3. С. 547-549.
Асеева Р.М., Заиков Г.Е. Горение полимерных материалов. М.: Наука, 1981.280 с.
Бычков С.Г. Макрокинетика лазерного разрушения эпоксидных композиций: автореф. дис.. канд. хим. наук. Тбилиси, 1986. 24 с.
