CC BY
136
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2013, том 56, №1_
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 544.476:661.183.123.2
Абдулризо Визвои, академик АН Республики Таджикистан Д.Х.Халиков
ДЕЙСТВИЕ ПЛАСТИФИКАТОРА НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СМЕСИ СУСПЕНЗИОННОГО И ЭМУЛЬСИОННОГО
ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА
Институт химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан
Целью работы явилось изучение физико-химических и механических свойств исходных полимеров поливинилхлорида (ПВХ), полученных суспензионным (ПВХС) и эмульсионным (ПВХЭ) способами, а также их смесей состава в пропорции 75:25% масс, пластифицированных диоктилфтала-том (ДОФ), при его содержании в композиционном материале от 30 до 90%масс. Показано, что все пластифицированные материалы в области изменения содержания ДОФ от 30 до 90% масс имели улучшенные пластические свойства по сравнению с ПВХС.
Ключевые слова: поливинилхлорид - композиционные материалы - пластификация полимеров -твёрдость ПВХ - относительное удлинение - предел текучести - сопротивление трения.
Изучению полимерных смесей на основе поливинилхлорида (ПВХ) посвящены многочисленные работы, как в плане выяснения физико-химических особенностей совместимости различных полимеров [1-3], так и в плане создания новых композиционных материалов с улучшенными физико-механическими характеристиками, ориентированными на использование в конкретной отрасли народного хозяйства [4,5]. В промышленности ПВХ выпускается различными способами, но многотиражным является производство суспензионного (ПВХС) и эмульсионного (ПВХЭ) поливинилхлори-дов. Первым способом получается достаточно жёсткий, но хрупкий полимер, а вторым - пористый, пластичный, поддающийся хорошей пластификации, но достаточно дорогой - примерно в 2.5 раза дороже, чем ПВХС продукт.
Исходя из этого, в предыдущей работе нами была сделана попытка создания композиционных материалов на основе смеси ПВХС и ПВХЭ [6]. Одинаковая химическая структура мономерных звеньев обоих полимеров позволяет сделать предположение об их хорошей совместимости. Действительно, было показано, что полученные на основе этих двух полимеров смеси в достаточно широкой области соотношения компонентов проявляют улучшенные пластические и деформационные свойства по сравнению с исходными ПВХС.
Одним из способов дальнейшего улучшения пластических свойств смеси ПВХ является пластификация полимера. Пластификаторы в составе ПВХ не только приводят к изменению физико-механических характеристик полимера, но и существенно упрощают процесс переработки его в соот-
Адрес для корреспонденции: Халиков Джурабой Халикович. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/2, Институт химии АН РТ. E-mail: [email protected]
ветствующие изделия [7]. Для пластификации ПВХ наиболее часто используют диизодецилфталат (ДИДФ) [7] и диоктилфталат (ДОФ) [6,7].
Целью настоящего исследования явилось изучение влияния содержания пластификатора ДОФ на физико-химические и механические свойства полимерных смесей ПВХС и ПВХЭ в области оптимальных соотношений 75:25%масс. В работе [6] показано, что наилучшие пластические свойства смеси проявляются при содержании ПВХЭ в составе ПВХС от 20 до 30% масс.
В качестве объектов исследования были использованы ПВХС (производство компании «Пет-рошим», Абадан, Иран), ПВХЭ (производство фирмы 8оЫс, Бельгия), а в качестве пластификатора ДОФ (компания «Петрошим», Арванд, Иран). Основные характеристики ПВХС и ПВХЭ представлены в работе [6].
Для изучения физико-механических свойств были использованы пластифицированные образцы исходных компонентов ПВХС с константой Фикентчера Кф=65, ПВХЭ (Кф=70) и композиции на основе смеси этих двух полимеров в области соотношений 75:25%масс, при содержании ДОФ от 30 до 90%масс по отношению к суммарной массе ПВХ.
Соответствующие композиции изготовляли путём смешивания ПВХС и ПВХЭ, в них добавляли рассчитанные количества ДОФ, стабилизатора на основе цинка, кадмия и бария (8УКРЯОК 1322) в объёме 3%, стеариновую кислоту - 1%, желатинизатора ^3) - 0.8% и эпоксидированного соевого масла - 2%.
Способ изготовления композиционного материала, методика изготовления пластинок для измерения физико-механических свойств и соответствующая аппаратура для измерения необходимых характеристик приводятся в работе [6].
На рис. 1-3 приводятся результаты измерения плотности, твёрдости и коэффициента трения ПВХС, ПВХЭ и композитов на их основе в зависимости от содержания ДОФ. На рис. 1 и 2 видно, что с ростом концентрации ДОФ происходит снижение значений плотности и твёрдости, как исходных ПВХ (ПВХС и ПВХЭ), так и композитов на их основе.
л
V
и
12 О
5
о
Содержание ДОФ. °о
Рис. 1. Зависимость плотности ПВХС (1), ПВХЭ (2) и композиций на их основе (3) от содержания пластификатора ДОФ.
Рис. 2. Зависимость твёрдости ПВХС (1), ПВХЭ (2) и композиций на их основе (3) от содержания пластификатора ДОФ.
Изменение величины трения при пластификации имеет сложный характер. Для ПВХС с ростом концентрации ДОФ величина трения изменяется по экстремальному закону, для ПВХЭ в аналогичных условиях наблюдается снижение этого параметра, а для композиции на их основе величина трения практически остаётся без изменения. При сравнении образцов между собой видно, что во всей области концентрации ДОФ величины плотности и твёрдости ПВХС больше, чем ПВХЭ, а плотность композита занимает промежуточное положение.
При этом, как видно на рис. 2, твёрдость композита достигает уровня твёрдости ПВХЭ, а величина трения смеси даже ниже, чем в исходных образцах.
Рис.3. Зависимость величины трения ПВХС (1), ПВХЭ (2) и композиции на их основе (3) от содержания пластификатора ДОФ.
На рис. 4 и 5 приводятся зависимости величин условного разрывного напряжения и разрывного удлинения от содержания ДОФ в образцах ПВХС, ПВХЭ и их смеси.
30 40 50 60 70 80 90
Содержание ДОФ, 0 о
Рис.4. Зависимость величин условного разрывного напряжения от содержания ДОФ в образцах ПВХС (1),
ПВХЭ (2) и их смеси (3).
30 40 50 60 70 80 90
Содержание ДОФ, о о
Рис.5. Зависимость величин разрывного удлинения от содержания ДОФ в образцах ПВХС (1), ПВХЭ (2) и их
смеси (3).
Из этих рисунков следует, что для смеси ПВХ при сохранении достаточно высокой прочности значительно увеличиваются величины относительного удлинения при разрыве, что свидетельствует о достижении высокой пластичности полученного композиционного материала.
Для всех образцов зависимость величины плотности (р) и твёрдости (т) от содержания ДОФ описывается уравнением прямой линии (табл.).
Таблица
Корреляционные уравнения, описывающие зависимости плотности и твёрдости образцов на основе _ПВХ от содержания ДОФ_
Уравнение Коэф. корр.Я
р(ПВХС) = -0.0019[ДОФ] + 1.3450 0.9304
р(ПВХЭ)= -0.0031ДОФ] + 1.3735 0.9553
р(комп) = -0.0025ДОФ] + 1.3600 0.9542
т(ПВХС)= -0.69[ДОФ] + 117.7 0.9812
т(ПВХЭ) = -0.725[ДОФ] + 113.0 0.9986
т(комп) = -0.77[ДОФ] + 114.9 0.9973
Таким образом, введение относительно небольшого, достаточно дорогостоящего ПВХЭ в состав многотоннажного ПВХС, наряду с пластификацией, приводит к созданию композиционных материалов с широким набором физико-механических свойств, что представляет интерес для создания изделий различного практического назначения.
Поступило 16.10.2012 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Полимерные смеси. Под ред. Пола Д. и Ньюмена С. М.: Мир, 1981, т.1, с. 82-88.
2. Kosai K. Higashino Т. - Nippon Setchaku Kyokai Shi, 1975, v. 11, № 2.
3. Разинская И.Н., Видякина Л.Л., Радбиль Т.И., Штаркман Б.П. - Высокомолекулярные соединения, 1972, А, т.14, с. 968.
4. McGrath J. E. and Matzner M. - патент США, 3798289 (19/III 1974).
5. Schneider I. A., Vasile C. - Eur. Polym. J., 1970, v. 6, № 695.
6. Визвои А., Халиков Д.Х. - ДАН РТ, 2012, т.55, №11, с.892-898.
7. Pita V.J.R.R., Sampaio E.E.M., Monteiro E.E.C. - PolymerTestin, 2002, v. 21, p. 545-550.
А.Визвои, 4,-Х.Холицов
ТАЪСИРИ ПЛАСТИФИКАТОР БА ХОСИЯТИ ФИЗИКО-МЕХАНИКИИ ОМЕХТАИ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДХОИ БО УСУЛИ СУСПЕНЗИОНИ ВА
ЭМУЛСИОНИ ХОСИЛКАРДАШУДА
Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон
Максади тадк,ик,оти мазкур иборат аст аз омузиши хосиятх,ои физика-кимиёй ва механи-кии полимерх,ои аввалаи ПВХ-и бо тарзи суспензионй (ПВХС) ва эмулсионй (ПВХЭ) дарёфт-шуда ва омехтах,ои онх,о ба таркиби мутаносибан 75-25 фисади масса, ки бо диоктилфталат (ДОФ) хднгоми дар таркиби омехтах,о бо нишондоди аз 30 то 90 фисади масса буданаш, нарм кунонида шудаанд. Нишон дода шудааст, ки кулли маводх,ои нармкунонидашуда дар сохди тагйироти таркиботи ДОФ аз 30 то 90 фисади масса дорои хосиятх,ои бех,тарини пластикй до-ранд.
Калима^ои калиди: поливинилхлорид - маводи композисиони - пластификасияи полимерно - сахтии ПВХ - дарозшавии нисби - %удуди сайлони - муцовимати соиш.
A.Vizvoy, D.Kh.Khalikov THE PLASTICIZER ACTIONS ON PHYSICOMECHANICAL CHARACTERISTICS OF MIXES SUSPENSION AND EMULSION POLYVINYL
CHLORIDE
V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan The aim of the study is to examine the physical, chemical and mechanical properties of the original PVC, obtained by suspension (PVCS) and emulsion (PVCE) ways, and their mixtures of 75:25 wt%, plasti-
cized by dioctilphtalat (DOP) for its content in the composite from 30 to 90 % wt. Shows that all the plasti-cized material change in the content of DOP from 30 to 90 wt% had improvement ductility compared to PVCS.
Key words: PVC - composite materials - plastic coating - hard PVC - elongation - yield stress - the fric-tional resistance.
