Испытание рецептур ПВХ-композиций строительного назначения на основе новых добавок Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 66.095.253.094.32

ИСПЫТАНИЕ РЕЦЕПТУР ПВХ-КОМПОЗИЦИЙ СТРОИТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ НОВЫХ ДОБАВОК

А.Р. МАСКОВА, доцент, ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной техничекий университет», (450062, Россия, Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, д. 1) Л.Б. СТЕПАНОВА, преподаватель, Филиал ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет (Россия, Башкортостан, г. Стерлитамак, просп. Октября, д. 2) Г.Ф. АМИНОВА, аспирант, Л.З. РОЛЬНИК, профессор, Л.К. АБДРАХМАНОВА, доцент ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», (450062, Россия, Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, д. 1) E-mail: asunasf@mail.ru

Приведены результаты испытаний фталатов оксиалкилированных спиртов, предложенных в качестве пластификаторов, и комплексных стабилизаторов на основе органических кислот и щелочноземельных металлов в рецептурах верхнего и промежуточного слоев линолеума. Использование новых добавок в рецептурах ПВХ-композиций строительного назначения способствует улучшению эксплуатационных характеристик готового продукта, а именно снижаются истираемость, изменение линейных размеров, абсолютная остаточная деформация. Многослойный линолеум, изготовленный из опытных образцов полимерных плёнок, соответствует требованиям ГОСТ 7251-77.

Ключевые слова: комплексные стабилизаторы, линолеум, ПВХ-рецептура, пластификаторы поливинил-хлорида, показатель текучести расплава, термостабильность, температура хрупкости.

Поливинилхлорид (ПВХ) широко используется при изготовлении материалов строительного назначения, таких как: профильно-погонажные изделия; строительные отделочные материалы (линолеум, обои); материалы для кабелей, шлангов, изоляции, прозрачные пленки (лента липкая) и другие. Рост потребления поливинилхлорида в строительстве составляет около 10% в год [1,2].

Уникальность поливинилхлорида состоит в том, что в зависимости от способа получения, рецептуры и технологии переработки этот полимер дает большой ассортимент материалов и изделий, характеризующихся различными физико-механическими и эксплуатационными свойствами: высокой стойкостью к возгоранию и химической стойкостью; низким водопоглощением; отсутствием вкуса и запаха; способностью к модифицированию путем введения различных добавок [2].

Выпуск большого ассортимента изделий на основе поливинилхлорида невозможен без применения различных добавок — стабилизаторов и пластификаторов — веществ, позволяющих направленно регулировать физико-механические и эксплуатационные свойства полимера [1,3,4]. К примеру, многослойный безосновный поливинилхлоридный линолеум изготавливается с применением связующего, пластификаторов, стабилизаторов, разбавителей, наполнителей и красителей [4]. Современные условия эксплуатации ПВХ-материалов предъявляют повышенные требования к добавкам, используемым при получении пластикатов. Поэтому расширение ассортимента пластификаторов и стабилизаторов, улучшающих физико-механические и реологические свойства ПВХ-композиций строительного

назначения, является крайне важной и актуальной задачей.

Авторами синтезированы новые комплексные стабилизаторы [Е-Н] на основе органических кислот и щелочноземельных металлов [5,6] и пластификаторы [I-IV] — фталаты оксиалкилированных спиртов [7-9].

Полученные специально подобранным соотношением компонентов комплексные стабилизаторы и разработанные пластификаторы испытаны в качестве добавок поливинилхлорида в рецептурах верхнего и промежуточного слоев линолеума [6-9].

С целью создания нетоксичных ПВХ-материалов при использовании новых комплексных стабилизаторов из утвержденных промышленных рецептур

Таблица 1

Рецептуры ПВХ-пластикатов

Содержание, мас.ч.

Ингредиенты Контрольный образец Рецептура 1 Рецептура 2 Рецептура 3

Поливинил-

хлорид 100,0 100,0 100,0 100,0

Пластифика-

тор диоктил-фталат 50,0 50,0

Пластификаторы ¡-IV 50,0 50,0

Стабилиза-

торы стеарат

кальция:сте-арат бария 1,5:1,5 — 1,5:1,5 —

Комплексные

стабилизато-

ры Е-Н — 3,0 — 3,0

ПВХ-материалов были исключены свинец, барий, Рецептуры ПВХ-пластикатов с предложенными кадмий. комплексными стабилизаторами и промышленным

Таблица 2

Результаты испытаний опытных плёнок в промышленной рецептуре верхнего слоя линолеума

Показатели Нормы СТП 00203312100-2006 Опытные образцы Бутил-бензил-фталат

Рецептура 1 Рецептура 2 Рецептура 3

E F в Н I II III IV !+Е Ш+в ГО+Н

Прочность при растяжении, кгс/см2: вдоль поперек Не менее 175 Не менее 175 224 186 232 194 228 179 232 185 285 249 273 225 269 237 272 240 288 256 273 251 270 259 282 251 299 273

Относительное удлинение при разрыве, %,: вдоль поперек Не менее 100 Не менее 100 236 209 240 206 237 204 234 208 260 241 283 261 267 254 254 225 257 232 264 261 247 254 251 215 216 201

Изменение линейных размеров, % Не более 3,0 2,4 2,2 2,0 2,3 2,4 2,2 1,9 2,3 2,3 2,1 2,0 2,4 2,6

Технологические показатели

Термостабильность при 180°С, мин Контр. с ДОФ 105 78 63 64 63 108 93 114 103 102 103 104 101 65

ПТР, г/10 мин Т = 170°С, Р = 16,6 кгс 7,1 8,0 7,5 8,2 7,1 8,0 7,5 8,2 7,1 8,9 9,5 9,4 8,1 7,4

Температура хрупкости, °С -25 Выдерживают

Водопоглоще-ние, % 0,195 0,437 0,474 0,485 0,482 0,473 0,499 0,502 0,498 0,204

Экстрагиру-емость бензином, % 18,00 1,26 1,44 1,48 1,53 1,51 1,76 1,53 1,86 11,72

Экстрагиру-емость маслами, % 11,0 10,5 10,7 10,8 10,2 10,8 10,8 10,9 11,1 4,35

Таблица 3

Результаты испытаний опытных плёнок в промышленной рецептуре промежуточного слоя линолеума

Опытные образцы Бу-

Нормы СТП 00203312100-2006 Рецептура 1 Рецептура 2 Рецептура 3 тил-бензил-фта-лат

Показатели Е F в Н I II III IV !+Е Ш+в ГО+Н

Прочность при

растяжении, кгс/см2,:

вдоль Не менее

175 165 143 145 173 135 143 169 174 168 183 174 176 179

поперек Не менее

175 138 112 148 102 108 112 128 135 134 142 147 156 159

Относительное

удлинение при разрыве, %,: 242 221 232 231 192 221 237 246 256 246 234 249 251

вдоль Не менее

100 223 216 203 196 173 216 229 234 240 226 234 239 249

поперек Не менее

100 2,4 2,2 2,0 2,1 2,4 2,2 1,9 2,5 2,3 2,1 2,0 2,6 2,6

Продолжение табл. 3

Показатели Нормы СТП 00203312100-2006 Опытные образцы Бутил-бензил-фта-лат

Рецептура 1 Рецептура 2 Рецептура 3

Е F в Н I II III IV !+Е Ш+в ГО+Н

Изменение линейных размеров, % Не более 3,0 165 143 145 173 135 143 169 174 168 183 174 176 179

Технологические показатели

Термостабильность при 180°С, мин Контр. с ДОФ 37 104 113 99 104 108 93 114 117 102 103 104 119 65

ПТР, г/10 мин Т = 170°С, Р = 16,6 кгс 9,9 10,0 9,5 9,8 10,0 9,0 9,5 10,2 9,8 9,9 9,5 9,4 9,8 9,4

Температура хрупкости, °С -25 Выдерживают

Водопогло-щение, % 0,195 0,437 0,474 0,485 0,457 0,473 0,499 0,502 0,462 0,204

Экстрагиру-емость бензином, % 18,00 1,56 1,54 1,58 1,53 1,59 1,80 1,85 1,71 11,72

Экстрагиру-емость маслами, % 11,0 10,8 10,9 10,9 10,8 11,0 10,9 11,1 11,0 4,35

Таблица 4

Результаты испытаний многослойного линолеума

Показатели Нормы по ГОСТ 725177 Добавки, используемые при получении полимерных плёнок

Е F в Н I II III IV I+E Ш+в ГО+Н

Изменение линейных размеров, %, не более 0,80 0,58 0,59 0,62 0,54 0,62 0,59 0,55 0,53 0,63 0,68 0,62 0,66

Удельное поверх-ност-ное элек-три-ческое сопро-тив-ление, Ом, не более 5,0-1015 3,9-1012 3,8-1012 3,4-1012 4,6-1012 3,7-1012 4,0-1012 3,5-1012 4,8-1012 3,11012 4,0-1012 3,7-1012 3,2-1012

Абсолютная остаточная деформация, мм, не более 0,45 0,34 0,38 0,36 0,40 0,35 0,31 0,39 0,31 0,32 0,38 0,41 0,37

Истираемость, мкм, не более 90 38 41 71 50 52 32 43 74 66 59 74 47

пластификатором (рецептура 1), пластификаторами и промышленными стабилизаторами (рецептура 2) и с предложенными комплексными стабилизаторами и пластификаторами (рецептура 3) приведены в табл. 1.

ПВХ-плёнки верхнего и промежуточного слоев линолеума анализировали согласно нормам СТП 00203312-100-2006. Результаты испытаний приведены в табл. 2-3.

Все испытанные образцы разработанных комплексных стабилизаторов и пластификаторов обеспечивали соответствие ПВХ-материалов соответствующим техническим требованиям. Важные технологические показатели: время термостабильности, показатель текучести расплава во всех случаях использования опытных образцов пластификаторов и комплексных стабилизаторов были заметно выше, что свидетельствует об облегчении переработки соответствующих ПВХ-композиций. Все испытанные марки комплексных стабилизаторов обеспечивают прозрачность ПВХ-плёнок.

Многослойный линолеум, изготовленный из опытных образцов полимерных пленок, соответствуют требованиям ГОСТ 7251-77 (табл. 4).

При изготовлении многослойного линолеума на поливинилхлоридной основе в качестве добавок использовали наполнители согласно ГОСТ 7251-77 (тальк, антистатики, изоляторы и корунд и пигменты), а синтезированные авторами комплексные стабилизаторы и пластификаторы вводились в рецептуры ПВХ-композиций взамен стандартных добавок — стеаратов кальция, бария и ДОФ соответственно (см. табл. 1).

Из полученных результатов видно, что использование предложенных добавок способствует улучшению эксплуатационных характеристик готового продукта, а именно снижаются истираемость, изме-

нение линейных размеров, абсолютная остаточная деформация.

Поэтому можно сказать, что разработанные пластификаторы и нетоксичные комплексные стабилизаторы могут успешно использоваться в ПВХ-ком-позициях строительного назначения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Уилки Ч., Саммерс Дж., Даниелс Ч. Поливинилхло-рид. — СПб.: Профессия, 2007. — 728 с.

2. Ульянов В.М., Рыбкин Э.П., Гудкович А.Д., Пи-шин ГА. Поливинилхлорид. — М.: Химия, 1992. — 288 с.

3. Маслова И.П. Химические добавки к полимерам. Справочник. — М.: Химия, 1981. — 264 с.

4. Малбиев СА., Горшков В.К., Разговоров П.Б. Полимеры в строительстве. — М.: Высшая школа, 2008. — 456 с.

5. Аминова Г.Ф., Степанова Л.Б., Маскова А.Р., Сулей-манова М.Д., Буйлова ЕА. Изучение влияния комплексных стабилизаторов на технологические и эксплуатационные свойства ПВХ-композиций / Материалы XIX международ. научн.-техн. конф. «Проблемы строительного комплекса России». — Уфа: УГНТУ, 2015. — С. 18-22.

6. Аминова Г.Ф., Степанова Л.Б., Маскова А.Р., Ма-зитова А.К. Изучение термической стабилизации поли-винилхлорида при разработке комплексных стабилизаторов / Материалы XIX международ. научн.-техн. конф. «Проблемы строительного комплекса России». Уфа: УГНТУ, 2015. — С. 23-26.

7. Мазитова А.К., Аминова Г.Ф., Степанова, Л.Б., Мас-кова А.Р. Разработка новых рецептур поливинилхлорид-ного линолеума / Материалы междунар. научн.-практич. конференции «Euroscience-2014», Белгород, 4-5 сент. 2014. — С. 7-10.

8. Аминова Г.Ф., Габитов А.И., Маскова А.Р., Рыса-ев Д.У., Горюшинский И.В. Новые типы композиционных ПВХ-материалов отделочного назначения // Известия КГАСУ. — 2013. — № 3 (25). — С. 80-85.

9. Аминова Г.Ф., Габитов А.И., Маскова А.Р., Абдрах-манова Л.К., Нафикова Р.Ф. Композиционные ПВХ-мате-риалы отделочного назначения на основе бутоксипропил-феноксипропилфталатов // Наука и мир. — 2013. — № 2 (2). — С. 40-42.

THE TEST FORMULATIONS OF PVC-COMPOSITIONS FOR CONSTRUCTION PURPOSES ON THE BASIS OF NEW ADDITIVES

Maskova A.R., Docent, Ufa State Petroleum Technological University (1, Kosmonavtov ul., Ufa, 450062, Republic of Bashkortostan, Russian Federation), Е-mail: asunasf@mail.ru

Stepanova L.B., Lecturer, Sterlitamak Branch, Ufa State Petroleum Technological University (2, prosp. Oktyabrya, Sterlitamak, Republic of Bashkortostan, Russian Federation)

Aminova G.F., Professor, Ufa State Petroleum Technological University (1, Kosmonavtov ul., Ufa, 450062, Republic of Bashkortostan, Russian Federation), Е-mail: asunasf@mail.ru

Rolnik L.Z., Professor, Ufa State Petroleum Technological University (1, Kosmonavtov ul., Ufa, 450062, Republic of Bashkortostan, Russian Federation), Е-mail: asunasf@mail.ru

Abdrakhmanova L.K., Professor, Ufa State Petroleum Technological University (1, Kosmonavtov ul., Ufa, 450062, Republic of Bashkortostan, Russian Federation), Е-mail: asunasf@mail.ru ABSTRACT

The results of the test of phthalates oxyalkylene alcohols proposed as plasticizers, and integrated stabilizers based on organic acids and alkaline earth metals in the formulations of the upper and intermediate layers of linoleum. The use of new additives in formulations of PVC-compositions for construction purposes improves the performance characteristics of the finished product, namely, reduced abrasion, change in linear dimensions, the absolute residual strain. Multi-layered linoleum, prototypes made of polymer films, meets the requirements of GOST 7251-77.

Keywords: integrated stabilizers, linoleum, PVC compounding, plasticizers polyvinylchloride, melt flow rate, temperature stability, low temperature brittleness.

REFERENCES

1. Wilky C., Sammers G., Deniels C. Polivinilkhlorid [Polyvinyl chloride]. St. Petersburg, Professiya Publ., 2007, 728 p.

2. Ul'yanov V.M., Rybkin E.P., Gudkovich A.D., Pishin G.A. Polivinilkhlorid [Polyvinyl chloride]. Moscow, Khimiya publ., 1992. — 288 p.

3. Maslova I.P. Khimicheskiye dobavki kpolimeram. Spravochnik [Chemical additives to polymers. Directory]. Moscow, Khimiya Publ., 1981, 264 p.

4. Malbiyev S.A., Gorshkov V.K., Razgovorov P.B. Polimery v stroitel'stve [Conversations Polymers in construction]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 2008, 456 p.

5. Aminova G.F., Stepanova L.B., Maskova A.R., Suleymanova M.D., Buylova Ye.A. Izucheniye vliyaniya kompleksnykh stabilizatorov na tekhnologicheskiye i ekspluatatsionnyye svoystva PVKH-kompozitsiy [Study of the effect of complex stabilizers on technological and operational properties of PVC compounds]. Materialy XIX mezhdunarod. nauchn.-tekhn. konferentsii «Problemy stroitel'nogo kompleksa Rossii» [Materials nineteenth international. Science and Technology Conference «Problems of the building complex of Russia»]. Ufa, UGNTU Publ., 2015, pp. 18-22.

6. Aminova G.F., Stepanova L.B., Maskova A.R., Mazitova A.K. Izucheniye termicheskoy stabilizatsii polivinilkhlorida pri razrabotke kompleksnykh stabilizatorov [The study of thermal stabilization of PVC in the development of complex stabilizers]. Materialy XIX mezhdunarod. nauchn.-tekhn. konferentsii «Problemy stroitel'nogo kompleksa Rossii» [Materials nineteenth international. Science and Technology Conference «Problems of the building complex of Russia»]. Ufa, UGNTU Publ., 2015, pp. 23-26.

7. Mazitova A.K., Aminova G.F., Stepanova, L.B., Maskova A.R. Razrabotka novykh retseptur polivinil-khloridnogo linoleuma [The development of new formulations of PVC linoleum]. Materialy mezhdunar. nauchn.-praktich. konferentsii «Euroscience — 2014» [Materials International. Scientific and Practical Conference Euroscience — 2014], Belgorod, September 4-5, 2014, pp. 7-10.

8. Aminova G.F., Gabitov A.I., Maskova A.R., Rysayev D.U., Goryushinskiy I.V. Izvestiya KGASU, 2013, 3(25), pp. 80-85. (In Russian).

9. Aminova G.F., Gabitov A.I., Maskova A.R., Abdrakhmanova L.K., Nafikova R.F. Nauka i Mir, 2013, 2(2), pp. 40-42. (In Russian).

A

МИНПРОМТОРГ РОССИИ

ЭКСПОЦЕНТР

' МЕЖДУНАРОДНЫЕ ВЫСТАВКИ И КОНГРЕССЫ >

КАУЧУК А РЕЗИНА

МОСКВА

VI Всероссийская конференция с международным участием Каучук и Резина — 2016: традиции и новации

Дата проведения конференции: 19-20 апреля 2016 г. Место проведения: Москва, ЦВК «Экспоцентр».

Организаторы: ООО «НИИЭМИ», МИТХТ им. М.В. Ломоносова, Министерство промышленности и торговли Российской Федерации

При содействии: ЦВК Экспоцентр.

Информационная поддержка: журнал «Каучук и Резина».

Ежегодная конференция «Каучук и резина: традиции и новации», традиционно проходящая в период проведения главной отраслевой выставки «ШИНЫ, РТИ и КАУЧУКИ», является объединяющей площадкой, где разработчики, производители и потребители каучуков, эластомерных материалов и изделий, а также сырья для их производства могут обсуждать отраслевые научные и производственные проблемы.

Контактная информация:

Директор проекта - Ответственный секретарь конференции Татьяна Борисовна Коникова

• Тел.: +7 (499) 256 21 66; + 7 (916) 035 64 54

• E-mail: tkonikova@mail.ru

• t.konikova@yandex.ru

• www.rubberconference.ru

• www.niiemi.com

http://www.rubber-expo.ru/ru/events/