CC BY
34
№ 5 (86)
UNIVERSUM:
технические науки
май, 2021 г.
DOI - 10.32743/UniTech.2021.86.5.11716
ИССЛЕДОВАНИЕ ИК-СПЕКТРЫ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ВТОРИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Бекназаров Элёр Муродович
ассистент,
Каршинский инженерно-экономический институт, Республика Узбекистан, г. Карши E-mail: beknazarov.elyor @mail.ru
Лутфуллаев Саъдулла Шукурович
доцент,
Каршинский инженерно-экономический институт, Республика Узбекистан, г. Карши E-mail: SL 1960 0mnail.ru
Сайдалов Фахриддин Мурадуллаевич
ст. преподаватель, Каршинский инженерно-экономический институт, Республика Узбекистан, г. Карши
STUDY OF IR SPECTRA WHEN PROCESSING SECONDARY POLYMERS
Elyor Beknazarov
Assistant,
Karshi Institute of Engineering and Economics Republic of Uzbekistan, Karshi
Sa'dulla Lutfullayev
Associate professor,
Karshi Institute of Engineering and Economics Republic of Uzbekistan, Karshi
Faxriddin Saydalov
Senior lecturer,
Karshi Institute of Engineering and Economics Republic of Uzbekistan, Karshi
АННОТАЦИЯ
В статье приведены результаты опытно-испытательных работ по переработке вторичных полимеров для получения пластифицированных полимерных материалов путём их модификации. ИК-спектры полученных образцов были определены современными методами контроля и сделаны важные выводы.
ABSTRACT
The article presents the results of experimental and test work for the processing of secondary polymers to obtain plasticized polymer materials by modification. The IR spectra of the obtained samples were determined by modern control methods and important conclusions were drawn.
Ключевые слова: пластификатор, соапсток, диоктилфталат (ДОФ), ИК-спектры, природа колебаний, частота, интенсивность.
Keywords: plasticizer, stabilizer, viscous-flow indicators (MFR), thermal stability, plasticization time, soap stock, dioctyl phthalate (DOP), IR spectra, nature of vibrations, frequency, intensity.
Технология производства пластифицированных вторичных полимерных композиционных материалов путем модификации вторичных отходов полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП) и поливинилхлорида
(ПВХ) в различных количественных соотношениях, а также физико-химических закономерностях, физико-механических, эксплуатационных свойств материалов при их переработке исследованы такими
Библиографическое описание: Бекназаров Э.М., Лутфуллаев С.Ш., Сайдалов Ф.М. Исследование ИК-спектры при переработке вторичных полимеров // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 5(86). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/11716
№ 5 (86)
AuiSli
1ш. те;
UNIVERSUM:
технические науки
май, 2021 г.
учеными, как: Минскер К.С., Марьин А.П., Фатхуллаев Э., Джалилов А.Т., La Mantia F.P., Кирш И.А., Чалых Т.И., Алиев А.Д., Помогова Д.А., В.Н. Кулезнев, Кербер М.Л., Виноградов В.М., Головкин Г.С., Быстров Г.А., Буряк В.П., В.В.Ананьев, Крыжановский В.К., Куперман А.М., Ханс Цвайфель, Рольф До Маер, Михаэль Шиллер.
Однако механизмы влияния на физико--химические, технологические и эксплуатационные свойства полимерных композиционных материалов при переработке полимерных смесей с целью производства пластифицированных вторичных материалов путем смешения полимерных отходов с разным химическим составом и природой изучены недостаточно.
Известно, что физико-механические свойства материалов, получаемых на основе вторичных отходов ПЭ, ПП и ПВХ, существенно зависят от природы используемых пластификаторов. По сравнению с непластифицированным полимерным материалом процесс пластификации в достаточной степени смягчает материал и увеличивает его абсолютную остаточную деформацию. При сравнении непласти-фицированных и фталатных пластификаторов с пластифицированным полимерным материалом их водопроницаемость, прочность и относительное удлинение при разрыве резко различаются. Таким образом, фталатные пластификаторы, включая диоктилфта-лат (ДОФ) и соапсток, демонстрируют отличные
физико-механические и технологические показатели для вторичных материалов на основе ПВХ и смешанных вторичных материалов.
Результаты наших исследований показывают, что ДОФ и соапсток являются наиболее эффективными пластификаторами при переработке вторичных полимерных материалов, и их содержание (массовая доля) является самым эффективным показателем по сравнению с другими пластификаторами при добавлении в диапазоне до 10-12%.
В работе в качестве пластификатора для полимеров, в том числе ПВХ, использовался соапсток из хлопка и ДОФ. Учитывая, что в настоящее время ПВХ-сырье производится на производственном предприятии «Навоиазот» (с 28 декабря 2019 г.), вопрос пластификации первичного и вторичного сырья на основе ПВХ является очень актуальным.
Ниже приведены результаты исследований ИК-спектров вторичных отходов ПЭ, ПП и ПВХ.
Исследование ИК-спектров вторичных отходов ПЭ, ПП и ПВХ. В данном исследовании в качестве пластификатора для пластификации вторичных полимерных отходов, использовалась смеси соапсток (отход местных масло-жировой промышленности) и диоктилфталат [1].
1. Первоначально для исследования изучали ИК-спектр образца вторичного ПВХ на спектрофотометре Specord-75UR на длине волны 500-4000 см-1 и результаты представлены ниже в таблице-1:
Рисунок 1. ИК-спектр вторичного ПВХ
Таблица 1,
Характерные частоты вторичного ПВХ, принадлежащих к важным группам в ИК-спектре
Природа колебаний Частота, см-1 Интенсивность
Ven2as 2914,44 сильный
Vch2s 2846,93 сильный
Öscn2 1462,04 В среднем
Öch 1435,04 В среднем
Yc-c 873,75 В среднем
Yc-cl 719,45 В среднем
Прежде всего, для исследования и сравнения был получен ИК-спектр вторичного ПВХ. В таблице-1 показаны значения асимметричных и симметричных
валентных колебаний, характерных для групп СН2, СН, С-С, С-С1 во вторичном ПВХ.
2. Затем был получен ИК-спектр образца соап-стока на рисунке -2 ниже:
№ 5 (86)
A UNI
/ш. те)
UNIVERSUM:
технические науки
май, 2021 г.
Рисунок 2. ИК-спектр соапстока
Таблица 2.
Характерные частоты соапстока, принадлежащих к важным группам в ИК-спектре
Природа колебаний Частота, см-1 Интенсивность
Уон (связанный) 3371,57 сильный, в среднем
2922,16 сильный
Vсн2S 2852,72 сильный, в среднем
^с=с 1645,28 в среднем, слабый
Vс=с (двойной связь в ароматическом кольце) 1548,84 в среднем, слабый
5сн (ароматический) 1463,97 в среднем, слабый
бон 1406,11 в среднем
V«) а55 (-е-о-н) 1085,99 в среднем, слабый
V«, 55 (-е-о-н) 1053,13 в среднем, слабый
5сн (алкен) 993,34 слабый
В эксперименте-2 получали ИК-спектр соапстока. В таблице-2 показаны значения асимметричных и симметричных валентных колебаний, характерных для групп СН2, СН (ароматический), СН (алкен), С=С, СО, С=С (двойной связь в ароматическом
кольце), ОН (связанный) и другие группы в соап-стоке.
3. ИК-спектр образца соапстока 1:0,3 м.ч. с вторичным ПВХ был получен на рисунке-3 ниже:
Рисунок 3. ИК-спектр ПВХ+соапсток (0,3 м.ч.)
Таблица 3.
Характерные частоты вторичного ПВХ+соапстока (0,3 м.ч.), принадлежащих к важным группам в ИК-спектре
Природа колебаний Частота, см-1 Интенсивность
ПВХ Vсн2as 2918,30 сильный
ПВХ Vсн2s 2848,86 сильный
Соапсток Vс=с 1741,72 сильный
Соапсток Vс=с (двойной связь в ароматическом кольце) 1558,48 сильный
ПВХ 55ен2 1462,04 в среднем
ПВХ бен 1444,68 в среднем
№ 5 (86)
AuiSli
1ш. те;
UNIVERSUM:
технические науки
май, 2021 г.
Соапсток бон 1423,47 в среднем
Для групп Усо^5 (-с-о-н) соапстока 1109,07 слабый
Для групп Усо55 (-с-о-н) соапстока 1053,13 слабый
Соапсток бсн (алкен) 923,90 слабый
ПВХ Ус-с 873,75 слабый
ПВХ Ус-с1 719,45 в среднем, слабый
Соапсток б=сн 698,23 в среднем, слабый
При смешивании вторичным ПВХ со соапсто-ком в соотношении 1:0,3 м.ч. значения асимметричных и симметричных валентных колебаний (Усн2а55), характерных для группы СН2 в ПВХ, находятся в диапазоне от 2914,44 см-1 до 2918,30 см-1, а симметричные колебания (Усн25) от 1846,93 см-1 до 2848,86 см-1 видно, что в соответствующем области батахром сдвигался.
Точно так же валентное колебание (Ус=с) двойной связи С=С в соапстоке составляет от 1645,28 см-1 до 1741,72 см-1, а колебание валентности ароматического кольца-специфичной двойной связи составляет ус=с (двойная связь в ароматическом кольце) от 1548,84 см-1 батахром сдвигается до 1558,48 см-1 [2].
4. Теперь для сравнения был получен ИК-спектр образца вторичного ПЭ на рис.-4 ниже:
Рисунок 4. ИК-спектр вторичного ПЭ
Таблица 4.
Характерные частоты вторичного ПЭ, принадлежащих к важным группам в ИК-спектре
Природа колебаний Частота, см-1 Интенсивность
ПЭ VcH2aS 2920,30 сильный
ПЭ VCH2S 2846,93 сильный
ÖSCH2 1471,69 в среднем
ПЭ Yc-с 729,09 слабый
5. Получена ИК-спектр образца вторичного ПЭ + соапсток в соотношение 1:0,3 м.ч. на рис.-5 ниже:
ЭО 3500 ЗООО 2500 2000 1760 1 500 1250 1 ООО 750 ^
Рисунок 5. ИК-спектр вторичного ПЭ + соапсток (0,3 м.ч.)
№ 5 (86)
UNIVERSUM:
технические науки
май, 2021 г.
Таблица 5.
Характерные частоты вторичного ПЭ+соапстока (0,3 м.ч.), принадлежащих к важным группам в ИК-спектре
Природа колебаний Частота, см-1 Интенсивность
ПЭ VcH2aS 2918,30 сильный
ПЭ VCH2S 2848,86 сильный
Соапсток Vc=c 1634,01 слабый
Соапсток Vc=c (двойной связь в ароматическом кольце) 1551,2 слабый
ПЭ ÔSOH2 1444,68 в среднем
Соапсток бон 1423,47 в среднем
Для групп v^as (-c-о-н) соапстока 1103,28 слабый
Для групп vœs (-c-о-н) соапстока 1053,13 слабый
Соапсток бен (алкен) 923,90 слабый
ПЭ Yc-c 823,60 слабый
Соапсток б=сн 698,23 в среднем, слабый
В эксперименте-5 был получен ИК-спектр вторичного ПЭ + соапсток 0,3 м.ч. При смешивании вторичный ПЭ со соапстоком в соотношении 1:0,3 значения асимметричных и симметричных валентных колебаний С^38), характерных для группы СН2 в ПЭ, находятся в диапазоне от 2920,30 см-1 до 2848,86 см-1, а значения симметричных колебаний (Ус^55) от 2846,93 см-1 до 2848,86 см-1 видно, что в соответствующем области батахром сдвигался.
Точно так же валентное колебание (^=0) двойной связи С=С в соапстоке составляет от 1645,28 см-1 до 1634,01 см-1, а колебание валентности ароматического кольца специфического двойной связи составляет Vс=с (двойное в ароматическом кольцо) составляет от 1548,84 см-1 батахром сдвигается до 1551,2 см-1 .
6. Получена ИК-спектр образца вторичного ПП на рис. -6 ниже:
Рисунок 6. ИК-спектр вторичного ПП
Таблица 6.
Характерные частоты вторичного ПП, принадлежащих к важным группам в ИК-спектре
Природа колебаний Частота, см-1 Интенсивность
ПП VcHas 2949,16 сильный
ПП VCHS 2939,15 сильный
ПП VcH2aS 2866,22 в среднем
ПП VcH2S 2837,29 в среднем
ПП VcHS^ 1456,26 в среднем
ПП VcH3S 1456,26 в среднем
ПП бен3ш 1375,25 сильный
ПП 6CH3S 1359,82 слабый
ПП VCH (сн3) 1263,37 слабый
ПП Vch (сн2) 1166,93 слабый
ПП Vch (сн) 1101,35 слабый
ПП 6ch (сн3) 1024,20 слабый
ПП 6ch (сн2) 997,20 слабый
ПП 6ch (сн) 972,12 слабый
ПП Vch2-ch 840,96 слабый
ПП Vch3-ch 808,17 слабый
№ 5 (86)
А1
UNIVERSUM:
технические науки
май, 2021 г.
7. Инфракрасный спектр эксперимента вторичного ПП с соапстоком в соотношение 1: 0,3 м.ч. был получен на рис.-7 ниже:
Рисунок 7. ИК-спектр ПП + соапсток (0,3 м.ч.)
Характерные частоты вторичного ПП+соапстока (0,3 м.ч.), принадлежащих к важным группам в ИК-спектре
Таблица 7.
Природа колебаний Частота, см-1 Интенсивность
Уон (связанный) 3381,67 слабый
ПП Усна5 2949,16 сильный
ПП Усн55 2939,15 сильный
ПП +соапсток Усн2а55 2866,22 в среднем
ПП +соапсток Усн25 2839,22 в среднем
ПП +соапсток Ус=с 2360,87 в среднем, слабый
ПП +соапсток Ус=с (Аг) 2341,58 в среднем, слабый
ПП Усн3а5 1456,26 в среднем
ПП бсн3а5 1375,25 сильный
ПП Усн (сн2) 1166,93 слабый
ПП бсн (сн2) 997,20 слабый
ПП бсн (сн) 972,12 слабый
ПП +соапсток бсн (алкен) 898,83 слабый
ПП Усн2-сн 840,96 слабый
ПП Усн3-сн 808,17 слабый
В эксперименте -7 был получен ИК-спектр вторичный ПП + соапсток 0,3 м.б. Когда соапсток смешивается со вторичным ПП в соотношении 1:0,3 м.ч. можно видеть, что значения симметричных валентных колебаний (Усн238), характерных для группы СЩ в ПП сдвигаются батахром с 2837,29 см-1 до 2839,22 см-1. Следовательно, специфические для группы ОН валентные колебания (Уон) в соапстоке проявлялись с сильным широким сигналом в диапазоне 3381,67 см-1, указывающим на наличие широкой водородной связи с водородными связями сдвигом батахрома в сигнале 3371,57 см-1. Видно, что эти изменения в макромолекуле увеличивают связи взаимодействия (диполь-ди-польные, электростатические и водородные связи) между молекулами полипропилена, полиэтилена, ПВХ и соапстока.
По результатам проведенного эксперимента можно сделать вывод, что основной причиной улучшения физико-механических свойств молекул полимера при переработке пластифицированных (1: 0,3 м.ч.) смесей вторичного полиэтилена, полипропилена и ПВХ является полное смешение соапстока и молекул ДОФ с молекулами полимера, а также образование ди-поль-дипольных, электростатических, водородных связей и физических эффектов можно увидеть из изменений, которые происходят на пиках в приведенных выше спектрах.
Смеси вторичного полиэтилена, полипропилена и ПВХ со соапстоком и ДОФ в соотношение 1: 0,3 м.ч. является оптимальным рецептом, по которому можно производить разные пластифицированные полимерные изделий и использовать их в технических целях.
Список литературы:
1. С.Ш. Лутфуллаев. Разработка и исследование свойств термостабилизаторов для поливинилхлорида на основе вторичных модифицированных продуктов // т.ф.н. дисс... Тошкент. 2010.-120 б.
2. Т.К. Юнусов, У.Н. Зайнутдинов, К.У. Утениязов, Ш.И. Салихов. Кимёда физикавий усуллар. Тошкент, "Университет", 2007.
3. АХ Нарзуллаев, ХС Бекназаров, АТ Джалилов, ЭН Нуркулов Применение новых азот и фосфорсодержащих ингибиторов коррозии на основе вторичного сырья Минск, 9-11 января 2019 г. - Минск : БГТУ, 2019. - С. 364-366.
