CC BY
18
№ 12 (105)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2022 г.
DOI -10.32743/UniTech.2022.105.12.14755
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА СВОЙСТВА
ПВХ-КОМПОЗИЦИИ
Лутфуллаев Саъдулла Шукурович
доц.,
Каршинский инженерно-экономический институт, Республика Узбекистан, г. Карши E-mail: SL_1960@mail. ru
Джумаева Анора Адхам кизи
ассистент,
Каршинский инженерно-экономический институт, Республика Узбекистан, г. Карши
STUDY OF THE INFLUENCE OF FILLERS ON THE PROPERTIES OF PVC COMPOSITION
Sa'dulla Lutfullayev
Associate professor, Karshi engineering and economic institute, Republic of Uzbekistan, Karshi
Anora Djumaeva
Ass.
Karshi Engineering and Economic Institute, Republic of Uzbekistan, Karshi
АННОТАЦИЯ
В данной статье рассматривается случай, когда вместо белгородского гидрофобизированного мела, вводимого в качестве наполнителя в состав ПВХ-композита, был добавлен модифицированный и немодифицированный природный базальт с госсиполом - технологический отход местной масложировой промышленности. Также рассматривается их влияние на свойства ПВХ-композита в условиях переработки.
ABSTRACT
In this article, instead of Belgorod hydrophobized chalk, which was introduced as a filler into the composition of the PVC composite, modified and unmodified natural basalt with gossypol, a technological waste of the local oil and fat industry and their effect on the properties of the PVC composite under processing conditions, was added.
Ключевые слова: госсиполовая смола, модифицированный базальт, термостабильность, аппретирование, относительная вязкость.
Keywords: gossypol resin, modified basalt, thermal stability, sizing, relative viscosity.
Одним из наиболее развивающихся направлений в области переработки пластмасс является производство продукции для сельского хозяйства и народного хозяйства, а также строительной отрасли. В этой части рынка ведущее место занимает ПВХ, на основе которого производятся различные изделия (трубы, рейки, подоконники, плинтусы, стеновые панели, оконные профили и т.д.), а также напольные покрытия. Композиции ПВХ, используемые для этих целей, представляют собой многокомпонентные системы, состоящие из различных видов термостабилизаторов, наполнителей, пигментов, модификаторов ударо-прочности и других технологических добавок.
В данной работе рассмотрен вариант, когда вместо гидрофобного белгородского мела, вводимого в качестве наполнителя в состав ПВХ-композита, был добавлен модифицированный базальт с госси-полом и природный базальт, технологический отход местной нефтяной промышленности, и их влияние на свойства ПВХ-композита в условиях переработки [6; 7; 3; 4; 5].
Наполнители включали в состав суспензионной ПВХ-композиции, стабилизированной соединениями свинца (Кф=70). После предварительного тщательного перемешивания всех компонентов композиции в смесителе композицию подвергали экструдированию с последующей грануляцией при Т=190 °С.
Библиографическое описание: Лутфуллаев С.Ш., Джумаева А.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА СВОЙСТВА ПВХ-КОМПОЗИЦИИ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 12(105). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14755
№ 12 (105)
Л
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2022 г.
Известно, что при наполнении полимеров вязкость их растворов увеличивается. В этом случае вязкость полимерных растворов, содержащих дискретные частицы неактивных наполнителей, подчиняется уравнению Гута - Смолвуда:
П = По(1 + 2,5у2 + 14ДУ22),
где п - вязкость наполненного раствора композиции;
По - вязкость ненаполненного раствора композиции;
у2 - объемное количество наполнителя.
Однако при использовании в качестве наполнителей белгородского мела и модифицированного шорсита скорость нарастания вязкости выше, чем по закону Гута - Смолвуда, что объясняется образованием адсорбированного полимерного слоя вокруг частиц наполнителя, повышающего эффективность действия наполнителя.
В таблице 1 представлены физико-технологические параметры ПВХ-композиции, наполненной модифицированным базальтом и белгородским мелом.
Таблица 1.
Зависимость количества наполнителей, добавляемых в ПВХ-композицию, от времени пластикации
^^ Названия компонентов Варианты рецепта Белгородский мел, м.ч. ТОСС, м.ч. BMR-9-1, м.ч. Кислота, стеарин. м.ч. Модифицированный базальт, м.ч. Время пластикации, т, мин.
Стандартный рецепт 3,86 1,0 2,0 0,15 - 17
Вариант № 1 3,0 1,0 1,0 0,2 1,0 16
Вариант № 2 2,0 0,5 1,0 0,2 1,5 15
Вариант № 3 1,0 0,5 0,5 0,2 2,5 13
Вариант № 4 - 0,5 0,5 0,2 3,5 11
Вариант № 5 - 0,5 0,5 0,2 4,5 11
Вариант № 6 - 0,5 0,5 0,2 5,0 12
Согласно результатам экспериментов, представленным выше (табл. 1), на производстве были выпущены канализационные трубы диаметром 100 мм. Полученные канализационные трубы полностью соответствуют требованиям и ГОСТам, указанным в технических условиях.
Физико-технологические показатели из поливинилхлоридных
Из таблицы 2 видно, что использование базальта взамен белгородского мела позволило разработать ПВХ-композицию, которая по своим технологическим свойствам не уступает, а при использовании модифицированного базальта с госсиполовой смолой как наполнителя ПВХ по некоторым показателям превосходит стандартные рецептуры.
Таблица 2.
при производстве канализационных труб композиций с наполнителем
Наполнители, добавляемые в состав ПВХ Время пластикации, мин Температура пластикации, °С Показатель текучести расплава, г/10 мин Термостабильность при 190 °С, мин
Белгородский мел 17 188 0,3 45
Базальт 16 192 0,2 50
Базальт, модифицированный смолой госсипола 18 187 0,3 60
Исследовано влияние белгородского мела и модифицированного базальта на вязкость раствора ПВХ, и на рис. 1 представлены результаты зависимости
относительной вязкости образцов на основе ПВХ от содержания наполнителя.
№ 12 (105)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2022 г.
Рисунок 1. Зависимость относительной вязкости (ц/цо) пластифицированного и непластифицированного ПВХ-композита от количества модифицированного базальта (1) и белгородского мела (2): ПВХ:ДБФ = 2:1 (кривые линии 3, 4) . Температура -190 °С
Сначала рассмотрим 3-ю и 4-ю кривые, находящиеся под линией относительной вязкости ненаполненной композиции в соответствии с пластифицированными образцами.
Аномальное снижение вязкости пластифицированного раствора ПВХ с концентрацией наполнителя до 2 мас.% аналогично снижению вязкости, наблюдаемому при наполнении белой глиной ПВХ:ДБФ = 2:1 (БС-30). Объяснение такого аномального снижения вязкости такое же, как и в [13; 12], а именно: частицы наполнителя (~100 нм), структуры распределены в этих областях пропорционально и тянут часть переходных цепей между ними. Следовательно, глобулярные образования имеют большую свободу движения во время течения, когда количество наполнителя невелико. Это приводит к снижению вязкости системы.
Если сравнивать показатели снижения вязкости, то видно, что вязкость непластифицированного ПВХ выше, чем у пластифицированного. Если количество наполнителя 2 м.ч. больше, то возникает вопрос, чем можно объяснить увеличение вязкости. Поверхность белгородского мела и базальта неактивна по отношению к ПВХ, поэтому вокруг частиц наполнителя не могут образовываться адсорбированные граничные полимерные расслоения.
Глобулы могут создавать гидродинамические (механические) трудности для движения частиц наполнителя в вязком потоке. В то же время наличие
пластификатора или повышение температуры переработки снижает вышеперечисленные трудности (сравните кривые 3, 4 с кривыми 1, 2).
В связи с этим представляет практический интерес определение влияния гидрофобного белгородского мела, модифицированного базальта и непластифицированного ПВХ на ударную вязкость.
Известно, что способ аппретирования минеральных наполнителей органическими ПАВ позволяет приблизить поверхность наполнителя к природе полимера, в результате чего улучшаются свойства наполняемых композиций [15; 18].
Исследования показали, что пластические свойства ПВХ-композитов, содержащих базальт, модифицированный смолой госсипола, изменяются по сравнению с немодифицированными ПВХ-композитами. Процесс старения и разрушения ПВХ ускоряется в условиях высоких температур. Опыты по старению ПВХ показали, что термостабилность ПВХ-композита, наполненного модифицированным базальтом, выше, чем у исходных немодифици-рованных базальтовых образцов. Это связано с известным термостабилизирующим действием смолы госсипола на свойства полимера.
Таким образом, в результате модификации базальта улучшаются пластоэластические, прочностные свойства и термостабилность ПВХ.
На рис. 2 представлена зависимость ударной вязкости образцов ПВХ от количества наполнителей.
№ 12 (105)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2022 г.
Рисунок 2. Зависимость показателей ударной вязкости образцов ПВХ-композитов, наполненных белгородским мелом и модифицированным базальтом
Исследован механизм повышения ударной вязкости композиций на основе ПВХ. Показано, что определяющую роль в ударопрочности играют гетерогенность структуры ПВХ, сохранение гетерогенности и искусственное создание гетерогенности. Показана роль хорошо смешивающихся или частично смешивающихся добавок и модификаторов, обеспечивающих ударопрочные свойства [11; 8; 1].
Установлено, что наполнители группируются между узлами молекул в конце процесса, способствуют рассеянию внешней ударной энергии, заставляют микротрещины преодолевать большие расстояния, вращаться вокруг глобул и фрагментов [2; 14].
Видно, что ударная вязкость немодифици-рованных образцов увеличивается с увеличением количества наполнителей. То есть ударная вязкость образцов выше у немодифицированных образцов. Это, несомненно, приводит к лучшему сохранению глобулярной структуры матрицы ПВХ при температуре переработки, более равномерному распределению наполнителя вокруг глобул, а это, в свою очередь, приводит к меньшему количеству ударных трещин. Эта эффективность основана на том факте, что наполнитель рассеивает энергию удара внутри глобул
ПВХ-матрицы без разрушения материала. С увеличением количества наполнителя в модифицированных образцах снижается ударная вязкость, что достаточно для объяснения того, что госсиполовая смола в составе ПВХ выступает не только как гидрофобизатор, но и как пластификатор для наполнителя, повышая его эластичность [10; 17].
Таким образом, результаты проведенных исследований показали, что использование природного базальта вместо белгородского мела позволило разработать состав ПВХ-композиции, не уступающей по технологическим свойствам стандартной рецептуре. Свойства материалов на основе ПВХ определяются гетерогенной структурой, сохраняющейся при переработке полимера из раствора [16; 9].
Наибольшая эффективность проявляется в повышении ударной вязкости ПВХ-композиции, наполненной модифицированным базальтом. На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что модифицированный базальт можно использовать в качестве наполнителя для ПВХ-композиции вместо белгородского мела.
Список литературы:
1. Базальт - новый наполнитель для полимерных композиционных материалов / С.В. Улегин, К.Д. Маркелова, Ю.А. Кадыкова [и др.] // Мир техники и технологий. - 2012. - № 8. - С. 60-61.
2. Бекназаров Э.М., Лутфуллаев С.Ш., Сайдалов Ф.М. Исследование ИК-спектров при переработке вторичных полимеров // Universum: технические науки. - 2001. - № 5. - С. 24-29.
3. Жумаева А.А., Лутфуллаев С.Ш. Базальт - полимер материаллар учун тулдирувчи сифатида // Кимё, озщ-ов^ат хдмда кимёвий технология мах,сулотларини ^айта ишлашдаги долзарб муаммоларни ечишда инновацион технологияларнинг ахдмияти: мавзусидаги Хал^аро илмий-амалий конференция материаллари туплами. -Наманган, 2021. - Б. 174-176.
№ 12 (105)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
декабрь, 2022 г.
4. Жумаева А.А., Лутфуллаев С.Ш. Дисперс толали базальт полимер композитлар учун тулдиргич сифатида // Сборник трудов международной научно-технической конференции «Парадигмы в современных химико-физических технологиях: взаимодействие традиций и инновационных подходов». - Янгиер, 2022. - Б. 85-86.
5. Жумаева А.А., Лутфуллаев С.Ш. Место базальта сегодня // Сборник трудов международной научно-технической конференции «Парадигмы в современных химико-физических технологиях: взаимодействие традиций и инновационных подходов». - Янгиер, 2022. - Б. 118.
6. Жумаева А.А., Лутфуллев С.Ш. Базальтни модификация кдлиш технологияси / Узбекистан миллий университета хабарлари. - Тошкент, 2022. - Б. 355-359.
7. Жумаева А.А., Лутфуллев С.Ш. ПВХасосида олинадиган материалларнинг хоссаларига тулдирувчиларнинг таъсири // Фан ва технологиялар таравдиёти. - Бухоро, 2022.
8. Лутфуллаев С.Ш. Исследование влияния наполнителей на свойства ПВХ-композиций // Актуальные научные исследования в современном мире. - Переяслав-Хмельницкий. - 2016. - Вып. 5, ч. 2. - С. 116-119.
9. Лутфуллаев С.Ш. Разработка и исследование свойств термостабилизаторов для поливинилхлорида на основе вторичных модифицированных продуктов // Журнал -т. ф. н. дисс... Тошкент, 2010. - Т. 120.
10. Лутфуллаев С.Ш., Бекназаров Х.С. Исследование термостабильности ПВХ-композитов, наполненных модифицированным базальтом // Universum: технические науки: научный журнал. - М. : МЦНО, 2022. - №° 9 (102), ч. 3. - С. 44-47 / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://7universum.com/ru/tech/archive/category/9102.
11. Лутфуллаев С.Ш., Давронова Ф.Л. Стабилизация ПВХ химическими добавками // Universum: химия и биология. - 2019. - № 7. - С. 31-33.
12. Лутфуллаев С.Ш., Росилов М.С. Research of Physico-Chemical and Mechanical Properties of Polymer Waste // NVEO Natural Valatiles Essential Oils. Nat. Volatiles & Essent. Oils. - 2021. - № 8 (5). - P. 6840-6847.
13. Махаллий хом-ашёлар асосида тулдиргичлар ишлаб чщариш муаммолари / С.Ш. Лутфуллаев, М.Ж. Курбонов, F.4. Шодиев, Ф.А. Салохиддинов [и др.] // Табиий бирикмалар ва полимерларнинг спектроскопик тад^и^отларни ташкил этиш масалалари: Республика илмий ва илмий-техник анжумани ма^олалар туплами. -Карши, 2013.
14. Мирвалиев З.З., Лутфуллаев С.Ш. Летучесть стабилизаторов и их относительная совместимость с галоидсо-держащим каучуком специального назначения // Актуальные научные исследования в современном мире. -
15. Пластификаторы, стабилизаторы и наполнители ПВХ композиций / Э.А. Арипов, Л.Х. Пяк, Б.Н. Хамидов, Х.У. Мергенбаева [и др.]. - Ташкент : Фан, 1994.
16. Azizkulov R.J.U., Lutfullayev S.S., Nazarov F.F. Complex use of secondary polymer waste // Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences. - Т. 2, № 5. - P. 588-592.
17. Elmurodov A.U., Lutfullayev S.S., Nazarov F.F. mechanism of modification of polymer waste // Oriental renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences. - Т. 2, № 5. - P. 571-577.
18. Lutfullayev S.SH. Development of thermostabilizers for polyvinylchloride based on secondary modified products : monografiya. - Published by Novateur Publication 466, Sadashiv Peth, M.S. India, 2021.
С. 110-115.
