CC BY
53
№ 2 (47)
февраль, 2018 г.
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСК^ СВОЙСТВ ВЫСОКОНАПОЛНЕННЫХ
ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ
Тожиев Панжи Жовлиевич
старший научный сотрудник-исследователь, Термезский государственный университет,
190111, Республика Узбекистан, г. Термез, улица ФХоджаев, 43
E-mail: [email protected]
Нормуродов Бахтиёр Абдуллаевич
старший научный сотрудник-исследователь, Термезский государственный университет,
190111, Республика Узбекистан, г. Термез, улица ФХоджаев, 43
E-mail: [email protected]
Тураев Хайит Худайназарович
д-р хим. наук, профессор, Термезский государственный университет, 190111, Республика Узбекистан, г. Термез, улица Ф.Ходжаева, 43
E-mail: [email protected]
Нуркулов Файзулла Нурмуминович
д-р техн. наук, ведущий научный сотрудник Ташкентского научно-исследовательского института химической технологии, 111116, Республика Узбекистан, Ташкентская обл., Зангиотинский р-н, п/о Ибрат
E-mail: [email protected]
Джалилов Абдулахат Турапович
академик АН РУз, директор Ташкентского научно- исследовательского института химической технологии,
111116, Республика Узбекистан, Ташкентская обл., Зангиотинский р-н, п/о Ибрат
E-mail: [email protected]
THE STUDY OF PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF HIGHLY FILLED POLYETHYLENE COMPOSITIONS
Panji Tozhiev
Senior Research Scientist-Analyst, Termez State University, Termez State University, 190111, the Republic of Uzbekistan, Termez, F.Hojayev Street, 43
Bakhtiyor Normurodov
Senior Research Scientist-Analyst, Termez State University, Termez State University, 190111, the Republic of Uzbekistan, Termez, F.Hojayev Street, 43
Hayit Turaev
Doctor of Chemistry, Professor, Termez State University, Termez State University, 190111, the Republic of Uzbekistan, Termez, F.Hojayev Street, 43
Fayzulla Nurkulov
Doctor of Technical Science,
Senior Research Scientist of Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, 111116, the Republic of Uzbekistan, Tashkent Region, Zangiotinsky District, Ibrat
Abdulahat Jalilov
Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Sciences, Director of Tashkent Scientific Research Institute of Chemical Technology, 111116, the Republic of Uzbekistan, Tashkent Region, Zangiotinsky District, Ibrat
Библиографическое описание: Изучение физико-механических свойств высоконаполненных полиэтиленовых композиций // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. Тожиев П.Ж. [и др.]. 2018. № 2(47). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/5490
A UNIVERSUM:
№ 2 т_m ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_Февраль. 2018 г.
АННОТАЦИЯ
В статье определены улучшения физико-химических и механических свойств полиэтилена с применением дисперсного базальта в качестве наполнителя для создания полимерматричных композиционных материалов, показана возможность применения в широкой области полученной полиэтиленовой композиции.
ABSTRACT
In the article improvements of physical-chemical and mechanical properties of polyethylene using dispersed basalt as a filler to create polymer matrix composites have been identified; the possibility of using the obtained polyethylene compositi on in a wide area is shown.
Ключевые слова: полиэтилен, базальт, Асмансайское месторождение, физико-химические и механические свойства.
Keywords: polyethylene; basalt; Asmansay deposit; physical-chemical and mechanical properties.
ВВЕДЕНИЕ
Современное развитие экономики требует создания широкого ассортимента термопластичных полимерных материалов, т.к. ограниченное количество типов крупнотоннажных полимеров не может удовлетворить разнообразные сочетания требований, предъявляемых потребителями для различных областей использования [1,а148]. Модифицированием крупнотоннажных полимеров, совершенствованием процессов их производства, качества сырья и методов совмещения компонентов, удается достигнуть существенного повышения качества, как самих полимеров, так и свойств композитов на их основе, что позволяет расширить ассортимент и области их применения [2,^57-59].
Возможность создания термопластичных композиционных материалов (КМ) на основе полиэтилена (ПЭ) с улучшенными свойствами (физико-механическими, физико-химическими, теплофизическими, электрофизическими, магнитными, оптическими и др.) определяется в большей мере введением наполнителей, которые могут служить искусственными зародышами кристаллизации[3, с.264]
Наполнители - преимущественно твердые неорганические или органические вещества естественного (минерального или растительного) происхождения. К наполнителям предъявляют следующие требования: совместимость с полимерной матрицей; способность диспергироваться в матрице с образованием композита однородной структуры; хорошая смачиваемость расплавом или раствором полимера; термическая, механическая и химическая стойкость во время приготовления композита, а также хранения и эксплуатации изделия; отсутствие способности существенного ухудшения перерабатываемости композита; невысокая стоимость, а также специфические требования, которые предъявляются к наполнителям
и зависят от прогнозируемых свойств получаемого КМ [4,^560].
Одним из наполнителей полиолефинов, которому уделено внимание в литературе, является базальт. Как показали исследования, наиболее хорошие показатели физико-механических и механических свойств наблюдается при введении до 40 мас.ч. базальта как в ПЭВД, так и в ПЭНД [5,а38-39].
Еще один наполнитель, который используется для получения высоконаполненных полиолефинов, алюмосиликат (АС). АС является активным зароды-шеобразователем при кристаллизации ПЭВД [6,а39-43].
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Для получения композиционного материала использовался базальт и вермикулит, измельченный на шаровой мельнице до фракции < 140 мкм в течение 5 часов, в качестве связующего использовали полиэтилен низкого давления (ПЭНД). При выборе эффективного размера частиц наполнителя изучены физико-механические свойства БП и ВП, содержащих частицы размером <125 и <315 мкм. Количество дисперсного наполнителей в полимерной матрице составляли 40 масс. ч., данное количество является оптимальным для композиций на основе дисперсного базальта, вермикулита и полиэтилена. Влияние дисперсного наполнителей оценивали по изменению физико-механических и химических характеристик.
Оценку реологических свойств наполненных композитов проводили по пределу текучести расплава (ПТР). С повышением содержания базальта и вермикулита в ПКМ, текучесть композиции уменьшается (табл. 1), но вместе с тем композиции, наполненные базальтом и вермикулитом, можно перерабатывать методом литья под давлением.
Таблица 1.
Состав композиции, масс.ч., на 100 масс.ч. ПЭ ПЭ ПТР, г/10мин,
ПЭНД 5,36
ПЭНД+30 базальта 3,22
ПЭВД+30 вермикулита 3,18
ПЭНД+40 базальта 2,78
ПЭВД+40 вермикулита 2,75
Изменение показателя текучести расплава композиции при 2000С в зависимости от ее состава
(размер частиц <140 мкм)
№ 2 (47)
февраль, 2018
ПЭНД+50 базальта 2,15
ПЭВД+50 вермикулита 2,12
Определение физико-механических свойств показало, что при введении до 50 масс.ч. базальта и вермикулита в ПЭНП, сохраняется комплекс всех свойств (табл. 3), в то же время отмечено повышение
прочности при разрыве и понижение относительного удлинения при разрыве. Это может быть объяснено изменением характера разрушения композита.
Таблица 2.
Сравнительная характеристика физико-механических свойств разработанных ПМК
Состав композиции, масс.ч., на 100 масс.ч. ПЭ Ударная вязкость, кДж\м2 Относительное удлинение при разрыве, % Прочность при разрыве, МПа
ПЭНД 29 1245 9,12
ПЭНД+30 базальта 41,2 96,6 9,9
ПЭНД+30 вермикулита 39.8 50,2 12,2
ПЭНД+40 базальта 62,6 35,4 11,6
ПЭНД+40 вермикулита 41,2 18,3 14,7
ПЭНД+50 базальта 54,9 12 13,9
ПЭНД+50 вермикулита 34,3 15,6 19,4
Введение дисперсного базальта и вермикулита оказывает влияние на показатели горючести ПМК, снижая время самостоятельного горения в 2 раза по сравнению с чистым полиэтиленом, так же
уменьшается потеря массы при поджигании на воздухе (таблица 3).
Все показатели горючести изменяются аддитивно содержанию наполнителя, являющегося не горючим материалом.
Таблица 3.
Влияние количества базальта на показатели горючести полиэтилена
Состав композиции, масс.ч., на 100 масс.ч. ПЭ Потеря массы при поджигании на воздухе, % Время самостоятельного горения, сек.
ПЭНД 55 236
ПЭНД+40 базальта 23 123
ПЭНД+40 вермикулита 20 132
ПЭНД+50 базальта 21 112
ПЭНД+50 вермикулита 18 119
Выводы.
1. Доказана возможность использования дисперсного базальта и вермикулита в качестве наполнителей для полиэтиленовой матрицы в не зависимости от месторождения данного минерального наполнителя.
2. Показано, что введение в полиэтилен дисперсного базальта и вермикулита позволяет повысить весь комплекс физико-механических характеристик, а также улучшить показатели горючести разработанных ПМК.
Список литературы:
1. Бредихин П.А., Нуртазина А.С., Кадыкова Ю.А. Влияние базальта различных месторождений на свойства полиэтилена // Ползуновский вестник. - №3. - 2016. -С. 148-150.
2. Егорова О.В. Направленное регулирование структуры и свойств полиэтилена, наполненного дисперсными наполнителями / О.В.Егорова, Ю.А. Кадыкова, С.Е.Артеменко // Пластические массы. - 2012. - № 4. -С. 57-59.
3. Соломко В. П. Наполненные кристаллизующиеся полимеры. Киев: Наукова думка, 1980. 264 с.
4. Кербер М. Л., Виноградов В. М., Головкин Г. С. и др. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учеб. пособие // СПб.: Профессия, 2008. 560 с.
5. Егорова О.В. Полиэтиленовые композиции, наполненные дисперсным базальтом / О.В. Егорова, Ю.А. Кадыкова, С.Е. Артеменко // Пластические массы. - 2012. - № 9. - С. 38-39.
6. Шостак Т. С., Будаш Ю. А., Пахаренко В. В., Сташкевич И. А., Пахаренко В. А. Композиции на основе ПЭ, наполненные алюмосиликатом//Пластические массы, 2011.№ 4 .С. 39-43.
