CC BY
22
¿А UNIVERSUM:
№ 10 (67)_ла ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_октябрь. 2019 г.
ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНА, НАПОЛНЕННОГО ДИСПЕРСНЫМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИ
Тожиев Панжи Жовлиевич
ст. преподаватель, Термезский государственный университет,
Узбекистан, г. Термез E-mail: [email protected]
Тураев Хайит Худайназарович
д-р хим. наук, проф., Термезский государственный университет,
Узбекистан, г. Термез E-mail: [email protected]
Умирова Гулнора Абдурахмановна
преподаватель, Термезский государственный университет,
Узбекистан, г. Термез
Нуралиев Гайрат Тураевич
преподаватель, Термезский государственный университет,
Узбекистан, г. Термез
STUDYING THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF POLYETHYLENE FILLED
WITH DISPERSION FILLERS
Panji Tojiyev
Senior Lecturer, Termez State University, Uzbekistan, Termez
Hayit Turaev
Doctor of Chemical Sciences, Professor, Termez State University,
Uzbekistan, Termez
Gulnora Umirova
Lecturer, Termez State University, Uzbekistan, Termez
Gairat Nuraliev
Lecturer, Termez State University, Uzbekistan, Termez
АННОТАЦИЯ
В статье показано, что после проведенного сравнительного анализа дифракционных спектров полученных композитов, отличающихся типом наполнителей, следует, что чем больше межслоевое расстояние в модифицированном наполнителе и выше концентрация малеинизированного полиэтилена, введенного извне в состав композита на основе полиэтилена, тем выше степень эксфолиации слоистого алюмосиликата.
ABSTRACT
The article shows a comparative analysis of the diffraction spectra of the obtained composites, which differ in the type of fillers, it follows that the greater the interlayer distance in the modified fillers and the higher the concentration of maleized polyethylene introduced externally into the composite based on polyethylene, the higher the degree of exfoliation of the layered aluminosilicate.
Ключевые слова: полиэтилен, дисперсный вермикулит, базальт, рентгеноструктурный анализ, эксфолиация, интерколиация.
Keywords: polyethylene, dispersed vermiculite, basalt, X-ray diffraction analysis, exfoliation, intercolation.
Введение. Полиолефины являются наиболее крупнотоннажными, доступными и востребованными из всего ассортимента выпускаемых промышленностью
Библиографическое описание: Изучение структуры и свойства полиэтилена, наполненного дисперсными наполнителями // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Тожиев П.Ж. [и др.]. 2019. № 10(67). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7886
полимеров. Поэтому поиск технических решений, направленных на упрощение переработки полиолефи-нов и создание новых типов композиционных материалов на их основе, является актуальной задачей.
Природные слоистые силикаты, обычно используемые в нанокомпозитах в качестве наномерных частиц, принадлежат к структурному семейству типа 2:1. Пространственное изображение структуры слоистых силикатов представлено на рисунке 1 [2, с. 140142].
- гидратированные 0 _ ОН катионы Ма+, Л . ' и:
• - V/' * - I/1, 1/д-, Гс<
Л - кремнекислородный тетраэдр В - алюмокислородный октаэдр
Рисунок 1. Пространственное изображение структуры 2:1 глинистых минералов
В слоистых силикатах типа 2:1 октаэдрическая сетка заключена между двумя сетками кремнекисло-родных тетраэдров. Главные элементы структуры -кремнекислородный ион SiO4 и алюмокислородный ион А1(0,0Н)б [3, с. 102]. Особый интерес для получения нанокомпозитов представляют минералы, способные к разбуханию [1, с. 104]. Одними из представителей смектитов являются базальт (БТ) и вермикулит (ВК), главная особенность которых заключается в способности к адсорбции различных ионов (в основном катионов), а также к ионному обмену. Межслоевое пространство образуется однотипными поверхностями сеток кремнекислородных тетраэдров, которые удерживаются дисперсионными и электростатическими силами, возникающими между отрицательными зарядами противолежащих слоев и межслоевыми катионами.
В межслоевом пространстве слоистых силикатов (СС) сосредоточено до 80% гидратированных межслоевых катионов (Ыа+, К+, Са2+ и др.), обуславливающих компенсацию отрицательного заряда слоя, молекул воды, препятствующих коллапсу слоев.
Остальные межслоевые катионы (до 20%) сосредоточены на участках нескомпенсированных зарядов, образующихся за счет обрыва кремне- и алюмокисло-родных сеток.
Обсуждение полученных результатов. На основании результатов проведенного сравнительного анализа дифракционных спектров полученных композитов, отличающихся типом наполнителей, следует, что чем больше межслоевое расстояние в модифицированном наполнителе и выше концентрация малеинизированного полиэтилена (ПЭМА), введенного извне в состав композита на основе полиэтилена (ПЭВП), тем выше степень эксфолиации слоистого алюмосиликата. При этом выявлено, что степень эксфолиации слоистого алюмосиликата также зависит от продолжительности смешения компонентов и вязкости расплава смеси. В целом из серии полученных полимерных композитов к нанокомпозитам, в составе которых доля интеркалированных или эксфо-лиированных частиц слоистого алюмосиликата превалирует, относятся: ПЭВП/ПЭМА/ТЭАС/ВК и ПЭВП/ПЭМА/ТЭАС/БТ
а
.54060 А)
Standard, Data Paiiji 4]
1
1 л 1 1 Li 1
* J щ * А
'nir^TT If"
б
Рисунок 2. Дифрактограммы композитов ПЭВП/ПЭМА/ТЭАС/ВК (а), ПЭВП/ПЭМА/ТЭАС/БТ (б)
Таблица 1.
Данные дифрактограммы композитов ПЭВП/ПЭМА/ТЭАС/ВК
Т/Р 2 theta - Угол сканирования d - Межплоскостное расстояние I - Интенсивность пика FWHM - интегральная ширина рефлексов
1 8.2000 10.77381 373 0.4778
2 8.6800 10.17907 380 0.5700
3 20.9670 4.23353 475 0.5584
4 23.2833 3.81734 65 0.5400
5 26.2444 3.39296 436 0.8992
Таблица 2.
Данные дифрактограммы композитов ПЭВП/ПЭМА/ТЭАС/БТ
Т/Р 2 theta - Угол сканирования d - Межплоскостное расстояние I - Интенсивность пика FWHM - интегральная ширина рефлексов
1 6.0250 14.65735 223 0.3461
2 8.5571 10.32499 233 0.4642
3 12.2120 7.24183 776 0.3481
4 24.8731 3.57683 531 0.2863
5 26.4590 3.36593 270 0.3871
Для экспериментального исследования размеров, формы, фрактальности частиц, их закона распределения часто применяют метод рентгенофазового анализа (метод Дебая-Шеррера) ввиду его высокой информативности. Размеры областей когерентного рассеяния (ОКР) (размеры нанокристаллитов) определяют, используя классическую формулу Дебая-Шер-рера:
Dp = Ш(В^в)
Dp - средний размер кристаллитов (nm), K - константа Шеррера. K меняется от 0,68 до 2,08. K = 0,94 для сферических кристаллитов с кубической симметрией, X - длина волн рентгеновских лучей. Cu Ka = 1.54178 A, B - FWHM (Full Width at Half Maximum) интегральная ширина рефлексов на дифрактограмме, cos9 - косинус угла дифракции рентгеновских лучей.
Таблица 3.
Данные результаты композитов ПЭВП/ПЭМА/ТЭАС/ВК расчетов размера наночастиц по уравнению
Дебая-Шеррера
2 theta - Угол сканирования FWHM - интегральная ширина рефлексов Dp (nm) - средний размер кристаллитов Dp (nm) средний
1 8.2 0.478 17.42
2 8.68 0.57 14.61
3 20.967 0.5584 15.12 15.61
4 23.2833 0.54 15.70
5 26.24 0.56 15.23
Таблица 4.
Данные результаты композитов ПЭВП/ПЭМА/ТЭАС/БТ расчетов размера наночастиц по уравнению
Дебая-Шеррера
2 theta - угол сканирования FWHM Bsize (°) Dp (nm) - средний размер кристаллитов Dp (nm) средний
1 6.025 0.3461 24.03 23.53
2 8.5571 0.4642 17.94
3 12.212 0.3481 23.99
4 24.8731 0.2868 29.65
5 26.459 0.3871 22.04
Согласно результатам рентгеноструктурного анализа, размер частиц во всех композиционных материалах был найден в наномасштабе (табл. 3-4).
ВЫВОДЫ. Доказана возможность использования дисперсного вермикулита и базальта в качестве
наполнителей для полиэтиленовой матрицы. При этом выявлено, что степень эксфолиации слоистого алюмосиликата также зависит от продолжительности смешения компонентов и вязкости расплава смеси.
Список литературы:
1. Трофимов С.Я., Соколова Т.А. Минеральные компоненты почв // Тула: Гриф и К, 2007. - С. 104.
2. Henini M., Quantum Dot Nanostructures. Materials Today. 2002. V. 48. P. 140-142.
3. Kiviranta L., Kumpulainen S., Quality Control and Characterriation of Bentonite Materials. Posiva OY. 2011. P.102.
