CC BY
9
DOI - 10.32743/UniChem.2022.100.10.14267
МОДИФИКАЦИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА С АЗОТ-, ФОСФОР-, МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩИМИ
ОЛИГОМЕРАМИ
Нуралиев Гайрат Тураевич
преподаватель
Термезского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Термез E-mail: gayrat. nuraliyev82@gmail. com
Тожиев Панжи Жовлиевич
ст. преподаватель, Термезский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Термез E-mail: panjitojiyev 74@gmail. com
Тураев Хайит Худайназарович
д-р хим. наук, проф., декан факультета химии и технологии Термезского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Термез E-mail: hhturaev@rambler. ru
Джалилов Абдулахат Турапович
академик АНРУз, директор Ташкентского научно-исследовательского института
химической технологии, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: gup tniixt@mail.ru
MODIFICATION OF POLYETHYLENE WITH NITROGEN-, PHOSPHORUS-, METAL-CONTAINING OLIGOMERS
Gairat Nuraliev
Lecturer
at Termez State University, Republic of Uzbekistan, Termez
Panzhi Tozhiev
Art. Lecturer, Termez State University, Republic of Uzbekistan, Termez
Khayit Turaev
Doctor of Chemical Sciences, Professor, Dean of the Faculty of Chemistry and Technology Termez State University, Republic of Uzbekistan, Termez
Abdulakhat Jalilov
Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Director of the Tashkent Research Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Библиографическое описание: МОДИФИКАЦИЯ ПОЛИЭТИЛЕНА С АЗОТ-, ФОСФОР-, МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩИМИ ОЛИГОМЕРАМИ // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Нуралиев Г.Т. [и др.]. 2022. 10(100). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/14267
АННОТАЦИЯ
В статье описывается модификация полиэтилена с участием аммиака, мочевины, оксида цинка и меламина, а также исследования по получению полимерных биопрепаратов. Физико-химические и физико-механические свойства модифицированного биопрепарата, термический анализ процесса модификации, были проанализированы с использованием современных методов.
ABSTRACT
The article describes the modification of polyethylene with the participation of ammonia, urea, zinc oxide and melamine, as well as research on obtaining bioprocessing plaques. The physico-chemical and physico-mechanical properties of the thermal analysis of the modification process, were analyzed using modern methods.
Ключевые слова: мочевина, меламин, аммофос, оксид цинка, модификация, биоразлагаемость, термический анализ, фольга, гранулы, растяжимость.
Keywords: urea, melamine, ammophos, zinc oxide, modification, biodegradability, thermal analysis, foil, granules, extensibility.
Введение. Сегодня развитие производства, увеличение его мощности, увеличение численности населения обусловливают увеличение спроса на модифицированные полимеры. На сегодняшний день общий объем производимых в мире полимерных композитов составляет сотни форм, используемых в химическом производстве, радиотехнической и электротехнической промышленности, машиностроении, коммунальном хозяйстве. С каждым днем увеличивается количество экологически опасных полимерных композитов, в том числе загрязнение объектов окружающей среды полимерными материалами одноразового использования. Хотя в развитых странах использование одноразовых полиэтиленовых пакетов ограничено, их воздействие на окружающую среду не уменьшается. Поэтому спрос на биоразлагаемые пленки растет день за днём. Как известно, биоразлагаемые пленки обычно получают из крахмаля или целлюлозы для микробного разложения. Но крахмал негативно влияет на перспективы получения биоразлагаемых пленок из-за дефицита продуктов питания, а целлюлоза из-за сложности процесса переработки. По этой причине особое внимание уделяется получению биоразлагаемых пленок
Использованные реагенты и их
химическими методами или путем модификации полиэтилена, и исследования в этом направлении занимают особое место по актуальности [1-4].
В этих исследованиях мы стремимся модифицировать полиэтилен на основе карбамида, аммофоса, оксидов металлов и меламина и получить из них би-оразлагаемые полимеры. Для достижения цели были поставлены задачи определения оптимальных условий процесса модификации (массового соотношения полиэтилена и модификаторов), термического анализа процесса модификации и изучения физико -механических свойств [5-10].
Экспериментальная часть. Опыты проводились в лаборатории Ташкентского научно-исследовательского химико-технологического института. Использовались «чистые» и «химически чистые» марки химикатов. Первоначально модификаторы, используемые в процессе модификации полиэтилена, и их массовый состав были изучены с помощью научной литературы, и на их основе были взяты реагенты и смешаны в следующих пропорциях:
Таблица 1.
при модификации полиэтилена
№ Химичекие реагенты Масса, г мольярность Агрегатное состояние
1 Аммофос 13 0,1 порошок
2 Карбамид 6 0,1 порошок
3 Окись цинка 4 0,01 гранула
4 Меламин 6 0,01 порошок
5 Вода 18 1,0 раствор
Вещества растирали по отдельности в фарфоровой ступке до размера 0,2 мм и наносили на бумагу из алюминиевой фольги, перемешивали и нагревали в муфельной печи при 3000°С в течение 5 часов. В процессе нагрева его перемешивали каждые 10 минут металлическим стержнем. Нагревание дает твердое
вещество светло-коричневого цвета. Его выход составил 24,6 г. Затем его смешивали с 25,0 г полиэтиленовой гранулы и формировали в виде «лопаты» для удобства изучения физико-механических свойств композита (рис. 1).
Рисунок 1. "Лопатка" полученного полимерного композита
С этой формой исследовали растяжимость, прочность, эластичность и другие физико--механические свойства полимерного композита. Удлинение полимерного композита определяли на универсальной испытательной установке ИР-5057 следующим
образом. Размеры подготовленного «лезвия», как показано на рисунке 1, взяты из 2-х частей лезвия, т.е. центра и двух краев (5 мм от метки). Размеры лопастей указаны в таблице 2:
Таблица 2.
Геометрические размеры "лопатки"
Характеристики размеры, мм
Общая длина Ь, не менее 150
Растояние между значками, точка определяющий концы образца, /2 115 ± 5
Длина рабочей зоны, /3 60 ± 0,5
Рассчитывающая длина, /0 50 ± 0,5
Ширина головки, Ь1 20 ± 0,5
Ширина рабочей зоны, Ь2 10 ± 0,5
Толщина, й 1...10
Радиус град, не менее 60
Перед испытанием образцы тщательно осматривались. Поверхность образцов должна быть гладкой, без трещин и других дефектов. Количество образцов для испытания составляло 5, его проводили по ГОСТ 12423-66 при температуре 296 ± 2 К и относительной влажности 50 ± 5 %. Определены следующие характеристики образца:
• прочность полимера на растяжение во время испытания;
• прочность полимера при сжатии;
• прочность полимера на изгиб;
• определена прочность полимера на сдвиг.
В результате испытаний подтверждено, что прочность полимерного композита на растяжение, сжатие и изгиб соответствует требованиям ГОСТ 12423-66.
Для определения состава и прочности полимерного композита был проведен термический анализ. С этой целью методом дифференциального термического анализа были изучены различные экзотермические и эндотермические тепловые эффекты,
наблюдаемые при изменении массы в результате разрушения структуры соединений при нагревании образцов, полученные в эксперименте и на основании литературных данных.
При этом установлено, что масса образца, масса разложения и термостойкость композита изменяются с повышением температуры. Таким образом, в результате термического анализа изучены процессы разложения и разжижения композита и конечных продуктов их комплексообразования. Термостабильность представленных образцов проводили в лаборатории НИИТХТИ на синхронном анализаторе Netzssh STA 409 RG (Германия), с использованием К-типа (Low RG Silver) и алюминиевых мешков. Все измерения проводились в инертной атмосфере азота при скорости потока азота 50 мл/мин. Диапазон измерения температуры 25-370 °С, скорость нагрева 5 град/мин. Количество образца на измерение составляло 5-10 мг. Термограмма полимерного композита представлена на рис. 2.
TGA DTA
mq uV
Start 35.02mm
267.21C 358.46C
End 48 93m n
4.00 "Start -End 0 27mm 21.72C 3534min 361.67C / Peak Onset 496 74C 45.85mir 465.40C 414.62C 15.00
Weight Loss -0.21 Omg Start 9 >15 min Endset 491.46C
3.00 -4 872% I End 1Q4.40C 1410min 150.15C Heat /V \ Height -233J -604.11mcal -7.73uV 10.00
Peak 1138min
Onset 122.80C 109.81 С Start 24 28min 1
2.00 12Z80C Endset Heat Height 130.42С -292 99mJ -69.99m cal) -3.77uV End Peak 25133C \ 27.28m in I 281.39C \ i 25.85m in 267.21С ] j Start 3534min 5.00
1.00 Onset 2S2 46C 361.67C
Endset Heat Height 27732C 465.4 40.87mJ 9 76mcal 037uV End \ Weight Loss 59.49min 60110C -4.015mg -93.155% -0.00
-0.00 l 1 l AlfTHB« эция V
-0.00 100.00 200.00 300.00 Temp [q 400.00 soaoo 600.00
Рисунок 2. Термограмма полимерного композита
На термограмме композита, представленной на рис. 2 наблюдается три эндотермических эффектов при температурах 465,4 0С, 150,15 0С и 251,3 0С. два экзотермических эффекта наблюдались при температуре 267,2 и 122,80 0С. Это может быть вызвано разрывом связей в макромолекуле и разрушением полимера. До температуры 122,8 0С композит стабилен и не подвергается термической деструкции, но при повышении температуры выше, потери массы композита резко прогрессируют. Первый эндоэф-фект при температуре 122,8 0С связан с выделением гигроскопической воды в сорбент, где снижение массы составляет 0,9%. При температуре 267,2 0С наблюдался второй эндоэффект, обусловленный размягчением и разложением композита по природе
полимера, и вплоть до этой температуры наблюдалось резкое уменьшение массы до 32,1 %. В интервале температур 30-55 0С общее снижение массы составляет 91,24%.
Вывод. Таким образом, современными физико-химическими методами проведен анализ физико-механических свойств и термостойкости полимерного композита, изготовленного из полиэтилена в соотношении 1:1,1 с использованием модификатора на основе карбамида, аммофоса, оксида цинка и меламина, и различных полимерных материалов. Доказано, что полимерные контейнеры можно использовать при получение биоразлагаемых полимерных композитов.
Список литературы:
1. Pestov A.V., Slepukhin Р.А., Yatluk Y.G., Charushin V.N., Chupakhin O.N. Synthesis of chelating polymer sorbents by using the S N H // Journal of Applied Polymer Science. - 2012. 125(3) - P. 1970-1978.
2. Alexander Pestov, Svetlana Bratskaya. Chitosan and Its Derivatives as Highly Efficient Polymer Ligands // Molecules. - 2016, 21, - P. 330.
3. Dubrovskay O.G., Kulagin V.A., Kurilina T.A., Li Feng-Chen. Application of modified sorption material for efficient wastewater treatment of galvanik production // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, -2017, 10(5), - P. 621-630.
4. Shiqing Gu, Xiaonan Kang, Lan Wang, Eric Lichtfouse, Chuanyi Wang. Clay mineral adsorbents for heavy metal removal from wastewater: a review // Environmental Chemistry Letters, Springer Verlag, - 2019, 17 (2), - P. 629-654.
5. Бaбaмуpaтов Б.Э., TypaeB Х.Х., Джaлилов A.T. №y4eH^ взaимодeйcтвия цeллюлозы c мочeвиной c получeниeм кapбaмaтной цeллюлозы // Universum: химия и биология. -2021. -№ 2, -C. 50-53.
6. Randolf Kiefer, Wolfgang H. Höll. Sorption of Heavy Metals onto Selective Ion-Exchange Resins with Aminophosphonate Functional Groups // Industrial & Engineering Chemistry Research - 2001. - 40(21) - P. 4570-4576
7. Xpyлeв В.М. Тexнoлoгия и cвoйcтвa кoмпoзициoнныx мaтepиaлoв для cтpoитeльcтвa / В.М. Xpyлeв. - Уфa: TAy, - 2001. - 168 c.
8. HcMa^oB И.И., Джaлилoв A.T., AcKapoB M.A. Xимичecки aKraBHbie пoлимepы и oлигoмepы. - Taшкeнт: -Фaн, - 2003. - 232 c.
9. ^ecoB A.A. Дpeвecно-полимepныe композиты// Hay4Hbie ошовы и тeхнологии, - 2010. - 736 c.
10. Бaбaмypaтов Б.Э., TypaeB Х.Х., Джaлилов A.T. №y4eH^ влияния paзличных pacтвоpитeлeй Ha модифишцию цeллюлозы кapмaбидом // Hay4Hbm вecтник Caмapкaндcкого гоcyдapcтвeнного yнивepcитeтa., - 2021. -№ 1, c. 43-46.
