CC BY
63
УДК 66.022.389
Е. М. Готлиб, Р. В. Кожевников, Д. Ф. Садыкова, Е. С. Ямалеева
МОДИФИЦИРУЮЩИЕ ДОБАВКИ ДЛЯ ПВХ-ЛИНОЛЕУМА
Ключевые слова: волластонит, циклокарбонат эпоксидированного соевого масла, ПВХ-линолеум, модификация.
Изучено влияние волластонита и циклокарбоната эпоксидированного соевого масла на температуру стеклования желированной ПВХ-пасты и эксплуатационные свойства линолеума на ее основе. Установлено, что изученные модификаторы снижают температуру стеклования ПВХ-композиций, повышают износостойкость и линейную стабильность ПВХ-линолеума.
Keywords: wollastonite, cyclocarbonate of epoxidized soybean oil, PVC, modification.
The effect of wollastonite and cyclocarbonate of epoxidized soybean oil on the glass transition temperature of gelatini-zation PVC paste and strength - technological properties of linoleum on its basis was examed. It is found that the investigated modifiers reduce the glass transition temperature of PVC compositions, increase the durability and stability of linear dimensions of PVC linoleum.
Введение
Рынок ПВХ-линолеума обладает хорошим потенциалом, этот материал имеет достаточно устойчивый сбыт и перспективы развития производства. Оценочный объем российского производства напольных покрытий составляет порядка 260-300 млн. м3, из которых на долю линолеума приходится порядка 35-45%.
Для изготовления линолеума промазным способом применяют эмульсионный ПВХ, который при совмещении с пластификатором образует пасты, представляющие собой дисперсии частиц полимера в пластификаторе .[1].
Для повышения пластичности в состав линоле-умной композиции вводят пластификаторы, которые обеспечивают равномерное распределение в ПВХ сыпучих ингредиентов. Пластификатор при смешивании с полимером впитывается в его открытые поры, которые представляют собой капилляры сложной формы. Одна часть пластификатора заполняет поры внутри частиц поливинилхлорида (необратимо поглощенный пластификатор), а другая - остается между его частицами и легко удаляется в процессе производства линолеума. В качестве пластификаторов в отечественном производстве ПВХ-линолеума, как правило, применяются эфиры фталевой кислоты или ЭДОС[2].
Для придания линолеуму необходимой прочности и других физико-механических свойств, а также для уменьшения расхода ПВХ в целях удешевления, в его рецептуру вводят наполнители. Наиболее распространенными из них являются карбонаты кальция: мел, микромрамор и другие [1].
Для улучшения качества линолеума и повышения его долговечности в состав ПВХ-композиций вводят различные полифункциональные модифицирующие добавки: аппретирующие, стабилизирующие, антимиграционные и т.д.
В частности, практический интерес представляют наполнители с анизодиаметричной формой частиц и со щелочной природой поверхности, способные к акцептированию хлористого водорода, например, волластонит [3].
Эффективным представляется и использование полярных олигомеров с эпоксидными и циклокар-бонатными группами [4], способных образовывать водородные и физические связи, как с поливинил-хлоридом, так и с пластификатором ЭДОС. Например, в этом аспекте, интересны как модификаторы, не токсичные и относительно низколетучие цикло-карбонаты эпоксидированного соевого масла [5].
Экспериментальная часть
Для производства линолеума промазным способом использовалась пастообразующая поливинил-хлоридная смола марки ПВХ-Е-6250-Ж (ГОСТ 14039-78). В качестве наполнителя применялся микромрамор марки РМ-130 (ТУ 5716-001-992423232007), со средним размером частиц - 46 мкм. Пластификатором служил ЭДОС - смесь производных 1,3-диоксана (ТУ 2493-003-13004749-93). Как модификаторы использовались: волластонит марки Ми-волл 10-97 отечественного производства ЗАО «Гео-ком» с характеристическим отношением длины к диаметру зерен 15:1 (ТУ 5777-006-40705684-2003) и циклокарбонат эпоксидированного соевого масла с 75% превращением эпоксидных групп в циклокар-бонатные (ЦКЭСМ), синтезированный на кафедре ТСК КНИТУ [6].
Термомеханический анализ (ТМА) проводился на приборе фирмы NETZSCH TMA 402 Fl Hyperion при скорости нагрева 5 град\мин, при постоянной нагрузке 2 Н. Показатель текучести расплава (ПТР) определялся при температуре 190 °С на автоматическом экструзионном пластометре GT-7100-MIB. Изменение линейных размеров линолеума и его износостойкость определялись в соответствии с ГОСТ 11529-86.
Анализ термомеханических кривых, представленных на рис. 1, показывает, что как волластонит, так и и циклокарбонат эпоксидированного соевого масла, сдвигают переход из стеклообразного состояния в высокоэластическое в область более низких температур.
di i'mkm
Рис. 1 - Термомеханические кривые желирован-ных ПВХ-паст для производства линолеума 1 -контрольный образец, 2 - замена 10 мас.ч микромрамора на 10мас.ч волластонита, 3 - добавка 10 мас. ч ЦКЭСМ 75
Изученные модификаторы уменьшают температуру стеклования композиции, причем больший пластифицирующий эффект оказывает замена 10 мас.ч. микромрамора эквивалентным по массе количеством волластонита (табл.1).
Как волластонит, так и ЦКЭСМ-75 увеличивают износостойкость линолеума, на что указывает снижение его истираемости. Это обусловлено большей эластичностью напольного покрытия при введении в рецептуру ПВХ-композиций изучаемых модификаторов. Одновременно имеет место уменьшение величины изменения линейных размеров линолеума в процессе эксплуатации, т. е снижение его усадки (табл. 1). Этот эффект выше при использовании волластонита, что обусловлено его микроармирую-щими свойствами, и является важным показателем улучшения качества данного материала.
Показатель текучести расплава желированных паст снижается при введении описываемых добавок, особенно значительно при применении волластони-та (табл.1). Это фактор может играть определенную роль только при вторичной переработке линолеума с целью использования его отходов. В тоже время при замене части микромрамора волластониом имеет место рост плотности линолеума, что делает его более прочным [1].
Применение ЦКЭСМ значительно снижает вязкость ПВХ-паст для производства линолеума, Это, несмотря на некоторое уменьшение ПТР, не ухудшает технологических характеристик, так как при этом имеет место облегчение нанесения пасты на основу.
Долговечность линолеума, в основном, зависит от стабильности его линейных размеров и износостойкости [1].
Низкая линейная стабильность ПВХ-линолеумов способствует раскрытию стыковых швов, выползанию полотна из-под плинтуса, образованию волн, вздутий и разрывов, что резко снижает долговечность этих напольных покрытий в процессе эксплуатации и, соответственно, спрос на них. Поэтому, улучшение данного показателя качества линоле-
ума в результате модификации исследуемыми добавками имеет важное практическое значение.
Таблица 1 - Эксплуатационные свойства линолеума на основе модифицированной ПВХ-композиции
Состав, масс.ч. ПВХ- ПВХ- ПВХ-
100, 100, 100,
ЭДОС-92, ЭДОС- ЭДОС-
микром- 92, мик- 92, мик-
рамор- ромра- ромра-
196 мор-186, мор-196,
волла- ЦКЭСМ
стонит-10 75-10
ПТР,г\10 мин 6,7 2,9 5,7
Тс, °С 200 170 185
Плотность, г\см3 1,478 1,5746 1,0076
Изменение линей-
ных размеров,% 0,03 0,01 0,02
Вязкость, Па-сек 21,5 22,4 14,3
Истираемость, 29,5 23,8 25,5
мкм
Повышение эластичности линолеума при введении волластонита и ЦКЭСМ, на что косвенно указывает снижение температуры стеклования, должно приводить к уменьшению времени восстановления линолеума после точечных нагрузок, например, продавливания каблуком при ходьбе. Это также будет обеспечивать больший срок службы этого отделочного материала.
Выводы
Введение волластонита и циклокарбоната эпок-сидированного соевого масла в состав ПВХ-композиций обуславливает существенное улучшение ряда эксплуатационных характеристик линолеума на их основе. При этом более эффективным представляется использование волластонита, так как он обеспечивает одновременное улучшение трех основных показателей качества линолеума: снижение истираемости и изменения линейных размеров, а также рост плотности.
Таким образом этот модификатор в большей степени, чем ЦКЭСМ, обеспечивает повышение долговечности ПВХ-линолеума. Одновременно снижается температура стеклования желированных ПВХ-паст, что указывает на рост пластичности напольного покрытия на их основе. Причем, пластифицирующий эффект также выше при введении волластонита.
Кроме того, волластонит производиться отечественной промышленностью и является относительно недорогим и малотоксичным.
Литература
1. Васильев, И. М. Производство линолеума и декоративной отделочной пленки / И. М. Васильев, С. А. Емельянова, А. М. Сторожинский. - М.:Высшая школа, 1986. -208 с.
2. Готлиб, Е.М. Пластификация каучуков, линейных и сетчатых полимеров: Монография / Е.М. Готлиб. - Казань: КГТУ, 2008. - 286 с.
3. Wollastonite is the effective filler for rubber and Polyvinylchloride / E.Gotlib [and etc.] //Scientific Israel-Technological Advantages. - 2013. - №. 2. - P. 30-34.
4. Leykin, A. Nonisocyanate polyurethanes based on cyclic carbonate: Chemistry and application / A. Leykin, D. Beilin, O. Birukova, O. Figovsky, L. Shapovalov // Scientific Israel - Technological Advantages. - 2009. - Vol. 11, -№ 3-4, - PP.160-190.
5. Модификация циклокарбонатами эпоксидированных растительных масел ПВХ композиций для изготовления линолеума /Р. В. Кожевников [и др.] //Вестник Казан. технол. ун-та. - 2014. - Т.17. - №8. - С. 139-140.
6. Циклокарбонаты на основе эпоксидированных растительных масел / Д. Г. Милославский [и др.] // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2013. - Т.16. - №9. - С. 138-141.
© Е. М. Готлиб, д-р техн. наук, проф. каф. технологии синтетического каучука КНИТУ, egotlib@yandex.ru; Р. В. Кожевников, канд. хим. наук, зам. директора по новым технологиям ООО «Комитекс Лин», rigel@inbox.ru; Д. Ф. Садыкова, студ. каф. ИХТ КНИТУ; Е. С. Ямалеева, доц. каф. технологического оборудования медицинской и легкой промышленности КНИТУ, curls@yandex.ru.
© E. M. Gotlib, doctor of technical Sciences, prof. of department of technology of synthetic rubber KNRTU, egotlib@yandex.ru; R. V. Kozhevnikov, Deputy Director for New Technologies, Ltd «Komitexlin», rigel@inbox.ru; D. F. Sadykova, student of the Department of Innovation in Chemical Technology, KNRTU; E. S. Yamaleeva, Candidate of Technical Sciences assistant professor of department of medical technological equipment and light industry, KNRTU, curls@yandex.ru.
