CC BY
20
УДК 678.743.22
А. Н. Пачина, Н. Н. Тихонов*, А. С. Кассин
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125190, Москва, Миусская площадь, д. 9 * e-mail: [email protected]
ПРИМЕНЕНИЕ ОРГАНОБЕНТОНИТА С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА
В результате работы были испытаны рецептуры с дозировкой оранобентонита от 0 до 1,5 phr. Было исследовано влияние органобентонита на физико-механические и технологические свойства изделий из ПВХ. В результате проведённых испытаний было показано, что органобентонит оказывает значительное влияние на технологические и эксплуатационные свойства изделий из ПВХ.
Ключевые слова: поливинилхлорид, органобентонит, ударная вязкость, относительное удлинение, прочность.
На сегодняшний день поливинилхлорид (ПВХ) является одним из наиболее востребованных на рынке полимерных продуктов. Такая популярность обусловлена доступностью и низкой стоимостью сырья для получения данного полимера. Сочетание ценных эксплуатационных характеристик с возможностью получения на его основе полимерных материалов с необходимым диапазоном свойств также определяют широкое применение ПВХ. Но. наряду с неоспоримыми достоинствами данного полимерного материала, он обладает и рядом недостатков: низкой устойчивостью к ударным нагрузкам, низкой морозостойкостью, ползучестью при длительном действии постоянных напряжений. ПВХ не перерабатывается в чистом виде в силу низкой устойчивости к действию высоких температур, а также его коррозионной активности в сочетании с высокой вязкостью расплава. [1] Следует отметить также, что температура его разложения значительно ниже температуры течения. Таким образом, для получения материалов с улучшенными технологическими и
эксплуатационными свойствами разработан целый ряд методов регулирования этих характеристик. Одним из таких методов является введение модификаторов.
К числу наиболее перспективных методов регулирования свойств полимеров можно отнести использование наполнителей с чрезвычайно малым размером частиц и большой удельной поверхностью. В данном исследовании в качестве модификатора ПВХ использовали органобентонит.
При работе с высокодисперсными наполнителями возникают трудности, связанные с приготовлением композиции: наночастицы органобентонита стремятся агломерировать в более крупные агрегаты, что, в свою очередь, сводит на нет эффект от использования этого вещества. Поэтому частицы органобентонита диспергировали при помощи ультразвука в среде промежуточного носителя, в качестве которого был использован диоктилфталат (ДОФ), а затем данную суспензию непосредственно смешивали с ПВХ.
Технологические свойства материалов на основе ПВХ оценивались по величине показателя текучести расплава (ПТР). По результатам проведенного исследования установлено, что введение в композицию органобентонита приводит к некоторому увеличению текучести
модифицированных материалов: при введении в ПВХ 0,5 масс. ч. органобентонита ПТР увеличивается с 1,6 до 2,1 г/10мин (рис. 1).
Рис.1. Зависимость ПТР ПВХ от содержания органобентонита
73
Что касается влияния органобентонита на деформационно-прочностные свойства, то можно отметить, что использование малых количеств модификатора позволяет заметно улучшить физико-механические свойства полимерного материала. Так, на рис. 2 показано, что введение в состав композиции 0,5 м.ч. органобентонита приводит к увеличению ударной вязкости почти в 4 раза (со 110 до 450 кДж/м2). Экстремальный характер данной зависимости можно объяснить частичным
агломерированием наномодификатора при увеличении его концентрации.
Аналогичная ситуация наблюдается в отношении прочности и относительного удлинения материалов на основе ПВХ (рис. 3-4). Прочность модифицированного полимера в исследуемом интервале концентраций органобентонита увеличивается с 57 до 70 МПа, а относительное удлинение - с 10% до 25%.
Рис.2. Зависимость ударной вязкости от содержания органобентонита
Рис.3. Зависимость относительного удлинения от содержания органобентонита
Рис.4 Зависимость прочности при растяжении от содержания органобентонита
Обнаруженный эффект упрочнения
поливинилхлорида органобентонитом можно связать с ростом подвижности структурных элементов полимерной матрицы в присутствии наночастиц, о чём свидетельствует увеличение
высокоэластической деформации у
модифицированных полимеров на
терммомеханических кривых (рис 5). Это приводит к большей завершенности релаксационных
процессов и, соответственно, - к меньшему уровню остаточных напряжений.
Выводы:
Изучено влияние содержания органобентонита на свойства ПВХ.
Установлено, что использование
органобентонита при оптимальных концентрациях позволяет повысить физико-механические свойства полимера и улучшить его перерабатываемость.
О 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1.2
С, м.ч. оргинобентошггини 100 м.ч. ПВХ
Рис.5. Зависимость высокоэластической деформации от содержания органобентонита.
Пачина Анжелика Николаевна, магистрант кафедры технологии переработки пластических масс РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Тихонов Николай Николаевич, к.х.н., доцент РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Кассин Артём Сергеевич, аспирант кафедры технологии переработки пластических масс РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Литература
1. Гроссман Р. Руководство по разработке композиции на основе ПВХ. Спб.: Научные основы и технологии. 2009. - 608 с
2. Уилки Ч., Саммерс Дж., Даниэле Ч. Поливинилхлорид. Спб: Профессия, 2007. - 728 с.
3. Ульянов В. М., Поливинилхлорид. - М.: Химия, 1992. - 288 с.
Pachina A. N., Tikhonov* N. N., Kassin A. S.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
email: [email protected]
DETAPPLICATION OF ORGANOBENTONITE FOR IMPROVING OF TECHNOLOGICAL AND OPERATIONAL PROPERTIES OF POLYVINYLCHLORIDE.
Abstract
As a result of the work carried out the several formulations at a dosage of organobentonite from 0 to 1.5 phr were tested. It was studied the effect of organobentonite on physicomechanical and technological properties of PVC products. As a result of tests, it was proved that a organobentonite has a significant impact on technological and operational properties of PVC products.
Key words: polyvinylchloride, organobentonite, toughness, elongation, strength.
