CC BY
52
УДК 66.022.389
А. Г. Соколова, Р. В. Кожевников, Е. С. Ильичева, Е. М. Готлиб
ПРИМЕНЕНИЕ ВОЛЛАСТОНИТА В РЕЦЕПТУРЕ ПВХ КОМПОЗИЦИЙ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИНОЛЕУМА
Ключевые слова: волластонит, микрокальцит, ПВХ композиции.
Изучено влияние замены микрокальцита (РМ-130) на волластонит (Миволл 10-97) в поливинилхлоридной композиции композициях на процесс термоокислительной деструкции и изменение температур основных фазовых переходов (стеклование, кристаллизация, плавление). Установлено, что замена микрокальцита на волластонит приводит к увеличению температуры потери массы и уменьшению температур стеклования, кристаллизации и плавления.
Keywords: wollastonite, microcalcite, PVC compound.
The effect of replacement of microcalcite (РМ-130) on wollastonite (Миволл 10-97) on the process of thermo-oxidative degradation and changing temperatures main phase transition (glass transition, crystallization, melting) in the polyvinylchloride compound was investigated. It was established, that the replacement of microcalcite by wollastonite increases the temperature of the mass loss and decreases the temperature of glass transition, crystallization and melting.
Введение
Волластонит является одним из эффективных природных наполнителей полимерных материалов, благодаря сочетанию белого цвета и анизодиаметрич-ной формы частиц [1]. Этот метилсиликат кальция характеризуется низкой токсичностью, не гигроскопичностью, не пылит, имеет не высокую стоимость [2] .Вышеперечисленные свойства волластонита делают его перспективным наполнителем для поливинилхлоридных композиций для изготовления линолеума [3, 4]. Действительно цветность, экологические и экономические показатели являются важнейшими критериями выбора наполнителей для отделочных материалов
Экспериментальная часть
Волластонит (Миволл 10-97) - метасиликат кальция (Са8Ю3) с характеристическим отношением длины к диаметру зерен 16:1. ТУ 577-006-407056842003. Был исследован в качестве наполнителя ПВХ композиций для изготовления линолеума.
ПВХ пасты изготавливались на основе смолы марки ПВХ-Е-6250-Ж (ГОСТ 14039-78), выпускаемой Волгоградским ОАО «Химпром» (К = 66-69).
Микрокальцит - мрамор молотый марки РМ-130 (ТУ 5716-001-99242323-2007) со средним размером частиц - 46 мкм, производства ООО «РИФ-Микромрамор».
Как пластификатор использовался ЭДОС (ТУ 2493-003-13004749-93), выпускаемый ООО «ОПП ЦРЭ», представляющий собой смесь производных 1,3-диоксана, основным компонентом которой является симметричный формаль 4-метил-4-гидроксиэтил-1,3 диоксана [5].
Содержание ингредиентов ПВХ композиций представлено в табл. 1.
Количество микрокальцита, заменяемого на волластонит, составило - 5 мас.ч, 10 мас.ч. и 20 мас.ч. на 100 мас.ч. ПВХ.
Исследования термостабильности ПВХ паст производились на приборе синхронного термического анализа (дериватографе) фирмы - (Германия) в
температурном интервале 25-600 0С, при скорости 10
град/мин, в алюминиевом тигле, в атмосфере воздуха, который продувался со скоростью 20 мл/мин.
Таблица 1 - Содержание ингредиентов ПВХ композиций
Результаты и их обсуждение
За счет игольчатой формы частиц, волла-стонит выполняет в ПВХ функции армирующего наполнителя [3], что выражается в некотором росте прочности связи между слоями линолеума и уменьшении остаточной деформации.
Особенно важным является снижение миграции пластификатора ЭДОС из ПВХ композиции в процессе изготовления линолеума [4], так как это способствует уменьшению его усадки при хранении и эксплуатации.
Исследования влияния волластонита на устойчивость ПВХ паст к термоокислительной деструкции показали, что этот наполнитель существенно повышает температуру 55% потери массы (рис. 1). Эти данные согласуются с результатами по наполнению волластонитом резин на основе каучуков общего назначения [6].
Рост термостабильности может быть связан, как со способностью волластонита образовывать цепочечные структуры, создавая тем самым термостойкий барьер, так и с его возможностью акцептировать свободные радикалы, образующиеся в процессе термоокислительной деструкции полимера [1, 7].
Наименование Содержание волластонита,
ингредиента мас.ч. на 100 мас.ч. ПВХ
- 5 10 20
Пластификатор 92 92 92 92
ЭДОС
Смола 100 100 100 100
ПВХ-Е-6250-Ж
Волластонит - 5 10 20
Миволл 10-97
Микрокальцит 196 191 186 176
РМ-130
Температура, "С
Рис. 1 - Температура 55% потери массы ПВХ паст, наполненных волластонитом: 1 - без волластонита (Т55%= 318 0С); 2-5 мас.ч. волластонита (Т55%= 4760С); 3 - 10 мас.ч. волластонита (Т55%= 458 0С); 4 -20 мас.ч. волластонита (Т55%= 466 0С)
Температуры основных экзо- и эндотермических пиков на кривых ДСК при введении волластонита несколько уменьшаются (рис. 2, табл. 2).
¡¡,00
6:00
2 4,00
2,00
ii
0,00
-2.00
-4.00
-6.00
Темпера! ура. С
Рис. 2 - Кривые ДСК для ПВХ паст, наполненных волластонитом: 1 - без волластонита; 2 - 5 мас.ч. волластонита; 3 - 10 мас.ч. волластонита; 4 - 20 мас.ч. волластонита
Таблица 2 - Температуры основных пиков на ДСК кривых ПВХ паст, наполненных волластонитом
Температуры фазовых переходов Содержание волластонита, мас.ч. на 100 мас.ч. ПВХ
- 5 10 20
Температура стеклования (Тст), 0С 298 288 293 296
Температура кристаллизации (Ткрист), 0С 358 343 345 349
Температура плавления (Тплав), 0С 421 413 415 415
Температура окисления (Токисл), 0С 463 460 459 460
Этот эффект в большей степени проявляется для процесса, связанного со стеклованием. Т.е. волластонит оказывает пластифицирующее и термо-стабилизирующее действие на ПВХ пасты, облегчая процессы стеклования, кристаллизации и плавления. Температура окисления при этом практически не изменяется (табл. 2).
Важно отметить, что замена микрокальцита на волластонит способствует снижению себестоимости сырья для изготовления линолеума, так как микрокальцит в 1,5 раза дороже волластонита.
Выводы
Таким образом, установлено, что замена 5 мас.ч микрокальцита на равнозначное количество волластонита позволяет повысить температуру 55% потери массы ПВХ композиций на 1580С, без ухудшения их декоративных качеств. При этом температуры стеклования, кристаллизации, плавления уменьшаются на 10 0С, 150С и 80С, соответственно.
Литература
[1] Ciullo, P.A. Wollastonite - versatile functional filler / P. A. Ciullo, S. Robinson // Paint and Coatings Industry. - 2009. -№11. - P. 50.
[2] Быков, Е.А. Использование современных материалов ЗАО «Геоком» для производства керамических изделий / Е.А. Быков, Т.Е. Самсонова // Стеклокерамика. - 2006.
- №9. - С. 36-39.
[3] Готлиб, Е.М. К вопросу модификации рецептур ПВХ-линолеумов / Е.М. Готлиб, Р.В. Кожевников, Е.С. Ильичева, А.Г. Соколова // Вестник Казанского государственного технологического университета. - 2013. - № 4.
- С. 151-154.
[4] Gotlib, E.M. Wollastonite is the effective filler for rubber and Polyvinylchloride / E. M. Gotlib, A. G. Sokolova, E. S. Ilyicheva, R. Kozhevnikov, A. Giniatulin // Scientific Israel-Technological Advantages. - 2013. - №. 2. - P. 30-34.
[5] Чернов, Ю.В. Масс-спектральное изучение состава побочных продуктов синтеза изопрена из изобутилена / Ю.В. Чернов, Ю.Я. Ефремов, Е.М. Готлиб // Прикладная химия. - 1994. - №7. - P. 623-626.
[6] Ильичева, Е.С. Волластонит как эффективный наполнитель резин / Е.С. Ильичева, Е.М. Готлиб, Д.М. Пашин, Т.В. Буданова // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2013. -№ 2. - C. 49-53.
[7] Ильичева, Е.С. Исследование методом ди-намического механического анализа резин на основе СКИ-3, наполненного волластонитом / Е.С. Ильичева, Е.М. Готлиб // Вестник Казанского государственного технологического университета. - 2013. - № 24. - С. 64-67.
© А. Г. Соколова - канд. тех. наук, доц., проректор по заочному образованию, Институт Экономики и предпринимательства (Москва), ac.falconi@yahoo.com; Р. В. Кожевников - асп.. инж. по охране окружающей среды ООО «Комитекс ЛИН» (Сыктывкар), rigel@inbox.ru; Е. С. Ильичева - канд. тех. наук, асс. каф. ТОМЛП КНИТУ, curls888@rambler.ru; Е. М. Готлиб - д-р техн. наук, проф. каф. технологии синтетического каучука КНИТУ, egotlib@yandex.ru.
© A. G. Sokolova - candidate of technical sciences, docent, Vice-Rector for distance education INEP (Moscow), ac.falconi@yahoo.com; R. V. Kozhevnikov - postgraduate student, engineer of Environmental Ltd. "Komitex LIN" (Syktyvkar), rigel@inbox.ru; E. S. Ilicheva - candidate of technical sciences, Assistant of the Department TOMLP of KNRTU, curls888@rambler.ru; Е. M Gotlib - doctor of technical sciences professor of the Department The technology of synthetic rubber of KNRTU, egotlib@yandex.ru.
