CC BY
31УДК 678.743.22
DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-776-11-57-65
А.А. АСКАДСКИЙ1, 2, д-р хим. наук (andrey@ineos.ac.ru); C. ВАН3, аспирант (wssyzxxjyb@qq.com);
Е.А. КУРСКАЯ1, канд. хим. наук (kurskaya_e@mail.ru); В.И. КОНДРАЩЕНКО3, д-р техн. наук (kondrashchenko@mail.ru);
Т.В. ЖДАНОВА2, инженер (zhdanovatv@mgsu.ru), Т.А. МАЦЕЕВИЧ2, д-р физ.-мат. наук (matseevichta@mgsu.ru)
1 Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН (119991, г. Москва, ул. Вавилова, 28)
2 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)
3 Российский университет транспорта (МИИТ) (127994, г. Москва, ул. Образцова, 9, стр. 9)
Возможности предсказания коэффициента термического расширения материалов на основе поливинилхлорида
Поливинилхлорид является одним из основных полимеров, используемых для разработки строительных материалов на основе полимеров. Рассмотрена задача снижения коэффициента термического расширения поливинилхлорида путем создания смесей с теплостойкими полимерами, обладающими высокой температурой стеклования: полиимидами, сложными полиэфирами, полиэфиркетонами, полисульфидами, полифениленоксидами. Предсказание коэффициента термического расширения материалов на основе поливинилхлорида сделано с помощью критерия совместимости, разработанного в ИНЭОС РАН. Критерий содержит такие характеристики, как параметр растворимости Гильдебранда, поверхностная энергия и мольный объем повторяющегося звена полимера. На основании этого критерия показано снижение коэффициента термического расширения на 52%. Введение минерального наполнителя в виде кальцита в состав смесей также способствует снижению величины КЛТР. Эксперименты и расчеты проведены для древесно-полимерных композитов, производимых отечественной компанией. Величина КЛТР при наполнении древесиной бамбука снижается в большей степени, чем при наполнении древесиной хвойных пород.
Ключевые слова: поливинилхлорид, коэффициент термического расширения, энергия межмолекулярного взаимодействия, энергия когезии, температура размягчения, совместимость полимеров, террасные доски.
Для цитирования: Аскадский А.А., Ван С., Курская Е.А., Кондращенко В.И., Жданова Т.В., Мацеевич Т.А. Возможности предсказания коэффициента термического расширения материалов на основе поливинилхлорида // Строительные материалы. 2019. № 11. С. 57-65. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-776-11-57-65
A.A. ASKADSKII1, 2, Doctor of Sciences (Chemistry) (andrey@ineos.ac.ru); C. WANG3, Graduate Student (wssyzxxjyb@qq.com);
E.A. KURSKAYA1, Candidate of Sciences (Chemistry) (kurskaya_e@mail.ru); V.I. KONDRASHCHENKO3, Doctor of Sciences (Engineering) (kondrashchenko@mail.ru); T.V. ZHDANOVA2, Engineer (zhdanovatv@mgsu.ru), T.A. MATSEEVICH2, Doctor of Sciences (Physics and Mathematics) (matseevichTA@mgsu.ru)
1 A.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds of Russian Academy of Sciences (INEOS RAS) (28, Vavilova Street, Moscow, 119991, Russian Federation)
2 National Research Moscow State University of Civil Engineering (26, Yaroslavskoe Highway, Moscow, 129337, Russian Federation)
3 Russian University of Transport (9, Build. 9, Obraztsova Street, 127994, Moscow, Russian Federation)
Possibilities for predicting the coefficient of thermal expansion of materials based on polyvinyl chloride
The analysis of the prediction of the coefficient of thermal expansion of materials based on polyvinyl chloride is carried out. The relevance of such a prediction is due to the fact that polyvinyl chloride is one of the main polymers used to develop building materials based on polymers. The problem of reducing the coefficient of thermal expansion of polyvinyl chloride by creating blends with heat-resistant polymers with high glass transition temperatures is considered. Among these polymers are polyimides, polyesters, polyether ketones, polysulfides, polyphenylene oxides. The prediction is made using the compatibility criterion developed at the INEOS RAS. The criterion contains such characteristics as the Hildebrand solubility parameter, surface energy, and molar volume of the repeating unit of polymer. Based on this criterion, a decrease in the coefficient of thermal expansion of 52% is shown. The introduction of a mineral filler in the form of calcite in the composition of the mixtures also contributes to a decrease in the CLTE. Experiments and calculations were carried out for wood-polymer composites produced by the domestic company. The value of CLTE when filling with bamboo wood is realized decreases to a greater extent than when filling with coniferous wood.
Keywords: polyvinyl chloride, thermal expansion coefficient, intermolecular interaction energy, cohesion energy, softening temperature, polymer compatibility, terrace boards.
For citation: Askadskii A.A., Wang C., Kurskaya E.A., Kondrashchenko V.I., Zhdanova T.V., Matseevich T.A. Possibilities for predicting the coefficient of thermal expansion of materials based on polyvinyl chloride.. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2019. No. 11, pp. 57-65. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-776-11-57-65
Поливинилхлорид (ПВХ) — самый востребованный и популярный полимер в строительной индустрии. Так, в Европе более 50% всех строительных материалов составляет ПВХ, а в США — более 60%. Это обусловлено его высокой прочностью, износоустойчивостью, стойкостью к коррозии, жесткостью, возможностью эксплуатации в любых погодных условиях, огнеупорностью. ПВХ — долговечный материал, который может прослужить десятилетия. Именно поэтому его выбирают для возведения долгосрочных конструкций. Так, трубы из ПВХ могут прослужить около 40 лет, а сейчас создаются материалы, способные выдержать и более долголетнюю
эксплуатацию. Те же самые эксплуатационные характеристики имеют оконные рамы и другие изделия. ПВХ для строительства также является дешевым материалом. Свойства изделий из ПВХ описаны в большом количестве работ, например [1—11].
Композиции на основе ПВХ предназначены для производства строительных профилей и панелей, в частности используются при выпуске оконных и дверных блоков, погонажных изделий из древесно-поли-мерных композитов (ДПК) на основе ПВХ. В основе современного производства изделий из ДПК применяют технологии, которые учитывают накопленный опыт и постоянные испытания в научно-исследова-
тельских институтах Российской академии наук. Одним из преимуществ данных строительных материалов является их экологичность. ДПК — нетоксичный строительный материал, который не наносит вреда здоровью людей и окружающей среде. Из ДПК на основе ПВХ изготавливают террасные доски для полов разного назначения, террасные доски для обустройства бассейной зоны, причалов, сайдинг, элементы заборов и ограждений, ступени, опоры, универсальный профиль и различные аксессуары.
Одна из задач улучшения свойств строительных материалов на основе ПВХ заключается в снижении коэффициента термического расширения. Это связано с тем, что данные материалы в большом количестве используются для наружного применения. Они сильно нагреваются на солнце, поэтому, обладая высоким коэффициентом линейного или объемного термического расширения, изделия из этих материалов будет «вести», они будут коробиться, вздуваться, т. е. быстро терять эксплуатационные свойства и приходить в негодность.
Статья посвящена теоретическому и экспериментальному анализу коэффициента линейного термического расширения (КЛТР), связанному с предсказанием этой величины для материалов на основе смесей поливинилхлорида (ПВХ) с другими полимерами.
Прежде всего, рассмотрим связь между КЛТР и такими термическими характеристиками, как температура размягчения, температура начала интенсивного термического разложения, температура плавления, энергия межмолекулярного взаимодействия, энергия когезии. Последняя нужна для оценки и предсказания совместимости полимеров.
Температура размягчения
Для аморфных систем температура размягчения материала определяется температурой стеклования полимера, который используется в качестве связующего при производстве полимерных композитов. Для кристаллических полимеров температура размягчения материала определяется температурой плавления. Для аморфно-кристаллических полимеров важны оба показателя. Способы расчета этих показателей на основе химического строения полимера представлены в работах [12— 16]. В этих же работах рассмотрена связь между температурой стеклования и коэффициентом термического расширения полимеров. На основании анализа коэффициента объемного расширения сополимеров, проведенного в работах [12—16], получим уравнение для расчета коэффициента линейного термического расширения для сополимеров и совместимых смесей полимеров. Это уравнение выглядит следующим образом:
аь =— 1 3
1 /1=1
А,
(1)
ними атомами; в — параметры, характеризующие вклад каждого типа специфического межмолекулярного взаимодействия (диполь-дипольное, водородные связи) в коэффициент термического расширения; — ван-дер-ваальсов объем повторяющегося звена 'полимера или повторяющегося фрагмента полимерной молекулярной сетки; ак — мольная доля компонента к; п — число компонентов.
Если нужно выразить термический коэффициент линейного расширения сополимера через термические коэффициенты для компонентов сополимера, необходимо записать:
1 и
1 3
к™ в,к
к=п г к=1
Ж
Хаг,
А
(2)
где авк — термический коэффициент объемного расширения к-го компонента сополимера.
Прогнозирование совместимости полимеров для изготовления смесей
Одним из способов снижения коэффициента термического расширения ПВХ является изготовление смесей этого полимера с другими. В связи с этим следует рассмотреть критерий совместимости полимеров [12, 14, 16—17], для того чтобы решить, будут ли предлагаемые смеси образовывать прозрачные монолитные материалы, или они будут образовывать так называемые «технологические смеси». Введем обозначения:
Л=Ф
ф-
ф2+Уп±_2ф
Уп,2
г л0-5 Гш.1
Уп,2
А=ф
ф-.
ф2+Уп2__2ф
ГпЛ
г V-5 УпЛ
Уп,\
(3)
(4)
где уи1 и уи,2 — поверхностные энергии полимеров 1 и 2 соответственно;
ф Акл-КаТ
(5)
»=1 V ' л где а' — парциальные коэффициенты объемного термического расширения, обусловленного слабым дисперсионным взаимодействием ьго атома с сосед-
где Vи У„,2 — мольные объемы полимеров 1 и 2 соответственно.
Здесь возможны различные ситуации.
1. Если при использовании критерия совместимости оказывается, что во всех случаях левая часть критерия больше правой, то имеет место абсолютная несовместимость. Тогда критерий совместимости принимает вид:
— при введении первого полимера во второй:
82
Я=-£->1.374Д; (6)
п,2
— при введении второго полимера в первый:
82
^=-^->1.374^, (7)
научно-технический и производственный журнал tJ'frJ0>;^'(-'JÍЪИЬ\= "б! ноябрь 2019
где 6ид и 6п,2 — параметры растворимости полимеров 1 и 2 соответственно.
Поскольку левая часть критериев (6) и (7) больше правой части, то это означает, что полимеры являются несовместимыми.
2. При введении небольших количеств первого полимера во второй критерий показывает, что совместимость наблюдается, т. е.:
A=-§l<1.374Ä.
(8)
Однако при введении второго полимера в первый может оказаться, что совместимости не наблюдается:
S2
(9)
Этот на первый взгляд парадоксальный вывод на самом деле имеет место, что продемонстрировано в работе [12].
3. Случай абсолютной совместимости полимеров, т. е. первый полимер растворяется во втором, а второй — растворяется в первом. Критерий совместимости приобретает вид:
— при введении первого полимера во второй
л,2
(10)
— при введении второго полимера в первый
А=§1<1.374А . (11)
пЛ
/
При использовании критериев (6) — (11), если различие в параметрах растворимости 5и1 и 5п 2 больше 2, то такие полимеры отбрасываются из расчета как несовместимые. Поэтому в табл. 1 нет значений И\, И2, 1,374Р1 и 1,374в2 для полимеров № 1—5, хотя все они входят в состав древесины. Знаки - - означают, что данные полимеры несовместимы с ПВХ,
знаки - + означают, что данный полимер частично совмещается с ПВХ, а знаки + + означают, что данные полимеры полностью совместимы с ПВХ.
Расчетные свойства всех анализируемых полимеров приведены в табл. 2.
Для того чтобы рассчитать коэффициент линейного термического расширения по формуле (2), нужно знать химическое строение полимеров и ван-дер-ваальсов объем повторяющегося звена. Эти данные приведены в табл. 3.
Из табл. 3 видно, что изготовление смеси ПВХ с рядом промышленных полимеров приводит к существенному снижению коэффициента линейного термического расширения (КЛТР). Зависимости прогнозируемого коэффициента линейного термического расширения от весовой доли древесины а№ показаны на рис. 1.
Данные рис. 1 и табл. 2 показывают, что чем выше температура стеклования полимера, вводимого в смесь с ПВХ, тем ниже величина КЛТР.
Экспериментальная оценка температуры размягчения и коэффициента линейного термического расширения (КЛТР)
Согласно табл. 3, компоненты, входящие в состав древесины, имеют меньшую величину КЛТР по сравнению с ПВХ. Поэтому сравним результаты экспериментов и предсказаний коэффициента линейного термического расширения для древесно-поли-мерных композитов (ДПК).
1. Термомеханические кривые (ТМ-кривые).
Измерения ТМ-кривых проводились на приборе ТМА Q400 (ТАХш^итепйз) в условиях пенетрации пуансона в цилиндрический образец при росте температуры 5 град/мин. Диаметр пуансона составлял 2,5 мм, нагрузка на пуансон — 100 г. В качестве примера ТМ-кривая для образца, содержащего 40% ПВХ и 60% древесины, показана на рис. 2.
Совместимость ПВХ с рядом полимеров
Таблица 1
№ Структура Данная структура вводится в ПВХ ПВХ вводится в данную структуру Межфазное натяжение, мН/м 1,374ß1 ^2 1,374ß2
1 Целлюлоза - -
2 Лигнин ели 1 - -
3 Лигнин ели 2 - -
4 Лигнин бука 1 - -
5 Лигнин бука 2 - -
6 Поли-4-хлорстирол + + 1,52 1,02 1,28 0,98 1,29
7 Поли-2,6-дихлорстирол + + 2,12 1,11 1,18 0,9 1,26
8 Полиэфирэфиркетон + + 0,6 1,05 1,32 0.95 1,34
9 Полиэфиркетон + + 0,69 1,09 1,28 0,91 1,31
10 Полифениленсульфид - + 7,12 1,16 0,76 0,86 0,96
11 Шет + + 1,12 1,13 1,25 0,89 1,29
12 2,6-диметилфениленоксид + + 2,94 0,89 1,03 1,12 1,12
13 Поликарбонат + + 0,4 1 1,34 1 1,32
14 Полисульфон + + 1,15 1,17 1,23 0,85 1,27
Таблица 2
Расчетные свойства полимеров
Структура Vm, см3/моль б, (Дж/см3)0,5 у, мН/м Tg, К т„, к ав, К-1104 аь К-1104
ПВХ 43,3 19,4 34,2 340 530 2,81 0,94
Целлюлоза 116 31,4 52,2 540 550 1,78 0,59
Гемицеллюлоза (усредненные значения для 16-и гемицеллюлоз) 230 27,7 48,3 474 540 1,94 0,65
Лигнин ели 1 342 25,3 45,2 480 610 2 0,67
Лигнин ели 2 342 21,6 25,4 440 580 2,16 0,72
Лигнин бука 1 334 23 36,8 460 590 2,1 0,7
Лигнин бука 2 331 23,7 39,6 520 529 1,85 0,62
Поли-4-хлорстирол 109 19,6 34,4 410 550 2,34 0,78
Поли-2,6-дихлорстирол 121 20,4 38,4 405 515 2,37 0,79
Поликарбонат 211 19,4 33 431 717 2,23 0,74
Полиимид ULTEM 460 20,6 37,4 500 730 1,91 0,64
Полиэфирэфиркетон 232 19,9 35,3 420 780 2,31 0,77
Полиэфиркетон 157 20,3 36.9 430 760 2.23 0,74
Полисульфон 353 21 38,8 467 679 2,05 0,68
Полифениленсульфид 83,5 20,9 69 363 726 2,64 0,88
Поли-2,6- диметилфениленоксид 104 18,3 48,9 442 703 2,17 0,72
Полиарилат Ф-2 345 21 39,6 578 683 1,67 0,56
Vm - мольный объем; б - параметр растворимости; у - поверхностная энергия; Тд - температура стеклования; Та - температура начала интенсивной термической деструкции; ав - коэффициент объемного термического расширения; а1 - коэффициент линейного термического расширения.
Видно, что при 70оС наблюдается максимум, который связан с расстекловыванием ПВХ. Температура размягчения, характеризующая деформационную теплостойкость, лежит в интервале 170—180оС. Температура максимальной скорости роста деформации составляет 214—218оС.
2. Коэффициенты линейного термического расширения.
Величину КЛТР измеряли в разных направлениях террасных досок из ДПК. Величины КЛТР а рассчитывали по следующему соотношению:
ОС —
1т
10-{т-тоу
(12)
где 10 — исходный размер образца; 1Т — размер образца после нагрева; Т0 — исходная температура; Т — конечная температура нагрева.
Величины изменений размеров образцов определяли двумя способами. По первому из них проводился опыт по измерению размера образца при
Таблица 3
Структуры, ван-дер-ваальсовы объемы повторяющихся звеньев и КЛТР
а.
Структура Х^., А3 аь, К-1104
Пол 1винилхлорид (ПВХ) -СН2—СН-|— г 48,9 0,94
НО- Целлюлоза -сн2 но он 102,6 0,59
Гемицеллюлоза (усредненные значения для 16-и гемицеллюлоз) 203 0,65
научно-технический и производственный журнал
Продолжение табл. 3
Структура
', A3
aL, K-1-104
Лигнин ели 1 о
^-сн—сн,—он
/ А
302
Лигнин ели 2
сн2-он
302
Лигнин бука 1 сн, о
295
Лигнин бука 2 СН2-ОН СН2-ОН
4Ан ¿Н—]—
¿н o=i
293
научно-технический и производственный журнал
Ш _
yj\ ® ноябрь 2019 61
Окончание табл. 3
Структура Х^, А3 ах, К-1104
Поли-4-хлорстирол —1—сн2—сн4- ф 96,4 0,78
Поли-2.6-хлорстирол —[~СН2—СН-|- С1—гГ^^!—С1 107 0,79
По лифениленсульфи Ч>~ д 73,8 0,88
Поли-2 6-диметилфениле СН3 СН3 ноксид 92 0,72
Поликарбонат - СН3 - 187 0.74
Полиэфирэфиркетон 205 0,77
_Полиэфиркетон "ЬОтО-0^ 139 0,74
Полисульфон сн3 о 312 0,68
Полиардлат Ф-2 390 0,56
Полиимид Шет о О 407 0,64
б
КЛТР, К-Ч0 1
0,9 0,8 0,7
0 0,2
0,4 0,6
КЛТР, К-Ч0 1
0,9 0,8 0,7 0,6
КЛТР, К--10 1
0,9 0,8 0,7 0,6
-0,01-
о
-е-
юо а« зоо
Температура, оС
Рис. 2. Термомеханическая кривая и производная по деформации образца, содержащего 40% ПВХ и 60% древесины. В верхнем левом углу показана производная по деформации в интервале температуры 60-90оС
Рис. 1. Зависимость КЛТР от весовой доли второго полимера в смеси с ПВХ: а) 1 - Поли-4-хлорстирол, 2 - Поликарбонат, 3 - Поли-2,6-ди-метилфениленоксид, б) 1 - Поли-2,6-дихлорстирол, 2 - Ultem, 3 - Полиэфиркетон, в) 1 - Полиэфирэфиркетон, 2 - Полисульфон, 3 - Полифениленсульфид
очень малой нагрузке на пуансон, равной 0,5 г, на приборе TMA Q400 (TAInstruments). В качестве примера температурная зависимость изменения размеров указанного выше образца показана на рис. 3 во всем исследованном интервале температуры.
Известно, что даже для однородного полимера, находящегося в стек-лообразном состоянии, КЛТР не является константой и зависит от температурного интервала, в котором он измеряется. На приборе TMA Q400 (TAInstruments) с помощью ЭВМ программы, встроенный в этот прибор, КЛТР опреде- ¿<4 ляется в автоматическом режиме. Интервалы температуры, в которых КЛТР остается постоянным, и сама величина этого коэффициента, измеряемая в мкмДм-град), выдаются на диаграмме (рис. 3). Для данного образца величина КЛТР в температурном интервале от 19 до 40оС составляет 0,478 10-4 K-1. Эта величина типичная для аморфных полимеров и ниже коэффициента термического расширения ПВХ, который составляет 0,9410-4 K-1.
По второму способу была измерена длина, ширина и толщина образцов при 18оС с помощью штангенциркуля, снабженного электронной системой отсчета; точность измерения составляла 0,01 мм. Далее образцы помещали в термошкаф и выдерживали до температуры 70оС в течение 1,5 ч. После этого образцы последовательно извлекались из термошкафа, и температура их поверхности измерялась пирометром ADA Instruments TemPro 550.
Для детального анализа КЛТР на приборе TMA Q400 (TAInstruments) проведен опыт по измерению размера образца при очень малой нагрузке на пуансон, равной 0,005Н. Температурная зависимость из-
Температура, оС
Рис. 3. Зависимость изменения размера образца 2 (см. табл. 4) от температуры и величины КЛТР в разных интервалах температуры
менения размеров образца показана на рис. 3 во всем исследованном интервале температуры.
Материал, который рассматривается в данной статье, содержит 40% ПВХ и 60% древесины. Для полимеров величина коэффициента линейного термического расширения а£ рассчитывается по формулам (1) — (2). Значения
а
в
Таблица 4 Усредненные значения КЛТР в интервале рабочей температуры для образцов ДПК (1) - (6) при параллельных измерениях
Композиция КЛТР, а, ср-106, в диапазоне рабочей температуры -30-50оС
1 75
2 59
3 76
4 69
5 71
6 60
о
20
1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1
г—
1 1 1 1 1 1 1 s\ \
40
Весовая доля, СаС03
Рис. 4. Зависимости коэффициента линейного термического расширения по длине (1), ширине (2) и толщине (3)
80
60
40
0
20
60
80
констант а и ßy для ряда атомов и типов межмолекулярного взаимодействия приведены в работах [12—14].
Для расчета величин КЛТР необходимо знать состав древесины. Древесина хвойных пород содержит (в среднем) 42,5% целлюлозы, 28,5% лигнина, 22,5% гемицел-люлоз [17]; древесина moso бамбука содержит 44,6% целлюлозы, 20,3% лигнина, 23,6% гемицеллюлоз [18]. Остальное — пигмент, соли, воск и др. Усредненные значения КЛТР в интересующем нас интервале температуры от -30 до 50оС показаны в табл. 2. Учитывая, что величина КЛТР для ПВХ составляет 9410-6 К-1, можно сделать вывод, что введение древесины в композит снижает величину КЛТР. Расчеты показывают, что величина КЛТР при наполнении ПВХ обычной древесиной ели составляет 76,610-6 К-1, что близко к экспериментальному значению. Расчетная величина для смеси ПВХ с moso бамбуком, который является самым основным родом бамбука в Китае, составляет 70,810-6 К-1, что меньше, чем при наполнении древесиной ели. 3. Измерения КЛТР универсальных брусков из ДПК. По второму способу измерения проводились следующим образом: образцы универсальных брусков с размерами 7x7x4 см были измерены по длине и ширине при 18оС с помощью штангенциркуля, снабженного электронной системой отсчета. Далее эти образцы помещались в термошкаф и выдерживались до температуры 50оС в течение 1,5 ч. После этого образцы последовательно извлекались из термошкафа, и температура их поверхности измерялась пирометром ADA Instruments TemPro 550. Также измеря-
Список литературы
1. Мороз П.А., Аскадский Ал.А., Мацеевич Т.А., Соловьева Е.В., Аскадский А.А. Применение вторичных полимеров для производства древесно-полимерных композитов // Пластические массы. 2017. № 9-10. С. 56-61.
2. Мацеевич Т.А., Аскадский А.А. Механические свойства террасной доски на основе полиэтилена, полипропилена и поливинилхлорида // Строительство: на-
лись размеры образцов по длине и ширине, которые увеличивались в результате повышения температуры материала. Измерения проводились в разных местах каждого образца (посередине ребра, в месте расположения усиливающего ребра). Введение кальцита (мела) в композицию ДПК еще больше снижает КЛТР, поскольку для ромбоэдрической структуры кальцита величина КЛТР составляет 2510-6 К-1 вдоль оси кристалла и -5,610-6 К-1 перпендикулярно этой оси. Измерения, проведенные в данной работе, показали, что зависимость коэффициента линейного термического расширения по длине, ширине и толщине террасных досок от массовой доли мела выглядят так, как показано на рис. 4.
Заключение
Показана возможность прогнозирования коэффициента термического расширения материалов на основе смесей полимеров с ПВХ. Расчеты показали, что имеется много полимерных структур, которые совмещаются с ПВХ или образуют технологические смеси. Все эти системы обладают пониженной величиной КЛТР по сравнению с исходным ПВХ. Понижение достигает от 6 до 52%. Чем выше температура стеклования полимера, вводимого в смесь с ПВХ, тем больше снижение КЛТР. Введение минерального наполнителя в состав смесей также понижает величину КЛТР в зависимости от его содержания. Эксперименты и расчеты проведены для древесно-поли-мерных композитов. Показано, что величина КЛТР при наполнении древесиной бамбука снижается в большей степени, чем при наполнении древесиной хвойных пород.
References
1. Moroz P.A., Askadskii Al.A., Matseyevich T.A., Solov'ye-va Ye.V., Askadskii A.A. The use of secondary polymers for the production of wood-polymer composites. Plasticheskie massy. 2017. No. 9—10, pp. 56—61. (In Russian).
2. Matseevich T.A., Askadsky A.A. Mechanical properties of terrace boards based on polyethylene, polypropylene and polyvinyl chloride. Stroitel'stvo: nauka i obrazovanie. 2017. Vol. 7. Iss. 3 (24), pp. 48-59. (In Russian).
ука и образование. 2017. Т. 7. Вып. 3 (24). С. 48-59.
3. Абушенко А.В., Воскобойников И.В., Кондратюк В.А. Производство изделий из ДПК // Деловой журнал по деревообработке. 2008. № 4. С. 88-94.
4. Ершова О.В., Чупрова Л.В., Муллина Э.Р., Мишу-рина О.А. Исследование зависимости свойств древесно-полимерных композитов от химического состава матрицы // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 2. С. 26. https://www. science-education.ru/ru/article/view?id=12363.
5. Клесов А.А. Древесно-полимерные композиты / Пер. с англ. А. Чмеля. СПб.: Научные основы и технологии, 2010. 736 с.
6. Walcott М.Р., Englund КА. A technology review of wood-plastic composites; 3ed. N.Y.: Reihold Publ. Corp., 1999. 151 p.
7. Руководство по разработке композиций на основе ПВХ / Под ред. Р.Ф. Гроссмана; пер. с англ. под ред. В.В. Гузеева. СПб.: Научные основы и технологии. 2009. 608 с.
8. KckelbckG.HybridMaterials:synthesis,characterization, and applications. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2007. 498 p. D0I:10.1002/9783527610495
9. Низамов Р.К. Поливинилхлоридные композиции строительного назначения с полифункциональными наполнителями. Дис. ... д-ра техн. наук. Казань, 2007. 369 с.
10. Stavrov V.P., Spiglazov A.V., Sviridenok A.I. Rheological parameters of molding thermoplastic composites high-filled with wood particles // International Journal of Applied Mechanics and Engineering. 2007. Vol. 12. No. 2, рp. 527-536.
11. Бурнашев А.И. Высоконаполненные поливинилх-лоридные строительные материалы на основе на-номодифицированной древесной муки. Дис. ... канд. техн. наук. Казань. 2011. 159 с.
12. Аскадский А.А., Кондращенко В.И. Компьютерное материаловедение полимеров. Т. 1. Атомно-моле-кулярный уровень. М.: Научный Мир, 1999. 543 с.
13. Аскадский А.А., Мацеевич Т.А., Попова М.Н. Вторичные полимерные материалы. Механические и барьерные свойства, пластификация, смеси и нанокомпозиты. М.: АСВ, 2017. 490 с.
14. Askadskii A.A. Computational materials science of polymers. Cambridge: Cambridge International Science Publishing, 2003. 695 p.
15 Аскадский А.А., Хохлов А.Р. Введение в физико-химию полимеров. М.: Научный Мир, 2009. 380 с.
16. Askadskii A.A. Physical properties of polymers. Prediction and control. Amsterdam: Gordon and Breach Publishers, 1996. 336 p.
17. Болобова А.В., Аскадский А.А., Кондращенко В.И., Рабинович М.Л. Теоретические основы биотехнологии древесных композитов. Кн. 2. Ферменты, модели, процессы. М.: Наука, 2002. 343 с.
18. Azeez M.A., Orege J.I. Bamboo, its chemical modification and products // Bamboo: Current and Future Prospects. 2018. pp. 25-48. DOI: 10.5772/intechopen.76359
3. Abushenko A.V., Voskoboinikov I.V., Kondratyuk V.A. Production of products from WPC. Delovoi zhurnal po derevoobrabotke. 2008. No. 4, pp. 88-94. (In Russian).
4. Ershova O.V., Chuprova L.V., Mullina E.R., Mishuri-na O.A. Investigation of the dependence of the properties of wood-polymer composites on the chemical composition of the matrix. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2014. No. 2, p. 26. (In Russian). https:// www.science-education.ru/ru/article/view?id=12363
5. Klesov A.A. Drevesno-polimernye kompozity / per. s angl. A. Chmelya. [Wood-polymer composites / Translate from English A. Chmelya]. Saint-Petrsburg: Scientific foundations and technologies. 2010. 736 p.
6. Walcott M.P., Englund KA A technology review of wood-plastic composites; 3ed. N.Y.: Reihold Publ. Corp. 1999. 151 p.
7. Rukovodstvo po razrabotke kompozitsii na osnove PVKh / Pod. red. R.F. Grossmana; per. s angl. pod red. V.V. Gu-zeeva. [Guidelines for the development of a composition based on PVC / Edited by R.F. Grossman; Translate from English under the editorship of V.V. Guzeeva]. Saint-Petersburg: Scientific basis and technology. 2009. 608 p.
8. Kickelbick G. Hybrid Materials: Synthesis, Characterization, and Applications. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2007. 498 p. D0I:10.1002/9783527610495
9. Nizamov R.K. Polyvinyl chloride compositions for construction purposes with multifunctional fillers. Doct. Diss. (Engineering). Kazan. 2007. 369 p. (In Russian).
10. Stavrov V.P., Spiglazov AV., Sviridenok A.I. Rheological parameters of molding thermoplastic composites high-filled with wood particles. International Journal of Applied Mechanics and Engineering;. 2007. Vol. 12. No. 2, pp. 527-536.
11. Burnashev A.I. Highly filled polyvinyl chloride building materials based on nano-modified wood flour. Cand. Diss. (Engineering). Kazan, 2011. 159 p.(In Russian).
12. Askadskii AA., Kondrashchenko V.I., Komp'yuternoe ma-terialovedenie polimerov. T. 1. Atomno-molekulyarnyi urov-en'. [Computer materials science of polymers. T. 1. Atomic-molecular level]. Moscow: Nauchnyi Mir. 1999. 543 p.
13. Askadskii AA., Matseevich TA, Popova M.N. Vtorichnye polimernye materialy. Mekhanicheskie i bar'ernye svoistva, plastifkatsiya, smesi i nanokompozity. [Secondary polymeric materials. Mechanical and barrier properties, plasticization, mixtures and nanocomposites]. Moscow: ASV. 2017. 490 p.
14. Askadskii A.A. Computational Materials Science of Polymers. Cambridge: Cambridge International Science Publishing. 2003. 695 p.
15. Askadskii A.A., Khokhlov A.R. Vvedenie v fiziko-khi-miyu polimerov. [Introduction to the physical chemistry of polymers]. Moscow: Nauchnyi Mir. 2009. 380 p.
16. Askadskii AA. Physical properties of polymers. Prediction and control. Amsterdam: Gordon and Breach Publishers. 1996. 336p.
17. Bolobova AV., Askadskii AA., Kondrashchenko V.I., Rabino-vich M.L. Teoreticheskie osnovy biotekhnologii drevesnykh kompozitov. Kniga II. Fermenty, modeli, protsessy. [Theoretical foundations of biotechnology of wood composites. Book II. Enzymes, models, processes]. Moscow: Nauka. 2002. 343 p.
18. Azeez M.A., Orege J.I. Bamboo, its chemical modification and products. Bamboo: Current and Future Prospects. 2018. pp. 25-48. DOI: 10.5772/intechopen.76359
