CC BY
5
Гузий Сергей Григорьевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Научно-исследовательский институт вяжущих веществ и материалов им. В. Д. Глуховского, Киевский национальный университет строительства и архитектуры, пр. Воздухофлотский, 31, г. Киев, Украина, 03680 Е-mail: sguziy@ukr.net
Захарченко Екатерина Дмитриевна, Киевский национальный университет строительства и архитектуры МОН Украины, пр. Воздухофлотский, 31, г. Киев, Украина, 03680 Е-mail: katrina1405@ukr.net
УДК 678.743.22:746.222-139 DOI: 10.15587/2313-8416.2015.54095
ВПЛИВ ПОЛ1МЕР-СИЛ1КАТНОГО НАПОВНЮВАЧА ТА ПОЛ1СТИРОЛУ НА ПРОЦЕС ЖЕЛЮВАННЯ I ВЛАСТИВОСТ1 ПОЛШШ1ЛХЛОРИДНИХ ПЛАСТИКАТ1В
© Ю. В. Ларук, А. С. Масюк, В. €. Левицький
Виявлено особливостi одержання i модиф1кування Ba,Zn-eMicHux полгмер-силгкатних наповнювачгв. Встановлено вплив полiстирольних модифiкаторiв (суспензшного i ударомщного полктиролу) та dpi6-нодисперсних BaZn^Mirnux полiмер-силiкатних наповнювачiв на процес желювання, характер кривих течи, реологiчнi характеристики: тдекс течИ i границю текучостi, а також на термостабшьтсть, поверхневу твердють i число пружностi пластифтованого полiвiнiлxлорuду
Ключовi слова: полiвiнiлxлорuд, полiмер-сuлiкатнuй наповнювач, модиф^вання, желювання, полкти-рол, полiвiнiловuй спирт, реологiя
The features of obtaining and modifying Ba,Zn-containing polymer-silicate fillers have been investigated. The influence of the polystyrene modifiers (suspension and shockproof polystyrene) and finely dispersed Ba,Zn-containing polymer-silicate fillers on the process of gelation, look offlow curves, rheological properties: index of flow, flow limit, thermal stability, surface hardness and the elasticity of the plasticized poly(vinyl) chloride have been discovered
Keywords: poly(vinyl) chloride, polymer-silicate filler, modification, gelation, polystyrene, polyvinyl alcohol, rheology
1. Вступ
Використання матерiалiв на основi пла-стифжованого полiвiнiлхлориду (ПВХ) та рiзно-маштних неоргашчних наповнювачiв обумовлено !х цшним комплексом експлуатащйних властивостей, а також великим асортиментом композицш для виро-бiв рiзного призначення: у будiвельнiй iндустрil -лiнолеумiв, миючих шпалер, гофрованих шланпв, вшонних профшв; радютехшчнш - для iзоляцil ка-бельно! продукци; в машинобудуваннi - антико-розiйнi, ущiльнюючi та iзоляцiйнi покриття тощо. Серед велико! шлькосп неорганiчних наповнювачiв перспективними вбачаються силiкатнi матерiали рiзноl природи. Використовуються як природнi силiкатнi наповнювачi (монтморилонiт, каолiн, вола-стонiт тощо), так i синтетичнi.
Широке використання виробiв з ПВХ також обумовлене рiзноманiттям технологiчних процесiв для переробки пластифiкованого ПВХ: каланд-рування, екструзiя, лиття пiд тиском тощо [1, 2]. Уа цi методи переробки супроводжуються фiзико-хiмiчними процесами, яш насамперед, обумовленi взаeмодieю макромолекул ПВХ з пластифжатором та наповнювачем.
2. Постановка проблеми
Одшею з основних технологiчних стадш переробки пластифiкованого ПВХ е стадiя желювання, яка в значнш мiрi визначае технологiчнi та експлуа-тацiйнi характеристики матерiалiв, технологiчнi па-раметри i умови переробки ПВХ пластикапв [3]. У зв'язку з цим, дослщженню фiзико-хiмiчних про-цеав, яш вiдбуваються пiд час желювання i вплива-ють на реолопчш характеристики композицiй при-дiляеться пвдвищена увага.
Ефективно впливати на морфологш ПВХ ма-терiалiв i, тим самим, на 1хт властивосп вдаеться зав-дяки фiзичному модифiкуванню цих матерiалiв додат-ками рiзноl природи, зокрема полiмерними та неор-гатчними. 1х введення дозволяе надавати ПВХ не тшь-ки властивосп, яю притаманнi окремим компонентам сумiшi, а й новi властивосп, що, насамперед, зумовлено наявтстю мтжфазних областей рiзного типу.
Фiзичне модифiкування ПВХ, що базуеться на введеннi у композицш шших полiмерiв, ввдзначаеться впливом багатьох фiзичних та фiзико-хiмiчних чин-ниюв, як1 пов'язанi з рiзноманiтнiстю хiмiчноl та фiзич-но! будови полiмерiв, мгжфазними характеристиками систем, м1жмолекулярними взаемодiями тощо.
Шд час переробки полiвiнiлхлоридних ма-терiалiв при пiдвищених температурах велику увагу слiд придiлити пiдвищенню ix стiйкостi до термiчноl та термоокисно! деструкцп. Введения додатк1в неор-гашчно! природи дозволяе не тiльки усунути цей недолiк ПВХ матерiалiв, а й тдвищити фiзико-меxанiчнi та теплофiзичнi властивостi. Сьогоднi спо-стертаеться активне використання термостабшза-торiв на основi нетоксичних сумiшей металовмiсниx сполук, зокрема, на основi Ba та Zn.
Метою дано! роботи було встановлення впли-ву Ba-, Zn-вмюного полiмер-силiкатного наповнюва-ча i полютирольного модифiкатора на фiзико-xiмiчнi процеси, що мають мiсце щд час желювання ПВХ пластикатiв та на !хш реологiчнi i експлуатацiйнi властивостi.
Для досягнення поставлено! мети виршува-лись наступи задачi:
- виявити фiзико-xiмiчнi закономiрностi одер-жання та властивосп Ba-, Zn-вмiсниx полiмер-силi-катниx наповнювачiв;
- дослвдити вплив полiмер-силiкатного напов-нювача та полiстирольного модифiкатора на процес желювання та реологiчнi показники ПВХ плас-тикатiв;
- встановити вплив полiмер-силiкатного на-повнювача та полютирольного модифiкатора на теп-лофiзичнi та фiзико-меxанiчнi властивостi ПВХ пла-стикатiв i композитiв на ^шй основi.
3. Лiтературних огляд
Для надання ПВХ пластикатам необxiдниx теxнологiчниx та експлуатацiйниx xарактеристик, поряд з шшими фiзико-xiмiчними перетвореннями ix тддають желюванню. Пiд час желювання вщбу-ваеться набрякання дрiбнодисперсного ПВХ з постшним зниженням долi вiльного пластифжатора [4]. При цьому, пластифiкатор абсорбуеться частин-ками ПВХ, збiльшуе ix об'ем, внаслiдок чого вони безпосередньо контактують мгж собою. З шдвищен-ням температури процес проникнення пластифжато-ра прискорюеться i концентрацiя пластифжатора вирiвнюеться у всьому об'емi матерiалу. Дрiбнодис-перснi частинки ПВХ збер^ають меж1 подiлу, а при шдвищенш температури вiдбуваеться монолiтизацiя матрицi, що супроводжуеться м1жмолекулярними взаемодiями за участю проxiдниx ланцюгiв або ix сегменпв. Пiд час желювання формуеться фiзична сiтка з макромолекул ПВХ, вузли яко! утворенi кри-сталiтами, яш iснують i при достатньо високт тем-ператураx 210-230 °С [5].
На фiзико-xiмiчнi процеси (дифузiя, абсорбцiя, набрякання тощо), якi ввдбуваються щд час желювання ПВХ пластикапв суттевий вплив мають температура, компонентний склад (насамперед, наявнють термопластична модифiкаторiв та неорганiчниx наповнювачiв), тривалють нагрiву, природа та вмiст пластифжатора [6]. Повнота проxодження фiзико-xiмiчниx процесiв щд час желювання впливае на
виб1р технолопчних параметр1в та умов переробки пластифжованих ПВХ матер1ал1в, на 1х реолопчш та експлуатацшш характеристики.
4. Матерiали i методи дослвджень рео-логiчних i експлуатацшних властивостей полЬ вiнiлхлорид-полiстирольних пластикатiв та ком-пози^в
Приготування дослщних зразшв проводилось зм1шуванням ПВХ марки Lacovyl PB1156 з попередньо розчиненим полютирольним пластиком (суспензшний полктирол (ПСС) або уда-ромщний полютирол (УПС)) у дюктилфталап (ДОФ) та металовмюним пол1мер -силшатним на-повнювачом (ПСН).
Для одержання пол1мер-сил1катного напов-нювача використовували водний розчин натр1евого редкого скла (Na-РС) з концентращею 1 моль/л та модулем n=2,8 (ГОСТ 13078-81), пол1в1н1ловий спирт 16/1 (ВО «Азот») i хлориди метал1в (Ba, Zn) марки ч.д.а. Скануючу електронну мiкроскопiю та елемент-ний аналiз одержаних матерiалiв проводили на растровому електронному мiкроскопi РЕМ-106И.
Желювання полiвiнiлхлоридних зразк1в проводилось у термошафi 2В-131 впродовж 1 год за 363 К. Реолопчш дослщження проводились на ротацiйному вiскозиметрi Rheomat-30 в iнтервалi швидкостей зсу-ву 50-450 с-1 з використанням системи коакаальних цилiндрiв зпдно ISO 3219. Визначення pH водного розчину продуктiв деструкци ПВХ проводили зпдно ISO 182-2.
5. Особливостi одержання та властивосп Ba,Zn-вмiсних полiмер-силiкатних иаиовикша'мв
Дрiбнодисперснi Ba-, Zn-вмiснi полiмер-силiкатнi наповнювачi рацiонально одержувати на основi водорозчинних силiкатiв i полiмерiв тд дiею хлоридiв вiдповiдних металiв. Це насамперед, обумо-влено можливiстю регулювання морфологи, техно-логiчних i експлуатацшних характеристик напов-нювача, екологiчнiстю процесу та доступнiстю вгг-чизняно! сировини [7].
У той же час, для тдвищення технолопчно! сумюносп наповнювача з полiмерною матрицею ПВХ доцшьно проводити попередне модифiкування наповнювачiв, використовуючи сумiсне осадження водорозчинних силшапв та функцiйноактивного по-лiмеру. Таке модифiкування, дозволяе одержати полiмер-силiкатнi композити, в яких високомолеку-лярний модифшатор рiвномiрно розподiлений в силiкатному каркаса Як полiмерний модифiкатор був використаний полiвiнiловий спирт (ПВС).
Для одержання Ba-, Zn-вмюних полiмер-силi-катних наповнювачiв використовували два способи: за першим - одержували окремо Ba- та Zn-вмюний силiкатний наповнювач, пiсля чого 1х сумiщали в млинi барабанного типу; за другим - проводили сумюне осадження водорозчинного силшату шд дiею сумiшi Ba i Zn хлоридiв.
а б в
Рис. 1. Елементний склад одержаних металовмюних силжатних матер1ал1в, % атом: а - ф1зична сумш Ba- та Zn- силжатних наповнювач1в; б - сумгсноосаджений Ba-, Zn- силжатний наповнювач; в - сумгсно осаджений Ba-, Zn- силжатний наповнювач, модифжований ПВС (елементи: 1 - О; 2 - Si; 3 - Ba; 4 - Zn)
Стад вщзначити, що введення пол1мерного мо-дифжатора в реакцшне середовище тдвищуе ефек-тивнють осадження. На основ1 енергодисперсшного елементного анал1зу виявлено (рис. 1), що у випадку матер1ал1в, одержаних ф1зичним зм1шуванням, окре-м1 частинки характеризуются переважанням одного 1з метал1в та незначною присутнютю шшого, а тд час сумюного осадження метали в силшатному каркав розмщет р1вном1рно.
Вплив пол1мерного модифжатора на елементний склад одержаних матер1ал1в е незначний. Змен-шення вмюту оксигену вщносно силщш сввдчить про перехщ ввд найпроспших остр1вних силжатних утворень до б1льш складних - ланцюгових, стр1чко-вих, шаруватих [8], що призводить, ввдповвдно, до зменшення кшькосп компенсуючих катютв (Ba, Zn), осюльки на меж1 в каркасних структурах, де кожен з чотирьох атом1в оксигену SiO4~ тетраедра належить одночасно двом сум1жним тетраедричним структурам.
Для встановлення морфолопчних особливо-стей пол1мер-сил1катних композипв також були проведен! дослвдження з використанням скануючо! елек-тронно! мшроскопп. Одержан результата наведет на рис. 2.
Як бачимо, метод сумюного осадження, пор1вняно з методом простого ф1зичного змшування,
призводить до утворення однорвдшших структур. У той же час, у випадку модифжованих матер1ал1в частинки набувають б1льш правильно! овально! форми та мають менш! розм!ри. Слад вщзначити, що вико-ристання пол!вшшового спирту призводить до утворення агломерапв, як1 складаються з включень 50-200 нм.
На п!дстав! сорбцшних досл!джень, встанов-лено що модифшоваш сил!катн! наповнювач! в!дзна-чаються значно меншим значенням вологопоглинан-ня на 15-25 %, шж немодиф!кован!. При цьому, от-риман! сил!катн! наповнювач! характеризуются значними значеннями доступно! активно! площ! по-верхн! в!дносно основно-кислотного шдикатора ме-тиленового синього - 60-75 м2/г. Модиф!кування пол!в!н!ловим спиртом призводить до деякого зменшення цих значень. Це, очевидно, може бути обумо-влено блокуванням макромолекулами ПВС поверх-невих груп силжатних утворень та покриття поверхн! частинок пдрофобними карбоновими ланцюгами.
У данш робот! одержан! Ba-, Zn-вшст по-л!мер-сил!катн! матер!али були використан! як наповнювач! пол!вшшхлоридних пластикат!в оскшьки, кр!м термостаб!л!зуючо! дй' на ПВХ вони впливати-муть на реолопчш, ф!зико-механ!чн! та теплоф!зичн! властивост! ПВХ матер!ал!в.
а б в
Рис. 2. СЕМ фотографи модифжованих Ba-, Zn-вмiсних силжатних наповнювач1в: а - ф1зична сумш Ba- та Zn-силжатних наповнювачш; б - сумюноосаджений Ba-, Zn-силiкатний наповнювач; в - модифжований полiвiнiловим спиртом
сумюноосаджений Ba-,Zn-силiкатний наповнювач
6. Pe3yntTaTM gocnig^eHt peonornHMx no-Ka3HHKiB M(Mii(|)iK<maiiii\ nBX nnacTMKaTiB i kom-no3HTiB Ta ix oßroBopeHHH
,3,na BCTaHoBneHHa BnnuBy Ba-,Zn-BMicHHx no-niMep-cuniKaTHux MarepianiB, a TaKo® npo^cy ®enro-BaHHa Ha peonorinm BnacTuBocri nBX nnacTuKariB 6ynu npoBegeHi BicK03HMeipHHHi gocnig®eHHa.
OcKinbKu nBX n^acTHKaTH nepepo6naroTb b mnpoKOMy imepBani Hanpy®eHb i mBHgKOCTen 3cyBy, cniBBigHomeHHa Mi® hkhmh xapaKTepH3ye BnnuB Ha TexHonoriHHi xapaKTepucTHKH Marepiany nig nac nepe-po6KH, 6ynu no6ygoBaHi 3ane®Hocri y Burnagi KpuBux Tenii n^acTH^iKOBaHHx nBX MarepianiB 3ane®Ho Big npupogu nonicTuponbHoro Mogu^iKaropa Ta yMOB ®e-nroBaHHa, aKi HaBegeHi Ha puc. 3.
30
- 3
0,3
-sy
/
xi y
y
-- 9
--- ■r
1
l
3 ^
5" C'"' ; '
50
y, C"1
500
6
PHC. 3. KpHBi Tenii HanoBHeHHX Mogu^iKOBaHHX nBX nnacTHKaTiB: a - nepeg CTagiero ®enroBaHHa; 6 - nicna CTagii ®enroBaHHa. Craag кoмпoзнцiн: 1 - nBX:,3P®=20:80;
2 - nBX:nCC:^00=16:4:80;
3 - ÜBX:nCC:^00:nCH=15:4:80:1;
4 - ÜBX:ynC:flOO:nCH=15:4:80:1;
5 - nBX:ynC:^00=16:4:80
BBegeHHa nonicruponbHux Mogu^iKaropiB, He3a-ne®Ho Big ix npupogu, nproBoguTb go 3pocTaHHa 3Ha-neHb Hanpy®eHHa 3cyBy. nicna CTagii ®enroBaHHa 3Ha-neHHH Hanpy®eHb 3cyBy 3aKoHoMipHo 3pocTaroTb. .3k 6anuMo, xapaKTep kphbhx Tenii Mogu^iKoBaHux Ma-
TepianiB, aKi He niggaBanucb ®enroBaHHM, e nogi6HHH Mi® co6om aK b He HbMTOHiBCbKin, TaK i b HbMTOHiBCbKin o6nacri Tenii. Cnig Big3HaHHTH, ^o gna HeMogu^iKoBa-hhx KoMno3H^H, aKi niggaBanucb ®enroBaHHM, xapaKTep KpuBux Tenii e nogi6HHM go ®enboBaHux KoMno3u^H. ^na Mogu^iKoBaHux KoMno3u^H cnocrepiraroTbca Big-Hyrai 3MiHH oco6nuBo b o6nacTi mBugKocren 3cyBy go 50 c-1. Цe, oneBugHo, noB'a3aHo 3 thm, ^o BBegeHHa nonicTuponbHux Mogu^iKaropiB nproBogurb go 3MeH-meHHa BHyTpimHboro TepTa Ta 3Mi^eHHa nonarKy aHo-Manii B'a3KocTi. MeHm BignyTHHH npoaB aHoManii B'a3KocTi gna ®enboBaHux Mogu^iKoBaHux nnacTHKaTiB, mBugme 3a Bce, o6yMoBneHHH nepepo3noginoM Mi®Mo-
neKynapHux B3aeMogin Mi® MaKpoMoneKynaMH nBX i
Mogu^iKaropa nig nac ®enroBaHHa Ta yTBopeHHaM $nyK-TyaqiHHoi ciTKu, y By3nax aKoi nacruHa KpucraniriB nBX 3aMi^eHa Ha cerneHra MaKponaHuroriB Mogu^iKaropa.
Ha xapaKTep KpuBux Tenii MaTepianiB Ha ocHoBi nBX nnacTuKaTiB, aKi aBnaroTb co6om 6araTOKoMno-HeHTHi cucTeMu, TaKo® Mae BnnuB i BBegeHHa gpi6Ho-gucnepcHux gogaTKiB, 3oKpeMa Ba-, Zn-BMicHux nCH KoMno3uTiB, aKi b gaHux MaTepianax BigirpaBaTuMyTb i ponb TepMocTa6ini3aTopiB. XapaKTep KpuBux Tenii mo-gu^iKoBaHux nBX MaTepianiB HanoBHeHux nCH, ^o 6ynu niggaHi ®enroBaHHM, He 3ane®urb Big npupogu nonicTuponbHoro Mogu^iKaTopa. nicna CTagii ®enro-BaHHa cnocTepiraeTbca 3pocTaHHa B'a3KocTi HanoB-HeHux Mogu^iKoBaHux nBX nnacTuKaTiB. Cnig Big3Ha-hutu, ^o Marepianu Mogu^iKoBaHi ynC, Big3HanaroTb-ca bu^umu 3HaneHHaMu Hanpy®eHHa 3cyBy.
BigoMo [9], ^o Mogenb KecoHa go3Bonae oxa-paктepнзyвaтн peonoriHHun xapaKTep noBegiHKu noniMepBMicHoi cucTeMu, aKun Bu3HanaeTbca HacTyn-humu MexaHi3MaMu: po3nagoM npocTopoBoi CTpyKTypu, pyHHyBaHHaM gpi6Himux CTpyKTypHux eneMeHTiB, opieнтaцieм acuMeTpuHHux arperaTiB. y napaMeTpax Mogeni KecoHa Bigo6pa®aroTbca CTpyKTypHi BnacTu-BocTi cucTeMu; rpaHu^He Hanpy®eHHa 3cyBy noB'a3aHo 3 nepBuHHuM po3nagoM ciTKu npocTopoBoi CTpyKTypu, a KecoHiBCbKa B'a3KicTb xapaKTepu3ye CTaH cucTeMu b пpoцeсi opieHTaqii acuMeTpunHux arperaTiB.
nopag 3 цнм, oco6nuBocTi Tenii noniMepHux MaTepianiB xapaKTeproyroTbca iHgeKcoM Tenii n, aKun BroHaneHun 3 rpa^inHoi 3ane®HocTi Igt—lgy. 3HaneHHa rpaннцi TeKynocTi (zsp) Ta KecomBCbKoi B'a3KocTi (k) Bu3HaneHo 3 rpa^inHoi 3ane®HocTi T=f(y2). OTpuMaHi 3HaneHHa n, z2p Ta k gna Mogu^iKoBaHux nBX nnacTu-KaTiB HaBegeHi b Ta6n. 1.
nicna CTagii ®enroBaHHa Mogu^iKoBaHi nBX
кoмпoзнцii Big3HanaroTbca 3pocTaHHaM 3HaneHHa iH-
geKca Tenii He3ane®Ho Big npupogu nonicTuponbHoro Mogu^iKaropa. XapaKTep Tenii nBX nnacTuKaTiB mo-gu^iKoBaHux aK ynC, TaK i nCC, a TaKo®, aKi MicraTb nCH, Big3HanaeTbca iHgeKcoM Tenii ~1, ^o CBignuTb npo HbMToHiBCbKuH xapaKTep Tenii. 3pocTaHHa iHgeKca Tenii, oneBugHo, noB'a3aHo 3 ^opMyBaHHaM oco6nuBoi Mi®MoneKynapHoi CTpyKTypu Mi® MaKpoMoneKynaMu nBX Ta nonicTuponbHoro Mogu^iKaTopa. y gaHoMy BunagKy Ha 3MiHy xapaKTepy Tenii nBX KoMno3u^H, oneBugHo, BnnuBaroTb pag ^ijuKo-xiMWHux huhhukib, aKi o6yMoBneHi aK BBegeHHaM Mogu^iKaTopiB pi3Hoi npupogu, TaK i 6inbmoM pyxnuBicTM cerMeHTiB MaKpo-
a
молекул при тдвищених температурах щд час же-лювання. Щд час стадй желювання внаслщок впливу температури макромолекули полютирольного мо-дифжатора проникають у набрякл1 ПВХ агломерати, призводячи до морфолопчних змш ПВХ.
Теч1я пол1мерних матер1ал1в характеризуеться границею текучосп, яка е наслщком юнування про-
сторово! флуктуацшно! сггки, що пов'язано з ван-дер-ваальсовими, електростатичними i полярними взаемод1ями мiж макромолекулами та шшими компонентами. Чим нижче значения границ текучостi, тим меншi затрати необхiднi для приведення ма-терiалу в текучий стан та пщтримки течй' матерiалу на необидному для переробки рiвнi.
Таблиця 1
Реологiчнi параметри модифiкованих ПВХ пластикапв_
№ з/п Склад композицп, мас. ч. n Тгр., Па k, Па • с
ПВХ ДОФ ПСС УПС ПСН
1 20 80 - - - 0,61*-""' „,-""084** 9,3 73,2 0,14 3,43
2 16 80 - 4 - 0,84 1,00 13,2 „-""39,5 0,61 „^-""^ 5,83
3 15 80 - 4 1 0,87 ^^ 0,91 17,1 „-""62,8 0,76 „^-""^ 7,00
4 16 80 4 - - 0,86 ^^ 0,97 14,6 ^-""42,6 0,57 ^^ 6,41
5 15 80 4 - 1 0,88 „-""""^ 1,00 16,6 „-""18,6 0,73 ^^ 5,48
Примтка: * - перед стадieю желювання; ** - тсля стадп желювання
Виявлено, що перед стадiею желювання мо-дифiкованi ПВХ композицп' характеризуються бшь-шими значеннями границi текучостi, нгж немо-дифжована композицiя. Встановлено, що пiсля стадй' желювання ва модифiкованi ПВХ композицп вщзна-чаються зростанням границi текучосп. Пiсля стадп' желювання модифiкованi ПВХ композицп характеризуються меншими значеннями гранищ текучосп порiвняно з немодифжованою ПВХ композицiею. Такi особливостi змши значень границi текучостi модифiкованих ПВХ композицш можуть бути пов'язанi з впливом макромолекул полютирольного модифiкатора на набрякання макромолекул ПВХ пщ час стадй' желювання, а також заповненням об'ему, що утворився внаслщок розпаду агломератiв ПВХ, сегментами макромолекул модифжатора.
Встановленi залежностi змiни границi текучо-стi ПВХ композицiй модифiкованих, як термопла-стичними полiстирольними додатками, так i ПСН дозволяють прогнозувати змши технолопчних пара-метрiв переробки пластифжованих матерiалiв на ос-новi ПВХ.
7. Результати дослщжемь теплоф1зичних та ф1зико-мехашчних властивостей модифшовамих ПВХ пластикат1в i композит1в
Введення як термостабiлiзаторiв додатк1в не-оргашчно! природи дозволяе усунути суттевий недолiк ПВХ матерiалiв - 1х низьку термостiйкiсть i, як наслвдок, труднощi переробки, оскшьки температура переходу у в'язкотекучий стан близька до температури деструкцп ПВХ. Сьогоднi спостерiгаеться замша шквдливих свинцевовмiсних термостабшза-торiв на нетоксичш сумiшi металовмiсних сполук на основi Ca/Zn, Ba/Zn та Ca/Ba/Zn [10].
На пiдставi потенцiометричних дослщжень продуктiв деструкцп' ПВХ було встановлено вплив природи полютирольного модифiкатора та ПСН на
термостабшьшсть ПВХ пластикапв. Результати по-тенцiометричного титрування водних розчишв про-дуктiв деструкцп' модифжованих полiвiнiлхлоридних матерiалiв наведенi на рис. 4.
6,5
pH 5 -
180
185
190
195
200
T, oC
Рис. 4. Вплив полютирольного модифжатора та Ba-, Zn-вмгсного ПСН на значення вивiльнення HCl тд час термодеструкцп ПВХ. Вмют полiстирольного модифжатора - 2,8 мас.ч.: 1 - вщсутнш; 2, 4 - ПСС;
3 - УПС; 4 - Ba, Zn-вмюний ПСН
Встановлено, що в присутносп полютирольно-го модифiкатора, як ПСС, так i УПС, сповiльнюеться термiчна деструкщя ПВХ матерiалу. Слiд вiдзначити, що у випадку використання ПСС стшшсть до термiч-но! деструкцй' е вищою. Металовмiсний ПСН, попе-редньо модифжований полiвiнiловий спиртом, сут-тевше пiдвищуе термiчну стiйкiсть модифiкованого ПВХ матерiалу, що особливо проявляеться за температури вище 190 °С.
Сповiльнення деструктивних процесiв у мо-дифiкованих матерiалах може бути пов'язане з утво-
4
2
ренням щшьтшо1' флуктуацшно1' cîtkh за безпосе-редньо1 учасп макромолекул полютирольного мо-дифжатора i, як наслвдок, запоб1гання видшення хлориду водню. ПВХ пластикати, в складi яких при-сутнiй Ba-, Zn-вмiсний ПСН, мають найвищу термо-стабiльнiсть. Очевидно, це обумовлено перебжом екзотермiчних процеав взаeмодiï продуктiв де-струкцiï ПВХ (насамперед, водню хлориду) з Ba-, Zn-вмюним ПСН, що може бути пов'язано з блокуван-
ням центрiв TepMi4HOÏ деструкцiï в ПВХ активними поверхневими групами силiкатних утворень напов-нювача, ïx взаeмодieю з продуктами деструкцп, а також меншою щiльнiстю флуктуацiйноï сiтки вна-слвдок присутностi ПСН та утворенням поблизу його частинок перехщних адсорбцiйниx шарiв.
Виявлено, що Ba-, Zn-вмiсний ПСН також впливае на теплофiзичнi i фiзико-меxанiчнi власти-востi модифiкованиx ПВХ пластикалв (табл. 2).
Таблиця 2
Вплив Ba-, Zn-вмiсного ПСН на фiзико-меxанiчнi та теплофiзичнi властивостi ПВХ пластикапв _(ПВХ:ДОФ: ПСС = 100:30:2,8 мас.ч.)_
№ з/п Вмкт ПСН, мас.ч. S, % F, МПа Тв, 0C
1 0 59,0 80,4 39
2 2 17,9 73,8 52
3 2* 80,4 108,1 49
4 10* 61,7 93,3 60
Примтка: * - ПСН модифжований nonieiHinoeuM спиртом
Введения 2 % модифжованого полiвiнiловим спиртом ПСН призводить до тдвищення значення поверхневоï твердостi на -30 МПа та числа пруж-носп на -20 %. У цей же час, не модифжований ПСН знижуе значення поверхневоï твердостi та числа пружносп, що очевидно, обумовлено б№шою гете-рофазнiстю системи внаслщок нижчоï технологiчноï сумiсностi наповнювача та полiмерноï матрицi. Слiд зауважити, що при вшсп 10 % модифжованого Ba-, Zn-вмiсного ПСН, спостерiгаeться деяке зни-ження значення числа пружносп та максимальне значення теплостiйкостi за Вжа.
8. Висновки
Встаиовленi закономiрностi одержання та вла-стивостi Ва-^п-вмюних полiмер-силiкатних напов-нювачiв, виявлено вплив поверхнево-активного полiвiнiлового спирту на процес одержання мета-ловмiсних силiкатних наповнювачiв, 1'х морфологiю i властивостi.
Встановлено вплив природи полiстирольного модифiкатора (ударомщний та суспензiйний полш-тирол) на фiзико-хiмiчнi закономiрностi процесу желювання ПВХ пластикапв. Виявлено, що ПСС в бшьшш мiрi, нiж УПС тдвищуе значення в'язкостi композицiй на основi пластифiкованого ПВХ пiд час желювання, що е наслiдком перерозподiлу мiж-молекулярних взаемодiй з утворенням щшьшшо1' флуктуацiйноï сiтки за участю рiзнорiдних макромолекул. Виявлено, що полютирольний модифжа-тор та дрiбнодисперсний полiмер-силiкатний напо-внювач впливають на характер кривих течи ПВХ композицш, а також на реолопчш параметри моди-фiкованих ПВХ пластикатiв.
Встановлено вплив полiмер-силiкатного наповнювача та полютирольного модифiкатора на фiзико-механiчнi та теплофiзичнi властивостi ПВХ пластикатiв. Додаваиия до композицл модифжовано-го полiвiнiловим спиртом силжатного наповнювача дозволяе пiдвищити значення поверхнево1' твердостi на -30 МПа, числа пружносп на -20 % та теплостш-
костi за Вжа, а також пiдвищити стiйкiсть ПВХ ком-позитiв до термодеструкцiï.
Лггература
1. Patrick, S.G. Practical guide to Polyvinyl chloride [Text] / S.G. Patrick. - UK: Rapra technology limited, 2005. - 162 p.
2. Burgess, R. H. Manufacture of processing of PVC [Text] / R. H. Burgess. - UK: Elsevier applied science publishers ltd, 1986. - 206 p.
3. Garcia, J. Rheological study of the influence of the plasticizer concentration in the gelation and fusion processes of PVC plastisols [Text] / J. Garcia, A. Marcilla // Polymer. -1998. - Vol. 39, Issue 15. - P. 3507-3514. doi: 10.1016/s0032-3861(97)10033-7
4. Rabinovich, E. Poly(vinyl chloride) process morphology [Text] / E. Rabinovich , J. Summers // Journal of Vinyl Technology. - 1980. - Vol. 2, Issue 3. - P. 165-168. doi: 10.1002/vnl.730020307
5. Summers, J. The nature of poly(vinyl chloride) crys-tallinity - the microdomain structure [Text] / J. Summers // Journal of Vinyl Technology. - 1981. - Vol. 3, Issue 2. -P. 107-110. doi: 10.1002/vnl.730030204
6. Ульянов, В. М. Поливинилхлорид [Текст] / В. М. Ульянов. - Москва: Химия, 1992. - 288 c.
7. Масюк, А. С. Закономiрностi одержання ттмер-силжатних композипв з водорозчинних ситкаттв та ттмергв [Текст] / А. С. Масюк, В. £. Левицький // Схщно-Свропейский журнал передових технологш. - 2014. - Т. 6, № 6 (72). - С. 29-33. doi: 10.15587/1729-4061.2014.30870
8. Чукин, Г. Д. Химия поверхности и строение дисперсного кремнезёма [Текст] / Г. Д. Чукин. - Москва: Типография Паладин, ООО «Принта», 2008. - 172 с.
9. Климов, Д. М. Вязкопластические течения. Динамический хаос, устойчивость, перемешивание [Текст] / Д. М. Климов, А. Г. Петров, Д. В. Георгиевский. - Москва: Наука, 2005. - 394 с.
10. Reddy, J. E. Trends and challenges in liquid mixed metal stabilizers [Text] / J. E. Reddy, J. A. Hackett, J. I. Ford // Vinyltec 2002. Compounding polyvinyl chloride in the 21st century. Proceedings of a conference held Itasca, 2002. -P. 231-253.
References
1. Patrick, S. G. (2005). Practical guide to Polyvinyl chloride. UK: Rapra technology limited, 162.
2. Burgess, R. H. (1986). Manufacture of processing of PVC. UK: Elsevier applied science publishers ltd, 206.
3. Garcia, J., Marcilla, A. (1998). Rheological study of the influence of the plasticizer concentration in the gelation and fusion processes of PVC plastisols. Polymer, 39 (15), 35073514. doi: 10.1016/s0032-3861(97)10033-7
4. Rabinovitch, E. B., Summers, J. W. (1980). Poly (vinyl chloride) processing morphology. Journal of Vinyl and Additive Technology, 2 (3), 165-168. doi: 10.1002/vnl.730020307
5. Summers, J. W. (1981). The nature of poly (vinyl chloride) crystallinity - the microdomain structure. Journal of Vinyl and Additive Technology, 3 (2), 107-110. doi: 10.1002/ vnl.730030204
6. Ulianov, V. M. (1992). Polyvinilhlorid. Moscow: Khimija, 288.
УДК DOI:
1. Введение
В настоящее время одной из важных задач современной логистики является повышение эффективности управления транспортным средством в различных условиях [1]. Существенным этапом повышения качества управления является роботизированный компьютерный анализ элементов дорожной разметки. На данном этапе создание высокопроизводительных точных систем распознавания является крайне актуальной задачей [2].
7. Masyuk, A. S., Levytskyi, V. Ye. (2014). Regularities of obtaining of polymer-silicate composites from water-soluble silicates and polymers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6/6(72), 29-33. doi: 10.15587/1729-4061. 2014.30870
8. Chukin, G. D. (2008). Surface chemistry and structure of the dispersed silica, 172.
9. Klimov, D. M., Petrov, A. G., Georgiivsky, D. V. (2005). Visco-plastic flow. Dynamic chaos, resistance, mixing, 394.
10. Reddy, J. E., Hackett, J. A., Ford, J. I. (2002). Trends and challenges in liquid mixed metal stabilizers. Vinyltec 2002. Compounding polyvinyl chloride in the 21st century. Proceedings of a conference held Itasca, 231 -253.
Дата надходження рукопису 21.10.2015
Обработка изображения - первый шаг в работе подобных систем. В данной работе предлагается новый усовершенствованный алгоритм такой обработки. Сложность задачи состоит в выборе правильных преобразований, их последовательности, а также выбор оптимальных значений множества коэффициентов, встречающихся в этих преобразованиях [3]. Следует также отметить, что алгоритм должен работать в режиме реального времени, обладать гибкостью в настройке и определённым
Ларук Юрш Валершович, астрант, кафедра хiмiчноi технологи переробки пластмас, Нацюнальний ушверситет "Львiвська полггехшка", вул. Степана Бандери, 12, м. Львiв, Украша, 79013 E-mail: akerlem@gmail.com
Масюк Андрш Сергшович, астрант, кафедра хiмiчноi технологи переробки пластмас, Нацюнальний ушверситет "Львiвська полтгехшка", вул. Степана Бандери, 12, м. Львiв, Украша, 79013 E-mail: masyukas@gmail.com
Левицький Володимир Свстахович, доктор техшчних наук, професор, кафедра хiмiчноi технологи переробки пластмас, Нацюнальний ушверситет "ЛьвТвсью полггехшка", вул. Степана Бандери, 12, м. ЛьвТв, Украша, 79013 E-mail: vlevytskyj@gmail.com
004.421+004.422 10.15587/2313-8416.2015.54082
ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ ПОИСК И АНАЛИЗ ЭЛЕМЕНТОВ ДОРОЖНОЙ РАЗМЕТКИ
Д. А. Морозов
Разработан и реализован высокоэффективный алгоритм обнаружения и обработки элементов дорожной разметки. Рассмотрены ключевые этапы работы алгоритма. Реализована программа, которая подтвердила высокие технические качества работы алгоритма в заданных режимах эксплуатации. Показана применимость разработки для повышения безопасности движения транспортных средств Ключевые слова: низкоуровневая обработка изображений, распознавание образов, алгоритмы компьютерного зрения, дорожная разметка
It is developed and implemented high-efficient algorithm for searching and processing elements of road lanes. There are described the most common steps in algorithm logic. The test program, which was written specially for this algorithm, has shown high detection quality. Such program can be used for driver assistance systems
Keywords: low-level image processing, pattern identification, algorithm for computer vision, road lanes
