166157 (740136), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Результаты ТГА для ВПЭНД, модифицированного ПАВ
Температурные области интенсивной деструкции модифицированного ВПЭНД лежат, у исходного материала, в интервале 373 С, а модифицированного 480 С, потери массы в этих областях также отличаются от исходного полимера: например, при 300 С, немодифицированный ВПЭНД имеет потерю массы 5,5%, модифицированный ВПЭНД- 3,9%. Вероятнее всего ПАВ, увеличивая гомогенизацию системы в ВПЭНД, повышает межмолекулярное взаимодействие между разными по химической природе компонентами.
Данные ИКС композиции представлены. Из рисунка видно что для ВПЭНД характерны полосы поглощения –СН2, и С=О. При введении ПАВ во ВПЭНД наблюдается появление новых групп в области 2018 и в области 879 (группы С=С=С). Это говорит о том что появились новые химические связи. Модификация путем введения ПАВ вызывает также увеличение интенсивности полос поглощения, что свидетельствует об увеличении степени упорядоченности структуры ВПЭНД, модифицированного ПАВ.
4.3 Исследование влияния смешения различных вторичных термопластов на свойства ПКМ
В расширении ассортимента термопластов при получении материалов с заданными свойствами ведущей тенденцией становится разработка полимер- полимерных композиций (ППК). Создание сплавов (смесей) является наиболее экономическим и технологически доступным методом получения новых КМ.
Было рассмотрено совмещение ВПЭНД и ВПЭТФ в присутствии пластификатора ПЭС- 5. При совмещении использовались следующие составы между компонентами:
1. 30% ВПЭНД и 70% ВПЭТФ;
2. 50% ВПЭНД и 50% ВПЭТФ.
Совмещение приводит к облегчению переработки ВПЭТФ и улучшению индивидуальных свойств каждого полимера.
Как видно из табл. 6, при этом увеличилась уд, с 58 кДж/м2 до 66,3 кДж/м2, сж с 28 до 35,3 МПа.
При этом наилучшие свойства были выявлены при композиции которая состоит из ВПЭНД 50% + ВПЭТФ 50%. При этом раст., увеличивается с 24 до 25,5 МПа, уд., с 58 до 66,3 кДж/м2, сж., с 28 до 25,5 МПа.
Улучшение свойств при соотношении ВПЭНД и ВПЭТФ 50/50%, по сравнению с композицией ВПЭНД и ВПЭТФ 30/70%, видимо связано с тем, что ВПЭТФ не успевает полностью гомогенизироваться в расплаве и вследствие этого происходит не плотное упаковывание молекул ПЭНД. При меньшем содержании ВПЭТФ по отношению к ВПЭНД совмещение полимеров улучшается, возрастает упаковка макромолекул ВПЭНД, результатом чего служит повышение физико- механических показателей композиции.
4.4 Исследование влияния УФ- облучения на свойства ПЭ композиции
Эффективное сшивание полиолефинов может быть достигнуто фотохимическим воздействием, заключающимся в облучении УФ- светом. В результате такого воздействия под влиянием активизированных УФ- светом молекул образуются макромолекулы, рекомбинация которых приводит к возникновению поперечных связей.
Нами были облучены УФ образцы ВПЭНД в смеси с ВПЭТФ в соотношении 50:50. Как показали данные физико- механических испытаний, р, увеличивается в два раза, р в 4 раза, ИЗГ в 4 раза, уд в 1,5 раз, сж, в 2 раза. Исходя из этих данных, можно предположить, что небольшие концентрации ВПЭТФ могут служить своего рода защитными добавками для стабилизации надмолекулярной структуры ВПЭНД к действию УФ облучения.
Наибольшее межмолекулярное сшивание наблюдается при соотношении ВПЭНД 50% и ВПЭТФ 50%. ВПЭТФ при этом выполняет роль наполнителя для ВПЭНД, что приводит к ощутимому улучшению физико- механических свойств облученной системы. Кроме этого условия немаловажным является прочное взаимодействие на границе полимер- наполнитель, что особенно отражается на свойствах гетерогенной системы при больших количествах наполнителя.
Глава 5. Модификация вторичного поликапроамида (ВПКА)
5.1 Исследование влияния регуляторов структуры на свойства ВПКА
Известно, что улучшения физико- механических свойств ПКМ можно добиться добавлением 1- 10 частей регуляторов процесса кристаллизации, оксидов и/или сульфидов второй главной группы периодической системы элементов (Zn O, Zn S, Cd S), приводящим к изменению структуры полимера и соответственно – к улучшению его физико- механических свойств.
В работе для модификации ВПКА использовали известные регуляторы структуры, которые одновременно могут служить наполнителями. Введение различных модифицирующих добавок осуществляли в процессе литья под давлением путем механического смешения полимера в расплаве с модифицирующими добавками, с изучением их влияния на структуру и физико- механические свойства ВПКА.
При выборе наполнителя – регулятора структуры изучалось влияние на свойства ВПКА следующих дисперсных добавок: оксида цинка, стеарата Са и их совместного действия. Оказалось, что все из исследуемых наполнителей приводят к улучшению физико- механических характеристик.
Наибольшего эффекта можно достичь при совместном действии малых добавок, свойства ПКМ при этом возрастают на 20- 43%, за счет формирования более совершенной надмолекулярной структуры, структурообразования в объеме полимера что в итоге в наибольшей степени вызывает улучшение механических свойств ПКМ.
5.2 Исследование влияния зародышей структурообразования во ВПКА на характер образующихся надмолекулярных структур методом РГА
Для оценки структурных особенностей разработанных на основе ВПКА композиций использовался метод рентгенографического анализа, как основной при изучении строения кристаллитов (для оценки степени кристалличности, размеров кристаллитов, степени порядка внутри них).
Наиболее эффективные изменения степени кристалличности и размеров кристаллитов ВПКА наблюдаются при небольшом содержании Zn O(3%), когда его частицы проявляют себя в качестве исскуственных зародышей структурообразования.
Как показали результаты исследований, степень кристалличности у модифицированных ВПКА образцов возросла от 44 до 60%. Это подтверждает предположение о способности используемых модификаторов быть регуляторами процесса кристаллизации.
Увеличение степени кристалличности образцов в присутствии стеарата кальция, оказывающего пластифицирующее действие, связано с повышением подвижности молекулярных цепей, обуславливающим их большую упорядоченность.
При совместном введении Zn O и стеарата Са, степень кристалличности образцов высока и достигает 60%. Структура модифицированного материала более термодинамически равновесна, плотно упакована, с однородной кристаллической структурой.
В присутствии выбранных добавок у полиамидов существует приближенная линейная зависимость между степенью кристалличности с удельным объемом. Так плотность немодифицированного ВПКА со сепенью кристаличности 44% равна 1,12- 103 кг/м3, а модифицированного, т.е. более закристализованного ( со степенью кристаличности 60%), 1,16- 103 кг/м3.
Наполнители, введенные в ВПКА, уменьшают размер сферолитов. При этом оказывается, что на их величину существенее влияет добавление ZnO. Меньшее влияние на размеры сферолитов оказывает ст. Са.
Глава 6. Технология и апробация модифицированных вторичных термопластов
Из разработанных вторичных полимеров были изготовлены изделия различного функционального назначения :
черепица и тротуарная плитка из ВПЭТФ наполненные измельченной отработанной БВ;
вешалки для одежды из ВПЭНД, модифицированного ПАВ;
шестерни для ткацких станков из ВПКА модифицированного совместным воздействием Zn O и ст. Са.
Все изделия прошли производственные испытания, выдержали условия эксплуатации и могут быть рекомендованы для серийного производства. Технологическая схема получения изделий из вторичных термопластов складывается из следующих операций:
1.Ручная сортировка 5. Сушка
2.Дробление 6.Смешение
3.Флотация 7. Формование
4.Отмывка
Технико- экономический анализ производства изделий из вторичных термопластов показал что:
При производстве строительных изделий из ВПЭТФ экономия составит 53 руб/м2 изделий;
При производстве изделий из ВПЭНД (по сравнению с первичным) экономия составит: энергоресурсов- 853 кВт/ч, трудозатрат – 200 чел/ч, капиталовложений – 13300 руб;
При использовании ВПКА себестоимость ( по сравнению с металлическими изделиями) снижается на 60%, а при многократном использовании ВПКА- еще больше.
Выводы
1. Научно и технологически обосновано использование различных методов модификации для вторичных термопластов (ВПЭТФ, ВПЭНД и ВПКА), обеспечивших удовлетворительный комплекс свойств разработанных материалов.
2. Различными взаимодополняющими методами (РГА, ИКС, ДТА, оптическая микроскопия), доказана эффективность модификации вторичных полимеров, приводящая к изменениям в их структуре (росту степени кристалличности, размера кристаллитов, возникновению химических связей, увеличению молекулярной массы и плотности полимера).
3. Доказана возможность получения качественных мономерных продуктов в условиях химической деполимеризации ВПЭТФ, соответствующих ТУ на ЭГ и ТФК).
4. Обнаружен ярко выраженный эффект пластификации ВПЭТФ ДБФ и ПЭС-5 за счет их высокой термодинамической совместимости, приводящий к повышению ПТР с 8 до 28 г/10 мин, снижению Тпл. с 240 до 150 С, Тст. с 80 до 70 С.
5. Предложено использование БВ в качестве армирующего наполнителя для ВПЭТФ и ВПЭНД в измельченном состоянии с размером частиц волокна 0,5-1мм удельной поверхностью- 3,5 м2/г, пористость- 13%, рН поверхности- 7,5, обеспечивающие лучшее распределение компонентов в полимерной матрице и лучшие свойства ПКМ.
6. Разработана технологическая схема получения изделий из ВПЭТФ, наполненного измельченной отработанной БВ, методом литья под давлением.
7. Определены области применения разработанных модифицированных материалов и проведена апробация их в условиях эксплуатации (строительные изделия из ВПЭТФ, вешалки для одежды из ВПЭНД, шестерни для ткацких станков из ВПКА). Сравнение свойств разработанных материалов с аналогами показало их технико- экономические преимущества.
Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:
1. Абдуллаев, Р.А. Значение полимеров в народном хозяйстве / Р.А. Абдуллаев, К. Мадрахимов, С. Каххаров, К. Дадажанов // Матер. докл. Республ. науч.-практ. конфер. Наманган, 2003г.- Наманган: Наманг. инжен.-экон. ин-т, 2003.
2. Абдуллаев, Р.А. Перспективы использования полимеров в народном хозяйстве / Р.А. Абдуллаев, К. Мадрахимов, Г.П. Овчинникова // Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология: доклады Междунар. конф. «Композит- 2004». Саратов, 6-9 июля 2004г.- Саратов: СГТУ, 2004.- С. 138-139.
3. Абдуллаев, Р.А. Схема переработки модифицированного вторичного полиэтилентерефталата / Р. А. Абдуллаев, Г.П. Овчинникова, С.Е. Артёменко // Экологические проблемы промышленных городов: Сб. науч. трудов/ Сарат. гос. техн. ун-т.- Саратов, 2005.- С. 171-173.
4. Абдуллаев, Р.А. Пластификация вторичного полиэтилентерефталата для его повторного использования / Р.А. Абдуллаев, Г.П. Овчинникова, С.Е. Артёменко, К.А. Мадрахимов // Композиты XXI- века: доклады Междунар. симпозиума восточно-азиатских стран, Саратов, 20-22 сентября 2005г.- Саратов: СГТУ, 2005.- С. 135-137.
5. Абдуллаев, Р.А. Технология переработки модифицированного вторичного полиэтилентерефталата / Р.А. Абдуллаев, Г.П. Овчинникова, С.Е. Артёменко // Физико-химия процессов переработки полимеров: сб. материалов III- Всерос. науч. конф.(с междунар. участием).- Иваново: Иванов. хим.-технолог. ун-т, 2006.-С.69-70.
6. Абдуллаев, Р.А. Пластификация вторичного полиэтилентерефталата для его повторного использования / Р.А. Абдуллаев, Г.П. Овчинникова, С.Е. Артёменко // Вестник СГТУ.-2006.-№ 1. Вып.2.- С.82-85.
7. Абдуллаев, Р.А. Прогрессивная технология использования вторичного поликапроамида для текстильной промышленности / Р.А. Абдуллаев, Г.П. Овчинникова, С.Е. Артёменко // Текстильная промышленность.- 2006.- №7.- С. 2-3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
