Применение органобентонита с целью улучшения технологических и эксплуатационных свойств поливинилхлорида

Размещено на http://www.allbest.ru/

Российский химико-технологический университет

им. Д.И. Менделеева

Применение органобентонита с целью улучшения технологических и эксплуатационных свойств поливинилхлорида

А.Н. Пачина

Н.Н. Тихонов

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. органобентонит поливинилхлорид вязкость наночастица

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

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.

Рис.5. Зависимость высокоэластической деформации от содержания органобентонита.

Литература

1. Гроссман Р. Руководство по разработке композиции на основе ПВХ. Спб.: Научные основы и технологии, 2009. - 608 с

2. Уилки Ч., Саммерс Дж., Даниэлс Ч. Поливинилхлорид. Спб: Профессия, 2007. - 728 с.

3. Ульянов В. М., Поливинилхлорид. - М.: Химия, 1992. - 288 с.

Аннотация

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.

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.

Размещено на Allbest.ru