Биоразлагаемый материал на основе полиамида и натурального каучука

Рассмотрение подходов, используемых для борьбы с загрязнением природы и связанные с производством полимеров. Физико-механические испытания образцов полимеров 30% наполнения стекловолокном. Применение полиамида для получения биоразлагаемых композиций.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 19.10.2016
Размер файла 21,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Казанский Национальный Исследовательский Технологический Университет

БИОРАЗЛАГАЕМЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ПОЛИАМИДА И НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА

Штейнберг Екатерина Михайловна,

Зенитова Любовь Андреевна

В мире существует проблема, которая остро нуждаются в применении искусственных биодеградируемых полимеров, - это охрана окружающей среды. Создание материалов из биодеградируемых полимеров необходимо, прежде всего, для решения глобальной экологической проблемы утилизации отходов, в частности переработки пластика, который является основным упаковочным материалом. Разработан материал на основе полиамида с добавлением натурального каучука в целях ускоренного разложения материала после эксплуатации.

Ключевые слова: биоразлагающий материал, биоразложение, конструкционный материал, модификация полимерного материала, натуральный каучук, полиамид

В настоящее время интенсивно ведутся работы по созданию и исследованию биоразлагаемых (непосредственно под воздействием микроорганизмов или подвергающихся быстрой эрозии под воздействием окружающей среды, с последующей деградацией микроорганизмами) полимеров. В развитых странах большая часть одноразового упаковочного материала уже производится из биоразлагаемых материалов. Существуют некоторые подходы, используемые для борьбы с загрязнением природы и связанные с производством полимеров.

В процессе биодеградации макромолекулы сначала распадаются на небольшие участки (олигомеры), которые затем перерабатываются бактериями. Во многих случаях продуктами распада является углекислый газ и вода [1].

В настоящее время существует проблема в длительности и трудности деградации полимеров и изделий на их основе, что является источником загрязнения окружающей среды. Решением проблемы является создание биоразлагаемых полимерных композитов для промышленности путем введения в основной полимер биоразлагаемого полимера растительного происхождения - неочищенного натурального каучука.

Традиционные способы получения деградируемых полимеров основываются на:

· Использование водорастворимых и биодеградируемых полимеров;

· Введение в основной недеградируемый полимер водорастворимых и деградиремых соединений и полимеров;

· Применение микроорганизмов - деструкторов иммобилизированных в полимер с последующей его деградацией в условиях депонирования.

Однако ни один из этих способов не является универсальным. Так использование водорастворимых и биодеградируемых полимеров ограничено невысоким комплексом эксплуатационных показателей композиций на их основе, что не дает возможности применить их для изготовления высокопрочных изделий в частности медицинских инструментов одноразового использования из металлозамещающих материалов.

Второй способ существенно снижает комплекс эксплуатационных показателей, что также приводит к ограничению сфер использования.

Третий способ - применение микроорганизмов - деструкторов требует четкого временного прогноза работы полимерного изделия. Запуск механизма разложения с помощью микроорганизмов-деструкторов обусловливает определенные условия депонирования: температура, концентрация, влажность и т.п. При этом велика опасность включения этого механизма в период хранения или эксплуатации изделия.

Назначение и область применения.

Биоразлагаемый композиционный материал на основе полиамида и натурального каучука может использоваться для различных сфер применения включая медицинскую промышленность, в то же время как высокопрочный конструкционный материал, то есть являться металлозамещающим.

В качестве основного полимера для получения биоразлагаемых полимерных композиций, предлагается использовать полиамид - наиболее широко представленный среди полимерных материалов, выпускаемый в РФ крупнотоннажно. полиамид полимер биоразлагаемый производство

Несмотря на то, что в РФ не производится натуральный каучук его потребление очень высоко. Так шины на 30% состоят из высокоочищенного натурального каучука. Поэтому сырьевая база новых деградируемых в условиях депонирования полимерных композитов не является новой для Российской промышленности.

Предлагаемый способ предусматривает использования в качестве материала, способствующего деструкции полимерного композита, неочищенный натуральный каучук. Технология производства натурального каучука предполагает дорогостоящую, экологически опасную стадию очистки полимера от соединений растительного происхождения, которые вызывают деструкцию изделий на их основе. Преимущества материала:

· Введение в полимерную композицию натурального каучука не снижает комплекс эксплуатационных показателей изделий с его использованием, так как натуральный каучук является высокомолекулярным полимером и имеет высокое сродство к полимерам, из которых изготавливаются изделия.

· Снижаются затраты на очистку натурального каучука.

· Экологический фактор за счет использования возобновляемого сырья - натурального каучука.

· Экономичность за счет использования в композиции менее дорогостоящего компонента - неочищенного натурального каучука.

Характеристика исходных веществ

Для изготовления биоразлагаемого композиционного материала на основе полиамида с 30% наполнением стекловолокном (ПА 6-СВ-30), очищенного натурального каучука (ОНК) и неочищенного натурального каучука (НК) использовались композиции в следующем соотношении:

1. Композиция А - ПА 6-СВ-30 с наполнением 5% очищенным натуральным каучуком;

2. Композиция Б - ПА 6-СВ-30 с наполнением 10% очищенным натуральным каучуком;

3. Композиция В - ПА 6-СВ-30 с наполнением 5% неочищенным натуральным каучуком;

4. Композиция Г - ПА 6-СВ-30 с наполнением 10% неочищенным натуральным каучуком;

Определение прочности и относительного удлинения образцов при разрыве проводилось согласно ГОСТ 11262-80 на универсальной испытательной машине марки АI-7000-М при скорости раздвижения зажимов 25 мм/мин. Твердость по Шору D определялась по ГОСТ 24621-91 на дюрометре марки HD 3000, ударная вязкость по Шарпи по ГОСТ 4647-80 - на маятниковом копре марки GT-7045-MDL.

Физико-механические испытания образцов полимеров 30% наполнения стекловолокном

Таблица 3.3

Влияние степени наполнения ПА СВ 30 натуральным каучуком на физико-механических свойства композиций

ПА CВ 30

ПА СВ 30 + 5% НК О

ПА СВ 30 + 10% НК О

ПА СВ 30 + 5% НК

ПА СВ 30 + 10% НК

Прочность при разрыве, МПа

148,73

139,30

114,08

134,53

107,92

Изменение, %

- 6,3%

- 23,3%

- 9,5%

- 27,4%

Относит. удлинение при разрыве, %

4,2

3,7

3,4

3,8

3,8

Модуль упру-гости, МПа

5586,23

5573,8

5061,7

5248,83

4506,70

Изменение, %

-0,2%

-9,4%

-6%

-19,3%

Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м2

67,7

65,6

57,2

58,3

58,4

Изменение, %

-3%

-15,5%

-13,8%

-13,7%

Твердость по Шору D

87

85

84

85

84

Изменение, %

-2,3%

-3,4%

-2,3%

-3,4%

Таблица 3.4

Влияние степени наполнения ПА СВ 30 натуральным каучуком на индекс расплава композиций, 230оС/2,16кг

Образцы

Индекс расплава,

г / 10 мин

ПА CВ 30

8,7

ПА СВ 30 + 5% НК О

14,8

ПА СВ 30 + 10% НК О

14,7

ПА СВ 30 + 5% НК

15,5 г

ПА СВ 30 + 10% НК

14,0

Прочность при растяжении композиции снижается на 6-9,5% с введением 5% масс. натурального каучука и на 23-27% с введением 10% масс. но остается достаточно высокой для изготовления биоразлаемых композиционных материалов высокой прочности.

Индекс расплава полимера закономерно увеличивается на 60%-78% с введением в композицию НК и практически не зависит от количества и степени очистки введенного НК.

Чем больше величина ударной вязкости, тем лучше материал сопротивляется динамической нагрузке. Образцы из хрупких материалов ломаются легко, с небольшой затратой работы на разрушение. Образцы из пластичных материалов наоборот - требуют на разрушение большей энергии. Ударная вязкость снижается с введением НК и зависит от степени очистки натурального каучука. При введении 5 % масс. неочищенного каучука по сравнению с очищенным в композицию ударная вязкость сильно снижается с 3% до 13,8%, что указывает на присутствие в НК низкомолекулярных добавок таких как белки, углеводы, мыла и сахара.

Библиографический список

1. Биоразлагаемые полимерные материалы/© Унипак.Ру, 1999. 2009. URL: http://ref.unipack.ru/13/ (датаобращения 9.10.2009).

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Полимолочная кислота - полиэфир на основе молочной кислоты, способный к биоразложению в условиях окружающей среды в течение короткого времени. Конкурентоспособность производства полилактида. Биоразлагаемые полимеры на основе полимолочной кислоты.

    курсовая работа [157,6 K], добавлен 18.02.2011

  • Получение, свойства и применение полиамида марки ПА12Э. Характеристика додекалактама и полидодеканамида. Тепловой расчет расплавителя, реактора и экструдера. Описание технологического процесса. Расчет материального баланса по стадиям производства.

    дипломная работа [3,5 M], добавлен 11.11.2014

  • Социокультурная роль, внешний вид и физико-механические характеристики полимеров. Важнейшие свойства биополимеров и их функции. Маркировка изделий. Характеристика российского рынка изделий из полимеров. Динамика развития рынка пленок, труб и листов.

    презентация [338,0 K], добавлен 13.12.2013

  • Общая характеристика и классификация полимеров и полимерных материалов. Технологические особенности переработки полимеров, необходимые процессы для создания нужной структуры материала. Технологии переработки полимеров, находящихся в твердом состоянии.

    контрольная работа [1,3 M], добавлен 01.10.2010

  • Характеристика исходного сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции. Описание технологического процесса и его основные параметры. Материальные и энергетические расчеты. Техническая характеристика основного технологического оборудования.

    курсовая работа [901,6 K], добавлен 05.04.2009

  • Механические соединения полимеров. Использование заклепочных соединений при работе с полимерными изделиями, не подлежащими сварке. Резьбовые соединения, схема "винт-гайка". Принцип нажимной кнопки (соединение защелкиванием). Варианты обработки резанием.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.06.2012

  • Многослойные и комбинированные пленочные материалы. Адгезионная прочность композиционного материала. Характеристика и общее описание полимеров, их свойства и отличительные признаки от большинства материалов. Методы и этапы испытаний полимерных пленок.

    дипломная работа [1,7 M], добавлен 21.11.2010

  • Особенности термореактивных полимеров - материалов, в которых фиксация формы при изготовлении изделий является результатом химической реакции образования трехмерного полимера. Оборудование для приема, хранения и транспортирования сырья, пневмотранспорт.

    реферат [311,0 K], добавлен 28.01.2010

  • Методы переработки термопластичных полимеров. Характеристика полимеров, перерабатываемых методом экструзии. Основные параметры процесса экструзии. Режимы экструзии рукавных пленок. Раздув, вытяжка, охлаждение заготовки-рукава. Многослойная экструзия.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 25.04.2012

  • Промышленное производство пленок из синтетических полимеров (полиэтилен, поливинилхлорид и др.) осуществляется непрерывным методом из расплавов полимеров двумя способами: каландровым и выдавливанием червячными прессами. Применение пленочных изделий.

    курсовая работа [6,2 M], добавлен 15.05.2008

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.