Исследование технологических свойств вторичного полипропилена наполненного охрой

Авторы: И.С.Исмайлова, С.В.Курлова

 Кузбасский государственный технический университет

Вторичная переработка бывших в употреблении пластмасс является важной проблемой для полимерной промышленности. Возможность использования вышедших из употребления пластмасс для повторного производства ограничивается их нестабильными и худшими свойствами.  Конечная продукция с их использованием часто не удовлетворяет эстетическим критериям. Придать полимеру вторую жизнь можно с помощью специальных добавок.  Известно, что и первичные, и восстановленные пластмассы подвержены действию одних и тех же механизмов деструкции, для них возможны одни и те же подходы к осуществлению стабилизации [1].

Одним из направлений в стабилизации полимеров в процессе переработки, в том числе и вторичных, является введение в них неорганических наполнителей. Так, например, введение технического углерода в количестве 2,5 % (масс) используется как световой экран для фотостабилизации ПЭНП или ЛПЭНП. Каолин, тальк вводятся в полипропилен для  повышения жесткости и размерной стабильности [2].

Целью данной работы является исследование влияния минерального наполнителя и его содержание на технологические свойства, а также на термостабильность вторичного полипропилена (ВПП).

Объекты исследования: полимерные композиционные материалы (ПКМ) полученные на основе вторичного полипропилена (агломерированные  упаковочные материалы, канцелярские товары) и охра. Охра представляет собой природный кристаллический гидрат окиси железа с примесью большего или меньшего количества глины,  месторождения охры в достаточном количестве имеются на территории России, в том числе и в Кузбассе (Гавриловское месторождение  г. Салаир). Ранее проведенные исследования физико-химических свойств охры, показали, что для получения ПКМ и изделий из них необходимо использовать термообработанную при температуре 300°С охру, так как её свойства более стабильны по сравнению с исходной [3].

Читать также:  Остановка компрессора технологического воздуха

Содержание минерального дисперсного  наполнителя в ПКМ на основе ВПП и охры составило 1, 3, 5 и 10% (масс.).

В табл. приведены результаты исследования технологических свойств, термостабильности ВПП наполненного охрой от содержания наполнителя.

 

Свойства

Содержание наполнителя, % (масс)

 

1 3 5 10
ρ, г/см3 0,916 0,918 0,937 0,953 0,936
ρр, г/см3 0,742 0,775 0,791 0,801 0,7713
W,% 0,439 0,111 0,159 0,192 0,291
ПТР, г/10мин 8,294 7,413 7,512 7,587 8,068
Т 1,9 1,47 1,06 1,12 1,73

ρ – истинная плотность; ρр – плотность расплава; W – содержание влаги и летучих веществ; ПТР – показатель текучести расплава;   Т – термостабильность.

Анализ полученных данных показал, что введение охры, и ее содержание в ПКМ влияет на технологические свойства ВПП.  Установлено, что с увеличением процентного содержания наполнителя  до 5 % истинная плотность наполненного ВПП, а также плотность расплава  возрастает на 4 %  (ρ), 7 % (ρр) и имеет  максимальное значение по сравнению с ненаполненым ВПП. На изменение плотности ПКМ могут оказывать влияние: плотность наполнителя (плотность охры 2,83 г/см3); структурные изменения в полимерной матрице, обусловленные введением наполнителя.

У ненаполненого ВПП отмечается большее выделение влаги и летучих по сравнению с наполненным ВПП. Можно предположить, что частицы охры создают барьерный эффект препятствуя выделению летучих продуктов разложения.  Дальнейшие увеличение содержания наполнителя до10 % приводит к  возрастанию W.

ПТР наполненного ВПП также зависит от содержания наполнителя. Так до 5 % ПТР снижается на 8,6 %, а при 10 % наполнения отмечается повышение.

По значению ПТР определенного при температуре 230С  рассчитали термостабильность расплава ВПП. Полимер считают термостабильным, если в течение определенного времени (как правило 30 мин.) ПТР изменяется не более, чем на    15–20 %, т.е отношение ПТР1/ПТР лежит в интервале: 0,85–0,8≤ Т ≤ 1,15–1,2 [4]. Результаты экспериментальных данных показывают, что введение охры  в изучаемом диапазоне наполнения повышает термостабильность расплава ВПП, следовательно, улучшаться условия переработки ВПП в изделия. Как видно, ненаполненый ВПП имеет значение Т выше рекомендуемых пределов (ПТР1/ПТР = 1,9).  Так, при содержание наполнителя 3% ПКМ имеет оптимальное значение Т.

Таким образом, в результате исследования установили, что охру, возможно, использовать в качестве стабилизатора  технологических свойств ВПП. Кроме того,  введение охры придает эстетический вид, то есть она одновременно может выполнять две функции, первая − стабилизатор, вторая − пигмент, что немаловажно для вторичного полимерного сырья.

Список литературы

  1. Ла Мантия, Ф. Вторичная переработка пластмасс./ Ф. Ла Мантия, пер. с англ. под ред. Г.Е.Заикова. – СПБ: Профессия, 2007. – 400с.
  2. Гликштерн, М. В. Нуклеирующие добавки для аморфно–кристаллических полимеров/ М. В. Гликштерн // Пластикс. – 2004. – №5. – С. 44–48.
  3. Теряева, Т. Н. Физико–химические свойства охры, используемой в качестве наполнителя для полимеров/ Т. Н. Теряева [и др.] // Журнал прикладной химии – −№8.−С. 1394–1397.
  4. Калинчев, Э. Л. Справочник. Выбор пластмасс для изготовления и эксплуатации изделий / Э. Л. Калинчев, М. Б. Саковцева. − Л. : Химия, 1987. − 416 с.
Оцените статью
Информационный блог
Добавить комментарий