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].
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)
| ||||||
| 0 | 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 2300С 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/ПТР0 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/ПТР0 = 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
- Ла Мантия, Ф. Вторичная переработка пластмасс./ Ф. Ла Мантия, пер. с англ. под ред. Г.Е.Заикова. – СПБ: Профессия, 2007. – 400с.
- Гликштерн, М. В. Нуклеирующие добавки для аморфно–кристаллических полимеров/ М. В. Гликштерн // Пластикс. – 2004. – №5. – С. 44–48.
- 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.
- Калинчев, Э. Л. Справочник. Выбор пластмасс для изготовления и эксплуатации изделий / Э. Л. Калинчев, М. Б. Саковцева. − Л. : Химия, 1987. − 416 с.
