LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Розробка технології одержання композиційних матеріалів з полімерних сумішей та відходів шерсті

полімерів визначали методом Адама-Шютте.

У третьому розділі розглянуто відходи шерсті як волокнистий органічний наповнювач для одержання як нетканого, так і наповненого композиційного полімерного матеріалу для надання їм покращених властивостей в виробах різноманітного призначення. У всіх випадках, в залежності від типу полімерної матриці, відходи шерсті перед переробкою в композицію попередньо обробляли поверхнево-активними речовинами (ПАР). Проведено дослідження з модифікування поверхні волокон шерсті перед застосуванням їх для виготовлення нетканої композиції. Величину поверхневого натягу натуральних волокон шерсті регулювали нанесенням на їх поверхню олеїнової кислоти або олеїнату натрію. Визначено ефект підвищення поверхневого натягу в результаті обробки волокон шерсті олеїновою кислотою та олеїнатом натрію. При цьому встановлено, що для створення якісного нетканого композиційного матеріалу з застосуванням волокон із сумішей полімерів та натуральних волокон необхідна обробка шерсті 5% розчином Н2SО4, оскільки вирішальну роль в цьому випадку відіграють високі адгезійні властивості добавок, які застосовуються при виготовленні синтетичних волокон.

Для оцінки впливу добавок на реологічні властивості ПП і ПЕ розглянуто вплив домішок у вигляді СЕВА з різним вмістом ВА та співполімеру етилену з акриловим ефіром на ПТР полімерних композицій, які визначали згідно рівняння (1):

ПТРφ = ПТРПП (ПЕ)·екφ, (1)


де ПТРПП (ПЕ) – показник текучості розплаву вихідного ПП (ПЕ), к – коефіцієнт, що враховує вплив добавки на зміну в`язкості ПП (ПЕ), φ – вміст добавки в ПП (ПЕ) ( % мас.).


Одержані математичні залежності у вигляді квадратичного поліному дозволяють розрахувати значення ПТР для сумішей полімерів в залежності від вмісту добавки без додаткових експериментів.

Вивчено вплив природи та кількості добавок на градієнт швидкості при постійному навантаженні полімерної суміші на основі ПП та ПЕ. Встановлено, що при вмісті СЕВА марки 11504-375 (з 20 % вмістом ВА ) в кількості більше 50 % мас. збільшується текучість полімеру, що характеризується підвищенням градієнту швидкості від 10 с-1 до 45 с-1, а при застосуванні в якості добавки СЕВА 11706-2250 (з 30 % вмістом ВА ) або співполімера етилену з акриловим ефіром, спостерігається різке підвищення градієнта швидкості від 10 с-1 до 190 с-1, особливо коли кількість добавки перевищує 50% мас.

Для визначення розмірних характеристик виробів визначено залежність градієнту швидкості суміші полімерів від кількості добавок, яка описується рівнянням (2):

γ = γ0 (1– к1 φ + к2 φ2) (2)

де φ – процентний вміст добавки в суміші полімерів, % мас; к12 – емпіричні коефіцієнти.

Показано, що для ПП та ПЕ коефіцієнт розбухання з підвищеням вмісту співполімеру етилену з акриловим ефіром збільшується: у ПЕ він збільшується до 1,411,48 (при 90% мас. вмісту добавок), а для ПП, який має вищий ступінь кристалічності, значення коефіцієнту розбухання змінюється від 1,09 (для вихідного ПП) до 1,38 1,46 (при 90% мас. вмісту добавок).

Встановлено, що введення в поліолефіни добавок приводить до зміни міцності волокон, виготовлених з різних за складом сумішей полімерів. Для досліджених сумішей полімерів встановлено, що із збільшенням кількості добавок в полімері збільшуються текучість, а механічні властивості - зменшуються (рис. 1, рис. 2).

В результаті порівняльної характеристики волокон з різною кількістю добавок за показниками ПТР та міцності при розриві знайдено оптимальне співвідношення ПП+добавка та ПЕ+добавка в суміші для одержання синтетичних композиційних волокон, які являють собою наступні співвідношення компонентів: ПП 21060 (ПЕ 274 – 73) – 60 %, СЕВА 11304 – 75 – 40 %; ПП 21060 (ПЕ 274 – 73) – 70 %, СЕВА 11505 – 375 – 30 %; ПП 21060 (ПЕ 274 – 73) – 80 %, СЕВА 11706– 2250 – 20 %; ПП 21060 (ПЕ 274 – 73) – 60 %, співполімер етилену з акриловим ефіром – 40 %.

Для вибору технологічних параметрів переробки та розрахунку пластмасопереробного обладнання оцінили в`язкісні властивості сумішей на основі ПП та різних добавок. Криві течії описуються ступеневим рівнянням (3):


τ = m·γn, (3)


де τ –напруження зсуву для даної полімерної суміші, Па; γ – градієнт швидкості для даної полімерної суміші, с-1; n – ступінь неньютонівської поведінки.



Рис. 1. Міцність синтетичного волокна в залежності від кількості добавки в суміші ПЕ+добавка: 1 – ПЕ+СЕВА 11304-75; 2 - ПЕ+СЕВА 11505-375; 3 - ПЕ+СЕВА 117-6-2250; ПЕ+співплімер етилену з акриловим ефіром




Рис. 2. Міцність синтетичного волокна в залежності від кількості добавки в суміші ПП+добавка: 1 – ПП+СЕВА 11304-75; 2 - ПП+СЕВА 11505-375; 3 - ПП+СЕВА 117-6-2250; ПП+співполімер етилену з акриловим ефіром


На основі отриманих графічних залежностей lg τ =f(lg γ) визначили значення ступеня неньютонівської поведінки n для даної полімерної суміші та його зміну в залежності від складу полімерної композиції. Показано, що ступінь неньютонівської поведінки в композиції на основі 50% ПП21060 та 50% добавок має наступні значення: СЕВА 11304-75 – 0,5; СЕВА 11505-375 – 0.6; СЕВА 11706-2250 – 0,7; співполімер етилену з акриловим ефіром – 0,5.

Проведені електронномікроскопічні дослідження структури сумішей полімерів, з яких виготовляли синтетичні волокна, дали можливість оцінити розподіл мікроволокон добавки в матриці поліолефіну на прикладі СЕВА 11706-2250 в ПП 21060.

Проведені калориметричні дослідження за допомогою ДСК показали на скануючих кривих два злами, що відповідають температурам плавлення двох фаз котрі існують окремо одна від одної. Інфрачервоні спектри сумішей полімерів, які отримані на спектрофотометрі ІЧ–20 в області 700-3700 см-1, показали, що морфологія суміші полімерів являє собою волоконний тип без зміни стуктури кожного з компонентів.

У четверому розділі досліджено технологічні параметри одержання якісного нетканого композиційного матеріалу із застосуванням волокон із сумішей полімерів та волокон натуральної шерсті. Визначено фізико-хімічні аспекти одержання якісного композиційного синтетичного волокна на пресі ЧП 20х25 та на екструдері ЕКЧД 90/185. При переробці на ЕКЧД 90/185 полімерних сумішей на основі ПП і ПЕ з різним вмістом добавок визначено показники напруження зсуву, ефективної в`язкості та узагальнюючої деформації.

З урахуванням отриманих даних були визначені режими роботи екструдера ЕКЧД 90/185 (табл. 1). Це дало змогу варіативно, при різному співвідношенні добавок (10 – 50 %), отримати волокна із сумішей полімерів на основі ПЕ та ПП та визначити показники руйнівного напруження, а також відносне видовження при розриві волокон. Залежність ступеня неньютонівської поведінки полімерної композицій від вмісту добавки в діапазоні температур Т = 473 – 503 К визначалася залежністю (4):


nφ = n0 · ek1 j, (4)


де n0 - ступінь неньютонівської поведінки розплаву чистого (без добавок) ПП 21060 (ПЕ 274 – 75); к1 – коефіцієнт, який враховує вплив добавок на текучість розплаву полімерної композиції; φ – вміст добавок в полімерній композиції.

Отже, для виготовлення волокон із сумішей полімерів на основі ПП та ПЕ