ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ. ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА НА СВОЙСТВАХ ДПК МАТЕРИАЛОВ

АННОТАЦИЯ

При изучении физико-механических свойств ДПК материалов, исходя из требований эксплуатационных направлений, доказано что изменение прочности свойств и долговечность материала зависит от климатических условий. Важным аспектом научного исследования, проводимых в этом направлении, является то, что изучается деформационная сторона по термическому эффекту при заключении эксплуатационного периода композиционного материала. В связи с этим, всегда систематически изучается влияние наружных эффектов на свойствах ДПК материалов.

ABSTRACT

When studying the physical and mechanical properties of WPC materials based on the operational requirements, it was proved that the strength properties and durability of the material change depending on climatic conditions. An important aspect of scientific research carried out in this direction is the study of the deformation side of the thermal effect at the end of the operational period of the composite material. In this regard, the influence of external effects on the properties of WPC materials is always systematically studied.

Ключевые слова: ДПК материалы, термогравиметрический анализ, предел прочности, температура.

Keywords: WPC materials, thermogravimetric analysis, tensile strength, temperature.

Введение. В производстве ДПК материалов необходимо учитывать основные аспекты эксплуатационных параметров, таких как термический эффект от места и климата, где будут использованы ДПК материалы. Потому что есть два типа древесины, хвойная и лиственная древесина, в которых лиственные породы имеют более высокие механические свойства, чем хвойные породы, и, в свою очередь, материалы, произведенные на их основе, относительно прочны. Помимо известных нам деревообрабатывающих и мебельных производств, деревянные материалы в строительной отрасли в условиях Узбекистана в основном импортируются. Листопадные древесные породы хвойных довольно трудно выращивать в климате Узбекистана, и этот тип дерева не имеет большого промышленного значения. Поэтому древесные композиционные материалы (ДСП, МДФ, фанера и др.), широко применяемые в деревообрабатывающей промышленности и производствах на их основе, импортируются.

Исходя из этого, в условиях Узбекистана создание и отработка технологий производства композиционных материалов осуществляется на основе местных пород древесины и их механических свойств. В наших предыдущих исследованиях было исследовано влияние древесных наполнителей в древесно-полимерных композиционных материалах на композиционные механические свойства отходов древесной стружечных (ДСтП) и древесноволокнистых (МДФ, ХДФ) плит, которые являются древесными композиционными материалами, широко используемые в мебельной промышленности.

В настоящее время, годовой объем потребности ПВХ на предприятиях производящих материалов композитов на основе ПВХ в Узбекистане составляет 8000-10000 тонн, и 10-20% его, то есть около 2000 тонн используется в качестве вторичного ПВХ. Что касается кальций карбоната (СаСО₃) объемы поставок на производственных предприятий достаточны для обеспечения потребностей. В данном научном исследование есть достаточный объем древесных отходов от наших лесопильных заводов и предприятий по производству мебели и изделий из дерева. Для примера, количество предприятий, производящих мебель и деревянные изделия в городе Ташкенте, составляет около 3000, а это означает, что эти предприятия в настоящее время импортируют около 1000 м³ древесной стружечных(ДСтП) и древесноволокнистых(МДФ, ХДФ) плит в месяц, 20% от этого количества, т.е. 200 м³, это отходы. Однако, в настоящее время предприятия по производству ДСтП действуют в Сырдарьинской, Сурхандарынской и Джизакской областях.

Помимо этого, в Узбекистане много действующих рекламных агенств которие широко исползуют композиционных материалы полученных методом экструзии на основе ПВХ и кальций карбоната (СаСО₃). Мы также рассмотрели полимерный композиты в виде плитных материалов полученной экструзии на основе ПВХ использущий место древесной стружечных(ДСтП) и древесноволокнистых (МДФ, ХДФ) плит в мебельных промищленности. Однако состав этих материалов состоит 80% на импортных материалах. Эти материалы по физико-механическим свойствам показали положительные результати по сравнению с показателями ДСтП, МДФ и ХДФ плит.

Методы и материалы. В данном научном исследовании  были изучены термогравиметрические свойства ДПК материалов на основе тополя и поливинилхлорида, то есть мы использовали для получения ДПК местные сырьё; Ташкентской области, вторичного поливинилхлорида от поливинилхлорид суспензионного марки С-6346 химического производственного комплекса «НавоиАЗОТ» в Навоийской области, образцы композиционного материала получены методом экструзии на основе вторичного поливинилхлорида и вспомогательных химических наполнителей производства Китая от предприятия «ХАМКОР-Р», работающего в городе Ташкенте, по нескольким разработанным рецептурам. Для изучения термогравиметрический свойства использовали Китайский термический анализатор MODEL KL-JS-1000A.

Экспериментальная часть. Было разработано пять разных рецептов, где массовая доля древесного наполнителя (мука тополя) увеличивается с снизу вверх. Мы изучали эксплуатационные свойств полученных образцов. Нам известно, что по ГОСТ требованию для композиционных материалов на основе древесины в зависимости от области использования  надо соответсвовать следующими свойствами: плотностью, водо- и влагостойкостью, прочность на изгиб и разтяжку, термогравиметрический прочность. Поэтому эти параметры были проверены  в лабораторных условиях.                        

Рисунок 1. Напольнители для получения ДПК композиции

При подготовке образцов к испытаниям их выдерживали в атмосферных условиях в течение 16 часов по ГОСТ 12423-66. Потом термогравиметрический анализ проводили по методике ГОСТ 29127-91(ИСО-7111-87). С перва поставили оборудование которий проводили на подогрева потом путем нагревания анализатора образцы нагревали в интервале от 30°С до 1000°С и контролировали потерю массы образцов.

Таблица 1

Мы все плученные данные обьеденили ниже в таблице

Выше указанным таблице мы можем видит среди составов 5 рецептур на основе наполнителя из отходов древесины тополя образцы состава 2 и 3 показали хорошие результаты при термогравиметрическом анализе. В образцах состава на основе отходов тополя показатели образцов, полученных по 3-й и 5-й рецептуре, были выше. То есть было замечено, что увеличение массовой доли древесины тополя в рецептуре повысило ее устойчивость к термическому воздействию.

а

б

в

Рисунок 2. Диаграмма термагравиметрического эффекта образцов

Результаты в приведенных выше таблицах и диаграммах показывают, что параметры термагравиметрического эффекта полученных образцов композиций увеличивается от зависимости массовой доли древесного наполнителя в композиции, эта причина характеризует физические свойства древесного сырья т.е. по своей физической структуре древесина пористая и имеет свойство термического эффекта.

Заключение. Особое внимание обращает на себя тот факт, что как первичный поливинилхлорид, так во вторичный, во всем интервале массовой доле древесного наполнителя как тополя данного исследования образующихся физик-механических свойств намного больше. По всей видимости это объясняется, тем, что:

Во-первых, плотность ДПК образцов отвечает требованием используемый промышленности.

Во-вторых, свойства термагравиметрического эффект даёт композицию возможность использования в наружные работы строительства.

Исследование изменения массовой долю древесного наполнителя в изделия из ДПК в виде террасных досок производства в лаборатории было выполнено. Матричным полимером был поливинилхлорид. Влияние компонентов древесины на хим. проанализированы структурно-термические и энергетические свойства лигнина различных видов, а также гемицеллюлозы. Это установлено, что ДПК материалы обладает достаточно высокой устойчивостью к климатическим воздействиям. Интенсивность изменения физик-механические свойства зависит не только от влажности окружающей среды, но и от температуры, состава материала и химический состав компонентов. Все это справедливо для изделий из ДПК, используемых для наружных работ, также могут найти применение в строительной сфере.

Список литературы:

1. S. Aliev, A. Juraev, G.Ilkhamov, F. Magrupov “Optimization composition of the wood-polymer composition on the based polyvinyl chloride”, Chemistry and chemical engineering. https://elibrary.ru/item.asp?id=44495324, Tashkent. N 3 2020 33-37 pp.
2. S. Aliev, G. Rakhmanberdiev, B. Sharafatdinov “Study of physical and mechanical properties of wood-polymer composition materials made on the basis of local wood flours and polyvinyl chloride”. Technical science and innovation 2022 N 4. Tashkent. 211-214 pp.
3. Ф.А. Магрупов, И.М. Алимов, С.М. Турабджанов “Высоконаполненные полиолефиновые композиции. Сообщение 1. ЭПР спектроскопическое исследование изменение в структуре полиолефинов и древесины”. Пластические массы, №9-10, 2016. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2016-9-10-42-46
4. Ф.А. Магрупов, И.М. Алимов, С.М. Турабджанов “Высоконаполненные полиолефиновые композиции. Сообщение 2. ЭПР спектроскопическое исследование изменение в структуре вторичных полиолефинов и древесины”. Пластические массы, №11-12, 2016. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2016-11-12-53-57
5. S.S. Aliev, 2E.A. Egamberdiev, 1G.Yu. Akmalova, G.U. Ilkhamov Аnalysis of physical-mechanical properties of new type of wood-polymer composite materials. Harvard educational and scientific review. Har. Edu.a.sci.rev. 0362-8027 47 Vol.3. Issue 3 Pages 48-53.
6. S.S. Aliev, E.A. Egamberdiev, G.Yu. Akmalova, G.U. Ilkhamov Аnalysis of physical-mechanical properties of new type of wood- polymer composite materials. Harvard educational and scientific review. Har. Edu.a.sci.rev. 0362-8027 47 Vol.3. Issue 3 Pages 48-53
7. Aliev S.S., Egamberdiev E.A., Juraev A.B., Ismatov M.N., Zokirova Z.Q. The Effect of Wood Fillers in Individual Conditions on Wood-Polymer Composites // “Technical science and innovation”,  Tashkent State Technical University named after I.A. Karimov, Tashkent 2023, pp. 208-213.
8. Aliev S.S., Egamberdiev E.A., Akmalova G.Yu. Obtaining environmentally friendly polymer composite material from local wood flour // Al-Farabi Kazakh National University NJSC Faculty of Biology and Biotechnology Department of Biodiversity and Bioresources Research Institute for Problems of Biology and Biotechnology Research Institute for Ecological Problems. Almaty, 2023, pp.168-171
9. Sunnatilla Aliev, Elmurod Egamberdiev, Sadriddin Turabdjanov, Shokhzodbek Rashidov and Asror Juraev Role of fillers in the production of wood-polymer composites// E3S Web of Conferences 434, 02030 (2023) https://doi.org/10.1051/e3sconf/202343402030
10. Ilnur Mavlyutov [In Uzbekistan, for the first time launched the production of wood-polymer composites]. Uzsputnik.ru 2018, Available at (https://sptnkne.ws/nnEF) (accessed 12.04.2018).
11. Samuilova E.O. * , Podshivalov A.V., Fokina M.I., Chursina V.S., Strelnikova I.E. and Uspenskaya M.V. Tensile properties of wood plastic composites based on plant-filled polivinil chloride/poly (3-hydroxybytyrate-co-3-hydroxehenoates matricec // Agronomy Reasearch 18(Si), 980-988. 2020. https://doi.org/10.15159/AR.20.021.
12. Farhana Hazwanee M.Jais1,  Nurzhatul Aziemah A. Omar, and Anika Zafiah Photostability. Characterization of Wood Polymer Composites of Polyvinyl Chloride and Rice Husk to Ultra-Violet Irradiation Expos //MATEC Web of Conferences. IConGDM 2016. http:// doi: 10.1051/matecconf/20167801033 IConGDM 2016 8/
13. P.S. Joshi and D.S. Marathe. Mechanical Properties of Highly Filled PVC/Wood Flour Composites. t: 2010 Journal of Reinforced Plastics and Composites 2010 29: 2522 originally published online 4 March. http:// doi: 10.1177/0731684409353815
14. Arif Delviawan,  Gifu University, Shigehiko Suzuki. Effect of filler properties on physical and mechanical properties of wood plastic composite(s).Shizuoka University «Reviews in Agricultural Science» журнали 7:1-9  , April 2019. doi:10.7831/ras.7.1
15. [Jae Gyoung Gwon a, Sun Young Lee b, Sang Jin Chun b, Geum Hyun Doh b, Jung Hyeun Kim. Effects of chemical treatment of hybrid fillers on physical and thermal properties of wood-polymer composites. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing Volume 41, Issue10, October,2010,pp1491-1497 https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2010.06.011.
16. Avilov, A.; Deruyga, V.; Popov, G.; Rudychev, V.; Zalyubovsky, I. “Non-waste and resource-saving radiation process of polymer modified wood production”. In: 1999 Particle Accelerator Conference, New York City, Proceedings. v. 4, p. 2549-2551, 1999.https://doi.org/ 10.1109/PAC.1999.792772
17. Tao Shen,  Minghui Li, Bo Zhang, Lingxia Zhong, Xiran Lin, Pengpeng Yang, Ming Li, Wei Zhuang, Chenjie Zhu and Hanjie Ying. Improved mechanical properties of polyvinyl chloride-based wood-plastic composites with pretreated corn stalks Front Bioeng Biotechnol. 2021; 9: 829821. Published online 2022 Jan 24. doi: 10.3389/fbioe.2021.829821.
18. Clemons CM. “Wood-Plastic Composites in the United States”, The interfacing of two industries. Forest Products Journal vol. 52, No. 6, June 2002.
19. Turabdjanov, S., Egamberdiev, E., Iskandarov, A., & Zokirova, Z. (2023). Installation of new types of basalt fiber filters in industry. SCHOLAR, 1(10), 106–110. Retrieved from https://researchedu.org/index.php/openscholar/article/view/3109
20. Rashidov Sh.A., Egamberdiev E.A., Turabdjanov S.M. Obtaining cellulose nanocrystals and their use in paper production. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences 1.2 2023, 3-8. https://doi.org/10.29013/AJT-23-1.2-3-8
21. E Egamberdiev, R Kholdarov, R Masharipov, O Muratkulov, G Akmalova, Ergashev Yo, M Mirzakhmedova. Effect of flocculinants on stability of paper materials Austrian Journal of Technical and Natural Sciences 1.2 2023, 9-12. https://doi.org/10.29013/AJT-23-1.2-9-12
22. Egamberdiev Elmurod, Ergashev Yorkinjon, Mahkamov Adham, Umarova Muattar, Akmalova Guzal. Obtaining oil filters from local fiber raw and its advantages. Universum: технические науки 8-3 (101) 2022 – P. 49-54.
23. Egamberdiev Elmurod, Ergashev Yorqinjon, Khaydullayev Khurshid, Husanov Dilshod, Rahmonberdiev Gappor. Obtaining paper samples using basalt fibers and studying the effect of natural glue obtained from chitosan on paper quality. Universum: технические науки 4-13 (97) 2022 – P. 14-18.
24. Gulnoza Iskhakova Elmurod Egamberdiev, Jamshid Ziyadullaev. Obtaining thermal insulation materials containing basalt fiber and cellulose. International scientific and practical conference modern views and research 2021/6, 10-11
25. G'.R.Rakhmonberdiev E.A.Egamberdiev, G.Yu.Akmalova, Yo.T.Ergashev, M.M.Shakirova. The influence of different natural fibers applied on the quality index of the paper. American journal of research 2021/4, 48-57
26. G.Akmalov S.Arslanov, E. Egamberdiev. Physiologically active polymers with anti-tuberculosis activity. International scientific and practical conference modern views and research 2021/2, 48-50.
27. G.Rakhmanberdiev E. Egamberdiev, Yo.Ergashev. Obtaining a filter material based on basalt fiber used for the oil industry. International scientific practical conference modern views and research 2021/2, 63-65
28. Toyir Safarov, Elmurod Egamberdiev, Yorqin Ergashev. Study of the effect of binders on paper materials made based on mineral fibers. Internationales Deutsches Akademika Aachener, Germany 2021, 40-43
29. S.Arslanov, E. Egamberdiev, G.Akmalova. Physiologically active polymers with antituberculosis activity. Modern views and research - 2021, January-February, 2021: Egham. 48-50
30. E. Egamberdiev, Yo.Ergashev, G.Rakhmanberdiev. Obtaining a filter material based on basalt fiber used for the oil industry. Modern views and research - 2021, January-February, 2021: Egham. 63-65