ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ КРАХМАЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИЭТИЛЕНА

АННОТАЦИЯ

В данном исследовании проводились исследования по переработке вторичного полимерного полиэтилена. В частности, синтезирован сополимер вторичного полиэтилена и полифосфата аммония, а в основную цепь введено крахмальное звено. Также в ходе экспериментов изучали показатели ИК-спектра и механическую прочность синтезированной композиции.

ABSTRACT

 In this study, studies were carried out on the processing of recycled polymer polyethylene. In particular, a copolymer of recycled polyethylene and ammonium polyphosphate was synthesized, and a starch unit was introduced into the main chain. Also, during the experiments, the IR spectrum indicators and the mechanical strength of the synthesized composition were studied.

Ключевые слова: крахмал, полиэтилен и полифосфат аммония.

Keywords: starch, polyethylene and ammonium polyphosphate.

Введение

В области химии высокомолекулярных соединений использование полисахаридов и крахмалов, широко распространенных в природе и легко возобновляемых, является одной из актуальных задач на сегодняшний день [1]. Синтетические сополимеры с механической прочностью могут быть получены путем прививки природного крахмала к цепи органического сополимера [2-3].

В данной исследовательской работе синтезирован экологически безопасный и механически прочный привитой сополимер и изучены его физико-химические свойства.

Экспериментальная часть

Для эксперимента брали вторичных полиэтилен, полифосфат аммония и крахмал в соотношении 6:4:2 и перемешивают механической автоклавом в течение 90 минут при температуре 140-150°С. Полученную композиции пропускают через экструдер и превращают в гранулы.

С целью изучения физико-химических характеристик композиции полиэтилена, полифосфата аммония и крахмала, синтезированных в ходе эксперимента, были изучены показатели спектра ИК [4].

Результаты и обсуждение

Показания ИК-спектроскопии были проанализированы для анализа функциональных групп и химических связей композиции. Полимерных композиции полиэтилен- полифосфат аммония крахмал в параметрах ИК-спектроскопии показывает характеристические линии поглощения валентных колебаний группы -С-Н- 2916,37-2848,86 см^-1, деформационных колебаний С-С и С-Н 1471,69 см^-1 и 719,45 см^-1. Связи С-Н, принадлежащие крахмалу, также давали линии поглощения при 1080,14 см^-1. В ИК-спектроскопии имеется линия поглощения, принадлежащая простому эфиру C-O-C при 908,47 см^-1, P-O при 1014,56 см^-1 и валентному колебанию N-H при 729,09 см^-1, которые отличаются от линий поглощения полиэтилен крахмала и ПФА-парков (Рис. 1).

Рисунок 1. ИК спектр композиции

Также с целью сравнения механической прочности полиэтилена и полиэтилен аммоний полифосфата крахмальной композиции - по ГОСТ-1262 и эластичности - по ГОСТ-9550-81 исследовали аппараты  AGS-X (Рис. 2-3)

Рисунок 2. Механическая прочность полиэтилен

Рисунок 3. Механическая прочность композиции

Образцы перед испытаниями кондиционируют, используя стандартизованные условия. Поскольку свойства некоторых пластмасс резко изменяются даже при небольших колебаниях температуры, проводится испытания в стандартной лабораторной атмосфере при температуре 23±2 °С и относительной влажности окружающего воздуха 50±5%. Согласно рекомендациям ASTM D618, для выполнения испытаний необходимо следовать процедуре А.

Предел прочности при растяжении. Скорость растяжения определяется либо по относительной скорости перемещения зажимов, либо по меткам на образце. Стандарт ГОСТ-1262 устанавливает три различных основных скоростей. Как общее правило, наиболее часто испытания проводят при скорости 0,2 дюйма/мин. также то следует скорость испытаний исходя из того, что разрыв образца в результате его растяжения должен наступить во временном интервале между 30 с и 5 мин.

В процесс исследование образцы нагружают возрастающей нагрузкой, величину которой фиксируют по шкале динамометра. Скорость нагружения составляет 25 мм/мин при определении прочности и относительного остаточного удлинения. В момент разрушения фиксируют наибольшее усилие и определяют прочность.

при растяжении по формуле

F_p – нагрузка, при которой образец разрушился, S₀ – начальное поперечное сечение образца.

Образцы, разрушившиеся за пределами рабочей части, за результат не принимают. По удлинению в момент разрушения _DL определяют относительное удлинение при разрыве:

_DL – изменение расчетной длины образца в момент разрыва, мм; L₀ – расчетная длина.

Модуль упругости определяют по формуле

F₁, F₂ – значения нагрузок, соответствующих относительному удлинению 0,1% и 0,3%, Н; _DL₁, _DL₂ – удлинение при нагрузках F₁, F₂ соответственно, мм.

За результат измерения прочности, относительного удлинения и модуля упругости принимают среднее арифметическое значение для всех образцов [5].

На основании приведенного анализа была рассчитана механическая прочность полиэтилена и полиэтиленовой композиции и определены следующие показатели [6].

Показателями данной таблицы установлено, что показатели механической прочности композиции полиэтилена, полифосфата аммония крахмала положительные по сравнению с полиэтиленом (1-табл).

Таблица 1.

Сведения сравнения механическая прочность полиэтилен и полиэтилен, аммоний полифосфат и крахмальной композиции

Таким образом, в ходе данного исследования была синтезирована биоразлагаемая крахмальная композиция с использованием вторичного полиэтилена. При изучении показателей ИК-спектроскопии полученной композиции было установлено, что крахмал полностью вошел в состав сополимера. Также был проведен сравнительный анализ механической прочности данной композиции по сравнению с полиэтиленом и получен положительный результаты.

Список литературы:

1. Э.Т.Крутько, Н. Р.Прокопчук, А. И. Глоба «Технология биоразлагаемых полимерных материалов», «Белорусский Государственный технологический университет», 2014 г., ст. 8-15.
2. Каршиев  М.Т.,  Норматов  Б.Р.,  Сафарова  М.А.,  Нурқулов  Ф.Н.  биологический исследование физико-химических свойств биоразлагаемых полимерных композитов. КарГУ вест. 2022/06,  84-87.
3. Мехоношина, А.В. Исследование способности полимерных композитных материалов к биодеструкции / А.В. Мехоношина, Э.Х. Сакаева // Химия. Экология. Урбанистика. - 2018. - Т. 2018. - С. 211-215.
4. Каримова Д.А. ИК - спектроскопические исследования интерполимерных комплексов полианилинов с поликислотами // «Наука. Мысль: электронный периодический журнал». Научный журнал «Science. Thought: electronic periodic journal» scientific e-journal. №2. 2017г. Ст. 17-32.
5. https://mplast.by/encyklopedia/opredelenie-prochnosti-i-modulya-uprugosti-pri-rastyazhenii-polimernyih-materialov/
6. Романова Н.В., Шафигуллин Л.Н., Гумеров И.Ф. «Физика полимеров и композиционных материалов» учебно-методическое пособие, 2017 г. ст. 32-81