РАЗРАБОТКА КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ ВОЛЛАСТОНИТОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЛИНОЛЕУМОВ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается результаты исследований по разработке композиционных полимерных материалов с использованием тонкодисперсных волластонитов для производства линолеумов применяемых в строительной отрасли промышленности. В статье также приведены типичные свойства волластонита, а также сравнительно исследован химический состав других силикатсодержащих минеральных ингредиентов. Разработана рецептура и исследована сравнительные физико-механические и технологические свойства существующего линолеума и разработанных композиций на основе поливинилхлорида, тонкоизмельченного волластонита и других наполнителей. Показано, что разработанный нами композиционный пластифицированный поливинилхлоридный материал, с использованием 23,8 масс.ч. тонкоизмельченного волластонита и других органоминеральных наполнителей, имеют значительно высокие физико-механические свойства по сравнению с свойствами существующего линолеума. При этом следует отметить, что существенное повышение физико-механических и эксплуатационных свойств разработанных композиционных поливинилхлоридных линолеумов на основе разработанных рецептур, которые полностью отвечали требованиям строительных напольных покрытий.

ABSTRACT

The article discusses the results of research on the development of composite polymer materials using finely dispersed wollastonites for the production of linoleum used in the construction industry. The article also provides typical properties of wollastonite, as well as comparatively investigated the chemical composition of other silicate-containing mineral ingredients. The formulation was developed and the comparative physico-mechanical and technological properties of the existing linoleum and the developed compositions based on polyvinyl chloride, finely ground wollastonite and other fillers were investigated. It is shown that the composite plasticized polyvinyl chloride material developed by us, using 23.8 wt.h. finely ground wollastonite and other organomineral fillers, have significantly high physical and mechanical properties compared with the properties of existing linoleum. At the same time, it should be noted that there is a significant increase in the physical, mechanical and operational properties of the developed composite polyvinyl chloride linoleums based on the developed formulations that fully meet the requirements of building floor coverings.

Ключевые слова: волластонит, поливинилхлорид, линолеум, наполнитель, рецептура, тальк, каолин.

Keywords: wollastonite, polyvinyl chloride, linoleum, filler, formulation, talc, kaolin.

Введение. В мире в производстве композиционных полимерных материалов большую роль играют дисперсионные наполнители, которые позволяют повысить физико-механические и технологические свойства компонентов и снизить стоимость линолеума, который разрабатывается на основе тонкоизмельченного волластонита. В этом аспекте, разработка новых видов линолеума на основе композиционных полимерных материалов и тонкоизмельченного дисперсного волластонита для применения в производстве линолеума имеет важное значение [1-3].

В современном мире во многих областях природным материалам пришли синтетические, получившие свое широкое распространение за счет более низкой стоимости и большого разнообразия свойств. Другим важным преимуществом синтетических материалов является создание новых материалов и технологий их получения путем подбора сырьевых материалов, их соотношения в сырьевой смеси, называемой композицией, и технологических параметров. Это позволяет оптимизировать свойства синтетических материалов под конкретным условиям эксплуатации и расширить возможности их использования путем получения материалов с набором новых технологических и эксплуатационных свойств. Дальнейшего развития технологий получения и последующего применения являются композиционные материалы или композиты, к которым относятся материалы, состоящие из двух или более компонентов. При этом один из компонентов, называемый матрицей или связующим, составляет в материале сплошную фазу, в которой распределены другие компоненты, называемые наполнителями [2-4].

Преимуществами современных полимерных композиционных материалов являются их высокая прочность, малый вес, технологичность, невосприимчивость к агрессивным эксплуатационным средам, долговечность. Все это обуславливает пристальное внимание к этим материалам в строительной отрасли - возможные перспективы их применения очевидны. В тоже время эти материалы обладают рядом своих особенностей, которые могут выступать и как их недостатки и как их преимущества в зависимости от поставленной задачи - малая ударная вязкость, хрупкое разрушение, высокая удельная прочность, высокая деформативность, совмещение процесса проектирования материала и конструкции [3-4].

Приоритетное значение приобретает создание экологически чистых ре­сурсосберегающих композиционных материалов различного назначения, особенно полимерным материалам, путем переработки местных минеральных ресурсов [5-7].

Основным назначением ингредиентов является изменение свойств композиционных полимерных и лакокрасочных материалов и качественных показателей изделий в нужном направлении, так как ингредиенты играют решающую роль в формировании свойств композиционного полимерного материала [6-8].

Целью исследования является разработка композиционных полимерных материалов с использованием тонкодисперсных волластонитов для производства линолеумов.

Результаты исследования и их обсуждение. О промышленном освоении нового вида минерального сырья – волластонита и для организации эффективной добычи и экспорта волластонитового концентрата необходимо в первую очередь изучить минералогические, химические, структурно-текстурные особенности минеральных типов волластонитовых руд, а также определить характер размещения различных типов руд в пространстве [3-4].

В последние годы подтверждается постоянный рост и спрос на волластонит во всех странах мира [5-7]. В таблице 1 приведены типичные свойства волластонита.

Таблица 1.

Типичные свойства волластонита

Как видно из таблицы 1, что морфология волластонита имеет игольчатую форму и по свойствам: по твердости и растворимости отвечает требованиям поставленный для производства линолеума.

На рисунке 1 приведен изображение природных порошков волластонита полученный по растровой электронной микроскопии (РЭМ).

Рисунок 1. РЭМ изображения природного волластонита

Растровая электронная микроскопия использовались для определения микроструктуры образцов и преобладающих механизмов упрочнения, которые имеют место в этих материалах [6-8].

Композиционные материалы, кристаллическая фаза которых могут формироваться на основе волластонита, все более привлекают внимание и становятся объектом интересных исследований. К основным технологическим достоинствам волластонита относятся высокие диэлектрические характеристики при высоких физико-механических свойствах, сравнительно низкая температура плавления и коэффициента линейного термического расширения, малая усадка и др. Расплавы и стекло на основе волластонита отличаются активной кристаллизационной способностью [5-8].

На основе проведенных многочисленных исследований нами разработана рецептура и технико-эксплуатационные свойства композиционных материалов, содержащих тонкоизмельченный волластонит, используемый для производства поливинилхлоридного линолеума. Выше проведенными исследованиями была показана целесообразность использования тонкоизмельченного волластонита для изготовления композиционных полимерных материалов различного назначения. Разработанная рецептура и свойства известного, существующего и разработанного однородного композиционного линолеума на основе поливинилхлорида и тонкоизмельченного волластонита, а также их сравнительные характеристики представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Рецептуры и сравнительные свойства существующего линолеума и разработанных композиций на основе поливинилхлорида, тонкоизмельченного волластонита и др. наполнителей

Как видно из таблицы 2, что разработанный нами композиционный пластифицированный поливинилхлоридный материал, с использованием 23,8 масс.ч. тонкоизмельченного волластонита и других органоминеральных наполнителей, имеют значительно высокие физико-механические свойства по сравнению с свойствами существующего линолеума. Необходимо отметить, что в составе поливинилхлоридной композиции в два раза меньше применяется дорогостоящая белила, а минеральные наполнители тальк или каолин, или мель применяется 1 масс.ч. чем 6, 7 масс.ч.

Заключения. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что тонкоизмельченный волластонит в производственных рецептах проявляет эффективное влияние на технологические и эксплуатационные свойства полимерных композитов. При этом следует отметить заметное улучшение физико-механических и технологических свойств линолеума на основе композиционных поливинилхлоридных материалов. Особенно существенно повышается физико-механические свойства линолеума на основании разработанных рецептур, которые полностью отвечали требованию строительных напольных покрытий.

Список литературы:

1. Негматов С.С. Основы создания неорганических композиционных материа­лов. - Ташкент: НТК «Фан ва тараккиет», 1994. - 242 с.
2. Негматов С.С. Современное состояние и перспективы развития исследований в области композиционных материалов в Республике Узбекистан. //ДАН. - Ташкент, 1997. - С. 3-21.
3. Умирова Н.О., Хотамкулов Б.И., Негматов С.С., Негматова К.С., Бозорбоев Ш.А. О структуре, cocтаве и свойстве волластонитовой руды Койташского месторождения. // Композиционные материалы, 2023, №1, - С. 238-239.
4. Ибадуллаев А., Юсупбеков А.Х., Таджибаева Г.С. Исследование влияния волластонита на термоокисление и деструкцию эластомеров //ДАН РУз. – Ташкент, 1995. - №1. - С. 34-37.
5. Умирова Н.О., Хотамкулов Б.И., Негматов С.С., Негматова К.С., Бозорбоев Ш.А. Актуальность разработки и применения тонкоизмельченных волластонита в производстве линолеумов и лакокрасочных материалов // Композиционные материалы. №1/2023 г. Ташкент. - 242 с.
6. Умирова Н.О., К.С. Негматова, Ш.А. Бозорбоев, Ж.Н. Негматов, Б.И. Хотамкулов, Негматов С.С., Тошбоева Ш. Исследование влияния тонкоизмельченных механоактивированных волластонитов и других минеральных наполнителей на физико-механические свойства поливинилхлоридных полимерных материалов для получения линолеумов // Universum: технические науки: электронный научный журнал. Москва 2023. 7 (112) – C. 40-45.
7. Умирова Н.О., Бозорбоев Ш.А., Негматов Ж.Н., Н.С. Абед, Негматова К.С., Хотамкулов Б.И., С.Р. Мусакаева. Исследование физико-механических свойств композиционных поливинилхлоридных полимерных материалов с использованием механоактивированного волластонитового наполнителя для применения в производстве линолеумов // Universum: технические науки: электроный научный журнал. Москва 2023. 7 (112) – C. 54-61.
8. Негматов Н.С., Гулямов Г., Болласов К.Т. Полимерные композиционные материалы, наполненные тонкоизмельченным волластонитом // Конф. молодых ученых «Химия и физика ВМС». - Ташкент, 24 мая 2001. - С. 94-95.