ИЗМЕНЕНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОБУВНЫХ ПОДОШВЕННЫХ КОМПОЗИЦИЙ В ХОДЕ ПЛАСТИФИКАЦИИ

АННОТАЦИЯ

В статье исследовано влияние сложного диоктилсебацината, низкомолекулярного полиэтилена, атактического полипропилена на изменения потребительских и технологических свойств обувных подошвенных композиций на основе полиолефинового термопластичного эластомера. В качестве базовой композиции для выявления влияния различных типов пластификаторов на изменения деформационно-прочностных и реологических свойств полиолефинового термопластичного эластомера использована полимерная смесь на базе полиэтилена низкого давления и тройного этиленпропиленового каучука.

В ходе проведенные исследование по изучению влияние различных пластификаторов на потребительские и технологические свойства термопластичных эластомерных композиций предназначенных для низа обуви специального назначения позволили, определит минимум и максимум содержание пластификаторов которого позволяют целенаправленно регулировать процесс переработки полимерных композиций.

ABSTRACT

The article investigates the effect of complex dioctyl sebacate, low molecular weight polyethylene, and atactic polypropylene on changes in the consumer and technological properties of footwear sole compositions based on a polyolefin thermoplastic elastomer. As a base composition, a polymer mixture based on low-pressure polyethylene and triple ethylene-propylene rubber was used to determine the influence of various types of plasticizers on changes in the deformation-strength and rheological properties of the polyolefin thermoplastic elastomer.

During the conducted research to study the influence of various plasticizers on the consumer and technological properties of thermoplastic elastomeric compositions intended for special-purpose footwear, it was possible to determine the minimum and maximum content of plasticizers, which allows for purposeful regulation of the polymer composition processing process.

Ключевые слова: Пластификаторы, деформационно-прочностные свойства, реологические свойства, термопластичные эластомерные композиции, эффективная вязкость, многокомпонентные системы.

Keywords: Plasticizers, deformation and strength properties, rheological properties, thermoplastic elastomeric compositions, effective viscosity, multicomponent systems.

Введение. Практически все полимерные материалы, нашедшие применение в промышленности, представляют собой многокомпонентные системы.

К числу многокомпонентных полимерных материалов в полной мере относятся пластифицированные и наполненные полимеры, смеси полимеров, представляющие собой композиции более высоких степеней сложности.

Хорошо известно, что свойства таких простейших композиций, как гомополимер - пластификатор или гомополимер - наполнитель, уже не могут быть рассмотрены в рамках схем аддитивности, т.е. на основании известных характеристик исходных компонентов. Еще большие отклонения от аддитивности наблюдаются в смесях двух и более полимеров [1,2]. В подобных смесях в зависимости от уровня совместимости компонентов возможен широкий диапазон модификации значений различных показателей свойств. Корректное описание пластифицированных и наполненных полимерных смесей требует учета их многокомпонентности.

Материалы и методы. Широкое применение в полимерных композициях нашли пластификаторы, изменяющие значения показателей технологических свойств смесей и технические показатели полимерных материалов. В результате пластификации полимерных композиций происходит снижение вязкости и возрастание пластичности, снижается энергетические затраты на изготовление и переработку композиций, происходит снижение стоимости материалов[3-5].

Обязательным условием, определяющим возможность практического применения пластификаторов, является их совместимость с полимером.

Тип пластификатора для полиолефинового термопластичного эластомера подобрать довольно сложно из-за двухфазности его композиций.

В качестве базовой композиции для выявления влияния различных типов пластификаторов на изменения деформационно-прочностных и реологических свойств полиолефинового термопластичного эластомера использована полимерная смесь на базе полиэтилена низкого давления и тройного этиленпропиленового каучука, имеющего исходные значения показателей свойств, приведенные ниже в таблице 1.

Таблица 1.

Показатели свойств базовой композиции

Результаты и обсуждение. Исследовано влияние трех типов пластификаторов: сложного диоктилсебацината (ДОС), низкомолекулярного полиэтилена (НМПЭ), атактического полипропилена (АТПП).

Указанные пластификаторы в количестве 5, 10, 15, 20% вводили на лабораторных вальцах в готовый полиолефиновый термопластичный эластомер. Полученные пленки прессовали при температуре плит 180-190°С и давлении 15 МПа в течение 5 мин.

Физико-механические испытания полученных образцов проводили по стандартным методикам. Значения реологических свойств получены на торсионном пластографе фирмы «Брабендер» (Германия) [6,7].

В таблице 2 приведены значения характерных температур исходной и пластифицированной композиций.

Введение пластификаторов позволяет расширить диапазон минусовых температур, снизить температуру переработки, а при оптимальном варианте последней обеспечить снижение вязкости расплава композиций.

Таблица 2

Значения характерных температур исходной и пластифицированной композиции

На рисунке 1 приведены зависимость эффективной вязкости (а), относительного (б) и остаточного (в) удлинения, прочности при растяжении (г) от типа и содержания  пластификатора.

Рисунок 1. Зависимость эффективной вязкости (а), относительного (б) и остаточного (в) удлинения, прочности при растяжении (г) от типа и содержания пластификатора: 1-HMПЗ; 2-АТПП; 3-ДОС

Наиболее эффективным пластификатором для полиолефиновых термопластичных эластомеров следует признать диоктильсебацинать (ДОС) (рис.1, а), введение которого в количестве 10% снижает вязкость композиции в 5 раз.

Различную степень влияния пластификаторов на снижение вязкости композиции можно объяснить химическим составом пластификаторов и, как следствие, различной совместимостью с полиолефиновом термопластичном эластомером.

ДОС является активным пластификатором, хорошо совмещающимся как с полиолефиновой, так и с эластомерной фазой, поэтому эффект пластификации выражен наиболее ярко.

Атактический полипропилен (АТПП) имеет лучшую совместимость с полиолефиновой фазой, чем с эластомерной, и большую молекулярную массу, чем ДОС. Все это приводит к уменьшению эффекта пластификации.

Низкомолекулярный полиэтилен (НМПЭ) совместим с эластомерной фазой полиолефинового термопластичного эластомера, которая является дискретной фазой полимерной смеси, поэтому влияние его на изменение эффективной вязкости значительно ниже других рассматриваемых типов пластификаторов.

Наряду со снижением значений эффективной вязкости композиции при введении пластификаторов в полимерную матрицу наблюдается изменение значений деформационных показателей (рис.1, б, в).

Степень влияния пластификаторов на изменение значений деформационных свойств композиций определяется совместимостью их с двухфазной матрицей полиолефинового термопластичного эластомера.

Для показателя относительного удлинения при разрыве характерна линейная зависимость при увеличения содержания пластификатора НМПЭ в композиции. ДОС практически не влияет на этот показатель. Оптимальное количество АТПП в композиции составляет 10%, увеличение содержания АТПП приводит к снижению значений показателя относительного удлинения при разрыве.

Показатель остаточного удлинения снижается при введении в композицию пластификаторов ДОС и ΑΤΠΠ.

Введение в композицию НМПЭ приводит к резкому повышению значений показатели остаточного удлинения, что может быть обусловлено эффектом структурной пластификации [2]. Подтверждением этой гипотезы является полное восстановление первоначальных размеров образцов после их выдержки в термостате при температуре 70°С в течение 2-х ч.

Основным недостатком применения пластификаторов является снижение значений прочностных показателей полимерных пластифицированных композиций. На значения прочности композиций (рис.1, г) исследованные типы пластификаторов оказывают различное влияние: аддитивное снижение показателя прочности при разрыве при использовании НМПЭ и неаддитивное для других типов пластификаторов.

Введение в композицию 5% ДОС резко снижает значение показателя прочности, при добавлении большего количества ДОС происходит монотонное снижение прочности.

Небольшое количество АТПП в матрице полиолефинового термопластичного эластомера резко снижает прочностные характеристики композиции, что можно объяснить эффектом структурной пластификации непрерывной полипропиленовой фазы полиолефинового термопластичного эластомера.

Заключение. Таким образом, проведенные исследование по изучению влияние различных пластификаторов на потребительские и технологические свойства термопластичных эластомерных композиций для низа обуви специального назначения позволили определит минимум и максимум содержание пластификаторов которого позволяют направленно регулировать процесс переработки полимерных композиций.

Список литературы:

1. Мэнсон ДЖ., Сперлинг Л. Полимерные смеси и композиты. М., 2009.
2. Aндрианова Г.П. Физико-химия полиолефинов (структура и свойства). М., 2004.
3. MUSAYEV S. S., SAMIYEVA G. O. OPTIMIZATION OF VALUES OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS FOR OBTAINING THERMOPLASTIC POLYMER COMPOSITION FOR BOTTOM SHOES //Leather & Footwear Journal/Revista de Pielarie Incaltaminte. – 2021. – Т. 21. – №. 4.
4. Musaev S., Samiyeva G. Study of the morphology of shoe sole composites based on domestic suspension polyvinyl chloride and ethylene-vinyl acetate copolymer //E3S Web of Conferences. – EDP Sciences, 2023. – Т. 390. – С. 05018.
5. Захаров В.П., Ахмедханов Р.М., Назарова А.Ю., Захарова Е.М. Влияние условий термомеханической переработки на деформационно-прочностные свойства ПВХ-пластиката. Вестник Башкирского университета.  2016. Т. 21. №1. стр. 55-57.
6. Павлинов А.В. Подошвенные материалы на основе синтетических полимеров. Вестник Казанского технологического университета. 2014. №6. стр. 101–103.
7. Карабанов П.С., Жихарев А.П., Белгородский B.C. Полимерные материалы для низа обуви. Москва: Академия, 2006. 206 с.