Изучение физико-механических свойств высоконаполненных полиэтиленовых композиций

ВВЕДЕНИЕ

Современное развитие экономики требует создания широкого ассортимента термопластичных полимерных материалов, т.к. ограниченное количество типов крупнотоннажных полимеров не может удовлетворить разнообразные сочетания требований, предъявляемых потребителями для различных областей использования [1,c.148]. Модифи­цированием крупнотоннажных полимеров, совершенствованием процессов их производства, качества сырья и методов совмещения компонентов, удается достигнуть существенного повышения качества, как самих полимеров, так и свойств композитов на их основе, что позволяет расширить ассортимент и области их применения [2,c.57-59].

Возможность создания термопластичных компози­ционных материалов (КМ) на основе полиэтилена (ПЭ) с улучшенными свойствами (физико-механическими, физико-химическими, теплофизическими, электрофизическими, магнитными, оптическими и др.) определяется в большей мере введением наполнителей, которые могут служить искусственными зародышами кристаллизации[3, с.264]

Наполнители – преимущественно твердые неоргани­ческие или органические вещества естественного (минерального или растительного) происхождения. К наполнителям предъявляют следующие требования: совместимость с полимерной матрицей; способность диспергироваться в матрице с образованием композита однородной структуры; хорошая смачиваемость расплавом или раствором полимера; термическая, механическая и химическая стойкость во время приготовления композита, а также хранения и эксплуатации изделия; отсутствие способности существенного ухудшения перерабатываемости композита; невысокая стоимость, а также специ­фические требования, которые предъявляются к наполнителям и зависят от прогнозируемых свойств получаемого КМ [4,c.560].

Одним из наполнителей полиолефинов, кото­рому уделено внимание в литературе, является базальт. Как показали исследования, наиболее хорошие показатели физико-механических и механических свойств наблюдается при введении до 40 мас.ч. базальта как в ПЭВД, так и в ПЭНД [5,c.38-39].

Еще один наполнитель, который используется для получения высоконаполненных полиолефинов, алюмосиликат (АС). АС является активным зародышеобразователем при кристаллизации ПЭВД [6,c.39-43].

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Для получения композиционного материала использовался базальт и вермикулит, измельченный на шаровой мельнице до фракции ≤ 140 мкм в течение 5 часов, в качестве связующего использовали полиэтилен низкого давления (ПЭНД). При выборе эффективного размера частиц наполнителя изучены физико-механические свойства БП и ВП, содер­жащих частицы размером ≤125 и ≤315 мкм. Количество дисперсного наполнителей в полимерной матрице составляли 40 масс. ч., данное количество является оптимальным для композиций на основе дисперсного базальта, вермикулита и полиэтилена. Влияние дисперсного наполнителей оценивали по изменению физико-механических и химических характеристик.

Определение физико-механических свойств показало, что при введении до 50 масс.ч. базальта и вермикулита в ПЭНП, сохраняется комплекс всех свойств (табл. 3), в то же время отмечено повышение прочности при разрыве и понижение относительного удлинения при разрыве. Это может быть объяснено изменением характера разрушения композита.

Сравнительная характеристика физико-механических свойств разработанных ПМК

Введение дисперсного базальта и вермикулита оказывает влияние на показатели горючести ПМК, снижая время самостоятельного горения в 2 раза по сравнению с чистым полиэтиленом, так же уменьшается потеря массы при поджигании на воздухе (таблица 3).

Влияние количества базальта на показатели горючести полиэтилена

Выводы.

1. Доказана возможность использования дисперсного базальта и вермикулита в качестве наполнителей для полиэтиленовой матрицы в не зависимости от месторождения данного минерального наполнителя.

2. Показано, что введение в полиэтилен дисперсного базальта и вермикулита позволяет повысить весь комплекс физико-механических характеристик, а также улучшить показатели горючести разработанных ПМК.

Список литературы:
1. Бредихин П.А., Нуртазина А.С., Кадыкова Ю.А. Влияние базальта различных месторождений на свойства полиэтилена // Ползуновский вестник. - №3. – 2016. –С. 148-150.
2. Егорова О.В. Направленное регулирование структуры и свойств полиэтилена, наполненного дисперсными наполнителями / О.В.Егорова, Ю.А. Кадыкова, С.Е.Артеменко // Пластические массы. - 2012. - № 4. -
С. 57-59.
3. Соломко В. П. Наполненные кристаллизующиеся полимеры. Киев: Наукова думка, 1980. 264 с.
4. Кербер М. Л., Виноградов В. М., Головкин Г. С. и др. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учеб. пособие // СПб.: Профессия, 2008. 560 с.
5. Егорова О.В. Полиэтиленовые композиции, наполненные дисперсным базальтом / О.В. Егорова, Ю.А. Ка-дыкова, С.Е. Артеменко // Пластические массы. - 2012. - № 9. - С. 38-39.
6. Шостак Т. С., Будаш Ю. А., Пахаренко В. В., Сташкевич И. А., Пахаренко В. А. Композиции на основе ПЭ, наполненные алюмосиликатом//Пластические массы, 2011.№ 4 .С. 39-43.