Влияние состава на физико-механические характеристики модифицированных ПВХ

Целью настоящей работы является создание композиций из поливинилхлорида, используемых в полимерных шлангах, изучение их состава и физико-механических характеристик. Поливинилхлорид является материалом нерастворимым в воде и устойчивым к воздействию слабых кислот, щелочей, спиртов и минеральных масел. Основные характеристики, ограничивающие применение гибких полимерных шлангов, включают упругость при низких температурах и стойкость к перегибам при положительных температурах. Гибкость шланга определяется свойствами пластифицированного поливинилхлорида, включая его максимальное удлинение при разрыве и толщину. Для изучения характеристик модифицированного поливинилхлорида был использован экструдер МиниТПА-100 для создания испытательных образцов. Охлаждение образцов производилось в специальной холодильной камере. Для измерения упругости использовалась стандартная схема растяжения на испытательной машине Instron 5980. Измерения проводились при температурах 20 °C, -40 °C и -50 °C. Исследование составов полимерных композиций проводилось методами экстракции с различными растворителями. Данные исследования позволяют оценить свойства полимерных композитов. Перед испытанием образцы выдерживались при заданных температурах. Скорость деформирования для всех образцов составляла 3 мм/сек. Предложенные лабораторные методики позволяют оценить большинство эксплуатационных характеристик композитов из поливинилхлорида. Полученные результаты свидетельствуют о том, что эксплуатационные характеристики гибких полимерных шлангов можно полностью предсказать на основе лабораторных испытаний материалов, из которых состоит шланг. Также результаты подтверждают перспективность работ по модификации поливинилхлорида с использованием термоэластопластов.

1. Rodolfo A.Jr. Application of Fracture Mechanics for the Characterization of PVC Pipes. I. Evaluation of the Applicability of the EWF Technique in Specimens Produced Directly from Pipes. Journal of Vinyl and Additive Technology. 2021. Vol. 27. Iss. 2. P. 240–253. https://doi.org/10.1002/vnl.21798.

2. Rodolfo A.Jr., John V.M. Application of Fracture Mechanics for the Characterization of Poly (Vinyl Chloride) Pipes. II. Evaluation of a Ring-Type Specimen for Fracture Mechanics Testing // Journal of Vinyl and Additive Technology. 2021. Vol. 27. Iss. 4. P. 806–820. https://doi.org/10.1002/vnl.21852.

3. Luming Dong, Yanyue Su, Yafei Qiao, Ruotong Li, Jianzhong Xu, Yajun Chen, Haiyun Ma Structure Regulation of Boron-Doped Calcium Hydroxystannate and its Enhancement on Flame Retardancy and Mechanical Properties of PVC // Polymers for Advanced Technologies. 2021. Vol. 32. Iss. 4. P. 1831–1843. https://doi.org/10.1002/pat.5224.

4. Bhumi Reddy Srinivasulu Reddy, Mookala Premasudha, Bharat B. Panigrahi, Kwon-Koo Cho, Nagireddy Gari Subba Reddy Modeling Constituent–Property Relationship of Polyvinylchloride Composites by Neural Networks // Polymer Composites. 2020. Vol. 41. Iss. 8. P. 3208–3217. https://doi.org/10.1002/pc.25612.

5. Xinwu Huang, Nong Tian, Tingmei Wang, Kun Wang, Qunji Xue Friction and Wear Properties of NBR/PVC Composites // Journal of Applied Polymer Science. 2007. Vol. 106. Iss. 4. P. 2565–2570. https://doi.org/10.1002/app.25316.

6. Nguyen Thi Thuy, Vu Minh Duc The Epoxidized Linseed Oil as a Secondary Plasticizer in PVC Processing // Vietnam Journal of Chemistry. 2020. Vol. 58. Iss. 4. P. 534–539. https://doi.org/10.1002/vjch.202000023.

7. Nadia A. Mohamed, Nouf F. Al-Harby Enhancement of the Thermal Stability of PVC Filled with Multiwalled Carbon Nanotubes Using New Antimicrobic Itaconimido Aryl 1,3,4-Oxadiazoles // Polymer Composites. 2021. Vol. 42. Iss. 3. P. 1245–1257. https://doi.org/10.1002/pc.25897.

8. Omdeo K.G., Manoranjan B., Smita M., Sanjay K.N. Study on Thermal, Mechanical and Morphological Properties of Recycled Poly(Vinyl Chloride)/Fly Ash Composites // Polymer International. 2020. Vol. 69. Iss. 6. P. 552–563. https://doi.org/10.1002/pi.5988.

9. Atikler U., Basalp D., Tihminlioğlu F. Mechanical and Morphological Properties of Recycled High-Density Polyethylene, Filled With Calcium Carbonate and Fly Ash // Journal of Applied Polymer Science. 2006. Vol. 102. Iss. 5. P. 4460–4467. https://doi.org/10.1002/app.24772.

10. Barrut B., Blancheton J.-P., Champagne J.-Y., Grasmick A. Mass Transfer Efficiency of a Vacuum Airlift–Application to Water Recycling in Aquaculture Systems // Aquacultural Engineering. 2012. Vol. 46. P. 18–28. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2011.10.004.

11. Ming Gao, Mei Wan, Xuan Zhou Thermal Degradation and Flame Retardancy of Flexible Polyvinyl Chloride Containing Solid Superacid // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2019. Vol. 138. P. 387–396. https://doi.org/10.1007/s10973-019-08219-3.

12. Chenglin Zhang, Benben Song, Jianjun Shan, Qi Ni, Fan Wu, Shiming Wang Design and Optimization of a New Tube Aeration Device // Aquaculture International. 2020. Vol. 28. P. 985–999. https://doi.org/10.1007/s10499-020-00507-2.

13. Petrukhina N.N., Golubeva M.A., Maksimov A.L. Synthesis and Use of Hydrogenated Polymers // Russian Journal of Applied Chemistry. 2019. Vol. 92. P. 715–733. https://doi.org/10.1134/S1070427219060016.

14. Dharmaraj M.M., Chakraborty B.C., Begum S., Natarajan R., Chandramohan S. Effect of Nanoclay Reinforcing Filler in Nitrile Rubber/Polyvinyl Chloride Blend: Frequency Response of Dynamic Viscoelasticity and Vibration Damping // Iranian Polymer Journal. 2022. Vol. 31. P. 1247–1261. https://doi.org/10.1007/s13726-022-01074-4.

15. Zlatanić A., Lava C., Wei Zhang, Petrović Z.S. Effect of Structure on Properties of Polyols and Polyurethanes Based on Different Vegetable Oils // Journal of Polymer Science. 2004. Vol. 42. Iss. 5. P. 809–819. https://doi.org/10.1002/polb.10737.

16. Шаравара А.М., Христофорова И.А. ПВХ-композиции и их применение // Международный научноисследовательский журнал. 2019. № 2 (80). С. 84–86. https://doi.org/10.23670/IRJ.2019.80.2.015. EDN: POWFFN.

17. Москвичева М.А., Каблов В.Ф., Кейбал Н.А., Крекалева Т.В., Степанова А.Г., Соболева О.К. Влияния минеральных наполнителей на эксплуатационные свойства ПВХ-композиции // Форум молодых ученых. 2020. № 12 (52). С. 380–383. Режим доступа: https://sciup.org/140287533 (дата обращения: 21.11.2023).

18. Сосницкая А.С., Свечникова В.А. Исследование свойств композиций на основе ПВХ, наполненных мелом // 69-я науч.-тех. конф. учащихся, студентов и магистрантов: сб. науч. работ в 4-х частях (г. Минск, 02–13 апреля 2018 г.). Минск, 2018. Ч. 2. С. 128–130. EDN: IKKQQI.

19. Зарипов И.И., Вихарева И.Н., Мазитова К.А., Шевелёв И.Н., Мазитова А.К. Влияние нанодобавок на свойства ПВХ-композиции // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. 2022. Т. 14. № 3. С. 205–210. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2022-14-3-205-210. EDN: BQNGRC.

20. Лутфуллаев С.Ш., Джумаева А.А.К. Исследование влияния наполнителей на свойства ПВХкомпозиции // UNIVERSUM: технические науки. 2022. № 12-5 (105). С. 48–52. https://doi.org/10.32743/UniTech.2022.105.12.14755. EDN: YEPVWE .

21. Крошл П. Выбор типа ПВХ для разработки композиций // Светопрозрачные конструкции. 2019. № 3–4 (125–126). С. 44–55. EDN: EBJIZI.

22. Крошл П. Выбор полимера для конкретных применений жестких композиций ПВХ // Светопрозрачные конструкции. 2019. № 5–6 (127–128). С. 64–75. EDN: XKMAAP.

23. Гроссман Ф. Руководство по разработке композиций на основе ПВХ // Светопрозрачные конструкции. 2018. № 5–6 (121–122). С. 52–58. EDN: YTLBZB.

24. Уилки Ч., Саммерс Дж., Даниэлс Ч. Поливинилхлорид. СПб.: Центр образовательных программ «Профессия», 2007. 800 с.

25. Штаркман Б.П. Основы разработки термопластичных полимерных материалов. Н. Новгород: Нижегородский гуманитарный центр, 2004. 328 с.

26. Алексеенко В.В., Гонжитов А.Б. и др. Влияние состава на физико-механические характеристики … Alekseenko V.V., Gonzhitov A.B. et al. Influence of composition on physical and mechanical properties of modified PVC

27. Галимов Э.Р., Мухин А.М., Галимова Н.Я., Шибаков В.Г. Композиционные материалы на основе поливинилхлорида, дисперсных наполнителей и полимерных модификаторов. Набережные Челны: Издательско-полиграфический центр Камской государственной инженерно-экономической академии, 2012. 170 с.

28. Glazkovskii Y.V., Zgayevskii V.E., Ruchinskii S.P., Bakardzhiyev N.M. IR Spectroscopic Study of the Temperature Behaviour of Conformational Transitions in Polyvinylchloride // Polymer science U.S.S.R. 1966. Vol. 8. Iss. 8. P. 1622–1628. https://doi.org/10.1016/0032-3950(66)90184-5. EDN: XKRLEE.

29. Симонов-Емельянов И.Д., Густова Е.В., Макаров В.Л., Кулезнев В.Н. Оценка термостабильности литьевых материалов на основе жесткого ПВХ // Пластические массы. 1984. № 2. С. 26–28.

30. Кулезнева В.Н., Гусева В.К. Технология переработки полимеров. Ч. 1. Основы технологии переработки пластмасс. М.: Химия, 2004. 600 c.

31. Аскадский А.А., Кондращенко В.И. Компьютерное материаловедение полимеров. Т. 1: Атомно-молекулярный уровень. М.: Научный мир, 1999. 544 c.