Ғылыми жұмыс: Полиэтилен негізінде композициялық материал алу

Полиэтилен негізінде композициялық материал алу

1.Полиэтилен және полипропилен: пайдалану қасиеттеріне және бағыттарына жалпы сипаттама

Полиэтилен және полипропилен - әлемдік полимерлерді өндірудің жалпы көлемінің 54 % үлесін алады, полимерлік матрицаны синтездеу әдісімен және полимерлік композиция құрамына кіретін өзге компоненттердің табиғатымен анықталатын қасиеттерінің алуан түрлілігінің арқасында көптеген композициялық материалдарды өндіруде негізге алынады.

Полиэтиленнің және полипропиленнің кеңінен қолданысқа ие болуы бірінші кезекте мұнай көмірсутектерін крекингтеуден шығатын негізгі өнімдері - этиленнен және пропиленнен алынатын осы полимерлердің оңай қолжетімділігімен және арзан болуымен байланысты. Екінші жағынан, полиэтилен және полипропилен қажетті жоғары дәрежедегі төзімділікті, беріктілікті, мөлдірлікті, жоғары эластикалық күйге және жеңіл өңделу күйіне өту қасиеттерін ұштастырып, өзіне тән қасиеттер тобына ие. Полиэтиленді және полипропиленді термопласттар үшін кез-келген жарамды әдістермен өңдеудің көптеген мүмкіндіктері осы заттардың негізіндегі бұйымдарды өндірудің технологиялық режимінде алуан түрлілікке қол жеткізуге мүмкіндік береді.

Полиэтилен және полипропилен жоғары химиялық төзімділік, атмосфералық қысымдарға төзімділік, ылғалды болмашы сіңіру, жоғары деңгейлі мөлдірлік қасиеттеріне ие.

Сонымен бірге, полиэтиленнің балқу температурасы изотактикалық полипропиленге қарағанда 30 – 500 ⁰С-ге төмен, изотактикалық полипропилен қысқа мерзімге 120 -130 ⁰С дейін және ұзақ мерзімге 100 ⁰С дейін қыздыруға ғана төзімді [7 - 9].

Полимерлік матрица ретінде МСТ 16337-77 сәйкес 158-13-020 маркалы ЖҚПЭ (ПЭВД) қолданылды. Бастапқы ЖҚПЭ қасиеттері 2-кестеде берілген.

2 кесте. МСТ 16337-77 сәйкес дайындалған 158-13-020 маркалы ЖҚПЭ қасиеттері. \

2.Полиэтилен негізіндегі композициялық материалдарды өндіру

Жұмыста DSM фирмасының қос иірмекті зертханалық экструдеры қолданылды. Экструдердің иірмектері бір бағытта айналады. Полиэтиленді өңдеу кезінде температура + 160-180 ºС деңгейінде ұсталды. Полиэтилен негізіндегі композиттерді алу үшін бастапқы үш зонада температура 150, 160, 170 ºС деңгейінде ұсталды, тиісінше компрессиялау үшін он секунд және салқындату үшін сегіз секунд қажет.

3.Алынған үлгілердің шөгуін анықтау

Шөгуі кесектің ұзындығын бастапқы ұзындықпен салыстырумен анықталды: ____ мм. Шөгу (Δ) теңдемесімен есептелді:

Δ = (55,5 – l) 100%/ 55,5 ,

мұнда: l – үлгі ұзындығының ағымдағы мәні.

Шөгу мәні ретінде әрбір үлгімен жасалынған он тәжірибенің орташа мәні алынды.

Іші толық полимерлік композициялық материалдардың қасиеттерін және технологиясын айқындайтын тұтқалы параметр толтырғышты шоғырлау ісі болып табылады. Әдебиетке шолуда атап өтілгендей, толтырғышты шоғырлау негізінен полимерлік композиттердің физикалық-механикалық қасиеттеріне және бастапқы полимерлерді өңдеу технологиясына әсер етеді.

Полимерлік матрица ретінде ең арзан, қолжетімді және ірі көлемдегі полимер ретінде жоғары қысымдарға төзімді полиэтилен алынды. Толтырғыш ретінде табиғи базальтті жұмыр диірменде 3 сағат бойына ұнтақтаумен алынған базальт қолданылды. Осы жанартаулық жыныс жоғарғы беріктік және жоғары нығыздылық, сондай-ақ жоғары химиялық қасиеттерге, өртке төзімділік, беріктік, ұзақ мерзімге жарамдылық, жылуды өткізбейтін қасиеттерге ие.

ПЭ «мойнақ» пайда болса созыла бастайды, өйткені бұл материалға мәжбүрлі-эластикалық деформациялану қасиеті тән.

Толтырғыш, сондай-ақ оның материалдағы үлесі созу жүктемелері түскенде материалдың зақымдалуында үлкен әсерге ие. 40 масс.б. үлесінде толтырғыш бірқалыпты араласады және созылу кезінде мойнақтар пайда болып, сызатталғанымен (9.7,б сурет), қаттылығы артады.

Созылу кезіндегі сызатталудың үлгілері: а – іші бос ТҚПЭ (ПЭНД),

б – 40 масс.б. базальтпен толтырылған ТҚПЭ.

Мөлшері ≤125 және ≤315 мкм базальт ұнтақтары бар композиттердің физикалық-механикалық қасиеттерін зерттеу, ПЭ және мөлшері ≤140 мкм базальт ұнтақтары негізіндегі ПМК-рімен салыстырғанда, өзге барлық көрсеткіштер нашарлай түседі, сол себептен мөлшері ≤140 мкм базальт ұнтақтарын салған дұрыс.