Введение к работе
Актуальность Получение полимерных смесей и композитов является ідним из магистральных направлений полимерной науки. Благодаря [нтенсивным исследованиям в этой области доля смесей и композитов :реди новых функциональных и конструкционных полимерных материалов с :аждым годом возрастает.
Особое место среди различных типов композитов занимают галимер-полимерные смеси, в которых дисперсную фазу образуют частицы : трехмерной сеткой. Наиболее изученными композитами такого типа в іастоящее время являются композиты на основе резины. Как показали іезультати многочисленных исследований, введение высокодисперсных юрошков резины в полимерную матрицу во многих случаях является |ффективным способом модификации полимера.
Не менее интересным, но практически не изученным сетчатым :аполнителем является тонкоизмельченный сшитый полиэтилен (СшПЭ). Как :звестно, монолитный СшПЭ благодаря наличию трехмерной сетки :оперечных связей сочетает в cede свойства термопласта и эластомера, (ведение наполнителя с такими свойствами в полимер может существенно :овлиять на характер различных процессов в нем. В частности, редставляют интерес деформационно-прочностные свойства таких омпозитов, протекание радиолиза в них, структура образующихся при шивании сеток и т.д.
Выбор оптимального способа получения порошков СшПЭ представляет обой самостоятельную задачу. Среди существующих способов измельчения олимеров одним из наиболее перспективных несомненно является пругодеформационный СУДЗ способ. Ранее на примере измельчения ермопластов, резин, целлюлозы и других полимерных материалов была родемонстрирована высокая эффективность этого способа, низкий ровень удельных энергозатрат, возможность получения высокодисперсных орошков. В этой связи исследование применимости УД-способа для олучения высокодисперсных порошков СшПЭ представляется весьма ктуальной задачей.
Кроме того, создание и исследование композитов на основе порошков шПЭ представляет значительный интерес для решения проблемы типизации отходов СшПЭ. Такие отходы не плавятся и поэтому не могут
Сыть переработаны по стандартным для термопластов технология!» Сэкструзия и литье под давлением]. Практически единственной экологически безопасный способ их утилизации - это измельчение \ последующее использование порошков в новых композиционных изделиях.
Для реализации такой схемы требуется создание эффективно! технологии измельчения СшПЭ, разработка высококачественных композитої на основе полученных порошков, а также исследование возможное^ модификации композитов путем радиационного или химического сшивания. Последнее необходимо, в частности, для осуществления рециклизацш отходов СшПЭ, т.е. возвращения их в основное производство СШИТЫ) изделий.
Данная работа выполнена в соответствии с планами исследований пс проекту "Дусплен", включенному в приоритетное направление N 2 "Развитие теоретических и экспериментальных работ по молекулярної энергетике" Межведомственного совета по приоритетным направленияк развития химической науки и технологии при Министерстве науки РФ.
Цель работы: 1.Изучение возможности высокодисперсного измельчения СшПЭ і исследование механохимических особенностей диспергирования СшГС УД-способом в одношнековом роторном диспергаторе. 2. Исследование возможности одностадийного получения высокодисперсныз смесей СшПЭ/ПЭНП методом совместного УД-измельчения смеси грану; соответствующих гомополимеров.
3.Создание блочных композитов СшПЭ/ПЭНП и исследование их свойств і структуры. 4.Изучение особенностей радиолиза композитов СшПЭ/ПЭНП.
Научная новизна работы состоит в следующих положениях, которые автор выносит на защиту:
l.Ha основании изучения закономерностей УД-измельчения СшГС установлено, что форма, структура, размер и характер поверхності получаемых порошковых частиц зависят от плотности сетки і измельчаемом СшПЭ. Порошки с частицами ленточной и сложной дендритної формы были получены из СшПЭ с умеренной плотностью сетки Середині молекулярный вес звена М =5,9*10* и 2,3-1О* г/моль). Порошки, полученные из гранул с большей плотностью сетки СМ =1,1*10* і
),7-104 г/моль), состояли из монолитных частиц с резкими гранями.
Средний размер порошковых частиц с ростом плотности сетки
увеличивался от 49 мкм СМ =5,9-10* г/мольЗ до 89 мкм
:М =1,1-10* г/моль); при дальнейшем увеличении плотности сетки до 4 =0,7-10* г/моль средний размер частиц снижался до 61 мкм. I. Впервые показана возможность и исследованы основные закономерности тожественного разрушения СшПЭ, находящегося в высокоэластическом состоянии, а также смесей СшПЭ/ПЭНП, в которых СшПЭ находится в шсокоэластическом, а ПЭНП - в вязкотекучем состоянии. Показано, что шсокодисперсное измельчение СшПЭ при повышенных температурах становится возможным лишь при достаточно плотной трехмерной сетке :М =5,9-10* г/моль и ниже), а измельчение смесей - только в
эпределенном интервале концентраций, границы которого зависят от шотности сетки в сшитом компоненте.
3.Получены и исследованы блочные композиты СшПЭ/ПЭНП в широком інтервале концентраций. В композитах, содержащих частицы СшПЭ сложной іендритной формы, обнаружено и исследовано образование цвухструктурной системы, в которой частицы СшПЭ образуют бесконечный <ластер. Показано, что при содержании порошка СшПЭ выше 50% такие композиты приобретает формоустойчивость при температуре выше температуры плавления.
1.Исследованы термоусадочные свойства облученных композитов ЗшПЭ/ПЭНП. Обнаружено значительное увеличение напряжения усадки эблученного ПЭНП за счет введения в него перед облучением порошков ЗшПЭ. Показано, что использование высокодисперсного СшПЭ в качестве заполнителя для ПЭНП позволяет существенно снизить дозу облучения 1ЭНП для придания ему требуемых термоусадочных свойств.
Практическая ценность работы. На основании полученных данных разработан Ссовместно с НПО ВНИИКГО способ рециклизации отходов СшПЭ путем измельчения отходов СшПЭ с последующим введением полученных порошков в необлученный ПЭНП и облучением композитов СшПЭ/ПЭНП. На лабораторном оборудовании НПО ВНИИКП выпущена пробная партия трубок различного диаметра из смеси СшПЭ/ПЭНП с содержанием СшПЭ 25-50. Показано, что использование полученных УД-способом порошков СшПЭ со зредним размером частиц не более 50 мкм позволяет получать изделия с
высоким качеством поверхности и прочностью, сравнимой с прочностью изделий из необлученного ПЭНП. Облучение таких композитов технологическими дозами С40-50 Мрад) увеличивает их прочность в 1,4-1,5 раза.
Высокодисперсные порошки СшПЭ, полученные УД-способом, использованы для получения (совместно с НИИПМ НПО "Пластмассы") электропроводящих композитов с пониженным содержанием сажи и хорошими деформационными свойствами, а также композитов с повышенной проводимостью. Показано, что оптимальным сочетанием деформационных и проводящих свойств обладают композиты с составом СшПЭ: ПЭШ: сажа= 19:58:23.
На основании настоящей работы начаты исследования с целью разработки новой технологии производства нагревостойких кабелей путем химического сшивания композитов СшПЭ/ПЭНП по проекту "Термоплен" включенному в приоритетное направление N 28 "Развитие теоретических и экспериментальных работ по молекулярной энергетике" Межведомственного совета по приоритетным направлениям развития химической науки и технологии при Министерстве науки РФ.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на П Всесоюзной конференции "Пути повышения эффективности использования вторичных ресурсов" (Кишинев, 1989 г.), на II Всесоюзной конференции по теоретической и прикладной радиационной химии (Обнинск, 1990 г.), на II Всесоюзной конференции "Смеси полимеров" (Казань, 1990 г.), на V Всесоюзной конференции молодых ученых по физической химии "Физхимия-90" (Москва, 1990 г.), на V Всесоюзном совещании "Радиационные гетерогенные процессы" (Кемерово, 1990 г.), на Межведомственном научном семинаре "Радиационная химия полимеров' (Ленинград, 1991).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованс 4 статьи и тезисы 6 докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на страница» машинописного текста, включающих рисунков и таблиц. Список цитированной литературы содержит наименований.
