Тарнавський Андрій Богданович. Технологічні основи модифікації термопластів полівінілпіролідоном у в'язкотекучому стані

brief description

Тарнавський Андрій Богданович. Технологічні основи модифікації термопластів полівінілпіролідоном у в'язкотекучому стані : Дис... канд. техн. наук: 05.17.06 / Національний ун-т "Львівська політехніка". — Л., 2006. — 182арк. : рис. — Бібліогр.: арк. 155-181

Тарнавський Андрій Богданович. Технологічні основи модифікації термопластів полівінілпіролідоном у в’язкотекучому стані. Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.06 технологія полімерних і композиційних матеріалів. Національний університет Львівська політехніка”, Львів 2006 р.
В дисертації розроблений метод модифікації полівінілпіролідоном (ПВП) поліамідів та полістиролу за допомогою змішування у в’язкотекучому стані та встановлений вплив складу сумішей, умов змішування на реологічні, технологічні і експлуатаційні властивості одержуваних матеріалів. Реологічні властивості сумішей поліамід ПВП визначаються природою поліаміду та кількісним вмістом ПВП. У сумішах на основі полістиролу ПВП веде себе як інертний доданок. В’язкопружні властивості розтопів залежать від вмісту ПВП, швидкості зсуву та температури. Показано залежність реологічних властивостей сумішей від вмісту вологи та умов їх приготування.
Досліджені структурні особливості та визначені температури фазових переходів у сумішах з різним вмістом ПВП. Встановлений вплив ПВП в сумішах на їх фізико-механічні, сорбційні та теплофізичні показники.
На основі проведених наукових та практичних досліджень встановлено вплив вмісту ПВП на морфологію матеріалів залежно від методу змішування з сумішей поліамід ПВП та полістирол ПВП. Для підвищення сумісності між компонентами в сумішах полістирол ПВП синтезовано компатибілізатори кополімерної будови.
Розроблені основні технологічні стадії та встановлені оптимальні режими одержання сумішей з ПВП та процесу виготовлення виробів з модифікованих промислових термопластів методом лиття під тиском та екструзією.
Встановлена висока адсорбційна здатність нетканого матеріалу на основі волокон з сумішей ПА-66/6 ПВП за газоподібними компонентами із газоповітряної суміші.

Дослідженнями встановлені закономірності модифікації полівінілпіролідоном у в’язкотекучому стані промислових термопластів, які відрізняються за своєю хімічною природою, текучістю та надмолекулярною структурою, що покладено в основу розроблення основ технології одержання функціоналізованих матеріалів та їх переробки.
Встановлено вплив ПВП на реологічні та технологічні показники сумішей на основі поліамідів і полістиролу. Показано, що під впливом ПВП ефективна в’язкість та енергія активації в’язкої течії усіх сумішей зменшується, а аномалії в’язкості при швидкостях зсуву більших 10 с-1зростають. В’язкопружні показники розтопів поліамідів залежать від вмісту ПВП і проявляють при температурах 483 та 503 К екстремальний характер внаслідок різних міжмолекулярних взаємодій між компонентами на межі поділу фаз. Виявлено, що реологічні характеристики сумішей залежать від умов їх приготування.
Методами ДСК, ДМТА, рентгенографічним, мікроскопічним та термомеханічним аналізами встановлена вища сумісність між компонентами в сумішах поліамід ПВП, на відміну від сумішей ПС ПВП. Доведено, що ПВП викликає морфологічні зміни в поліамідах внаслідок перерозподілу міжмолекулярних взаємодій і сприяє підвищенню їх ступеня кристалічності на 5-6 %. Температури фазових переходів в ПВП-вмісних зразках на основі поліамідів зміщуються в сторону вищих температур. Показано, що для досягнення певної сумісності між компонентами сумішей ПС ПВП потрібно використовувати як компатибілізатори кополімери стиролу та вінілпіролідону.
Встановлений вплив ПВП на міцнісні властивості поліамідів та полістиролу. Показано, що зі збільшенням вмісту ПВП в сумішах на основі ПА-6 відбувається зменшення його значення міцності при розриві на 7 %, а в сумішах на основі ПА-66/6 спостерігається зростання міцності з екстремумом при вмісті ПВП 2,5 % мас. Відносне видовження при розриві зі збільшенням вмісту ПВП в сумішах суттєво зростає для обох типів поліамідів. Зі збільшенням в полістиролі вмісту ПВП спостерігається відчутне зниження міцності при розриві на 70 % та незначне зростання відносного видовження при розриві від 1,5 до 2,8 %, що є наслідком термодинамічної несумісності між компонентами. Встановлена можливість підвищення експлуатаційних властивостей виробів, таких як міцність при розриві, ударна в’язкість, поверхнева твердість на основі несумісних сумішей ПС ПВП за допомогою додавання до суміші статистичного кополімеру стиролу з вінілпіролідоном.
Показано, що збільшення вмісту ПВП в сумішах на основі ПА-6 приводить до зростання теплостійкості даних систем, а в сумішах ПА-6/66 ПВП спостерігається зниження теплостійкості, що є наслідком відмінностей у значеннях ступеня кристалічності та характеру надмолекулярних утворень, які визначаються будовою макромолекул і міжмолекулярними взаємодіями. Зростання теплостійкості сумішей ПС ПВП зі збільшенням в них вмісту ПВП пов’язане лише з вищою температурою розм’якшення ПВП, порівняно з полістиролом.
Суттєве зростання сорбційних властивостей відбувається при збільшенні в усіх сумішах вмісту ПВП і зумовлено наявністю включень дисперсної фази ПВП та наявності перехідного шару, збагаченого гідрофільними ланцюгами ПВП.
Встановлено, що технологічні параметри переробки сумішей впливають на структуру та експлуатаційні властивості виробів. Показано, що умови приготування та підготовки сумішей до переробки суттєво впливають на їх технологічні показники. Суміші полімерів, які підсушувались разом перед переробкою, мають вищу здатність до кристалізації. Оптимальними технологічними параметрами переробки сумішей ПА-6 ПВП є tР= 2300С, tф= 400С,охол.= 15 с.
Запропонована технологічна схема та основні стадії виробництва матеріалів на основі сумішей поліамід ПВП і ПС ПВП придатних до переробки литтям під тиском чи екструзією. Визначені раціональні режими та параметри переробки модифікованих термопластів у вироби з підвищеною селективною сорбційною здатністю та проникністю. Випробування адсорбційних властивостей нетканого матеріалу на основі волокон з суміші ПА-66/6 ПВП, які проведені на ТзОВ ГЕК-ТАРА”, показали високу адсорбційну здатність за вуглекислим газом, ацетиленом, водяною парою з домішками літію та ртуті.