ДВНЗ Український державний хіміко технологічний університет МАГІСТЕРСЬКА

ДВНЗ «Український державний хіміко – технологічний університет» МАГІСТЕРСЬКА РОБОТА НА ТЕМУ: ПОЛІМЕРНІ КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ МОДИФІКОВАНОГО ПОЛІПРОПІЛЕНУ Виконала: студ. гр. 5 -ПП-44 Василюк О. В. Науковий керівник: Спорягін Е. О. Консультант: Черваков Д. О.

МЕТА ТА ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕНЬ Створення композиційних матеріалів на основі модифікованого ПП, що армовано волокнистими наповнювачами q Дослідити вплив природи армуючого наповнювача на ряд фізико – механічних властивостей q

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБ'ЄКТІВ • • ДОСЛІДЖЕННЯ Полімерна основа Поліпропілен -[CH 2 -CH(CH 3)]n - ТУ У 54008400. 001 -97 марка А 4 -71 К ( виробництво «Линік» (м. Лисичанськ )

МОДИФІКУЮЧИ ДОБАВКИ ДЛЯ ПОЛІПРОПІЛЕНУ Полісилаксанполіоли (ПСП) Кількість гідроксильних груп у ланцюгу ПСП, мас. % ПСП 2 - 1, 8 % ПСП 3 - 0, 6 % Пероксид бензоїлу

ВОЛОКНИСТІ НАПОВНЮВАЧІ Базальтове волокно Марка ЖБТР-0 -330 (ТУ У 00292729. 001 -96) Концерн «Тепло-звукоизоляции» ) м. Біличі Скляне волокно Марка “Е” – без беку (ОАО «Белстанкоремстрой» , Беларусь, Минск) Вуглецеве волокно Россия Марка УКН-П ТУ 1916 -146 -05763346 -96 (ТОВ «Завод Аргон» , м. Балаково, Російська Федерація) Анідне волокно Марка Анид (ООО «Полимерконтейнер» , Харьковский завод, ) Параарамідне волокно Марка Русар-С® (ООО НПП «Термотекс» , Мытищи).

ВЛАСТИВОСТІ ПОЛІПРОПІЛЕНУ МОДИФІКОВАНОГО СУМІШШЮПБ (0, 25%) ТА ПСП-2 (1, 25 %), ПСП-3 (0, 75 %) ПСП - 2 ПСП - 3 Відносне видовження при розриві, % 12, 5 13, 31 Міцність при розтягу, МПа 54, 6 65, 8 Текучість розплаву, г/10 хв 3, 3 3, 1 Модуль Юнга, ГПа 4, 4 4, 9 Показник властивостей Схема отримання модифікованого поліпропілена Поліпропілен (ПП) ППерекис бензоїла 1% р-р в ацетоне Змішування τ= 15 хв ППСП 1% р-р в ацетоне ССушка в вакуум – шкафу при температурі 25 ºС протягом 5 годин Совмещение композиції (ПП+ПБ) в червячно-дисковому Совмещение композиції (ПП+ПБ+СВ) в червячноекструдері. Температура у зоні нормальних - 215 ºС, дисковому Температура у зоні нормальних напружень швидкість обертання диска - 60 об/ 60 напружень - 215 ºС, швидкість обертання диска - хв об/ хв

ВЛАСТИВОСТІ ПОЛІПРОПІЛЕНУ МОДИФІКОВАНОГО СУМІШШЮ ПБ (0, 25%) ТА ПСП 2(1, 25 %) АБО ПСП-3 (0, 75 %), ЩО АРМОВАНИЙ СКЛЯНИМИ ВОЛОКНАМИ (30%) Показник властивостей ПП+СВ ПСП - 2 ПСП - 3 Відносне видовження при розриві, % 8, 4 5, 6 5, 4 Міцність при розтягу, МПа 47, 0 69, 6 64, 1 Текучість розплаву, г/10 хв 1, 86 1, 5 1, 6 Модуль Юнга, ГПа 5, 6 12, 4 11, 9 Схема отримання модифікованого поліпропілена Поліпропілен (ПП) ППерекис бензоїла 1% р-р в ацетоне Змішування τ= 15 хв ППСП 1% р-р в ацетоне ССушка в вакуум – шкафу при температурі 25 ºС протягом 5 годин Совмещение композиції (ПП+ПБ+СВ) в червячно-дисковому екструдері. Температура у зоні нормальних напружень - 215 ºС, швидкість обертання диска - 60 об/ хв

ВЛАСТИВОСТІ ПОЛІПРОПІЛЕНУ МОДИФІКОВАНОГО СУМІШШЮ ПБ (0, 25%) ТА ПСП-2 (1, 25 %) АБО ПСП-3 (0, 75 %), ЩО АРМОВАНИЙ БАЗАЛЬТОВИМИ ВОЛОКНАМИ (30%) ПП+БВ ПСП-2 ПСП-3 Відносне видовження при розриві, % 34, 0 5, 7 7, 3 Міцність при розтягу, МПа 37, 5 78, 8 77, 5 Текучість розплаву, г/10 хв 1, 3 1, 7 1, 1 13, 8 10, 6 Показник властивостей Модуль Юнга, ГПа Поліпропілен (ПП) ППерекис бензоїла 1% р-р в ацетоне Змішування τ= 15 хв ППСП 1% р-р в ацетоне ССушка в вакуум – шкафу при температурі 25 ºС протягом 5 годин Совмещение композиції (ПП+ПБ+БВ) в червячно-дисковому екструдері. Температура у зоні нормальних напружень- 215 ºС, екструдері. Температура у зоні нормальних напружень - 215 ºС, швидкість обертання об/ хв - 60 об/ хв швидкість диска - 60 диска

%) АБО ПСП-3 (0, 75 %), ЩО АРМОВАНИЙ МОДИФІКОВАНИМ БАЗАЛЬТОВИМ ВОЛОКНОМ (30%) Поліпропілен армований базальтовими волокнами (30%) ПСП-2 Показник властивостей 0, 25% 0, 75% 1% Відносне видовження при розриві, % 9, 9 10, 1 11, 2 11, 6 Міцність при розтягу, МПа 83, 6 98, 0 71, 5 70, 2 Текучість розплаву, г/10 хв 1, 3 1, 2 1, 6 2, 0 Модуль Юнга, ГПа 8, 4 9, 7 6, 4 6, 1 Поліпропілен армований базальтовими волокнами (30%) ПСП-3 Показник властивостей 0, 25% 0, 75% 1% Відносне видовження при розриві, % 12, 5 12, 7 12, 8 13, 0 Міцність при розтягу, МПа 75, 3 84, 0 78, 2 70, 6 Текучість розплаву, г/10 хв 1, 6 1, 5 1, 8 Модуль Юнга, ГПа 6, 0 6, 6 6, 1 5, 4

ВЛАСТИВОСТІ ПОЛІПРОПІЛЕНУ МОДИФІКОВАНОГО СУМІШШЮ ПБ (0, 25%) ТА ПСП 2 (1, 25 %) АБО ПСП-3 (0, 75 %), ЩО АРМОВАНИЙ АНІДНИМИ ВОЛОКНАМИ ПП+Анід. Показник властивостей (30%) ПСП - 2 ПСП - 3 Відносне видовження при розриві, % 14, 6 9, 8 9, 0 Міцність при розтягу, МПа 27, 5 32, 0 35, 6 Текучість розплаву, г/10 хв 1, 3 1, 5 1, 6 Модуль Юнга, ГПа 1, 9 3, 3 4, 0 Схема отримання модифікованого поліпропілена Поліпропілен (ПП) ППерекис бензоїла 1% р-р в ацетоне Змішування τ= 15 хв ППСП 1% р-р в ацетоне ССушка в вакуум – шкафу при температурі 25 ºС протягом 5 годин Совмещение композиції (ПП+ПБ+Анід. волокна) в червячно. Совмещение композиції (ПП+ПБ+Анід. ) в червячно-дисковому екструдері. Температура у зоні нормальних - 215 ºС, екструдері. Температура у зоні нормальних напружень- 215 ºС, швидкість обертання дискаоб/ хв швидкість обертання диска - 60

ВЛАСТИВОСТІ ПОЛІПРОПІЛЕНУ МОДИФІКОВАНОГО СУМІШШЮПБ (0, 25%) ТА ПСП-2 (1, 25 %) АБО ПСП-3 (0, 75 %), ЩО АРМОВАНИЙ ВОЛОКНАМИ ВУГЛЕЦЕВИМИ (30%) ПП+Вугл. ПСП-2 ПСП-3 Відносне видовження при розриві, % 6, 1 5, 5 7, 2 Міцність при розтягу, МПа 57, 2 50, 4 66, 3 Текучість розплаву, г/10 хв 1, 6 1, 8 Модуль Юнга, ГПа 9, 4 9, 2 Показник властивостей Схема отримання модифікованого поліпропілена Поліпропілен (ПП) ППерекис бензоїла 1% р-р в ацетоне Змішування τ= 15 хв ППСП 1% р-р в ацетоне ССушка в вакуум – шкафу при температурі 25 ºС протягом 5 годин Совмещение композиції (ПП+ПБ+Вуглец. волокна) в Совмещение композиції (ПП+ПБ+Вуглец. ) в червячно-дисковому екструдері. Температура напружень - 215 ºС, екструдері. Температура у зоні нормальних напружень - обертання диска -обертання диска швидкість 215 ºС, швидкість 60 об/ хв - 60 об/ хв

ВЛАСТИВОСТІ ПОЛІПРОПІЛЕНУ МОДИФІКОВАНОГО СУМІШШЮ ПБ (0, 25%) ТА ПСП-2 (1, 25 %) АБО ПСП-3 (0, 75 %), ЩО АРМОВАНИЙ ПАРААРАМІДНИМИ (СВМ) ВОЛОКНАМИ (30%) ПП+СВМ ПСП-2 ПСП-3 Відносне видовження при розриві, % 17, 1 11, 8 15, 9 Міцність при розтягу, МПа 86, 0 112, 9 100, 9 Текучість розплаву, г/10 хв 2, 0 2 2, 16 5, 0 9, 6 6, 3 Показник властивостей Модуль Юнга, ГПа Схема отримання модифікованого поліпропілена Поліпропілен (ПП) ППерекис бензоїла 1% р-р в ацетоне Змішування τ= 15 хв ППСП 1% р-р в ацетоне ССушка в вакуум – шкафу при температурі 25 ºС протягом 5 годин Совмещение композиції (ПП+ПБ+СВМ)в червячно. Совмещение композиції (ПП+ПБ+СВМ) в червячно-дисковому екструдері. Температура уз оні нормальних - 215 ºС, екструдері. Температура у зоні нормальних напружень - 215 ºС, швидкість обертання диска - 60 об/ хв

ВЛАСТИВОСТІ ПОЛІПРОПІЛЕНУ МОДИФІКОВАНОГО СУМІШШЮ ПБ (0, 25%) ТА ПСП-2 (1, 25 %) АБО ПСП-3 (0, 75 %), ЩО АРМОВАНИЙ СУМІШШЮ ПАРААРАМІДНИХ ТА БАЗАЛЬТОВИХ ВОЛОКОН Поліпропілен армований параарамідними волокнами (20%), базальтовими волокнами (10%) Показник властивостей ПСП-2 ПСП-3 Відносне видовження при розриві, % 10, 3 18, 5 Міцність при розтягу, МПа 112 95, 6 Текучість розплаву, г/10 хв 3, 6 3, 2 Модуль Юнга, ГПа 10, 9 5, 8 Поліпропілен армований параарамідними волокнами (10%), базальтовими волокнами (20 %) Показник властивостей ПСП-2 ПСП-3 Відносне видовження при розриві, % 16, 2 16, 5 Міцність при розтягу, МПа 106, 5 100, 5 Текучість розплаву, г/10 хв 4, 3 3, 9 Модуль Юнга, ГПа 6, 6 6, 1

ТЕОРЕТИЧНИЙ ТА РЕАЛЬНИЙ СТУПІНЬ НАПОВНЕННЯ МОДИФІКОВАНОГО ПП Теоретичний ступінь Реальний ступінь наповнення полімеру, % Скляні волокна 30 22 Базальтові волокна 30 24 Апретовані базальтові волокна ПСП-3 (0, 75%) 30 21 Параарамідні волокна 30 30 Кевларові (10%) та базальтові волокна (20%) 30 20 Волокна

ДАННІ ТЕРМОГРАВІМЕТРИЧНОГО АНАЛІЗА ДЛЯ ВИХІДНОГОПП І КОМПОЗИЦІЙ МПП З ВОЛОКНИСТИМ НАПОВНЮВАЧЕМ

ВИСНОВКИ 1. Дослідженно, що структура ПСП впливає на фізико - механічні і теплофізичні властивості модифікованого ним ПП. При зменшенні концентрації гідроксильних груп ПСП, значно зростає міцність при розтягу, ймовірно, що це викликано прищепленням до бічного ланцюга сегменту ПСП. 2. Використання ПСП як модифікаторів для ПП дозволяє цілеспрямовано змінити його фізико - механічні властивості. Отриманні матеріали мають ряд переваг перед вихідним ПП, що дає можливість використовувати їх як полімерну матрицю для композитів і як пластики конструкційного призначення. 3. Встановлено, що армування скляними волокнами модифікованого поліпропілену дозволяє підвищити міцність при розтягу на 48%. 4. З метою підвищення технологічних та економічних властивостей пластиків, було проведено гібридне армування поліпропілену параарамідними та базальтовими волокнами. Ступінь наповнення полімеру волокнами складає: 10% базальтових волокон та 20% параарамідних волокон мас. %. З метою одержання високоміцних композиційних матеріалів та покращення адгезійної міцності на межі розподілу фаз «полімер – волокно» , ефективним є використання параарамідних волокон, міцність при розтягу складає 112 МПа. 5. Аналізуючи результати, можна зробити висновок, що обробка поверхні базальтових волокон етилсилікатом призводить до зростання механічних властивостей базальтопластиків. Так, максимальна міцність при розтягу складає 98, 0 МПа. 6. Встановлено, що максимальний армуючий ефект спостерігається при армуванні поліпропілену параарамідними (СВМ) волокнами. Отриманий композит має підвищений комплекс фізико – механічних властивостей (міцність при розтягу – 112, 9 МПа).

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ