ВЛИЯНИЕ НАПОЛНИТЕЛЕЙ В КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СОСТАВАХ НА ГИБКОСТЬ ПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
Копытков В.В., Гуринович Л. М. (ИММС НАН Б, г.Гомель, Беларусь)
Широкое развитие композиционных полимерных составов (КПС)на основе водорастворимых полимеров и их применение в народном хозяйстве обусловлены их ценными физико – механическими и химическими свойствами. В последнее время КПС широко используются и внедряются в лесокультурное производство, где они защищают корневые системы растений от иссушения, увеличивают время их посадки, сохраняют первоначальные физиологические качества при хранении и транспортировке.
Корневая система растений является гибкой. При недостаточной гибкости покрытий, образующихся из КПС на корневых системах растений, может происходить растрескивание покрытий, что ведет к уменьшению эффективности их использования.
Цель работы – исследование влияния наполнителей в КПС на гибкость полимерных покрытий при различной относительной влажности воздуха.
Для приготовления КПС использовали составы с одним и двумя водорастворимыми полимерами и различные наполнители – глину, торф и сапропель. Наличие в составе КПС двух водорастворимых полимеров способствует образованию упорядоченной структуры, за счет взаимодействий, возникающих между макромолекулами. Размеры частиц наполнителей были в интервале 100-200мкм.
Определение гибкости проводили в эксикаторах при различных значениях относительной влажности воздуха, которую создавали с помощью насыщенных растворов солей. Для 98%-ой влажности – насыщенный раствор CuSO4•5Н2О, для 90% - ZnSO4∙7 Н2О, для 85% – КСI [1].
Пленочные покрытия для определения гибкости получали методом налива на инертные подложки. Из полученных покрытий вырезали пластину стандартного размера и плотно прижимали ее к стержням прибора ШГ-1 различных диаметров. Наличие дефектов в месте изгиба фиксировали при помощи лупы. При отсутствии дефектов производили изгиб на стержне меньшего диаметра. За результат испытаний принимали минимальный диаметр стержня в мм, при изгибании на котором испытуемое пленочное покрытие оставалось неповрежденным.
В таблице представлены результаты экспериментов для покрытий, полученных из КПС на основе двух водорастворимых полимеров. Из них видно, что увеличение относительной влажности окружающей среды увеличивает способность покрытия к изгибу. При относительной влажности воздуха 98% все покрытия были гибкими, но имели незначительную прочность при разрыве. Такие покрытия начинают разрушаться при незначительных нагрузках. Значение нагрузок лежит в интервале погрешности разрывной машины ZM-40. При 85% относительной влажности воздуха некоторые покрытия теряют гибкость, но при этом все покрытия обладают высокой прочностью. Прочность при разрыве таких покрытий может достигать более 10 МПа.
В КПС возникает адгезия наполнителей к водорастворимым полимерам. Анализ ИК спектров показал, что в таких КПС возникает большое число водородных связей. Такое взаимодействие приводит к увеличению прочностных характеристик и, как видно из таблицы, может привести к незначительному уменьшению гибкости.
Таблица – Влияние относительной влажности воздуха и вида наполнителя на гибкость полимерных покрытий
|
Относит. влажность воздуха, |
Вид наполнителя |
|||
|
Без наполнителя |
Торф |
Глина
|
Сапропель |
|
|
98 |
1 |
3 |
1 |
5 |
|
90 |
1 |
1 |
1 |
3 |
|
85 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Введение в качестве наполнителя глины не ведет к падению гибкости полимерной пленочной композиции. Это обусловлено способностью функциональных групп полимеров взаимодействовать с активными радикалами глинистых частиц и образованием мостиковой связи через R-COO-глина[2].
Увеличение размеров наполнителей в КПС приводит к уменьшению гибкости, а уменьшение размеров должно приводить к увеличению гибкости, но получение такой дисперсной фазы затруднительно и экономически неоправданно.
В результате проведенных исследований установлено, что КПС могут эффективно применяться при лесовыращивании. Покрытия из таких составов на корневых системах растений способны эффективно удерживать влагу и элементы питания.
Литература
1. Справочник химика Т.1, С.- Петербург.: Химия, 1966 -1070 с.
2. Евсикова О.В., Стародубцев С.Г., Хохлов А.Р.// ВМС. Серия А. 2002. Т. 44. №5. С. 802-808.