Лесников С.Н., Калмыков В.В., Шутилин Ю.Ф., Нархов С.Н.

Воронежская государственная технологическая академия

Смеси на основе НПВХ для изготовления строительных профильных изделий

Процессы смешения сыпучих материалов используются в переработке полимеров, особенно широкое применение получили композиции из термопластов, перерабатываемые методами литья и экструзии. Одним из видов строительных материалов являются профильно-погонажные изделия, основным сырьем для которых, являются многокомпонентные смеси. Профильные изделия можно получать из любых материалов, но чаще всего их производят из наполненного мелом поливинилхлорида, с введением других компонентов, обеспечивающих нужную перерабатываемость и стабильность свойств композиций [1] .

Свойства исходных компонентов, их соотношение и параметры процесса смешения композиций определяют как комплексом технологических свойств смесей, так и эксплуатационное качество изделий. В связи с этим в данной работе приведены результаты исследований композиций на основе ПВХ-С со значением К70, К63 и К64.

В качестве наполнителей применяли мел марок: «М90Т», «Гидрокалл–2» и «1Т-КА». Для улучшения перерабатываемости добавляли эпоксидированное соевое масло (ЭСМ) или диоктилфталат (ДОФ) до 3 мас. ч., смесь лубрикатов, отбеливателей, модификаторов и стабилизаторов – 5 мас.ч.

Композицию готовили в горячем смесителе с частотой оборотов 1000-1200 об/мин. Компоненты смеси загружались одновременно. За счет высокого трения композиция разогревалась. По достижении 60 ºС постепенно добавляли смесь жидких компонентов. При температуре 117–120 ºС смесь сбрасывали в холодный смеситель и при перемешивании охлаждалась до 40 ºС, затем фасовалась в мешке и дозревала в течении суток.

При добавлении жидких компонентов происходит смачивание поверхности частиц полимера с последующей их адсорбцией. Учитывая разную дисперсность частиц полимера, некоторые их отличия в пористости, процесс поглощения пластификаторов идет неравномерно. Для этого ПВХ композиция выстаивается 24 часа. Такое дозревание смеси обеспечивает однородность реологических свойств ее при дальнейшей переработке.

Параметры смешения при загрузке компонентов 81 и 108 кг представлены в табл. 1. При перемещении частиц по сложной траектории с учетом пластических деформаций протекают различные физико-химические явления, которые влияют на скорость диффузионных процессов. Очевидно, что отличие в количестве загружаемых компонентов в смеситель незначительно влияет на теплообменные процессы. Некоторое увеличение адгезионных свойств за счет поверхностных явлений между частицами отличается при температуре выше 70 ºС. Расход тепла, возникающий в результате трения, приводит к возрастанию диффузионных процессов [2] и связан с переходом ПВХ в высокоэластическое состояние.

Таблица 1 Параметры смешения компонентов ПВХ-композиций от массы компонентов

Время смешения, мин	Нагрузка, А		Температура, ºС
	81 кг	108 кг	81 кг	108кг
0	68	69	31	30
2	54	63	43	38
4	56	60	60	53
6	61	57	75	69
8	72	77	93	85
10	73	80	108	102
11,5	72	82	120	120

Переработка порошкообразных композиций проводилась на одношнековом экструдере с использованием шнека 25D с плавно уменьшающей глубиной нарезки и степенью сжатия 2,5; D_ш = 70 мм; V_вр = 50 об/мин. Для производства профилей из непластифицированного ПВХ применяли блеидовую головку, состоящую из плит. Длина формующего участка зависела от формы и размеров профиля. Отношение длины формующего участка к толщине формующего зазора соответствовало 10:1. Температура по зонам – 130, 140, 155, 175, 200, 200, 200 ºС. Для выравнивания скоростей течения в центральной и периферических зонах головки температура в 5-7 зонах повышалась до 200 ºС.

Прочностные свойства изучались на образцах, изготовленных из панели «вагонка» шириной 100 мм. Образцы в количестве 6 шт., вырезались вдоль профиля по всей ширине и соответствовали типу V, толщина 0,4-0,5 мм. Испытания проводили на машине, скорость растяжения 50 мм/мин. Определение ударной прочности проводилось на Копре МК-0,5-1 на образцах вырезанных из панелей в виде продольного полого бруска квадратного сечения 9×9×120 мм. Испытания в большей мере характеризовали механическую прочность изделия. результаты представлены в табл. 2.

Анализ свойств показал традиционную зависимость – с увеличением степени наполнения прочностные свойства снижаются. Наиболее оптимальные свойства наблюдаются для композиций содержащих 40 мас. ч. мела. Прочностные свойства композиций практически не зависели от типа мела. Замена ДОФ меньшим количеством ЭСМ незначительно снижала прочностные свойства изделия.

Таким образом, композиция состава: ПВХ 100 мас. ч., мел – 40 мас.ч. и ДОФ – 2 мас.ч. обеспечивает получение изделий со стабильными прочностными свойствами.

Литература

1. Володин В.П. Экструзия профильных изделий из термопластов. – СПб.: Профессия, 2005.– 480с.

2. Хауффе К. Реакции в твердых телах и на их поверхности. – Т.1. М., ил, 1962, с.271.

№ композиции	ПВХ-С70	ПВХ-С63	ПВХ-Си64	ДОФ	ЭСМ	Мел			σТ, МПа	εТ, %	σр, МПа	ε, %	Q, кДж/м^2
						Гид.-2	М90Т	1Т-КА
1	100	-	-	1,5	-	27	-	-	42	51	41	210	16
2	100	-	-	2,0	-	35	-	-	46	49	45	204	20
3	100	-	-	2,0	-	40	-	-	43	52	43	202	24
4	100	-	-	4,2	-	53	-	-	39	15	36	110	19
5	-	100	-	-	1,4	50	-	-	38	46	43	180	22
6	-	-	100	2,0	-	30	-	-	46	49	45	204	20
7	-	-	100	2,7	-	40	-	-	45	45	46	157	23
8	-	-	100	2,7	-	-	40	-	46	54	45	173	20
9	-	-	100	2,5	-	-	-	35	47	41	48	193	21

Таблица 2 Физико-механические характеристики ПВХ-композиций