Устойчивость в агрессивных средах поливинилхлоридных материалов, модифицированных активированным волластонитом | Вестн. Том. гос. ун-та. Химия. 2018. № 11. DOI: 10.17223/24135542/11/5

Устойчивость в агрессивных средах поливинилхлоридных материалов, модифицированных активированным волластонитом

Изучение влияния агрессивных сред на поливинилхлоридные материалы важно для определения оптимальных областей их практического применения и прогнозирования долговечности в процессе эксплуатации. Исследовано влияние природного волластонита и активации поверхности этого метилсиликата кальция катионактивными ПАВ-четвертичными аммонийными солями на водо- и химическую стойкость модифицированных им ПВХ пленок.

The stability of polyvinyl chloride materials modified with activated wollastonite in aggressive substances.pdf Введение Вследствие высокой стойкости к воздействию агрессивных сред изделия из ПВХ широко применяются в химической промышленности, строительстве и других отраслях [1]. Перечень агрессивных агентов, действующих на поливинилхлоридные материалы в процессе их эксплуатации, чрезвычайно широк: минеральные и органические кислоты, щелочи, окислители и их водные растворы, алифатические и ароматические растворители, а также нефтепродукты [2]. Воздействие агрессивной среды на полимер может сопровождаться его набуханием, диффузией среды в полимерный материал и химическим взаимодействием с его компонентами, приводящим к деструкции пластика [1]. Поэтому необходимо исследовать влияние различных агрессивных факторов для прогнозирования долговечности и работоспособности композиций на основе поливинилхлорида. В связи с этим изучение влияния модификаторов на химическую стойкость ПВХ материалов является важным для определения оптимальных областей их применения. Экспериментальная часть Для обработки поверхности волластонита [3] использовались катионактив-ные ПАВ-четвертичные аммонийные соли: ЧАС (ТУ 2482-004-04706205-2005) производства ООО Научно-производственного объединения «НИИПАВ», г. Волгодонск; алкилтриметиламоний хлориды с различной длиной алкильно-го радикала (АЛКАПАВ 1214С.50, АЛКАПАВ 16С.50 и АЛКАПАВ 1618С.50 (ТУ 2482-004-04706205-2005); алкилбензилдиметиламмоний хлориды (КАТАПАВ 1214С.50 и КАТАПАВ 1618С.50 (ТУ 2482-003-04706205-2004); триалкилбензиламоний хлорид (ТАБАХ); а также неионогенный ПАВ алкил-диметиламинооксид (ОКСИПАВ 1214С.50 (ТУ 2482-007-04706205-2006) (табл. 1). Т а б л и ц а 1 Состав исследуемых ПВХ-композиций Компонент (НТД) Содержание, мас. ч. Базовая С волластонитом ПВХ-6250Ж (ГОСТ 14039-78) 100 100 ЭДОС (ТУ 2493-003-13004749-93) 92 92 Мел (карбонат кальция) (ТУ5716-001-99242323-2007) 196 186 Волластонит Миволл 10-9 (ТУ 577-006-40705684-2003) 0 10 Химическая стойкость образцов ПВХ пленок оценивалась гравиметрическим методом (по изменению массы в зависимости от времени экспозиции) в дистиллированной воде, водных растворах минеральных кислот, щелочей, солей и дезинфицирующих средств: 0,5% водном растворе «Ника-Экстра М» (ТУ 9392-005-12910434-2003) и 0,015% водном растворе «Астера» (ТУ 9392-001-93056039-2009), а также в спирте. Результаты и их обсуждение Модифицированные природным волластонитом ПВХ композиционные материалы обладают высоким комплексом эксплуатационных характеристик [4], что делает актуальным изучение их устойчивости в агрессивных средах. При этом достаточно эффективной является модификация волла-стонита ПАВ, в частности четвертичными аммониевыми солями, для повышения его совместимости с поливинилхлоридной матрицей [5]. Полученные результаты свидетельствуют о том, что водостойкость ПВХ пленок, модифицированных как природным, так и активированным ЧАС волластонитом, достаточно высокая (потери массы не более 10-11%) и незначительно зависит от природы четвертичных аммонийных оснований, используемых для активации его поверхности (табл. 2) Меньшие потери массы имеют место для образцов, модифицированных волластони-том, активированным АЛКАПАВ 161850.С и ТАБАХ. В 5%-ном водном растворе NaCl потери массы примерно такие же по величине, как и в воде (рис. 1). Таблица 2 Устойчивость к агрессивным средам ПВХ-композиций, модифицированных активированным волластонитом (потери массы образцов за 7 суток, %) Тип ЧАС Вода 5%о-ный раствор NaCl Спирт 0,015%-ный раствор «Астера» 0,5%-ный раствор «Ника-Экстра М» 1. АЛКАПАВ 1214С.50 10,7 9,9 11,6 10,6 10,2 2. АЛКАПАВ 16С.50 11,2 10,4 13,6 12,8 10,6 3. ТАБАХ 9,5 9,3 13,9 9,6 9,4 4. АЛКАПАВ 1618С.50 9,1 8,9 13,2 9,7 9,4 5. КАТАПАВ 1214С.50 10,2 10,1 14, 11,2 9,9 6. КАТАПАВ 1618С.50 9,5 9,7 13,2 9,9 9,5 7. ОКСИПАВ 10,1 9,8 14,7 12,2 9,3 8. Стандартная рецептура 11 10,2 14 12,1 10,3 1. ПВХ-пленна (АЛ КАП АВ1214С. 50); Z ПВХ-пленна (АЛКАПАВ16С.50); 3. ПВХ-пленна (ТАБАХ); 4 ПВХ-пленна (АЛ КАП АВ161 ВС. 50); 5. ПВХ-пленна (КАТАПАВ 1214с50); 6. ПВХ-пленна (КАТАПАВ 161В С. 50); 7. ПВХ-пленна (ОКСИПАВ); 8. ПВХ-пленна стандартна... Время Рис. 1. Изменение массы образцов в зависимости от времени выдержки в 5%-ном водном растворе NaCl Аналогичным образом ПВХ материалы, модифицированные активированным ЧАС волластонитом, ведут себя в дезинфицирующих растворах «Астера» (рис. 2) и «Ника-Экстра М» (рис. 3), которые применяются для уборки помещений в медицинских учреждениях. В первом из описанных дезинфицирующих средств, действующим веществом в котором является натриевая соль дихлоризоциануровой кислоты, потери массы ПВХ пленок несколько больше. Это связано, вероятно, с меньшей стойкостью самого волластонита в кислых средах [6]. 0,26 - О сутки 1 сутки 3 сутки 7 сутки Рис. 2. Изменение массы образцов в зависимости от времени выдержки в растворе «Астера» Время 1. ПВХ-пленка (АЛКАПАВ1214С.50); 2. ПВХ-пленка (АЛКАПАВ16С.50); 3. ПВХ-пленка (ТАБАХ); 4. ПВХ-пленка (АЛКАПАВ1618С.50); 5. ПВХ-пленка (КАТАПАВ 1214С50); 6. ПВХ-пленка (КАТАПАВ 1618С.50); 7. ПВХ-пленка (ОКСИПАВ); 8. ПВХ-пленка стандартна... В растворе «Ника-Экстра М», действующим веществом в котором является алкилдиметилбензиламмоний хлорид, модифицированные волласто-нитом ПВХ-композиции более устойчивы. Наибольшие потери массы ПВХ пленок среди всех изученных сред наблюдаются в спирте. Однако и в этом случае они меньше 15%. 1. ПВХ-пленка (АЛКАПАВ1214С.50); 2. ПВХ-пленка (АЛКАПАВ16С.50), 3. ПВХ-пленка (ТАБАХ); 4. ПВХ-пленка (АЛКАПАВ1618С.50); 5. ПВХ-пленка (КАТАПАВ 1214С50), 6. ПВХ-пленка (КАТАПАВ 1618С.50); 7. ПВХ-пленка (ОКСИПАВ), 8. ПВХ-пленка стандартна... Во всех вышеописанных агрессивных средах несколько лучшую устойчивость ПВХ пленкам обеспечивает модификация волластонитом, активированным АЛКАПАВ 161850.С и ТАБАХ. Очевидно, определенную роль играет длина алкильного радикала ЧАС, влияющая на свойства граничного слоя поливинилхлоридная матрица-волластонит. Таким образом, можно отметить, что с увеличением длины алкильного радикала четвертичных аммонийных солей химическая и водостойкость Рис. 3. Изменение массы образцов в зависимости от времени выдержки в растворе «Ника-Экстра М» ПВХ пленок, модифицированных активированным ими волластонитом, возрастают. Это может быть связано с увеличением массовой доли основного вещества в молекуле этих ПАВ. Свой вклад, очевидно, вносит и большая полярность органомодифици-рованного волластонита, что увеличивает эффективность взаимодействия на межфазной границе [7]. Заключение Суммируя полученные результаты, можно сделать заключение, что модифицированные природным и поверхностно активированным волласто-нитом ПВХ материалы могут использоваться для производства изделий, в частности медицинского назначения, работающих в контакте с изученными агрессивными средами.

Ключевые слова

волластонит, поливинилхлорид, ПАВ, модификация, четвертичные аммонийные соли, агрессивные среды, водо-химическая стойкость, wollastonite, polyvinyl chloride, surfactant, modification, quaternary ammonium salts, aggressive substances, water-chemical resistance

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Ямалеева Екатерина СергеевнаКазанский национальный исследовательский технологический университетканд. техн. наук, доцент кафедры технологического оборудования медицинской и легкой промышленностиcurls888@yandex.ru
Садыкова Диляра ФанисовнаКазанский национальный исследовательский технологический университетбакалавр кафедры инноватики в химической технологииdilyras@mail.ru
Плотникова Валерия АлександровнаКазанский национальный исследовательский технологический университетбакалавр кафедры инноватики в химической технологииlera2017.99@mail.ru
Готлиб Елена МихайловнаКазанский национальный исследовательский технологический университетд-р техн. наук, профессор кафедры технологий синтетического каучукаegotlib@yandex.ru
Всего: 4

Ссылки

Загородникова М.А. Влияние факторов старения на долговечность поливинилхлоридных материалов // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Сер. Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. 2015. № 2. С. 13-18.
Загородникова М.А., Ярцев В.П., Монастырев П.В. Оценка долговечности и химической стойкости ПВХ-мембран в конструкциях животноводческих комплексов // Вестник ТГТУ. 2016. Т. 22, № 4. С. 657-664.
Садыкова Д.Ф., Готлиб Е.М., Кожевников Р.В., Ямалеева Е.С. Поливинилхлорид медицинского назначения. Казань : КНИТУ, 2017. 94 с.
Готлиб Е.М. Волластонит как эффективный наполнитель композиционных материалов. М., 2013. 87 с.
Щукин Е.Д. Коллоидная химия. М. : Высшая школа, 2007. 444 с.
Тюльнин В.А. Волластонит - уникальное минеральное сырье многоцелевого назначения. М. : Руда и металлы, 2003. 144 с.
Ширяева Е.А. Pоль поверхностно-активных веществ при получении композиционных материалов // Современные наукоемкие технологии. 2005. № 4. С. 65-66.
 Устойчивость в агрессивных средах поливинилхлоридных материалов, модифицированных активированным волластонитом | Вестн. Том. гос. ун-та. Химия. 2018. № 11. DOI: 10.17223/24135542/11/5

Устойчивость в агрессивных средах поливинилхлоридных материалов, модифицированных активированным волластонитом | Вестн. Том. гос. ун-та. Химия. 2018. № 11. DOI: 10.17223/24135542/11/5