Введение к работе
Актуальность темы. Пластифицированный поливинилхлорид (ПВХ) используется при получении материалов различного назначения с широким диапазоном механических и эксплуатационных характеристик, это – строительные отделочные материалы (линолеум, обои, лента липкая), материалы для кабелей, изоляции, прокладок, декоративная клеенка и др.
Увеличение объемов строительства, а также ремонтных и отделочных работ придает сегодня значительный потенциал развитию рынка напольных покрытий. Оценочный объем российского производства напольных покрытий составляет порядка 260-300 млн. м3, из которых на долю линолеума приходится порядка 35-45%.
Многослойный поливинилхлоридный линолеум является одним из основных видов покрытия для полов, выпускаемых в нашей стране. Это обусловлено низкими удельными капитальными затратами на организацию производства линолеумов, высоким качеством материала, возможностью индустриализации строительных работ, простотой в эксплуатации и низкой себестоимостью.
Достижения в области химии и технологии полимеров позволили создавать покрытия из искусственных материалов, обладающих основными свойствами натуральных. Линолеум одним из первых подвергся усовершенствованию в промышленном масштабе. Поливинилхлоридные линолеумы благодаря высокой прочности, износостойкости, биостойкости, малой теплопроводности, гигиеничности, художественной выразительности и фактуры поверхности могут применяться как в жилых помещениях, так и в офисах, аэропортах и даже промышленных цехах. В настоящее время свыше 80% всего выпускаемого в мире линолеума приходится именно на долю ПВХ-покрытий.
При изготовлении ПВХ-линолеума применяются связующие, пластификаторы, разбавители, наполнители и красители. В качестве связующего применяется ПВХ, который характеризуется термопластичностью и линейной структурой макромолекул. Для придания изделиям эластичности и для облегчения переработки ПВХ его обычно пластифицируют, при этом содержание пластификатора достигает 40%. К наиболее часто применяемым пластификаторам относятся диоктилфталат (ДОФ) и дибутилфталат (ДБФ). ДОФ считается международным стандартным пластификатором ПВХ, удовлетворяющим требованиям переработки, но он сравнительно дорог и дефицитен. Поэтому в составе ПВХ-рецептур линолеума широкое распространение находит ДБФ благодаря своей дешевизне, однако он не обеспечивает длительную эксплуатацию ПВХ-композиций. ДБФ обладает высокой летучестью, что приводит к интенсивным потерям пластификатора из пластиката, ухудшению физико-механических свойств и сокращению срока эксплуатации изделий, полученных на его основе.
Поэтому расширение ассортимента пластификаторов, улучшающих эксплуатационные свойства рецептур ПВХ-композиций, используемых для получения строительных материалов и изделий различного назначения, является актуальной и практически значимой задачей.
Целью работы является разработка отделочных и изоляционных ПВХ-композиций с использованием в качестве пластификаторов фталатов оксиалкилированных спиртов.
Рабочая гипотеза. Несимметричные и симметричные фталаты оксиалкилированного бутанола и 2-этилгексанола могут стать эффективными пластификаторами поливинилхлоридных композиций. Фталаты полученных оксиалкилированных спиртов, во-первых, имеют низкую летучесть, что во многом определяет сохранение пластифицированным материалом своих свойств во времени, во-вторых, проявляют необходимую гомогенизацию композиции, а в-третьих, дают необходимую совокупность прочностных и эксплуатационных свойств для использования в качестве пластификаторов поливинилхлоридных композиций, используемых в производстве изоляционных и отделочных строительных материалов.
Задачи исследований:
-
Разработка новых видов пластификаторов для поливинилхлоридных композиций с использованием фталатов оксиалкилированных спиртов.
-
Изучение основных механических и эксплуатационных показателей поливинилхлоридных композиций в сравнении с серийно выпускаемыми пластикатами.
-
Исследование структуры и свойств пластифицированных поливинилхлоридных композиций и выявление механизма действия предложенных пластификаторов на физико-механические и технологические характеристики отделочных и изоляционных строительных материалов и изделий, получаемых на их основе.
-
Разработка составов многослойного линолеума на ПВХ и ленты ПВХ липкой на основе полученных низколетучих пластификаторов - несимметричных и симметричных фталатов оксиалкилированного бутанола и 2-этилгексанола.
-
Оценка возможности и эффективности применения поливинилхлоридных композиций в производстве полимерных отделочных и изоляционных материалов массового назначения - многослойного линолеума и ленты липкой.
Научная новизна работы.
Разработаны и определены физико-химические свойства 32 несимметричных и симметричных фталатов оксиалкилированных спиртов, из них 16 получены впервые. Установлено, что полученные фталаты оксиалкилированного бутанола являются менее летучими соединениями, чем серийно выпускаемый пластификатор ДБФ, а полученные фталаты оксиалкилированного 2-этилгексанола по степени летучести соответствуют ДОФ. По остальным показателям разработанные пластификаторы также соответствуют уровню ДОФ.
Установлено, что фталаты оксиалкилированных спиртов обладают достаточно высокой эффективностью и близки по этим свойствам к ДОФ. ПВХ-композиции на основе фталатов оксиалкилированных спиртов обладают более высокой технологичностью (характеризуются высокими значениями ПТР), чем аналогичные компаунды, содержащие ДОФ, что позволяет производить их переработку при более низких температурах, существенно сокращая тем самым общие энергозатраты на их производство.
Установлено, что при введении полученных соединений существенно улучшаются физико-механические и эксплуатационные показатели отделочных (многослойного линолеума) и изоляционных (ленты липкой) поливинилхлоридных строительных материалов и изделий, а именно: прочность при разрыве, относительное удлинение, температура хрупкости, термостабильность, истираемость, изменение линейных размеров и абсолютная остаточная деформация.
Практическая значимость работы.
Разработаны новые составы и рецептуры поливинилхлоридных материалов и изделий многослойного линолеума и ленты липкой с использованием в качестве пластификаторов несимметричных и симметричных фталатов оксиалкилированных спиртов.
ПВХ пластикаты, полученные с использованием разработанных соединений обладают более низкой стоимостью, энергоемкостью получения и полностью соответствуют требованиям действующих стандартов.
Апробация работы. Представленные в диссертации результаты были доложены на 60-й и 62-й Межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2009, 2011), Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (Уфа, 2010, 2011), Международной научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» (Уфа, 2009, 2011), II Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Водоснабжение, водоотведение и системы защиты окружающей среды» (Уфа, 2011), V научно-практической конференции «Промышленная безопасность на взрывопожарных и химически опасных производственных объектах» (Уфа, 2011), XIII-XVI Международной научно-технической конференции при Международной специализированной выставке «Строительство, архитектура, коммунальное хозяйство, энергосбережение» (Уфа, 2009 - 2012).
Публикации. По теме диссертации опубликованы более 20 печатных работ, в том числе четыре статьи в ведущих рецензируемых журналах в соответствии с перечнем ВАК Минобразования и науки РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 143 страницах машинописного текста. Работа состоит из введения, четырёх глав, основных выводов и списка литературы. Содержит 35 таблиц, 60 рисунков. Список литературы включает 196 источников.
