Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 9
1.1 Современное представление по утилизации и обезвреживанию полимерных отходов 9
1.2 Анализ состояния проблемы получения и переработки биоразлагаемых полимеров и композиций 15
1.3 Модифицирующие добавки при получении биоразлагаемых наполненных полиолефинов 32
1.4. Выводы 41
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования 43
2.1 Объекты исследования 43
2.2 Методы исследования физико-химических характеристик побочных продуктов производства растительного масла и МД на их основе 49
2.3 Определение реологических характеристик и термостабильности высоконаполненного крахмалом ПЭ 51
2.4 Определение физико-химических и прочностных показателей высоконаполненного крахмалом ПЭ 56
2.5 Определение стойкости модифицированного высоконаполненного крахмалом ПЭ к воздействию микроскопических грибов 58
2.6 Определение эффективности биодеструкции высоконаполненного крахмалом ПЭ при захоронении в почву 60
2.7 Определение экотоксичности модифицированного высоконаполненного крахмалом ПЭ 60
ГЛАВА 3. Экспериментальная часть 61
3.1 Разработка многофункциональных МД на основе побочных продуктов масложировой промышленности 61
3.2 Взаимодействие компонентов в композиции ПЭ : крахмал 67
3.3 Реологическое поведение модифицированного высоконаполненного крахмалом ПЭ 71
3.4 Термостабильность модифицированного высоконаполненного крахмалом ПЭ при переработке 82
3.5 Физико-химические и прочностные показатели модифицированного высоконаполненного крахмалом ПЭ 94
3.6 Взаимодействие модифицированного высоконаполненного крахмалом ПЭ с объектами окружающей среды 100
3.7 Оценка влияния МД на основе побочных продуктов масложирового производства на экотоксичность композиций 111
3.8 Экономическое обоснование использования высоконаполненного крахмалом ПЭ в производстве изделий хозяйственно-бытового назначения 113
3.9 Технологическая схема получения высоконаполненного крахмалом ПЭ с применением МД для производства изделий хозяйственно-бытового назначения (на примере мешков для мусора и лотков) 118
Выводы 123
Список использованных источников
- Модифицирующие добавки при получении биоразлагаемых наполненных полиолефинов
- Определение реологических характеристик и термостабильности высоконаполненного крахмалом ПЭ
- Реологическое поведение модифицированного высоконаполненного крахмалом ПЭ
- Оценка влияния МД на основе побочных продуктов масложирового производства на экотоксичность композиций
Введение к работе
Актуальность работы. Производство наполненного крахмалом полиэтилена (ПЭ) направлено на получение материалов и изделий с регулируемым сроком службы, т.е. способных к биодеградации под воздействием факторов окружающей среды.
По классификации биоразлагаемых полимеров выделяют 3 направления работ в этой области: получение полиэфиров гидроксикарбоновых кислот, создание пластических масс на основе воспроизводимых природных ресурсов, наполнение синтетических полимеров материалами растительного происхождения.
Первые два направления требуют наукоемких технологий и нетрадиционных методов получения, что отражается на их стоимости.
За рубежом промышленное производство термопластов, наполненных природными полимерами, такими как крахмал, декстрин, целлюлоза, древесная мука и прочее, освоено в 80 + 90-х годах XX века.
В России на данный момент не существует аналогичного производства в промышленных масштабах, а предлагаемые на рынке изделия, способные к биодеградации, созданы на основе зарубежных добавок-концентратов.
Переработка высоконаполненных крахмалом полиолефинов в современном высокоскоростном оборудовании ограничена узким скоростным и температурным режимом из-за высокой вязкости композиции и термолобильности наполнителя.
Ограниченное использование побочных продуктов масложировой промышленности создает экологическую опасность при хранении, в этой связи актуальным направлением является использование их в качестве модифицирующих добавок (МД), способствующих снижению вязкости и повышающих биодеградацию высоконаполненных полимерных систем, т.к. они содержат жировые, белковые и биогенные вещества.
Цель работы: получение биоразлагаемой композиции на основе ПЭ с максимально возможным содержанием природного полимера -крахмала при использовании добавок многофункционального назначения.
Достижение цели потребовало решения следующих задач:
- разработка рецептуры, подбор модифицирующих добавок и определение оптимальных параметров переработки высоконаполненного крахмалом ПЭ;
Автор выражает благодарность руководителю молодежного инновационного экологического проекта БРИЗ Баймурзаеву А.С. за предоставленную инструментальную и экспериментальную базу.
изучение физико-химических свойств, реологических и прочностных показателей ПЭ, наполненного крахмалом, при использовании модифицирующих добавок;
определение способности к биодеструкции и экотоксичности высоконаполненного крахмалом ПЭ, модифицированного добавками многофункционального назначения;
исследование состава и свойств побочных продуктов со стадии фильтрования и щелочной рафинации производства растительного масла и получение модифицирующих добавок на их основе для создания биоразлагаемой композиции;
апробирование результатов исследования в производственных условиях с учетом экономической целесообразности.
Научная новизна:
1. Показано, что комплексное использование крахмала и
подобранных модифицирующих добавок обеспечивает получение
высоконаполненных композиций на основе ПЭ, которые могут
перерабатываться в современном высокоскоростном оборудовании.
2. Теоретически обосновано и экспериментально доказано, что
модифицирующие добавки на основе побочных продуктов производства
растительных масел при введении в высоконаполненный крахмалом ПЭ
способствуют смягчению композиции и синергетическому эффекту при
ее биодеградации под воздействием микроорганизмов.
3. Установлено, что введение модифицирующих добавок на основе
побочных продуктов масложировой промышленности в состав
высоконаполненного крахмалом ПЭ позволяет регулировать
водопоглощение и прочностные показатели биоразлагаемой композиции.
4. Показано, что определяющим фактором интенсивности
биодеструкции наполненного крахмалом ПЭ будет доступность к
источнику питания микроорганизмов - крахмалу, а наличие белковых и
биогенных элементов в модифицирующих добавках на основе побочных
продуктов масложировой промышленности, способствует интенсивности
биоразложения композиций.
Практическая значимость работы:
1. Создана технология и подобрана рецептура для получения высоконаполненного крахмалом ПЭ с использованием модифицирующих добавок на основе побочных продуктов производства растительных масел.
2. Получены зависимости для прогнозирования реологического
поведения и термостабильности высоконаполненного крахмалом ПЭ,
модифицированного добавками, при переработке в высокоскоростном
оборудовании.
-
Предложен альтернативный способ утилизации побочных продуктов масложирового производства путем использования их в качестве модифицирующих добавок многофункционального назначения при получении биоразлагаемого высоконаполненного крахмалом ПЭ.
-
Разработанные композиции внедрены в производство окси-биоразлагаемых добавок к ПЭ, окси-биоразлагаемых пленок и мешков для мусора, одноразовых лотков для пищевых продуктов. Изделия на основе разработанных композиций прошли процедуру сертификации, получены 4 сертификата соответствия.
На защиту выносятся:
1) способ получения биоразлагаемого высоконаполненного ПЭ с
использованием многофункциональных добавок на основе побочных
продуктов масложировой промышленности;
2) оптимальные параметры переработки ПЭ при высоком
наполнении крахмалом с использованием МД, определенные с помощью
установленных закономерностей реологического поведения в широком
интервале скоростей сдвига с учетом термолабильности композиции;
-
физико-химические особенности наполненного крахмалом ПЭ, включающие способность к водопоглощению и извлечению компонентов из композиции, а также ее прочностные характеристики;
-
результаты исследования развития микроскопических грибов на поверхности биоразлагаемого высоконаполненного крахмалом ПЭ и его экотоксичности в зависимости от состава и содержания МД.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на XLXII отчетной конференции ФГБОУ ВПО ВГУИТ за 2011 год (Воронеж, 2012), Международной научно-практической конференции «Достижения и перспективы естественных и технических наук» (Ставрополь, 2012), Международной научно-практической конференции «Современная наука: тенденции развития» (Краснодар, 2012), Международной научно-практической конференции «Техника и технология: новые перспективы развития» (Москва, 2011), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки» (Тамбов, 2011), I научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии Воронежской области и пути их решения» (Воронеж, 2011), VII научно-практической конференции
«Экологические проблемы города Воронежа и перспективы их решения» (Воронеж, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 3 в рецензируемых изданиях, и получено 3 патента РФ на изобретение.
Достоверность. Обработка экспериментальных данных проводили с помощью программ Microsoft Office Excel, Mathcad v 14.0, CeastVlEW 5.94 4D, что позволило достичь воспроизводимость и согласованность лабораторных и экспериментальных данных.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Материалы работы изложены на 145 стр. машинописного текста, включая 11 таблиц и 39 рисунков. Список литературы включает 172 наименования. Приложения представлены на 12 страницах.
Модифицирующие добавки при получении биоразлагаемых наполненных полиолефинов
Мировые объемы производства синтетических пластических масс в настоящее время превышают 400 млн т/г [142]. Удобство и безопасность, низкая цена и высокая эстетика являются определяющими условиями ускоренного роста использования пластических масс при изготовлении упаковки. В связи с этим обостряются проблемы защиты окружающей среды от «полимерного мусора», которым являются использованные изделия из полимерных материалов и отходы их производства.
Уже с 1975 года полимеры вышли на третье место по использованию в качестве упаковки после стекла, бумаги и картона. В настоящее время из всех выпускаемых пластиков около 41 % используется в упаковке, из этого количества примерно 47 % расходуется на упаковку пищевых продуктов [119]. Полимерная упаковка и другие предметы одноразового использования составляют уже более 60 % от всего полимерного мусора [97].
По данным [65] соотношение пластиковых отходов по видам пластмасс следующее (% мае): ПЭ - 34; ПЭТФ - 20; ламинированная бумага - 17; ПВХ- 14; ПС-8; ПП-7. Между тем, увеличение производства и потребления синтетических полимерных материалов создает проблему утилизации и уничтожения полимерного мусора. Основными проблемами при утилизации полимерных отходов потребления являются масштабы их образования, неоднородность состава и высокая степень загрязнения.
В настоящее время существуют следующие пути полезного использования отходов термопластов: повторная переработка с получением вторичного термопласта, терморазложение (пиролиз, крекинг), деполимеризация отходов.
Отходы, подвергаемые вторичной переработке, принято исходя из потребительских свойств классифицировать на [66]: высоколиквидные - высококачественное вторичное сырье, обеспечивающее рентабельность переработки: чистые производственные отходы и др.; среднеликвидные - вторичное сырье среднего качества, доходы от реализации которого примерно равны затратам на сбор, сортировку и переработку: полимеры, содержащие посторонние включения, слабозагрязненные полимеры и т.д.; слаболиквидные отходы - трудноперерабатываемый мусор, затраты на утилизацию которого значительно превышают доходы от реализации: это сильнозагрязненные отходы, трудноразделимые смеси полимеров и т.д.; неликвидные отходы - неутилизируемые опасные отходы, переработка которых осуществляется в порядке их обезвреживания: упаковка из-под токсичной продукции и др. Очевидно, что рентабельной является переработка высоко- и среднеликвидных отходов больших объемов (отходы производства полимеров, пленка, канистры, ящики и т.д.) [106].
Для некоторых групп товаров, относящихся к слаболиквидным и неликвидным отходам, в частности, одноразовой посуды, медицинских изделий, мешков для мусора, пленки для мульчирования и т.д. вторичная переработка зачастую невозможна из-за трудности сбора, сортировки и очистки, поэтому отрасль переработки мусора в России в настоящее время неразвита.
При термическом разложении полимерных отходов (пиролиз, крекинг) образуются газообразные (пиролизный газ), жидкие (пиролизное масло) и твердые (кокс и др.) продукты. Затруднения с организацией пиролиза бытовых отходов пластмасс связаны с тем, что в большинстве отходов содержится фосфор, хлор и сера, а температура деструкции при пиролизе обычно составляет не менее 600 С; сера и фосфор в окисленной форме летучи и наносят вред окружающей среде, хлор активно реагирует с органическими продуктами пиролиза с образованием стойких ядовитых соединений (например, диоксинов), или с образованием в процессе соляной кислоты - высококоррозионного агента по отношению к оборудованию, а улавливание этих соединений из дыма -процесс дорогостоящий и имеет свои сложности [97, 128]. Авторы [48] отмечают экологические проблемы пиролиза ПО из-за выделения серосодержащих соединений, что требует проведения предварительной подготовки и разделения материалов.
Отдельные фракции терморазложения, например, тяжелые смолы, до сих пор не нашли применения из-за низкого качества [9, 47].
Отходы пластмасс могут быть подвержены деполимеризации с целью получения низкомолекулярных полимеров или олигомеров, применяемых в различных областях промышленности [123]. Продукты деполимеризации используются в качестве вторичного сырья для проведения процесса поликонденсации или как добавки к первичному материалу, однако имеющиеся в этих продуктах примеси часто не позволяют получать высококачественные полимерные изделия (чаще всего данный метод применяется для ПЭТФ, ПУ, ПА) [35].
Деполимеризация может осуществляться методами гидролиза, гликолиза, метанолиза и происходит под действием экстремальных температур и давлений. Глубина протекания реакции зависит от многих технологических факторов и используемых катализаторов [35]. Этот способ использования отходов выгоден по сравнению с пиролизом тем, что в оборот возвращаются высококачественные химические продукты, но требует более «чистого» исходного сырья, затрат на катализаторы и реагенты.
Определение реологических характеристик и термостабильности высоконаполненного крахмалом ПЭ
В качестве объекта сравнения МД применяли полиэтиленовый воск марки ПВ-200. Для получения жиросодержащих МД фуз и соапсток подвергали низкотемпературному обезвоживанию под вакуумом в течение 4 часов при температуре 80 С. С целью получения удобной формы для применения обезвоженную МДФ измельчали в ступке, обезвоженную МДС измельчали с помощью лабораторного гранулятора с ножевой головкой до размера частиц 2,0 -5,0 мм. В результате обезвоживания и измельчения получили МДФ в виде порошка, МДС в виде крошки.
Полученная МДФ представляет собой твердую массу светло-коричневого цвета с характерным запахом нерафинированного подсолнечного масла, с приложением нагрузки легко крошится.
Полученная МДС представляет собой пластичную массу коричневого цвета с характерным запахом по консистенции напоминающую маргарин.
Полиэтилен - термопластичный насыщенный полимерный углеводород, молекулы которого имеют конформацию плоского зигзага с периодом идентичности 0,254 нм, соответствующим повторяющемуся расстоянию в углеродной цепи. Соседние молекулы находятся на расстоянии 0,43 нм друг от друга. ПВД обладает значительной разветвленностью макромолекул (рис. 1), число метильных групп на 1000 атомов углерода составляет от 20 до 30, молекулярная масса ПЭ находится в пределах 80 000 - 800 000, степень полимеризации - 3000 - В качестве синтетической матрицы применяли ПВД 10803-020 ГОСТ 16337-77, характеристики которого отражены в табл.2. Таблица 2 Технические характеристики ПВД 10803-020 [61] Показатель текучести расплава (ПТР), г/10 мин 2,0 Разброс показателя текучести расплава в пределах партии, %, не более 5 ЛПрочность при разрыве, МПа (кгс/см ), не менее 12,2(125) Относительное удлинение при разрыве, %, не менее 550 Стойкость к растрескиванию, мин, не менее 120 Запах и привкус водных вытяжек, балл 1 Массовая доля экстрагируемых веществ, %, не более 0,9 Водопоглощение за 30 суток, % мае, не более 0,01 Также в качестве синтетической матрицы использовали вторичный ПЭНП, имеющий характеристики (определенные экспериментально): -ПТР, г/10 мин,-2,5-2,8; - прочность при разрыве, МПа, - 10,2-И 1,4; - относительное удлинение при разрыве, %, - 400- 500.
ПЭ не смачивается водой и другими полярными жидкостями. При комнатной температуре он не растворяется в органических растворителях. ПЭ устойчив к действию большинства водных растворов кислот, щелочей и солей. Под влиянием кислородом воздуха, нагревания и воздействия солнечного света происходит окисление ПЭ. В виде пленок ПЭ проницаем для многих газов (Н2, 02, С02, N2, СО, СН4, С2Н6), но практически непроницаем для паров воды и полярных жидкостей [21, 60].
В качестве наполнителя ПЭ использовали крахмал кукурузный ГОСТ Р 51985-2002. Крахмал представляет собой смесь двух гомополисахаридов: линейного - амилозы и разветвленного - амилопектина, общая формула которых (СбНіо05)п. Как правило, содержание амилозы в крахмале составляет 10-К30 % мае, амилопектина - 70 90 % мае. Полисахариды крахмала построены из остатков D-глюкозы, соединенных в амилозе и линейных цепях амило-пектина a-l-4-связями, а в точках ветвления амилопектина -межцепочечными a-1-б-связями (рис. 2).
Амилозная фракция крахмала объединяет главным образом линейные структуры. Амилопектиновая фракция крахмала является сильно разветвленной структурой, так что значительная часть молекул состоит из боковых ветвей структуры. Линейные молекулы крахмала имеют относительно низкий молекулярный вес и содержат около 100 -500 глюкопиранозных единиц, молекулярная масса амилозной фракции крахмала составляет порядка 100000+40 000. Эта фракция легко растворяется в воде. Разветвленные молекулы имеют большой молекулярный вес и могут содержать несколько тысяч глюкопиранозных единиц. Эта фракция нерастворима в холодной и теплой воде; она растворяется в воде лишь при нагреве до 120-И 25 С, молекулярная масса амилопектиновой фракции -1000000+2000000. Химические и физические свойства крахмала указывают на изогнутость цепи, которая приводит к спиральной форме молекулы амилозы [92].
Фуз - побочный продукт стадии фильтрования растительного (подсолнечного) масла. Представляет собой смесь сложного состава, преимущественно состоящую из глицеридов карбоновых кислот (50+70 % мае), белка (20+30 % мае), кроме того содержит фосфатиды (до 2 % мае. от массы глицеридов), пигменты, минеральные вещества, витамины и другие примеси [54].
Соапсток - побочный продукт стадии щелочной рафинации растительного (подсолнечного) масла. Состоит преимущественно из растительных жиров (до 50 % мае), влаги (до 40 % мае), мыл (до 10 % мае), а также содержит фосфолипиды, воскоподобные вещества и прочее [20, 56].
Воск полиэтиленовый ПВ-200 - жироподобное твердое вещество, имеет температуру каплепадения не менее 103+104 С, а массовая доля золы составляет не более 0,02 % [63]. Воск полиэтиленовый «ПВ-200» содержит сложные эфиры, образованные высшими жирными кислотами и высокомолекулярными одноатомными спиртами. Является внешней смазкой. Полиэтиленовый воск существенно уменьшает внешнее трение, препятствует пригоранню трудноперерабатываемых смесей в экструзионных машинах [14].
Реологическое поведение модифицированного высоконаполненного крахмалом ПЭ
Из табличных данных видно, что соапсток содержит влагу и летучие вещества, причем содержание влаги доминирует, что подтверждается литературными данными [20, 45, 56].
Повышенное содержание влаги оказывает отрицательное влияние на процесс переработки композиций, так как пары воды провоцируют появление дефектов структуры экструдата (либо пленки - при выдувном формовании), что снижает качество продукта [31, 34].
Для получения МД на основе фуза и соапстока без потери биодеструкционных свойств их необходимо подвергать низкотемпературному обезвоживанию в течение 4 часов при температуре 80 С под вакуумом с дальнейшим измельчением полученной массы. Обезвоживание фуза и соапстока сопровождается концентрированием жировой составляющей, что отражено в табл. 4.
Содержание летучих веществ обусловлено присутствием альдегидов, спиртов, низкомолекулярных эфиров [8]. При получении МД большая часть летучих веществ удаляется при вакуумном низкотемпературном обезвоживании. Зольность является показателем, свидетельствующим о содержании в продукте минерального компонента. Этот показатель стабилен и его количество не изменяется при обезвоживании. Минеральная фракция представлена тонкодисперсными частицами, присутствие которых не препятствует переработке композиций, содержащих МДФ и МДС, в экструзионно-выдувных агрегатах, и не влияет на эксплуатационные показатели тонкостенных изделий.
В результате термической обработки под вакуумом и измельчения получили удобные для применения МД.
Возможно использование других методов концентрирования жировой составляющей фуза и соапстока, обеспечивающей смягчающий эффект в высоконаполненном крахмалом ПЭ, например, ультрафильтрации [58].
С целью получения в промышленных условиях стабильных, неслипающихся гранул МДФ и МДС возможна их совместная «переплавка» с воском (парафином, стеарином), либо смешение с минеральными наполнителями и последующее таблетирование.
На рис. 11 проиллюстрирован внешний вид исходных побочных продуктов производства подсолнечного масла - фуза и соапстока и разработанных МД их основе. « V
Внешний вид побочных продуктов производства подсолнечного масла со стадии фильтрования - фуза (а) и со стадии щелочной рафинации -соапстока (б), а также разработанных многофункциональных МДФ и МДС до измельчения (виг соответственно), и после измельчения (due соответственно) Подготовка образцов наполненного крахмалом ПЭ проводилась в экструдере с использованием жиросодержащих МД, а также технического воска, что необходимо для сравнения структуры наполненных систем и эксплуатационных показателей композиций, в первую очередь биодеструкционных свойств.
Композиции приготавливали смешением компонентов в течение Н2 минут в высокоскоростном смесителе с последующей переработкой в экструдере с соотношением L/D =15 при температуре 16СН-170 С.
На рис. 12 показаны микрофотографии структуры полученных композиций. Для высоконаполненного крахмалом ПЭ с МД показаны микрофотографии срезов экструдатов. Структура композиций с МД гетерогенна, распределение компонентов однородно по всему срезу экструдата, также наблюдается некоторая пористость структуры, что является важным фактором при проникновении воды и ферментов в объем композиции и способствует биодеструкции материала.
Пористость структуры может быть вызвана несколькими причинами: - содержанием влаги в крахмале (по ГОСТ Р 51985-2002 и данным предприятий - изготовителей содержание влаги в крахмале может достигать 18 % мае), которая при нагревании в процессе экструзии превращается в пар и при отсутствии или неполном функционировании зоны дегазации экструдера обеспечивает вспенивание экструдата за счет упругих паров влаги [55]; - наличием остаточного содержания влаги в МДФ и МДС после обезвоживания фуза и соапстока (см. табл. 4); - отсутствием совместимости ПЭ и крахмала, и как следствие, появлением свободного объема в композиции [52], который может сохраняться в экструдате; - снижением плотности упаковки макромолекул ПЭ и уменьшением их взаимодействия при наполнении крахмалом, а также уменьшением течения релаксационных процессов в полиэтиленовой матрице.
Оценка влияния МД на основе побочных продуктов масложирового производства на экотоксичность композиций
Известно [31], что входовые потери давления зависят от соотношения D/d большого и малого диаметра соединяющих каналов (диаметра экструдера и диаметра формующего элемента), а также от угла захода расплава полимера в канал; чем меньше D/d и угол захода, тем ниже входовые потери давления.
О высокоэластических свойствах полимерных композиций можно также судить по коэффициенту разбухания струи Кр. Для высоконаполненного крахмалом композиций ПЭ (содержание крахмала = 45,0 % об.) Кр в 1,5-И ,9 раза меньше, чем у чистого ПЭ.
Таким образом, метод капиллярной вискозиметрии позволяет изучить реологическое поведение высоконаполненного крахмалом ПЭ и рассчитать истинные значения сдвиговых напряжений при его деформировании в круглом канале; использование МДС и МДФ в качестве мягчителя высоконаполненного крахмалом ПЭ позволяет реализовать течение в формующем канале без достижения критических значений напряжений сдвига.
Высокое наполнение ПЭ жесткоцепным крахмалом снижает его текучесть за счет ограничения подвижности макромолекулярных цепей, что в свою очередь способствует при деформировании в формующих каналах фильерной головке - возникновению высоких напряжений, способствующих механотермической деструкции крахмала [39]. Температуры переработки, приближенные к температуре термического разложения крахмала при неконтролируемости или местных перегревах оборудования могут провоцировать дефекты композитов - изменение структуры, цвета и запаха, и приводить к изменению технологических свойств - вязкостных, высокоэластических, релаксационных. Переработка ПЭ с высоким содержанием крахмала ограничена низким температурным режимом из-за термолабильности природного полимера. Деструкция крахмала начинается при достижении температуры 210 С [108]. Из табл. 3 видно, что МД на основе фуза и соапстока подвержены температурной деструкции в области температур, соответствующей температурам переработки пвд. В связи с этим возникает необходимость оценки термостабильности высоконаполненного крахмалом ПЭ в условиях переработки и эксплуатации.
Методы оценки термостабильности полимеров основываются на исследовании процессов, протекающих при деструкции - изменении свойств полимерных композиций (вязкости расплава, прочностных, молекулярной массы и прочего), изменении окраски, выделении продуктов деструкции и проч. При оценке термостабильности полимеров и композитов для их качественной переработки обычно применяют реологический метод, так как этим методом можно оценить стойкость полимеров и композитов к термоокислительной, гидролитической и механической деструкции в широком температурно-скоростном интервале [31].
Известно [33, 158], что для оценки термостабилизационных показателей различных материалов также может применяться метод термогравиметрии (по потере массы образца).
Термический анализ модифицированного высоконаполненного крахмалом ПЭ в интервале температур 90 -190 С дает представление о свойствах и поведении композиций в условиях переработки, учитывая, что рекомендуемый температурный диапазон экструзии данных композиций составляет 160-Н90 С. На рис. 19 отмечено поведение исходных компонентов и композиций при нагревании в присутствии кислорода воздуха.
Отмечено разделение термограмм на 3 температурные области: -1 (до 120 С) - удаления сорбционной влаги; -II (12(Н170 С) - стабильного состояния; - III (свыше 170 С) - термоокислительной деструкции. Следует отметить, что наиболее термостойкими в присутствии кислорода воздуха являются композиции, модифицированные воском. Введение в состав высоконаполненного крахмалом ПЭ МД, способствующей образованию защитной оболочки и обладающей функцией смазки, оказывает ингибирующее действие на термоокислительную и механотермическую деструкцию и повышает стабильность композиции в условиях переработки.
