Получение композиций на основе хлорсульфированного полиэтилена с добавлением органобентонита и наноалмазов

УДК 678.5

Н.К.Калинина, А.И. Сакина, B.C. Осипчик

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ХЛОРСУЛЬФИРОВАН-НОГО ПОЛИЭТИЛЕНА С ДОБАВЛЕНИЕМ ОРГАНОБЕНТОНИТА И НАНОАЛМАЗОВ

Работа посвящена исследованию свойств композиций на основе хлорсульфиро-ванного полиэтилена, содержащих нанонаполнители. Изучено влияние введения органобентонита и корунда, модифицированного наноалмазами, на основные эксплуатационные характеристики покрытий на основе хлорсульфированного полиэтилена.

Work is devoted research of properties of compositions on a basis chlorosulfonated polyethylene, containing nanofillers. Introduction influence organobentonite and the corundum modified nanodiamonds, on the basic operation characteristics of coverings on a basis chlorosulfo-nated polyethylene is studied.

Хлорсульфированный полиэтилен (ХСПЭ), один из наиболее изученных и распространенных хлорированных полимеров, в ряде случаев используется как материал специального назначения для создания кислотостойких, трудновоспламеняемых композиций. Широко варьировать их свойства позволяет совместимость ХСПЭ со многими полимерами и синтетическими смолами, а также наличие функциональных групп в составе полимера, дающее возможность его модификации [1-4].

Целью данной работы было исследование влияния на свойства ХСПЭ нанонаполнителей (органобентонита и наноалмазов).

Органобентонит (бентон) представляет собой продукт взаимодействия естественных монтмориллонитовых глин (бентонитов) с олеофилизато-рами, в частности, с четвертичными аммониевыми солями (ЧАС), и является универсальным структурообразователем самых разнообразных масляных сред. Придавая тиксотропную структуру любому маслу, он одновременно является загустителем масел, повышая их вязкость. Органобентонит значительно повышает долговечность различных потребительских составов и их седиментационную устойчивость, предотвращая оседание пигментов и наполнителей, а также резко повышает термостойкость и термостабильность различных систем. Он может работать в агрессивных средах, в том числе в средах с любой минерализацией.

B качестве основы композиций использовали 20%-ный толуольный раствор ХСПЭ, в качестве сшивающего агента - аминосилоксановый отвер-дитель АГМ-9.

Органобентонит вводили в раствор ХСПЭ в количестве от 0,3 до 1 масс. %. Введение органобентонита осуществляли несколькими способами:

- в виде 10%-ного суперконцентрата на основе толуольного раствора ХСПЭ (концентрация ХСПЭ - 20%);

-в виде пасты (10% органобентонита в толуоле).

В каждом случае оценивали распределение органобентонита в композиции, а также его влияние на деформационно-прочностные характеристики

образцов (пленок). В ходе исследования было показано, что лучшее распределение органобентонита в композиции достигается при использовании пасты.

На рисунках 1,2 представлены зависимости прочности и относительного удлинения при разрыве полученных образцов.

Рис.2. Зависимость относительного удлинения при разрыве плёнок ХСПЭ от содержания органобентонита

Из представленных данных видно, что при увеличении содержания органобентонита в композиции происходит возрастание прочности при разрыве и снижение относительного удлинения. В ходе ранее проведенных работ было установлено, что при добавлении органобентонита в композиции на основе ХСПЭ, снижается их вязкость и увеличивается жизнеспособность. По-видимому, в данном случае процесс вулканизации ХСПЭ в присутствии АГМ-9 происходит более плавно, что способствует образованию равномерной, упорядоченной структуры и отражается на прочностных характеристиках пленок. Кроме того, органобентонит обладает большой катионной емко-

стью, имеет слоистое чешуйчатое строение. Размеры чешуек составляют несколько микрон, а расстояние между ними 1-3 нм. Между ячейками кристаллической структуры располагаются ионы К+ и №+. Чем больше их количество, тем больше катионная емкость. Органобентонит обработан четвертичной аммониевой солью, при этом происходит замена ионов калия и натрия на ион аммония. Благодаря этому органобентонит способен набухать. Если удается равномерно распределить чешуйки в полимерной матрице, то возможно получение наноситемы.

Из рисунка 1 также видно, что наибольшего значения прочность достигает при содержании органобентонита 0,5 масс.%. При большей его концентрации, по-видимому, ухудшается распределение наполнителя в полимере, что вызывает снижение прочности пленок.

Вкачестве модификатора ХСПЭ также использовали корунд, модифицированный наноалмазами, который вводили в полимер в количестве от

0,3 до 1%. Его свойства связаны с наличием на поверхности активных групп и катионов щелочных металлов, которые попадают туда с момента получения наноалмазов при взрыве в барокамере. Поскольку частицы корунда имеют шарообразную форму, они способствуют релаксации внутренних напряжений, что в свою очередь ведет к увеличению прочности пленок. На рисунке 3 представлена зависимость прочности при разрыве пленок ХСПЭ, содержащих в своем составе данный модификатор.

Рис. 3. Зависимость прочности при разрыве пленокХСПЭ от содержания корунда, модифицированного наноалмазами

Из рисунка 3 видно, что при увеличении содержания корунда в композиции у готовых пленок увеличивается прочность при разрыве. Это, по-видимому, связано с наличием активных центров на поверхности наполнителя, которые способны взаимодействовать с сульфохлоридными группами ХСПЭ, благодаря чему повышается адгезионная прочность между наполни-

телем и полимером. При этом происходит снижение относительного удлинения, что можно увидеть из данных, представленных на рисунке 4.

да, модифицированного наноалмазами

Таким образом, в ходе работы были получены композиции на основе ХСПЭ и нанонаполнителей. Показано, что введение нанонаполнителей улучшает деформационно-прочностные свойства пленок ХСПЭ. Исходя из технологических и эксплуатационных свойств композиций подобран наиболее удобный и эффективный способ введения органобентонита и определено его оптимальное содержание в составах.

Библиографические ссылки

1. Ронкин Г.М. Хлорсульфированный полиэтилен. М.: Химия, 1977. 65 с.

2. Донцов А.А., Лозовик Г.Я., Новицкая С.П. Хлорированные полимеры. М.: Химия, 1979. 232 с.

3. Хлорсульфированный полиэтилен. НИИЭНЕРГОХИМ, 1991.- 39 с.

4. Gu Zheng, Song Guojun, Liu Weishang, Gao Jianming, Dou Wei, Lu Ping. Preparation and properties of chlorosulfonated polyethylene/ organomonmo-rillonite nanocomposites J. Appl. Polym. Sci.. 2010. 115, N 6, p. 3365-3368