РОЗДІЛ 2
ОБ’ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1. Об’єкти дослідження
Полярні полімери є матеріальною базою для створення ПКМ та електретів на їх
основі. Найбільш стабільні електрети можуть бути отримані з полімерів, що
володіють малою електропровідністю. До полярних полімерів з достатньо великим
питомим електричним опором відноситься ПВХ – універсальний термопластичний
полімер вінілового ряду, що є високомолекулярним продуктом полімеризації
вінілхлориду [15].
ПВХ – один з найбільш поширених полімерів; з нього виготовляють понад 3000
видів матеріалів та виробів, що використовуються з різною метою в
електротехнічній, легкій, харчовій промисловості, важкому машинобудуванні,
суднобудуванні, сільському господарстві, медицині, у виробництві будматеріалів
[93].
ПВХ та композиції на його основі є достатньо дослідженими. Велику увагу
приділяли вивченню впливу наповнювачів та пластифікаторів на механічні,
реологічні, фрікційні, теплофізичні та електричні властивості ПВХ-систем, однак
залишаються практично невивченими загальні закономірності зміни електретних
властивостей ПВХ при наповненні та пластифікації. В той же час, слід
констатувати, що пошуки активних методів формування структуроутворень в таких
системах за рахунок напрямленої дії зовнішнього ЕП, яке дозволяє отримувати
електрети, тривають.
На відміну від інших багатотоннажних полімерів (ПЕ, ПП, ПС та ін.), ПВХ володіє
винятковими можливостями для модифікації (пластифікація, наповнення, суміщення
з іншими полімерами), які обумовлені його хімічною будовою та характером
надмолекулярної організації [93]. Це в підсумку визначає широкий спектр
матеріалів та виробів різного функціонального призначення, що отримують на
основі ПВХ, і дозволяє вибрати ПВХ основним об’єктом цього дослідження.
2.1.1. Полівінілхлорид. Досліджували ПВХ суспензійної полімеризації марки
С-6359-М ГОСТ 14332-78 з ММ 1,4Ч105, очищений переосадженням з розчину. Це
дозволило позбутися низькомолекулярних домішок, залишків ініціатора,
емульгаторів і захисних колоїдів [39].
ПВХ-С-6359-М є однією з найпопулярніших марок ПВХ в Україні і застосовується
для переробки в пластифіковані та напівжорсткі вироби загального призначення.
Як розчинник використовували циклогексанон марки “ХЧ”
(Ткип. = 425,5 К; = 0,9466). З отриманого розчину ПВХ переосаджували трикратним
розчином метанолу. Осаджений полімер багаторазово промивали на вакуумному
фільтрі метанолом і сушили на повітрі, а потім у вакуумі при температурі 320 К
до постійної ваги протягом 10 годин.
Основні фізико-механічні характеристики блочного ПВХ представлені в таблиці.
2.1 [15,48]. Досліджувані в роботі термоелектретні ПВХ-системи в
класифікаційній схемі полімерних електретів виділено червоним кольором (рис.
2.1).
Таблиця 2.1
Основні фізико-механічні характеристики ПВХ
Показники
Значення
Густина при 293К, кгЧм-3Ч103
1,35 ё 1,43
Твердість по Брінелю, МНЧм-2
130 ё 160
Модуль пружності при розтягу, ГНЧм-2
3 ё 4
Міцність, МНЧм-2
при деформації розтягу
40 ё 60
при деформації згину
80 ё 120
Продовження табл. 2.1
Показники
Значення
Температура склування, К
353
Температура текучості, К
453
Питома теплоємність, кДжЧкг-1ЧК-1
0,85 ё 2,14
Коефіцієнт об’ємного термічного розширення, К-1Ч104 при температурі 293 ё 357 К
3 ё 4,2
Температурний коефіцієнт лінійного розширення, К-1Ч105 при температурі 293 ё
357 К
6 ё 10
Питомий об’єм, при тиску 20 МПа і температурі
229 ё 373 К, м3Чкг-1
0,704 ё 0,730
Теплопровідність, ВтЧм-1ЧК-1 при температурі 90 ё 340К
0,125 ё 0,175
Питомий електричний опір при 293 К
об’ємний, ГОмЧм
10 ё 1000
поверхневий, ТОмЧм
10 ё 100
Діелектрична проникність при 293 К і 10 МГц
3,1 ё 3,4
Тангенс кута діелектричних втрат при 10 МГц
0,012 ё 0,015
Показник заломлення при 293 К
1,544
Молекулярна маса, кгЧмоль-1Ч103
62,5
Електрична міцність, кВ/мм
при 293 К
при 413 К
35 ё 45
< 5
Термостабільність плівки при 160 °С, хв., не менше
10
Світове виробництво та застосування ПВХ постійно зростає. У 1965 р. в світі
було випущено 3,1 млн. т. ПВХ [48], в 1973 р. – біля 8 млн. т. [93], в 1987 –
15,9 млн. т. [93], в 2000 р. – більше 22 млн. т. [94]. Середньорічні темпи
приросту світового виробництва ПВХ у 90-і роки відповідали 3,2% [93]. За думкою
експертів провідних аналітичних агентств "Harriman Chemsult" та "ICIS-LOR",
світові потужності виробництва ПВХ в 2005–2010 рр. будуть зростати на 8,1%
щорічно. Ключовим фактором зростання світового ринку ПВХ залишається швидкий
розвиток Китаю: до 2008 р. його частка в світовому споживанні складе вже 30%
проти сьогоднішніх 19%.
Після КНР великий інтерес для виробників ПВХ представляють ринки Індії та
Росії. Індія вже споживає більше 1 млн. т ПВХ на рік, а Росія може наблизитися
до цієї позначки в 2012 р.
Рис.2.1. Класифікація полімерних електретів за основними ознаками.
При цьому на російському ринку ПВХ спостерігається один з найвищих темпів росту
в світі. У 2006–2008 рр. споживання ПВХ в Росії, за думкою аналітиків "Market
Report Company", буде зростати в середньому на 12–14% щорічно.
Український ринок ПВХ в 2005 р. у порівнянні з 2004 р. виріс на 29%. Зростання
об’ємів виробництва спостерігалося практично у всіх секторах переробки ПВХ.
Лідером продаж ПВХ залишається суспензійна смола з об’ємом понад 60 тис. т. З
жовтня 2004 р. почалося виробництво ПВХ на Першотравневому ДП "Хімпром". Всього
в 2004 р. підприємством випущено 3,05 тис. т суспензійного ПВХ, а в 2005 р. –
об’єми перевищили 10,3 тис. т. Не дивлячись на рекордний рівень виробництва
ПВХ-С за останні 6 років, внутрішній ринок продовжує залежати від імпорту.
Провідними
- Київ+380960830922