Об’єкт дослідження – процеси структуроутворення та формування технологічних і експлуатаційних властивостей композитів на основі вторинних поліолефінів та рослинних відходів.
Метою дослідження є розробка наповнених рослинними відходами композитів на основі вторинних поліолефінів з підвищеними фізико-механічними характеристиками та створення на їх основі матеріалів будівельного призначення стійких до дії кліматичних факторів.
Методи дослідження та апаратура. Теоретичні дослідження проводилися на основі аналізу та систематизації наукових уявлень про фактори, що впливають на створення будівельних композитів на основі вторинних поліолефінів та рослинних наповнювачів, методів направлених на поліпшення технологічних, фізико-механічних та експлуатаційних властивостей.
Інфрачервоні спектри (ІЧ) отримували на ІЧ-спектрофотометрі SPECORD 75 UR при 293-298 К. Дослідження структури дисперсних наповнювачів проводились методом електронної мікроскопії на мікроаналізаторі 5X Digital Microscope Zoom. Термічний аналіз рослинних відходів проводили на електронній установці «Дериватограф Q 1500 D». Питому поверхню дисперсних рослинних наповнювачів досліджували методом БЄТ (ISO 9277:2010). Структурно-технологічні властивості дисперсних матеріалів визначились згідно методичних вказівок «Методи аналізу і випробувань дисперсних наповнювачів». Поверхневі кислотно-основні властивості компонентів, що входять до складу композиту вивчали метод Паркса-Бобиренко та А.П. Ничипоренко. Реологічні властивості вторинних поліолефінів та композитів на їх основі досліджували метод визначення показника плинності розплаву (ППР) (ISO 1133:1997). Фізико-механічні (ISO 179-2:2017; 178:2010) та експлуатаційні (ISO 9352; 62:2008) властивості визначалися за відомими стандартними методиками.
Наукова новизна результатів досліджень зумовлена тим, що:
– досліджені кислотно-основні властивості поверхні рослинних дисперсних відходів; встановлено, що на поверхні гречаного лушпиння переважають два типи активних центрів: слабко-кислотні (рКа≈5,53–5,83) і майже нейтральні (рКа≈6,16–6,30), поверхня вівсяного лушпиння має характер близький до нейтрального з кислотною силою активних центрів рКа≈6,15–6,32, поверхні деревного та борошна хвої мають слабко-кислотний характер з центрами рКа≈5,29–5,52 та рКа≈5,02–5,36 відповідно; встановлено, що кислотність поверхні прямо пропорційно залежить від сумарного вмісту целюлози і лігніну у складі відходів;
– досліджені кислотно-основні властивості поверхні частинок вторинних поліолефінів; встановлено, що поверхня частинок вторинного поліпропілену має більш кислотний характер ніж поверхня вторинного поліетилену і це зумовлено наявністю у складі вторинного поліпропілену функціональних груп кислотного характеру (карбоксильні, альдегідні та ін.);
– встановлено, що нові ефективні склади рослинно-полімерних композитів з покращеними властивостями одержуються при поєднанні наповнювачів зі слабко-кислотним характером поверхні (гречаного лушпиння) та полімеру з нейтральною характеристикою (вторинним поліетиленом), при додаванні наповнювача з нейтральною поверхнею (вівсяного борошна) до полімеру з кислотним характером поверхні (вторинного поліпропілену);
– встановлено, що вміст целюлози та лігніну у складі рослинних відходів може бути одним з критеріїв оцінки стійкості до високих температур (200⁰С і вище), а саме, при зменшені їх вмісту підвищується стійкість до високих температур.
Отримало подальший розвиток:
– використання методів кислотно-основного титрування та потенціометричних досліджень для розширення уявлень про хімічну природу поверхні дисперсних рослинних матеріалів та частинок вторинних поліолефінів.
Практичне значення одержаних результатів.
В результаті експериментально-теоретичних досліджень розроблено нові склади будівельних композитів на основі вторинних поліолефінів та рослинних наповнювачів, а також з комплексним наповнювачем (гречаним і вівсяним лушпинням) будівельні композити з підвищеними фізико-механічними характеристиками та зниженим показником водопоглинання.
Розроблено проєкт технічні умови на вироби профільно-погонні з рослино-полімерного композита. Пробну партію виробів типу декінг на основі розробленого складу виготовлено на підприємстві ТОВ ВФ «Полімер» (м. Харків), отримані погонні вироби знайшли застосування в якості настилів для облаштування містка на учбово-розважальній базі «спортивно-туристичний клуб» («СТК», м. Лисичанськ) на підприємстві ТОВ «Аква-Терм Сервіс» (м. Сєвєродонецьк). Економічний ефект від впровадження складає 32 грн. / м2 настилу. Встановлено, що потенційний строк їх експлуатації складає не менше 25 років.
Розроблено удосконалену технологію отримання будівельних композиційних матеріалів, а також технологічну інструкцію та впроваджено на підприємстві агропромислового комплексу ТОВ «Органік-Еко-Продукт» (м. Харків).
