Високонаповнені композити в технологіях полімерного пакування

Abstract

Мета роботи – дослідження можливостей застосування високонаповнених полімерних композитів в технологічних процесах полімерного пакування. Визначали основні фізико-механічні властивості дослідних зразків – міцність та відносне видовження при розриві за ISO 527-2:2012, густину за ISO 1183-1:2019. Визначення показника текучості розплаву композитів проводили згідно ISO 1133:1997 на капілярному віскозиметрі постійного тиску при температурі (190±0,5)°С та масі вантажу 2,16 кг. Ефект пам’яті форми оцінювали за значенням коефіцієнту незминання, визначеним методом орієнтованого зминання. Введення наповнювача на основі мінерального карбонату кальцію в поліетилен низької густини в кількості більше 30% мас. зумовлює отримання полімерного композиту, що володіє "папероподібним ефектом". Даний матеріал є перспективним для застосування у пакувальній галузі промисловості для виготовлення багатошарової упаковки для харчових продуктів. Введення значної кількості наповнювача дозволяє знизити частку використання нафтової сировини, що є економічно та екологічно вигідно Попереднє висушування застосовуваного наповнювача забезпечує задовільний рівень фізико-механічних властивостей композиту. Введення до 5% мас. компатибілізатору – прищепленого співполімеру поліетилену та малеїнового ангідриду забезпечує взаємодію між наповнювачем та полімерною матрицею, що позитивно відображається на збереженні механічних властивостей композиту. Встановлено залежність фізико-механічних властивостей високонаповненого полімерного композиту на основі поліетилену від вмісту наповнювача, його вихідної вологості та наявності компатибілізатору в системі. Встановлено склад високонаповненого полімерного композиту на основі поліетилену, що володіє "папероподібним ефектом" та має задовільні фізико-механічні властивості і може застосовуватись для виготовленні упаковки.

Цель работы – исследование возможностей применения высоконаполненных полимерных композитов в технологических процессах полимерной упаковки. Определяли основные физико-механические свойства опытных образцов – прочность и относительное удлинение при разрыве по ISO 527-2:2012, плотность по ISO 1183-1:2019. Определение показателя текучести расплава композитов проводили согласно ISO 1133:1997 на вискозиметре капиллярном постоянного давления при температуре (190±0,5)°С и массе груза 2,16 кг. Эффект памяти формы оценивали по значению коэффициента неизменения, определенному методом ориентированного замятия. Введение наполнителя на основе минерального карбоната кальция в полиэтилен низкой густоты в количестве более 30% масс. обуславливает получение полимерного композита, обладающего "бумажным эффектом". Данный материал перспективен для применения в упаковочной отрасли промышленности для изготовления многослойной упаковки для пищевых продуктов. Введение значительного количества наполнителя позволяет снизить долю использования нефтяного сырья, что экономически и экологически выгодно Предварительное высушивание применяемого наполнителя обеспечивает удовлетворительный уровень физико-механических свойств композита. Введение до 5% масс. компатибилизатор – привитый сополимер полиэтилена и малеинового ангидрида обеспечивает взаимодействие между наполнителем и полимерной матрицей, что положительно отражается на сохранении механических свойств композита. Установлена зависимость физико-механических свойств высоконаполненного полимерного композита на основе полиэтилена от содержания наполнителя, его исходной влажности и компатибилизатора в системе. Установлен состав высоконаполненного полимерного композита на основе полиэтилена, обладающего "бумажным эффектом" и обладает удовлетворительными физико-механическими свойствами и может применяться для изготовления упаковки.

Creation of highly filled polymer composites suitable for use in polymer packaging technologies. The main physical and mechanical properties of the test samples were determined – strength and relative elongation at break according to ISO 527-2:2012, density according to ISO 1183-1:2019. Determination of the melt flow index of composites was carried out according to ISO 1133:1997 on a capillary viscometer of constant pressure at a temperature of (190±0.5)°C and a load weight of 2.16 kg. The effect of shape memory was evaluated by the non-creasing coefficient value determined by the method of oriented creasing. Introduction of a filler based on mineral calcium carbonate into low-density polyethylene in an amount of more than 30% by weight. leads to obtaining a polymer composite with a "paper-like effect". This material is promising for use in the packaging industry for the production of multilayer packaging for dairy products. The introduction of a significant amount of filler allows to reduce the use of petroleum raw materials, which is economically and environmentally beneficial. Preliminary drying of the applied filler ensures a satisfactory level of physical and mechanical properties of the composite. Introduction of up to 5% by mass. compatibilizer – a grafted copolymer of polyethylene and maleic anhydride provides interaction between the filler and the polymer matrix, which positively affects the mechanical properties of the composite. The dependence of the physical and mechanical properties of the highly filled polymer composite based on polyethylene on the content of the filler, its initial humidity and the presence of a compatibilizer in the system was established. The composition of a highly filled polymer composite based on polyethylene, which has a "paper-like effect" and has satisfactory physical and mechanical properties, has been established and can be used for the manufacture of packaging.