Determination of the influence of the thermostabilizer content on the cyclic processing of polyvinyl chloride

Андрій Петрович Савчук; Тарас Романович Федорів

doi:10.15587/2706-5448.2025.322887

Автор(и)

Андрій Петрович Савчук Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0009-0008-6208-0399
Тарас Романович Федорів Київський національний університет технологій та дизайну, Україна https://orcid.org/0009-0002-4644-3993

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2025.322887

Ключові слова:

термодеструкуція, реометричний аналіз, пластограма, міцність на розрив, ударна міцність, показник течії розплаву, екструзія

Анотація

Об'єктом дослідження є процес циклічної переробки полівінілхлориду (ПВХ). Основною проблемою багаторазової переробки полівінілхлориду є погана термостабільність. Дана проблема пов’язана з недостатньою стабілізацією полівінілхлориду на етапі виготовлення початкової продукції. Зазвичай таку продукцію повторно переробити складно, оскільки вміст добавок в полівінілхлориді розрахований на одноразове виготовлення виробів та не передбачає повторну циклічну переробку. Крім того, може виникнути необхідність модифікувати склад ПВХ, щоб отримати характеристики, необхідні для нового застосування. Термостабільність полівінілхлориду можна покращити різноманітними способами фізичної модифікації. Одним із ключових способів є введення стабілізатора у раціональній кількості.

Для вирішення поставлених задач в роботі виготовляли ПВХ композити з регульованим вмістом стабілізатору від 2 до 5 масових частин. Виготовлені композити повторно переробляли до 5 разів. На кожному циклі переробки ПВХ композитів визначали термостабільність та температуру плавлення за допомогою пластографа RM-200C Hapro rheometer (HarbinU niversrtyo f Sciencea ndT echnolory HarbinH aproe lectrict echnologyC o.Ltd, Китай). Також визначали механічні властивості на розривній машині за ISO 527-2:2012, ударну міцність за Шарпі згідно стандарту ISO 179 та ASTM D256 та показник течії розплаву згідно ISO 1133:199.

У ході дослідження встановлено, що при збільшенні вмісту стабілізатору всього на 1–2 масові частини від його базової концентрації – 3 масові частини, збільшується час життя ПВХ композиту у 1,5–2 рази. Вміст стабілізатору 4–5 масових частин дозволяє підтримувати достатньо сталі фізико-механічні характеристики ПВХ композиту впродовж 5 циклів переробки.

У результаті проведеного дослідження запропоновано рецептурний склад ПВХ композиції, придатної для циклічної переробки, що досягається шляхом введення 4–5 масових частини стабілізатору на етапі первинного виготовлення ПВХ. Це дозволяє зберігати механічні характеристики матеріалу, цінні для кінцевого застосування в продовж багаторазової переробки порівняно з типовими ПВХ композитами, що використовується на ринку для виготовлення віконного профілю.

Біографії авторів

Андрій Петрович Савчук, Київський національний університет технологій та дизайну

Аспірант

Кафедра хімічних технологій та ресурсозбереження

Тарас Романович Федорів, Київський національний університет технологій та дизайну

Аспірант

Кафедра хімічних технологій та ресурсозбереження

Посилання

Ait‐Touchente, Z., Khellaf, M., Raffin, G., Lebaz, N., Elaissari, A. (2023). Recent advances in polyvinyl chloride (PVC) recycling. Polymers for Advanced Technologies, 35 (1). https://doi.org/10.1002/pat.6228
Mathews, G. (2024). PVC: production, properties and uses. CRC Press, 400. https://doi.org/10.1201/9781003575863
PVC Chemical Resistance Guide. Polyvinyl Chloride (PVC) (2020). IPEX: Oakville.
Brockmann, W., Geiß, P. L., Klingen, J., Schröder, K. B. (2009). Adhesive Bonding: Materials, Applications and Technology. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. https://doi.org/10.1002/9783527623921
Wypych, G. (2020). PVC Degradation and Stabilization. Toronto: ChemTec Publishing. https://doi.org/10.1016/C2019-0-00335-4
Wypych, G. (2020). PVC Formulary. Toronto: ChemTec Publishing. https://doi.org/10.1016/c2019-0-00367-6
Cousins, K. (2002). Polymers in Building and Construction. Shawbury: Rapra Technology LTD.
Edo, G. I., Ndudi, W., Ali, A. B. M., Yousif, E., Zainulabdeen, K., Onyibe, P. N. et al. (2024). Poly(vinyl chloride) (PVC): an updated review of its properties, polymerization, modification, recycling, and applications. Journal of Materials Science, 59 (47), 21605–21648. https://doi.org/10.1007/s10853-024-10471-4
Unar, I. N., Soomro, S. A., Aziz, S. (2010). Effect of Various Additives on the Physical Properties of Polyvinylchloride Resin. Pakistan Journal of Analytical & Environmental Chemistry, 11 (2), 44–50.
Ciacci, L., Passarini, F., Vassura, I. (2017). The European PVC cycle: In-use stock and flows. Resources, Conservation and Recycling, 123, 108–116. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2016.08.008
Arnold, J. C., Maund, B. (1999). The properties of recycled PVC bottle compounds. 2: Reprocessing stability. Polymer Engineering & Science, 39 (7), 1242–1250. Portico. https://doi.org/10.1002/pen.11511
Arnold, J. C., Maund, B. (1999). The properties of recycled PVC bottle compounds. 1: Mechanical performance. Polymer Engineering & Science, 39 (7), 1234–1241. https://doi.org/10.1002/pen.11510
Chantreux, M., Ricard, D., Asia, L., Rossignol, S., Wong-Wah-Chung, P. (2021). Additives as a major source of radiolytic organic byproducts of polyvinyl chloride (PVC). Radiation Physics and Chemistry, 188, 109671. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2021.109671