Как вы помните, в статье на нашем сайте «Влияние температуры на изделия из ДПК на основе модифицированной рецептуры, производимых компанией Savewood» мы рассматривали определение КЛТР (коэффициент линейного термического расширения), который является одной из важнейших характеристик, отвечающих за увеличение размеров изделий при нагреве. Напомним, что модификация рецептуры заключалась в частичной замене древесного наполнителя на минеральный и незначительными вариациями всех остальных добавок (модификаторов, стабилизаторов, антипиренов и других, присущих классической рецептуре материалов из ДПК). В качестве минерального наполнителя был выбран CaCO3 (мел). Также напомним, что оптимальное соотношение древесного и минерального наполнителей составляет 60/40 %. Это привело к существенному снижению набухания материалов с 1,25% до 0,01% при сохранении высоких механических свойств, малой истираемости. Результаты сравнивались с КЛТР контрольного образца, который не содержал минерального наполнителя. Измерения привели к следующим результатам:
Очень важно отметить, что что КЛТР для мела меньше, чем для древесины. Так, для древесины КЛТР равен 3.7х10(-6) К(-1), а для мела КЛТР лежит в пределах от 2 до 6х10(-6)F(-1), где F – температура по Фаренгейту. Если пересчитать эти данные по Кельвину, то будет от 1.12 до 3.37х10(-6) К(-1). Таким образом, если древесина частично замещается мелом, то это должно немного снижать КЛТР или почти не изменять его, что и наблюдается в результатах первой части нашего исследования.
Вторая часть комплексного исследования заключалась в снятии термомеханических кривых модифицированных и стандартного образцов изделий производимых нашей компанией. Термомеханические свойства полимера характеризуют его механическое поведение в различных термических условиях. Чаще всего при этом имеют в виду способность полимера противостоять действию направленного внешнего усилия, которое создает в нем напряжение σ, способное вызвать деформацию, т. е. изменение геометрии образца. Метод исследования деформируемости полимеров в широком температурном интервале получил название термомеханического. Термомеханический метод основан на определении величины деформации в зависимости от температуры, при этом характер прилагаемой нагрузки может быть различным: нагрузка может быть постоянно действующая или периодически прилагаемая на определенный промежуток времени, при этом фиксируется деформация полимерного тела при каждой температуре и выбранном времени действия силы. Термомеханические кривые рассматриваются как кривые температурной зависимости деформации или деформируемости под действием приложенного усилия, полученные в одном опыте для образца полимера при непрерывном закономерном изменении его температуры в широких пределах. Они представляют собой график в координатах деформация – температура (ε – Τ), который характеризуется изменением скоростей нарастания деформации в температурных областях, где происходят те или иные физические либо химические превращения полимера. Для проведения термомеханического анализа используют различные методы деформации, временной режим механического воздействия, устройства аппаратуры и способы регистрации. Термомеханические кривые снимали на современном приборе американского производства, TMA Q400 (TAInstruments), который находится в распоряжении одной из лабораторий нашего стратегического партнера по научно-исследовательской деятельности, Института Элементно-Органических Соединений им. Несмеянова (ИНЭОС РАН). В качестве контрольного образца испытывали материал террасных досок компании Savewood, изготовленных по стандартной технологии, который не содержал минерального наполнителя. По результатам измерений были описаны термомеханические кривые образцов 1-6 ДПК. Состав модифицированных образцов 1-6 показан в таблице 1.
Термомеханическая кривая для образца № 1, а,б показана на рис. 1 в двух вариантах. На рис. 1а показана зависимость деформации от температуры, а также производная от деформации по температуре. На зависимости производной хорошо видны максимумы, которые показыват температуры релаксационных переходов. Первый, низкотемпературный переход, связан с температурой стеклования ПВХ, второй, высокотемпературный переход, связан с размягчением лигнина и прочих компонентов, входящих в состав древесины. Наконец, третий, сверхвысокотемпературный переход, свзязан с термоокислительным разложением материала. На рис. 1б показана обычная ТМ-кривая. Следует отметить, что такой высокотемпературный переход наблюдается только для материала №1, посокльку он содержит наибольшее количестов мела (80 %), что препятствует почти полному разложению материала при темперетуре в районе ~220°С.
Термомеханические кривые для образцов № 2-6 показаны на рисунках 2, а,б – 6, а,б. ТМ-кривые для всех этих образцов аналогичны. Они показывают температуру перехода в районе 80°С, что связано с расстекловыванием ПВХ, и в районе 220°С, что связано с размягчением лигнина и прочих компонентов, входящих в состав древесины. На графиках также видны небольшие релаксационные переходы при 250-260°С, связанные с присутствием целлюлозы в древесине.
Особо следует остановиться на образце № 3. Согласно рисунку 3а,б , небольшое размягчение материала наступает при 80°С, причем деформация очень мала и не превышает 2%. При повышении температуры свыше 100°С деформация опять приходит к 0%, т.е. образец не деформируется до температуры 170°С. Следовательно, вплоть до этой температуры материал не претерпевает практически никаких изменений и вполне может использоваться в жарком климате.
