Исследование пленок на основе ПЭНП с наноцинком.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«РОССИЙСКИЙ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (РОСБИОТЕХ)»

Кафедра: «Промышленный дизайн, технология

упаковки и экспертиза»

Лабораторная работа №1

«Исследование пленок из Полиэтилена низкой плотности с добавкой наноцинка»

(по дисциплине «Оптимизация полимерных композиций и управление качеством»)

Выполнил(а): Шелковникова Полина Вячеславовна

Проверил:

Альхаир Али

Москва, 2024

Цель работы: Получение пленок ПЭНП с добавкой наноцинка. Определение относительного удлинения, определение степени жиростойкости, определение оптимального способа переработки материала, определение степени паропроницаемости и определение антимикробных свойств полученного материала.

Материалы: Полиэтилен низкой плотности, спирт, питательная смесь

Оборудование: ПТР, разрывная машина, чашки Петри, сушильный шкаф, экструдер плоскощелевой, стерилизатор, колбы 250мл, горелка, стеклянные палочки, весы аналитические, ножницы, вата, масло.

Ход работы:

1. Получение смеси из гранул ПЭНП с добавлением наноцинка 0г, 2г, 3,9г;

2. Получение пленок на плоскощелевом экструдере из полученной смеси ПЭНП и наноцинка

3. Определение разрешающего напряжения относительного удлинения при разрыве и модуля упругости при растяжении пленок

4. Определение жиростойкости

5. Определение показателя текучести расплава.

6. Определение паропроницаемости.

7. Определение антимикробных свойств.

8. Обработка результатов исследований и составление отчета.

1. Получение смеси из гранул ПЭНП с добавлением наноцинка.

Для приготовления смеси ПЭНП с добавлением наноцинка

1 смесь - 100г ПЭНП

2 смесь – 98г ПЭНП + 2г наноцинка

3 смесь 96,1 г ПЭПН + 3,9г наноцинка

2. Получение пленок на плоскощелевом экструдере из полученной смеси ПЭНП и наноцинка

Полученную смесь помещают в воронку плоскощелевого экструдера и получают пленки.

3. Определение разрешающего напряжения относительного удлинения при разрыве и модуля упругости при растяжении пленок.

Методика исследования:

1. Подготовить образцы полимерных материалов: из каждого вида ориентированной пленки вырезать по 5 образцов в продольном и поперечном направлениях, размер рабочих участков должен составлять 100×15 мм2. Перед начало испытаний измерить рабочую часть образцов в трех местах по ширине и толщине с точностью до 0,01 мм.

2. Образец помещается в зажимы испытательной машины и фиксируется. Закрепляя образцы в зажимах, необходимо избегать перекосов и следить за тем, чтобы расстояние между зажимами составляло 100 мм.

3. Настроить параметры в компьютерной программе: указать материал, его размеры, режим растяжения (скорость нагружения 200 мм/мин и точность измерения не менее 1 %)

4. При помощи компьютерной программы прибор приводится в действие, включается растяжение и тем самым производится запись кривой (нагрузка – удлинение). Построить графики зависимости «напряжение – деформация».

5. Предел прочности при растяжении рассчитывается по формуле: где b и h – соответственно ширина и толщина образца, см, P – разрушающая нагрузка, кгс. Если при растяжении образуется шейка, то за величину P принимать максимальную нагрузку. В качестве окончательного результата принять среднее арифметическое значение прочности, достигнутой на испытаниях образцах.

6. Относительное удлинение при разрыве рассчитать по формуле:

 %, где Δl – абсолютное удлинение рабочей части образца в момент разрыва, мм, l0 – исходная длина рабочей части образца, мм.

Удлинение в момент разрыва образца определить по графику зависимости «нагрузка – деформация».

5. Определить значение модуля упругости как тангенс угла наклона начального участка кривой:

  кгс/см2, где σт – предел текучести (вынужденной эластичности), кгс/см2, εт – соответствующая деформация, %.

5. Сделать выводы.

Долевое сечение

Концентрация частиц наноцинка	Макс. Прочность МПа	Относительное удлинение(%)
Контроль	146.44	326.85
2%	78.97	167.9
4%	136.71	272.2

Поперечное сечение

Концентрация частиц наноцинка	Макс. Прочность МПа	Относительное удлинение(%)
Контроль	64.95	214.24
2%	54.27	304.3
4%	77.38	258.1

Вывод: увеличение концентрации наноцинка в 4% незначительно уменьшают устойчивость к разрыву в долевом сечении, но увеличивают сопротивление разрыву в поперечном сечении. В целом добавление большего количества наноцинка имеет положительное влияние на физико-механические свойства плёнки.

4. Определение жиростойкости

1. Подготовить образцы материала размером 10х10 см.

2. Нанести модельную среду (7 капель) на образец материала. Расстояние между нанесёнными каплями должно состоять не менее 2 см.

3. Модельную среду удаляют ватным диском с поверхности испытуемого материала через 30 сек, 1, 3, 5, 30 мин.

4. Данные наблюдения записать.

Наблюдение:

Контрольный образец по результатам исследования оказался нежиростойким;

Образцы с добавкой наноцинка по результатам исследования оказались слабожиростойкими.

Вывод: добавка наноцинка влияет на жиростойкость; жиростойкость материала с добавкой наноцинка является слабой.

5. Определение показателя текучести расплава.

Методика работы:

1. Измельчение пленки.

2. Погружение в бункер ПТР образцов, настройка ПТР на 30 секунд, нагрев до 190 градусов.

3. Взвешивание полученных образцов - нахождение средней массы и ПТР по формуле.

Вывод: добавка наноцинка влияет на способы переработки материала; материал с добавкой наноцинка можно перерабатывать методом прессования.

6. Определение паропроницаемости.

Ход работы:

1. Подготовить образцы пленки одинакового размера и толщины (1й образец – 0г наноцинка; 2й образец – 2,2%, 3й образец – 4%);

2. Добавить в ёмкости воду в соотношении 2 к 3;

3. Закрепить образцы на каждом стаканчике, затем поставить в прибор;

4. По прошествии 8 часов получили результаты.

Контроль

2%

4%

Вывод: добавка наноцинка влияет на паропроницаемость материала в значительной степени; паропроницаемость материала с добавкой наноцинка улучшается.