Исследование устойчивости полимерных подошв специальной обуви для работников агропромышленных кластеров к воздействию масел, различных растворителей и старению

Введение. Известно, что практически все полимерные материалы обладают низкой стабильности свойств во времени. Под воздействием тепла, кислорода воздуха, света, механических напряжений, ионизирующих излучений и других факторов полимерные материалы стареют в них протекают процессы, сопровождающиеся изменением химической и физической структуры, ухудшением прочностных и других свойств. Наиболее важной, с практической точки зрения, задачей является определение и прогнозирование климатической устойчивости обувных полимерных материалов, которую оценивают в большинстве случаев по изменению значений эксплуатационных свойств исследуемых материалов. Наибольше влияние на уменьшение значений эксплуатационных свойств полимеров оказывают три вида воздействия: I. Воздействие высоких температур, которое сопровождается изменением физикомеханических свойств в результате теплового старения. В данном случае при повышении температуры происходят структурные изменения полимера, протекающие особенно интенсивно в присутствии кислорода (окислительная деструкция, структурирование) и ускоряющиеся под действием нагружений. II. Различные виды радиационного воздействия, начиная солнечного света и заканчивая жестким радиоактивным излучением. В этом случае происходят фотохимические процессы (фото деструкция), сопровождающиеся изменением цвета, увеличением жесткости и хрупкости полимера вследствие уменьшения его молекулярной массы. Процесс фотохимического старения ускоряется и распространяется вглубь образца при дополнительном воздействии кислорода (особенно следов озона) воздуха и влаги. III. Воздействия различных агрессивных сред. В этом случае полимеры, вступая в контакт с различными химическими реагентами (нефти-химические продукты, жиры, масла, щелочи и др.) набухают и в результате резко ухудшаются значения деформационнопрочностных и других свойств. В соответствии с задачами провидимой работы нами исследовано длительное влияние высоких температур, ультрафиолетового излучения и воздействие агрессивных жидких реагентов (вода, бензин, дизтоплива, ацетон, этилацетат), на комплекс физикомеханических и физико-химических свойств образцов, полученных методом литья под давлением из полимерной смеси на основе отечественного суспензионного поливинилхлорида и поперечно сшитого порошкообразного нитрил бутадиенового каучука. Решаемая проблема и постановка задачи. Вопросам старения полимерных материалов посвящено большое число работ. В результате проведенных исследований достигнуты значительные успехи в изучении механизма старения многих полимеров, накоплена информация о влиянии на них совокупности различных внешних факторов, характерных для реальных условий эксплуатации полимерных материалов [1-4]. Старение – фактор, определяющий долговечность и надежность изделий. В работе использованы два метода испытания на старение по ГОСТ 9.708-83: − метод естественного старения; “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №4/2025 279 Технологии текстильной и легкой промышленности − метод искусственного старения. Под естественным старением понимают изменение значений физико-механических свойств материалов с течением времени. Под искусственным старением понимают изменение физико-механических свойств материалов в результате воздействия факторов, ускоряющий этот процесс. Исскуственное старение полимерной композиции определена с помощи солнечного коллектора D-50354 Huerth (Germani) на ксеноновых излучателях обеспечивающий световой поток с поверхностной плотностью энергии интегрального излучения 1000 Вт/м2. Сущность метода заключается в том, что образцы подвергают воздействию искусственно созданных климатических факторов в аппарате искусственной погоды в течение заданной продолжительности испытаний и определяют стойкость к указанному воздействию по изменению физико-механических свойств и внешнего вида. Описание методики проведения испытаний на искусственное старение приведено в [2-3]. Набухание в жидкостях – одно из характерных свойств высокомолекулярных соединений. Изменение свойств термопластичных материалов при набухании связано с проникновением молекул жидкости в межмолекулярное пространство полимера и ослабление его межмолекулярных связей. Стойкость материалов к набуханию в жидкостях зависит от природы исходного полимера и его содержания в композиции, от свойств и дозировки ингредиентов, условий получения и переработки смеси и др. При этом большое значение имеют свойства жидкости, в которой происходит набухание, продолжительность и температура процесса. Степень набухания термопластичной полимерной композиции на основе суспензионного поливинилхлорида и сополимера этилена с винилацетатом в различных агрессивных средах определяли по формуле: ( )  100 / 0 0  − = m m m  где а – степень набухания, % m – масса полимера после набухания, г; m0 – масса полимера до набухания, г. Набухание в течение 3 суток подвергалось 3-5 образцов различной формы массой 0,1 г для полимерной композиции на основе суспензионного поливинилхлорида и сополимера этилена с винилацетатом (ПВХ-С/СЭВА) в воде, масле, диз топливе, бензине и антифризе. Методика испытания термопластичных полимерных композиций на набухание в жидкостях и агрессивных средах описана в [5]. Эксперимент и анализ полученных результатов. Устойчивость обувных подошвенных композиций к набуханию. Процессы взаимодействия полимеров с низкомолекулярными жидкостями, приводящие к набуханию и растворению полимеров, имеют большое практическое значение, как при переработке полимеров, так и при эксплуатации полимерных изделий. На практике часто наблюдается самопроизвольное растворение полимеров, однако этот процесс имеет характерную особенность: прежде чем раствориться, полимер набухает, т.е. поглощает низкомолекулярную жидкость, увеличиваясь в массе и объеме. С практической точки зрения важно знать способность полимеров к набуханию в различных агрессивных средах. Эта способность оценивается по степени набухания, которая выражается количеством поглощенной полимером жидкости, отнесенным к единице массы полимера. Учитывая возможные случаи контакта разработанных полимерных подошвенных материалов с агрессивными средами в процессе эксплуатации обуви, в работе исследована химическая стойкость образцов при длительном (2÷72 часа) погружении в воде, антифриз, ацетон, бензин, дизтопливе и индустриальное масло. Исследуемым подошвенным композициям были присвоены индексы (таблица 1). “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №4/2025 280 Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари Таблица 1 Исследуемые полимерно подошвенные композиции Индекс материала Состав полимерного низа спецобуви 1 ПВХС:ПБНК базовая композиция 2 ПВХС:ПБНК:М:К:ПМ:ПЭВ наполненная композиция 3 ПВХС:ПБНК:ДМ:ЭД:ПЭВ наполненная композиция 4 ПВХС:ПБНК:Т:ПМ:ПЭВ наполненная композиция 5 ПВХС:ПБНК:ОЭК:Оксал Т-92:ПЭВ наполненная композиция 6 ПВХС:ПБНК:ОД:Оксал Т-92:ПЭВ наполненная композиция В таблице 2 приведена кинетика набухания полимерных композиций в различных агрессивных средах в течение 72 часов. Таблица 2. Степень набухания полимерной подошвы спецобуви в агрессивных средах Степень набухания Q, % Время, час Индекс 2 4 8 24 48 72 Агрессивная среда Вода + Антифриз 1 – 4 В воде и антифризе 23±20 С , образцы не набухаются 1 0,8 1,9 2,9 3,7 4,0 4,0 2 2,0 2,0 3,0 4,0 4,0 4,0 3 2,0 3,0 3,0 5,0 6,0 6,0 4 1,0 1,0 2,0 2,0 5,0 5,0 5 2,0 3,6 4,2 4,8 5,6 5,6 6 2,0 5,0 7,0 8,0 8,0 8,0 Бензин 1 0,5 1,3 1,8 2,0 2,0 2,0 2 1,0 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 3 1,0 1,5 1,9 2,3 2,3 2,3 4 0,7 1,1 1,7 2,1 2,1 2,1 5 1,0 1,3 1,6 2,0 2,0 2,0 6 0,7 1,5 1,7 2,2 2,2 2,2 Диз топливо 1 23 50 64 73 76 77 2 28 55 66 72 74 74 3 30 58 70 76 80 80 4 23 39 46 62 62 62 5 25 34 40 52 58 62 6 32 52 55 63 76 82 Этилацетат Индустриальное 1 0,2 0,5 0,8 1,0 1,0 1,0 2 0,7 1,1 1,5 1,5 1,5 1,5 3 0,8 1,1 1,2 1,4 1,4 1,4 4 0,5 0,8 1,1 1,3 1,3 1,3 5 0,6 0,9 1,2 1,5 1,5 1,5 6 0,7 1,0 1,3 1,6 1,6 1,6 масло 1 35 63 78 92 95 98 2 50 65 79 85 90 95 3 65 80 85 90 100 110 4 65 80 85 95 105 105 5 60 66 70 87 92 95 6 68 70 86 96 101 101 Ацетон “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №4/2025 281 Технологии текстильной и легкой промышленности На основе данных таблицы 1 построены кривые кинетики набухания (рис. 1). На рис. 1 показана устойчивость базовой подошвенной композиции к набуханию в различных агрессивных средах. Вид растворителя выбран, исходя из соображений проверки подошвенного материала на водо, масло и бензо стойкость. Анализируя кривые (рис. 1) можно отметить, что самой агрессивной средой из пяти используемых, является ацетон, этилацетат, а затем незначительное влияние оказывает бензин. Набухание полимерно подошвенной композиции в ацетоне и этилацетате объясняется за счет более интенсивного процесса вымыванием пластификатора. Рис. 1. Кинетика набухания базовый полимерно подошвенной композиции на основе суспензионного поливинилхлорида и сшитого порошкообразного бутадиен-нитрильного каучука в соотношение 85:15 в различных агрессивных средах: 1-ацетон; 2-этилацетат; 3-бензин; 4-дизтопливо; 5-индустриальное масло. Анализируя кинетика набухания полимерной подошвенной композиции, можно сделать следующие выводы: ▪ вид наполнителя в композиции оказывает существенное влияние на масло, - бензо стойкость материала, следовательно, верно подобранный наполнитель даст возможность значительно улучшить способность подошвенных материалов сопротивляться воздействию агрессивных сред; ▪ ацетон и этилацетат могут быт использованы в качестве растворителей для клеев, применяемых для крепления подошв из разработанных композиций; ▪ полученные подошвенные материалы являются фактически масло - бензо стойкими, что дает возможность использования их для специальной обуви, эксплуатируемой в условиях работы с агрессивными средами. Устойчивость термопластичных обувных подошвенных композиций к старению. Степень старения подошвенных материалов во времени обычно оценивается по изменениям их основных физико-механических показателей. В зависимости от условий эксплуатации, испытываемых воздействий на материал, выбирается один или несколько параметров, по которым оценивается скорость старения полимерных материалов и сроки их работоспособности. Исходя из цели и задачи диссертационной работы, были исследованы образцы подошвенных материалов на естественное, тепловое и световое старение. Стойкость к естественному старению подошвенных материалов оценивалась по прошествии, 720 ч (1 месяц), 1440 ч (2 месяца) и 2160 ч (3 месяца). Образцы выдерживались “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №4/2025 282 Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари в естественных атмосферных условиях (с 01 июня по 31 августа 2024 г). Через 1, 2 и 3 месяца образцы были испытаны на разрыв и оценены их деформационно-прочностные характеристики. Основной недостаток методов естественного старения является длительность. Однако естественное старение дает точную оценку устойчивости подошвенных материалов к старению в конкретных климатических условиях. Изменения деформационно-прочностных характеристик в процессе естественного старения представлены в таблице 3. Таблица 3 Влияние процесса естественного старения на деформационно-прочностные свойства подошв спецобуви Индекс материала Старение, час Показатели деформационно прочностных свойств Предел прочности при разрыве, МПа Относительное удлинение, % Остаточное удлинение, % 720 13.7 350 20 1440 13.5 345 23 2160 13.1 340 25 720 12.9 328 26 1440 12.7 325 28 2160 12.5 320 30 3 720 10.8 308 26 1440 10.2 300 28 2160 9.7 290 30 4 720 14.5 292 24 1440 14.1 285 27 2160 13.8 280 29 5 720 11.8 346 28 1440 11.5 340 30 2160 11.2 335 32 6 720 10.6 330 22 1440 10.1 320 25 2160 9.5 300 30 Анализ результатов таблиц 3 показал, что разработанные полимерно подошвенные материалы мало подвержены естественному старению, о чем говорит незначительное изменение деформационно-прочностных характеристик. Из таблицы видно, что свойства модифицированных подошвенных материалов (композиция 2-6) меняются незначительно в отличие от базовой смеси (композиция 1). Следовательно, данные материалы в большей степени пригодны для изготовления деталей низа спецобуви работников АПК, чем базовые смеси на основе ПВХС:ПБНК. Методы искусственного старения (теплового, светового) позволяют вызвать в подошвенном материале за короткий срок изменения, которые появляются в нем при естественном старении через несколько лет. В таблице 4 приведены результаты деформационно-прочностных свойств базовый композиции на основе ПВХС:ПБНК и наполненных композиций от продолжительности теплового старения при температуре Т=100°С в течение 3-х суток, что идентично изменению свойств при атмосферном старении в течение 5 лет. “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №4/2025 283 Технологии текстильной и легкой промышленности Таблица 4 Влияние процесса теплового старения на деформационно-прочностные свойства подошв спецобуви Индекс материала Показатели деформационно прочностных свойств Предел прочности при разрыве, МПа Относительное удлинение, % Остаточное удлинение, % Старение, час 24 13.9 345 18 48 12.7 355 25 72 12.0 360 28 24 13.1 325 24 48 11.9 335 30 72 11.0 340 35 3 24 11.3 300 25 48 10.0 325 32 72 9.5 340 35 4 24 14.9 290 22 48 13.5 335 32 72 12.8 358 35 5 24 12.2 340 25 48 11.0 372 33 72 10.2 405 38 6 24 11.0 320 20 48 10.1 350 28 72 9.3 375 37 Анализ результатов деформационно-прочностных свойств приведенных в таблице 4 показывает, что в условиях теплового старения образцы подошвенных композиций проявляют относительную стабильность свойств, что свидетельствует о наличии определенного запаса устойчивости к тепловому старению при заданных температурах. Увеличение значения условной прочности при разрыве в течение первых суток теплового старения (композиция 1-6) с одновременным снижением значений относительного и остаточного удлинения может быть объяснено, возможно, дополнительным образованием двойных связей, благодаря воздействию температуры. В общем случае, показатели εотн и εост (композиция 1-6) более чувствительны к воздействию теплового старения, но снижение этих показателей находится в пределах допустимых значений. В целом , проведенные исследования готовых образцов на тепловое старение при температуре 100°С в течении 3-х суток (72 часов) показали, что все подошвенные композиции являются достаточно стойкими к тепловому старению и могут быть рекомендованы для эксплуатации в условиях повышенных температур. Полученные результаты хорошо согласуются с результатами ДСК, ДТА и ТГА [8]. В процессе эксплуатации детали низа обуви подвергаются помимо теплового, световому старению (воздействию ультрафиолетового излучения). Согласно [9], деструкция полимерных материалов наиболее интенсивно протекает при облучении их светом 260-310 нм, что приблизительно совпадает по интенсивности воздействия с солнечным облучением. В таблице 5 приведены результаты изменения деформационно-прочностных свойств подошвенных композиций на основе отечественного суспензионного поливинилхлорида и сшитого порошкообразного бутадиен-нитрильного каучука от продолжительности воздействия УФ лучей. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №4/2025 284 Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари Таблица 5 Влияние процесса светового старения на деформационно-прочностные свойства подошв спецобуви Индекс материала Показатели деформационно прочностных свойств Предел прочности при разрыве, МПа Относительное удлинение, % Остаточное удлинение, % Старение, час 24 13.7 350 20 48 13.3 342 24 72 12.5 335 26 24 12.9 325 27 48 12.2 315 30 72 11.8 302 33 3 24 10.8 325 25 48 10.3 310 32 72 9.5 290 39 4 24 14.4 290 24 48 13.8 285 29 72 12.5 282 33 5 24 11.7 340 25 48 11.0 332 27 72 10.2 327 28 6 24 10.5 325 22 48 10.0 300 29 72 9.1 275 40 Сравнительный анализ результатов деформационно-прочностных свойств приведенных в таблице 5 показывает, что процесс старения происходит более интенсивным образом, чем при тепловом старении, а все образцы являются относительно светостойкими системами. Показателем деформационно-прочностных свойств подошвенных материалов за 72 часа облучения изменяются в допустимых пределах. Это объясняется сшитой структурой ПБНК в матрице ПВХС, а также наличием в системе светостабилизаторов которые, обеспечивают композицию высокой стойкостью к фотоокислительным деструкциям. Выводы. Анализируя устойчивости полимерных подошв специальной обуви для работников агропромышленных кластеров к воздействию масел, различных растворителей можно сделать следующие выводы о том, что вид наполнителя в композиции оказывает существенное влияние на масло и бензо стойкость материала, следовательно, верно подобранные модифицирующие тонкодисперсные наполнители даст возможность значительно улучшить способность обувных подошвенных материалов сопротивляться воздействию агрессивных сред. Разработанные обувные подошвенные материалы являются фактическими масло и бензо стойкими, что делает возможным использования их для специальной обуви, эксплуатируемых в условиях работы с агрессивными средами в агропромышленных комплексах. Исследования проведенные на устойчивость к старению позволяют сделать вывод о том, что разработанные полимерно подошвенные композиции на основе отечественного суспензионного поливинилхлорида и поперечно сшитого порошкообразного бутадиеннитрильного каучука для изготовления деталей низа специальной обуви методом прямого литья под давлением, хорошо выдерживают испытания на естественное и искусственное “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №4/2025 285 Технологии текстильной и легкой промышленности 1Сапаров М.К., 2Розметов Р.И., 2Туйчиев Т.О. 1Ургенчский государственный университет, 2Ташкентский институт текстильной и лёгкой промышленности. Аннотация. В статье приведены результаты исследований, направленных на определение влияния колосников различных размеров на процесс очистки. Согласно результатам исследований, очиститель с установленной колосниковой решёткой, имеющей диаметр колосников 15 мм, расстояние между ними 30 мм и расстояние от концов зубьев пильного барабана до края колосниковой решётки 17 мм, показал эффективность очистки в 47,78 % при переработке хлопка 1 сорта 2 класса и 49,85 % при переработке хлопка 3 сорта. Установлено, что данный вариант обеспечивает более высокую эффективность очистки по сравнению с другими вариантами колосников. Ключевые слова: хлопковая частица, волокно, загрязнение, очиститель, пильный барабан, колосник, эффективность очистки. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №4/2025 286