Maxsus poyabzal tagligi uchun etilen propilen kauchuk va polipropilen asosidagi termoplastik elastomer kompozitsiyalarning mexanik xossalarini tadqiq etish

Kirish. Insoniyat o‘z taraqqiyoti davrida foydalangan materiallar, rivojlanish bosqichlarida hamma vaqt ham muhim va ko‘p hollarda hal qiluvchi ahamiyatga ega bo‘lgan. Hattoki, taraqqiyot bosqichlari ular bilan bog‘lanib, tosh asri, bronza asri kabi nomlar olgan. Bugungi kunda barcha sohalarda foydalanilayotgan materiallar turkumining ko‘lamiga ko‘ra, asrimizni polimerli kompozitsion materiallar asri deb atalsa mubolag‘a bo‘lmaydi. Inson hayotida polimerlarning ahamiyati shu qadar kattaki, kishilarning turmush darajasi haqida bu materiallarni iste’mol ko‘lamiga qarab fikr yuritish mumkin. Ma’lumki polimer modda va polimer materiallar o‘rtasida keskin farq bor. Polimer modda materialga o‘tishi uchun ko‘p hollarda unga turli kimyoviy qo‘shimchalar kiritish zarur. U qo‘shimchalar, moddaning fizik va kimyoviy xossalarini, issiqlik va yorug‘likka barqarorligini, mexanik mustahkamligini va iqlim bardoshligini, suvga chidamliligi va xususiyatlarini yaxshilashga yordam beradi. Odatda ko‘p polimer materiallarga noorganik tabiatga ega bo‘lgan moddani – to‘ldiruvchini kiritib modda xususiyati o‘zgartiriladi. Yetarlicha kompleks xossaga ega materialga bo‘lgan talab yuzaga kelsa, yangi turdagi polimerlarni sintez qilib, ularni ishlab chiqarilishiga erishish, hamma vaqt ham maqsadga muvofiq kelavermaydi. Bu yo‘l juda murakkab, uzun, hamda katta mablag‘ talab etishi bilan birga, kutilgan natijaga erishish ehtimolliligi ham yuqori bo‘lavermaydi. Shuning uchun mavjud polimerni fizik o‘zgarishiga uchratilishi (modifikatsiyalash), ularning boshqa tabiatli moddalar bilan kombinatsiyalash, boshqacha tuzulishga o‘tkazilishi kabi ishlarni bajarilishi natijasida olinadigan materialni mustahkamlash, unga alohida to‘ldiruvchi turiga bog‘liq holda kompleks xususiyat baxsh etish va arzonlashtirish kabi muammolarni hal etish muhim ahamiyat kasb etadi. Shuning uchun so‘nggi yillarda mahalliy sanoatda majud polimerlar asosida yangicha polimerli kompozitsion materiallar yaratish masalalariga alohida e’tibor qaratilmoqda. Yuqoridagilardan kelib chiqqan holda bugungi bozor iqtisodiyoti sharoitida poyabzal sanoatini rivojlantirishning ustuvor yo‘nalishlaridan biri bo‘lib, poyabzal polimer tagliklari “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №6/2025 354 Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари assortimentni kengaytirish, polimerlarning yangi aralashmalarini yaratish orqali iste’molchilar talablarini qondirish hisoblanadi. Shu bilan birga, yangi materiallar olishning boshqa usullarini qo‘llash kengaymoqda, xususan, polimerlarning xossalarini o‘zgartirish maqsadida modifikatsiya qilish bunga tegishlidir. Bu nafaqat kimyoviy va strukturaviy modifikatsiyalash, balki polimerpolimer va to‘ldirilgan polimer kompozitsiyalarini yaratishni, shuningdek, kompleks modifikatsiya ham ko‘zda tutiladi. “Sho‘rtan” GKM da poliolefinlar sinfiga mansub turli markali polipropilen (PP-21030, PP21060), quyi va yuqori bosimli polietilen (PENP-15803, PEVP-20940) hamda etilen propilen kauchuklari (SKEPT-30,40) ishlab chiqarilmoqda, ularning asosiy xarakteristikalari 1-jadvalda keltirilgan. Yechiladigan muammo va masalaning qo‘yilishi. Asosiy tadqiqot obyekti sifatida uchlamchi etilenpropilen kauchuk va poliolefinlarning tanlanishi quyidagi omillar bilan belgilanadi: qimmatli xususiyatlar majmuasi, ulardan “dinamik vulkanizatsiya” usuli yordamida termoplastik polimer kompozitsiyasini olish va yuqori unumli quyish agregatlarda mahsulotga qayta ishlash imkoniyati, barqaror xom ashyo bazasi hamda ushbu polimerlarning nisbatan arzon narxi. 1-jadval Maxsus poyabzal taglig materiali sifatida tavsiya etilayotgan polimer materiallarning tavsifi Polimer turi SKEP30 № Ko‘rsatkichlar nomi SKEP40 PENP15803 PEVP20906 PP21030 PP21060 1 Tashqi ko‘rinish to‘p to‘p donalar donalar donalar donalar 2 GOST yoki texnik shartlar 38103252 38103252 16337 16338 26996 26996 3 Molekulyar massasi, ming. 80-200 80-200 30-500 50-3500 80-200 80-200 4 Eruvchanlik parametrlari, (kal/sm³)¹/² 8,0 8,0 8,0 8,2 8,1 8,1 5 Erish indeksi (PTR), g/10 daqiqa - - 2,20 3,40 4,20 12,6 6 Qovushqoqlik, Pa·s 1,5104 1,76104 8,8103 9,7103 9,5103 9,0103 7 Zichlik, kg/m3 877 877 919 960 910 910 8 Cho‘zilishdagi mustahkamlik, MPa 1,85 2,45 10,7 17,8 28,6 30,2 9 Uzilishdagi nisbiy uzayish, % 305 350 600 450 300 100 10 Uzilishdagi qoldiq uzayish, % 10,0 6,0 100 100 100 60 11 Vika usuli bo‘yicha issiqqa chidamlilik, °C 150 150 +60 +80 135 135 12 Issiqlik o‘tkazuvchanlik,Vt/mK. 0,19 0,19 0,36 0,44 0,085 0,080 13 Shor bo‘yicha qattiqlik, shartli birlik 44 A 48 A 40 D 60 D 88 D 88 D 14 Erish harorati, °C - - 117 132 172 170 15 Shishalanish harorati, °C -60 -62 -70 -60 -8 -15 16 Kristallanish darajasi, % - - 53 77 65 60 “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №6/2025 355 Технологии текстильной и легкой промышленности Polipropilen, quyi va yuqori bosimli polietilen va etilen propilen kauchugining iste’mol xossalari to‘plami maxsus maqsadli poyabzallar uchun uning asosidagi kompozitsiyalarni tavsiya qilish imkonini beradi. Poliolefin kompozitsiyalarini qo‘llash sohalarini uning asosida polimerlar va birinchi navbatda etilen propilen elastomeri bilan birgalikda termoplastik polimer kompozitsiyasini olish orqali kengaytirish mumkin. Biroq, hozirgi kunga qadar maxsus poyabzal tagliklarini tayyorlashda poliolefin hosilalari va etilen propilen elastomeri asosidagi termoplastik elastomer kompozitsiya tarkibini olish usullari bo‘yicha tizimli tadqiqotlar mavjud emas, shuningdek fizik-mexanik hamda fizik-kimyoviy xususiyatlar ko‘rsatkichlarini boshqarishning ilmiy yondashuvlari ishlab chiqilmagan. Maxsus poyabzal tagligi uchun materiallarni olishning tarkibiy-texnologik parametrlarini ishlab chiqish va kompozitsiya tarkibining kompozitsion materialni tanlash va qo‘llash sohasini oldindan belgilab beruvchi ekspluatatsion, texnologik va boshqa xususiyatlarga ta’sirini aniqlash muammosi o‘rganilmagan. Eksperiment va olingan natijalarning tahlili. Yuqorida aytilganlarni hisobga olgan holda, biz tadqiqot ishimizda yangi turdagi materiallarni ya’ni poyabzal tagligi materiallarini ishlab chiqarish uchun mahalliy sanoatda ishlab chiqarish yo‘lga qo‘yilgan polipropilen, quyi va yuqori bosimli polietilen va turlicha miqdorda qovushqoqlikka ega bo‘lgan etilen propilen elastomeriga asoslangan kompozitsiyadan foydalanish imkoniyatini o‘rganib chiqdik [1-4]. Elastomer materiallarning keng qo‘llanilishi ularning o‘ziga xos mexanik xususiyatlari bilan bog‘liq. Eng avvalo, bu elastiklik modulining nisbatan past qiymatlarida katta qaytar deformatsiyalarga ega bo‘lish qobiliyati hamda deformatsiyaning mexanik energiyasini yutish va tarqatish xususiyatidir. Mexanik xatti-harakatning aynan shu noyob xususiyatlari elastomerlarning sanoat va xalq xo‘jaligining barcha sohalarida g‘oyat muhim ahamiyat kasb etishini belgilaydi. Ko‘pgina buyumlar foydalanish jarayonida davriy yuklanishlarga uchraydi, biroq polimer materiallarning davriy yuklanish sharoitlaridagi xatti-harakati еtarlicha chuqur o‘rganilmagan. Bu ayniqsa yangi turdagi termoelastoplastlarga tegishli. Elastomer materiallarning o‘ziga xos xususiyati shundaki, ular ko‘p marta deformatsiyalanish jarayonida tuzilishini qaytariladigan yoki qaytarilmaydigan tarzda o‘zgartiradi. Shu sababli, barcha mexanik xususiyatlar majmuasi oldingi deformatsiya tarixiga bog‘liq bo‘ladi va takroriy deformatsiyalanishda material ko‘pincha avvalgi siklning xususiyatlaridan sezilarli darajada farq qiladigan yangi xususiyatlar to‘plamini namoyon etadi [5-7]. Elastomer materiallarning xususiyatlari mexanik ta’sirning turi va tezligiga bog‘liq bo‘ladi. Etilenpropilen kauchuki va polipropilen (1-rasm) asosidagi termoplastik elastomer kompozitsiyalar davriy deformatsiyalanganda cho‘zilish darajasi 20% gacha (ε<20%) bo‘lganda, material o‘zining dastlabki o‘lchamlarini to‘liq tiklaydi. Cho‘zilish darajasi 20% dan oshganda, yuklanish egri chizig‘i koordinatalar boshiga tushmaydi, bu esa qoldiq deformatsiya mavjudligini ko‘rsatadi. Bunda qoldiq deformatsiyaning cho‘zilishi materialning umumiy cho‘zilishi ortishi bilan ortib boradi. Shu bilan birga, yo‘qotilgan mexanik energiya miqdorini ifodalovchi gisterezis halqasining maydoni ham kengayadi. Rasmda ko‘rsatilgan deformatsiya egri chiziqlari (2-rasm) elastomer materiallarning mexanik xatti-harakatlarining o‘ziga xos xususiyatlarini aks ettiradi. EPK:PP asosidagi termoplastik elastomerlar uchun uzilish kuchiga еtguncha bo‘lgan dastlabki o‘lchamlarni tiklash qobiliyati xos hisoblanadi. Har bir keyingi cho‘zilish oldingi cho‘zilishdagi kabi cho‘zilish darajasiga erishish uchun sarflanadigan ishning va elastiklik modulining pastroq qiymati bilan tavsiflanadi. Bunda σ -ε egri chizig‘i S-simon shaklni oladi. Biroq, deformatsiyalanishda kuchlanishning sezilarli darajada kamayishiga qaramay, yuklanish egri chizig‘i dastlabki qismlarning davomi sifatida namoyon bo‘ladi. Agar bir xil namunani belgilangan cho‘zilish darajasigacha bir marta deformatsiyalansa, shunda (3-rasm) deformatsiyaning har bir keyingi siklida (yuklanish - yukdan bo‘shatish) yuqori “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №6/2025 356 Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари elastiklikning boshlang‘ich moduli va gisterezis yo‘qotishlari oldingi siklga nisbatan kamroq bo‘lishi ma’lum bo‘ladi. 1-rasm. Kichik cho‘zilish darajalarida davriy yuklanish rejimidagi deformatsiya egri chiziqlari 2-rasm. Cho‘zilish jarayonida uzilishgacha bo‘lgan siklik yuklanish rejimidagi deformatsiya egri chiziqlari 3-rasm. Belgilangan cho‘zilish darajasigacha yuklanishning davriy rejimidagi deformatsiya egri chiziqlari: 1, 2, 3 - cho‘zilish; 1’, 2’, 3’ - mos ravishda yuklash-yukdan bo‘shatishning 1-, 2- va 3-davrlarida qisqarish Deformatsiyaning dastlabki bir necha sikli davomida bu xususiyatlar kamayib, ma’lum o‘zgarmas qiymatlarga intiladi (1-jadval). Bu qiymatlar deformatsiyalanishning barqaror holatiga mos keladi, bunda har bir keyingi sikl avvalgisining ortidan darhol va xuddi shu tezlikda amalga oshiriladi. Mexanik energiyaning gisterezis yo‘qotishlari miqdorini mexanik yo‘qotishlar koeffitsiyenti deb ataladigan α koeffitsiyenti ifodalaydi. Bu koeffitsiyent cho‘zishda sarflangan “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №6/2025 357 Технологии текстильной и легкой промышленности solishtirma ish (AR) bilan qisqarishda olingan solishtirma ish (As) o‘rtasidagi farqning materialni cho‘zish uchun sarflangan solishtirma ishga nisbati sifatida hisoblanadi [3]: 𝛼= 𝐴𝑟−𝐴𝑠 𝐴𝑟 ∗100% (1) Bizning holatimizda AR va AS kattaliklari amalda deformatsiya egri chiziqlari ostidagi maydonlar sifatida aniqlandi. Bu maydonlar o‘rganilayotgan namunaning tegishli cho‘zilishi va yukdan bo‘shatilishi jarayonida olingan. 1-jadval Ko‘p marotaba deformatsiyalanish jarayonida mexanik yo‘qotishlar koeffitsiyenti va yuqori elastiklik modulining o‘zgarishi № Mexanik yo‘qotishlar koeffitsiyenti, % Yuqori elastiklik moduli, % 1 85,0 19,5 2 18,0 5,5 3 1 5.3 3.8 4 15.0 3.5 5 15.1 3.4 6 15,0 3.4 7 15,0 3,5 8 15,2 3,6 9 14.9 3,5 10 15,0 3,5 Birinchi sikldagi mexanik yo‘qotishlar koeffitsiyentining yuqori qiymati (α= 85%) polimer materialning majburiy-elastik tarzda deformatsiyalanishidan dalolat beradi. Ikkinchi va uchinchi sikllarda qaytarilmagan ish ulushi kamayib, yuqori elastik deformatsiyaga xos bo‘lgan α ≈ 15% doimiy darajaga еtadi. Tajriba shuni ko‘rsatdiki, polimer materialning kuzatilgan kuch ta’sirida yumshatilish effekti (Patrikeev-Mallinz effekti) [1] qaytaruvchan ekan. Xususan, agar navbatdagi cho‘zilish-qisqarish siklidan oldin namunaga erkin holatda bo‘shashish imkoniyati berilsa (“dam oldirilsa”), boshlang‘ich elastiklik moduli, cho‘zilishga sarflanadigan ish va mexanik yo‘qotishlar koeffitsiyenti biroz ortib, dastlabki materialning mexanik xususiyatlariga asta-sekin yaqinlasha boshlaydi. Mexanik xususiyatlarning tiklanishi namunaning qoldiq deformatsiyasining kamayishiga, ya’ni uning dastlabki o‘lchamlarining yanada to‘liqroq qayta tiklanishiga olib keladi. Haroratning ozgina ko‘tarilishi bu jarayonni sezilarli darajada tezlashtiradi. Olingan natijalar adabiyotlarda keltirilgan tajriba ma’lumotlari bilan yaxshi muvofiq keladi va polimer jismlarning mexanik xususiyatlari haqidagi an’anaviy nazariy qarashlar asosida to‘liq izohlanadi [8-12]. Olingan natijalarning qo‘llanilish sohalari. Materiallarning ekspluatatsiya jarayonidagi xatti-harakati haqidagi bilimlar muayyan qo‘llash sohalari uchun kompozitsiyalarni tanlashga ilmiy asoslangan tarzda yondashish imkonini beradi [8-11]. Tajribalar shuni ko‘rsatdiki, EPK:PP asosidagi termoplastik elastomer kompozitsiyalar deformatsiya paytida mexanik energiyaning yuqori darajada tarqalishi bilan tavsiflanadi. Ko‘p komponentli tizimlar hisoblangan EPK:PP asosidagi termoplastik elastomer kompozitsiyalar geterogen tuzilishga ega. Kompozitsiyalarning mexanik xususiyatlari qiymati ularning bir jinsli emasligi darajasi bilan aniqlanadi. Tuzilishning bir jinsli emasligi ichki ishqalanishning mavjud miqdorini va shu orqali katta dissipativ yo‘qotishlarni keltirib chiqaradi. Mahsulot ichida issiqlik hosil bo‘lishi va issiqlik o‘tkazuvchanligining pastligi tufayli hosil bo‘lgan issiqlikning chiqib ketishi sekinlashadi. Shu sababli, davriy deformatsiyalarga uchraydigan katta hajmli mahsulotlarni ishlab chiqarish maqsadga muvofiq emas. Katta deformatsiyalarga duchor bo‘ladigan buyumlarda EPK:PP asosidagi termoplastik elastomerlarni qo‘llash ham tavsiya etilmaydi. Bu cheklovlar termoplast-elastomer asosidagi termoplastik elastomer kompozitsiyalarning tuzilishi bilan bog‘liq. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №6/2025 358 Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари Xulosa. Poliolefin hosilalari asosidagi polimerlar aralashmalarini quruq va issiq iqlim sharoitlarida foydalanishga mo‘ljallangan poyabzal taglik materiallari uchun asosiy tarkib sifatida qo‘llash maqsadga muvofiq ekanligi isbotlangan. Shu bois, bugungi kunda quruq va issiq iqlimda ishlatishga mos keladigan sintetik taglik materiallarini ishlab chiqarish uchun mavjud mahalliy xom-ashyolardan yangi kompozitsion materiallarni tadqiq etish hamda ularni qayta ishlash va poyabzal tag qismida qo‘llash masalalarini ishlab chiqish muhim vazifa hisoblanadi. Yuqorida keltirilganlardan xulosa qilish mumkinki, polipropilen, past va yuqori zichlikdagi polietilen aralashmalari asosidagi termoplastik polimer kompozitsiyalar etilen-propilen elastomerlari bilan birgalikda poyabzal sanoati uchun yangi istiqbolli material hisoblanadi. Shuningdek, termoplastik elastomer kompozitsiyalarning “yuklash-yukni olib tashlash” davriy rejimlarida mexanik xususiyatlarini o‘rganish bo‘yicha o‘tkazilgan tadqiqotlar shuni ko‘rsatdiki, poliolefin va etilen-propilen elastomeri asosida olingan taglik kompozitsiyalari agrosanoat klasterlarining murakkab foydalanish sharoitlariga mo‘ljallangan poyabzal tagliklarini tayyorlash uchun to‘liq mos keladi