Einfluss von γ | Kunststofflager Inc.

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 19616 (2022) Diesen Artikel zitieren

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In einigen Fällen weisen Mischungen, die PVC und LLDPE enthalten, eine geringe Verträglichkeit auf. Die Zugabe von Styrol-Butadien-Kautschuk zu den PVC/LLDPE-Mischungen führt zu einer spürbaren Steigerung der Zugfestigkeit und Verträglichkeit der Mischungen. Auch eine Verbesserung der Zugfestigkeit wird nach der Einarbeitung von SBR-Kompatibilitätsmittel beobachtet, was zu völlig unterschiedlichen Gammabestrahlungsdosen führt. Ohne Verträglichkeitsvermittler weist die Mischung eine verteilte PVC- und LLDPE-Phase mit unterschiedlichen Größen und Formen auf; sogar ein beträchtlicher Teil der Domänen ähnelt Tröpfchen. Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und Gammastrahlung machen Mischungen aus (PVC/LLDPE) verträglicher. Die SEM-Untersuchung der Mischungen zeigte, dass die Zugabe des Kompatibilisierungsmittels zu feineren Mischungsmorphologien mit geringerer Rauheit führte. Gleichzeitig reduzierte die Gammabestrahlung dieses Tröpfchen und sorgte für eine glattere Oberfläche. Poly(vinylchlorid) (PVC) wurde mit vier verschiedenen Aminoverbindungen chemisch modifiziert, darunter Ethylendiamin (EDA), Anilin (An), p-Anisidin (pA) und Dimethylanilin (DMA), um die elektrische Leitfähigkeit und die Fähigkeit zur Ölentfernung zu verbessern des Blendpolymers. Alle Ionomere wurden durch nukleophile Substitution in einem Lösungsmittel/Nichtlösungsmittelsystem unter milden Bedingungen hergestellt. Diese Arbeitsneuheit zeigt einen nachhaltigen Weg zur Herstellung von Öladsorptionsmaterialien durch Recycling von Kunststoffabfällen. Nach dem Aminierungsprozess von Poly(vinylchlorid) wurde die Öladsorption deutlich verbessert.

Weltweit werden nur 18 % des Plastikmülls recycelt und 24 % verbrannt. Die restlichen 58 % landen entweder auf Mülldeponien oder werden in die Umwelt freigesetzt, wo sich Kunststoffe zusammensetzen und sehr lange haltbar sind1. Eine der größten Sorgen ist derzeit, wie viel Plastikmüll in die Ozeane gelangt. Die Quellen dieses Materials hängen eng mit dem Mangel an effizienter Infrastruktur für die Abfallbewirtschaftung zusammen2. Schätzungen zufolge sind nur zehn Flüsse in Asien oder Afrika für rund 90 % des Plastikmülls im Meer verantwortlich. Etwas mehr als die Hälfte aller Abfallpolymere besteht aus Poly(vinylchlorid) (PVC) und Polyethylen (PE)3. Das Recycling dieser Polymere wäre eine wünschenswerte Lösung für das immer schlimmer werdende Umweltproblem4. Aber die Auswahl von Polymerabfällen derselben generischen Art für das Recycling bringt einen weiteren kostspieligen Schritt mit sich. Eine gemeinsame Wiederverwertung von Polymerabfällen wäre eine wünschenswerte Lösung. Die Verarbeitung und Wiederaufbereitung von PVC/PE-Kombinationen bringt viele Probleme mit sich, die mit einem solchen Prozess verbunden sind5. Aufgrund der schwachen Haftung der Phasen aufgrund der thermodynamischen Inkompatibilität ist es unwahrscheinlich, dass bei der Verarbeitung von PVC/PE-Mischungen Produkte mit den erforderlichen mechanischen Eigenschaften entstehen6. Es gibt Möglichkeiten, die Situation zu verbessern, indem man Chemikalien (Kompatibilitäten) entsprechend verändert, die die Grenzflächenbedingungen zwischen den Phasen verbessern7. Dadurch wird die Grenzflächenenergie der nicht mischbaren Phasen gesenkt, was zu einer feineren Dispersion beim Mischen und einer besseren Stabilität gegen Phasentrennung führt. Es ist wichtig, PVC mit LLDPE zu kombinieren, das eine gute Wärmestabilität und Schmelzfließfähigkeit aufweist8. Allerdings sind die potenziellen Lösungs- und Produkteigenschaften inkompatibler Mischungen aus PVC und linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) aufgrund unterschiedlicher Strukturen und schlechter Kompatibilität unerwünscht8.

Polymermischungen wurden aufgrund ihres theoretischen und praktischen Potenzials in Betracht gezogen9. Homogene Mischungen, bei denen die Komponenten mischbar sind, und heterogene Mischungen, bei denen die Komponenten nicht mischbar sind, sind die beiden Hauptklassifizierungen für Polymermischungen10. Aufgrund ihrer geringen kombinatorischen Entropie und hohen Mischungsenthalpie sind die meisten Polymermischungen nicht mischbar, was aufgrund der hohen Grenzflächenspannung und Haftung häufig zu schlechten mechanischen Eigenschaften führt11. Daher ist bei Mischungen nicht mischbarer Polymere eine Kompatibilität erforderlich. Durch die Zugabe einer dritten Komponente, die als „Kompatibilisator“ bezeichnet wird, kann die Kompatibilisierung zu einer inkompatiblen binären Mischung erzwungen werden12. Ein Kompatibilisator ist häufig ein Block- oder Pfropfcopolymer aus reaktiven Polymeren, das als aktive Grenzflächenkomponente eingesetzt wird. Man geht davon aus, dass sie aufgrund ihrer Mischbarkeit mit den Polymerbestandteilen als Tenside fungieren13. Ein Standardkunststoff mit mehreren vorteilhaften Eigenschaften, darunter Nichtentflammbarkeit, Erschwinglichkeit und Flexibilität bei der Formulierung, ist Polyvinylchlorid (PVC). Aufgrund der geringen thermischen Stabilität während der Verarbeitung, der geringen Zähigkeit und der niedrigen Erweichungstemperatur14 steht PVC bei der Ausweitung seiner Anwendung vor Herausforderungen. Polymere mit Plastifizierung und verbesserter Wärmeverformung sind in PVC löslich. Durch das Mischen von PVC sind geeignete Polymermischungen entstanden15. Eine der beliebtesten Arten von synthetischem Kautschuk ist Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), dessen Verarbeitungsfähigkeiten und physikalischen Eigenschaften denen von Naturkautschuk (NR) ähneln16. SBR schneidet in einigen Bereichen besser ab als NR, darunter Verschleißfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Alterungsbeständigkeit. Aufgrund seiner hervorragenden Verschleißfestigkeit wird hier SBR als Verträglichkeitsvermittler eingesetzt17.

Im Allgemeinen werden durch das Füllen mit anorganischem Metalloxid wahrscheinlich alle Eigenschaften des reinen Polymers verändert18. Tatsächlich entsteht durch die Kombination eines Polymers mit anorganischen Nanopartikeln ein neues Material mit neuartigen physiochemischen Eigenschaften18. Die Eigenschaften der Bestandteile, wie z. B. die Art des Füllstoffs und des Polymers, bestimmen die Eigenschaften des endgültigen Verbundmaterials18. Diese Studien legen nahe, dass die Form, der Partikelgehalt, die Partikelgröße, die Aggregatgröße, die Oberflächenmerkmale und der Dispersionsgrad des Füllstoffs einen erheblichen Einfluss darauf haben, wie der Füllstoff die mechanischen und anderen Eigenschaften der Verbundwerkstoffe beeinflusst. Zahlreiche Studien haben speziell den Einfluss des Füllstoffgehalts auf die Eigenschaften von Verbundwerkstoffen untersucht. Die mechanischen und elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften dieser Nanokomposite standen in engem Zusammenhang mit dem Aspektverhältnis des Füllstoffs19,20.

Polyvinylchlorid (PVC) kann abhängig von der nukleophilen Substitution von Cl-Atomen an seiner Oberfläche oder seiner Molekülrückgratstruktur verändert werden. Die chemische Modifikation des hydrophoben Verhaltens von PVC-Oberflächen hat verschiedene Anwendungen, wie z. B. stark haftende Oberflächen, Gerüste aus Biomaterialien und selbstreinigende Oberflächen. Dieser Artikel schlägt eine neuartige Technologie zur Oberflächenmodifikation von PVC vor, das unter Gammabestrahlung in verschiedenen Dosen reagiert (es treten Vernetzungsreaktionen auf). Die Zugabe von SBR in unterschiedlichen Verhältnissen (0, 1, 2 und 3 Gew.-%) zu den Mischungen aus PVC und LLDPE über einen Heißextruder ermöglicht die Kompatibilität zwischen PVC- und LLDPE-Matrizen. Der Einfluss des SBR-Gehalts auf die Mischbarkeit zwischen PVC und LLDPE wird untersucht. Durch Aminierungsmodifikationsreaktionen können Eigenschaften von Polymeren (https://doi.org/10.1016/j.jece.2017.04.024) wie PVC-Oberflächen angepasst werden. Der Dehydrochlorierungsprozess, der die Grundlage für die chemische Modifikation von PVC bildet, umfasst die Entfernung von Cl-Atomen, gefolgt von Substitutionsresektionen oder der Herstellung von Doppelbindungen durch Eliminierung von (–HCl) und anschließenden Additionsreaktionen. Dies wurde erreicht, indem dem PVC in PVC/LLDPE-Platten Amingruppen mit Ethylendiamin, Anilin, p-Anisidin und Dimethylanilin hinzugefügt wurden. In diesem Artikel wurde gezeigt, dass chemische Modifikationen die physikalisch-chemischen Eigenschaften von PVC/LLDPE-Platten und ihre elektrische Leitfähigkeit erheblich beeinflussen. Außerdem wurde ihre Fähigkeit zur Ölentfernung nach chemischer Modifizierung im Vergleich zur Blindprobe aus PVC/LLDPE entdeckt.

Recyceltes PVC- und LLDPE-Pulver wurde unbehandelt vom Markt gesammelt. Aminierungsmittel wie Ethylendiamin (EDA-99,5 %), Anilin (An-99 %), p-Ansidin (pA 99 %) und N,N-Dimethylanilin (DMA 99 %) wurden alle von Sigma Aldrich bezogen. PetroChina Lanzhou Petrochemical Company lieferte SBR 1500E (23,5 % Styrol). Zinkoxid (ZnO) wurde von der chinesischen Shijiazhuang Zhiyi Zinc Industry Co. Ltd. bezogen.

Die PVC- und LDPE-Abfälle werden in Silikonöl getränkt und 3 Stunden lang erhitzt. Ziel dieses Schrittes ist es, überschüssigen Füllstoff und Pigmente zu entfernen, die im Kunststoffabfall enthalten sein könnten. Die Farbe des Silikonöls änderte sich und die resultierenden Partikel wurden nach dem Schmelzen pelletiert. Die Pelletierung von PVC und LLDPE wurde abschließend im Ofen bei 50 °C etwa 12 Stunden lang getrocknet. Die Komponenten PVC, LLDPE, SBR und ZnO wurden manuell in einem Behälter vorgemischt; Tabelle 1 listet die tatsächliche Formulierung der Proben auf. Zur Herstellung aller Mischungen wurde ein Extruder mit Doppelschnecken in einem Schmelz-Misch-Verfahren eingesetzt. Die Temperaturen vom Trichter bis zur Düse wurden bei 160–290 °C gehalten und die Schneckengeschwindigkeit wurde bei etwa 200 U/min gehalten. Die Proben wurden extrudiert und dann in eine beheizte Form gegeben, um eine Platte aus (PVC/LLDPE)ZnO-Proben herzustellen. Die erhaltene Probe wurde (0, 10 und 20) kGy Gammastrahlung ausgesetzt.

Das LCR-Brückenmodell Hioki 3532 wurde verwendet, um die Impedanz Z der Probe (PVC/LLDPE)/ZnO und den Phasenwinkel zwischen der angelegten Wechselspannung und dem resultierenden Strom in den Proben aus bestrahltem und chemisch modifiziertem (PVC/LLDPE)ZnO auf Wechselstromleitfähigkeit zu messen Messung σAC(ω). Die Frequenz reichte von Hz bis 600 Hz. Die Variation der Wechselstromleitfähigkeit mit einer Frequenz bei Umgebungstemperatur auf einer ln-ln-Skala. Die Impedanz Z, die Probenkapazität Cp und der Verlustfaktor Tanδ wurden mit einem programmierbaren automatischen 3532 LCR-Messgerät gemessen. Der Widerstand R verlief parallel zu allen Kapazitätswerten Cp, die vom Schirm der Brücke abgenommen wurden. Die Gleichung wurde zur Berechnung der Gesamtleitfähigkeit σt (w) verwendet.

Dabei ist L der Abstand zwischen den beiden Elektroden (Probendicke), Z die Impedanz der Probe und A die Querschnittsfläche der Probe. Mithilfe der Beziehung wird die Wechselstromleitfähigkeit σAc(w) wie folgt berechnet:

wobei σDC(w) als Gleichstromleitfähigkeit bezeichnet wird.

Die Filme wurden mit γ-Strahlung mit Bereichsdosen (0, 10, 20) kGy unter Verwendung einer Co60-γ-Strahlungsquelle bestrahlt. Der Gammastrahler ist in einem Abschirmgebäude untergebracht, das auf einem Boden aus Beton mit Standarddichte (2,36 g/cm³) und einer Dicke von etwa 120 cm errichtet ist, so dass niemand während 40 Stunden pro Woche mehr als 10 mR Strahlung erhält , oder die maximale Dosisleistung würde 0,2 mR auf allen zugänglichen Flächen nicht überschreiten, wenn eine 1.000.000-Curie-Kobalt-Strahlungsquelle verwendet wird.

Beginnend mit dem Kupferkern des Kabels bis hin zur äußeren Halbleiterschicht wurde die Verteilung des elektrischen Feldes untersucht. An die Kabelschichten wurde eine konstante Wechselstromversorgung mit 2Uo = 24 kV und 50 Hz angelegt (Uo ist die Nennspannung des Kabels zwischen Leitung und Neutralleiter). Anschließend wurden die Auswirkungen elektrischer Felder mit COMSOL Multiphysics untersucht. In dieser Arbeit diente ein einadriges, mit 22 kV isoliertes Erdkabel als Kompressionsprobe. Die Analyse verwendet den Kupferleiter mit einem Radius von 4,165 mm, den inneren Halbleiter mit einem Durchmesser von 4,95 mm, den Isolator mit einem Durchmesser von 10,45 mm und den äußeren Halbleiter mit einem Durchmesser von 11,25 mm. Alle Radien wurden ausgehend vom Mittelpunkt des Kupferleiters berechnet.

Mit einer mechanischen Prüfmaschine von Intron wurden die Zugeigenschaften der Proben in Hantelform gemäß ASTM D638 (Modell 5569) gemessen. Zur Messung der Zugfestigkeit und Dehnung wurde eine Traversengeschwindigkeit von 10 mm/min verwendet. Mit einem Mettler Toledo 823e DSC wurde Differentialscanningkalorimetrie zur Messung der Glasübergangstemperatur (Tg) verwendet (Mettler Toledo International Inc., USA). In Aluminiumpfannen wurden Proben mit einem Gewicht von etwa 10 mg zwischen 100 und 190 °C mit einer Geschwindigkeit von 10 °C/min und einer isothermen Haltezeit von zwei Minuten bei 190 °C vorgeheizt. Anschließend wurden die Proben erneut auf 100 °C abgekühlt und dann mit einer Geschwindigkeit von 5 °C/min auf 100 °C erhitzt. Als Orientierung diente eine leere Pfanne. Vor den Läufen wurde flüssiger Stickstoff zum Kühlen der Proben verwendet. Infrarotspektroskopie unter Verwendung der Fourier-Transformation (FTIR). Die FTIR-Forschung wurde mit einem Bomem-MB102-Spektrometer (ABB-Bomem, USA) durchgeführt. Das Spektrum wurde zwischen 4000 und 650 cm1 mit einer Auflösung von 4 cm-1 aufgenommen. Mit einer Beschleunigungsspannung von 10 kV wurde ein REM (JSM-7500F, JEOL, Japan) verwendet, um die Morphologie des dynamischen Ermüdungsbruchs von SBR zu beobachten. Die Proben wurden vor der Beobachtung mit Gold besprüht und dann auf die leitfähigen Bänder geklebt. Zur Durchführung der XRD wurde das Diffraktometer Philips PW 1830 verwendet. Der Röntgenstrahl wurde bei 40 kV und 30 mA mit Nickelfilter-Cu-K-Strahlung (= 0,1541 nm) betrieben. Von 5 bis 85 wurden entsprechende Daten in Schritten von 0,02 erfasst. Eine Methode ist die Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR/ATR), um ein Infrarotspektrum fester Proben zu erzeugen.

In diesem Artikel wurde der Einfluss von SBR und Gammabestrahlungsdosen auf die Kompatibilität von PVC- und LLDPE-Compounds untersucht. Bestrahlungen von nicht mischbaren Blendpolymeren werden nach der Bestrahlung hauptsächlich kompatibilisiert21. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass γ-Strahlen tiefer eindringen und Radikale erzeugen, die vernetzte Prozesse auslösen. Im Vergleich zu Elektronenstrahlstrahlung hat γ-Strahlung eine höhere Durchdringungskraft22,23,24,25. Die negativ geladenen Teilchen der E-Beam-Strahlung begrenzen ihre Durchdringungskraft26,27,28,29,30.

Abbildung 1 zeigt, wie sich die Gammastrahlungsdosen und der SBR-Gehalt auf die Kompatibilität von PVC und LLDPE auswirken. Unterschiedliche SBR-Verträglichkeitskonzentrationen führen zu völlig unterschiedlichen Morphologien. Ohne Verträglichkeitsvermittler weist die Mischung eine dispergierte PVC- und LDPE-Phase mit unterschiedlichen Größen und Formen auf; sogar ein beträchtlicher Teil der Domänen ähnelt Tröpfchen. SBR-Kompatibilitätsmittel führten zu PVC-Domänen mit gemeinsamen Bedingungen und im Wesentlichen konsistenten Maßen. Die verwendeten Kompatibilisatoren haben einen erheblichen Einfluss auf die PVC-Domänengrößen. Es ist allgemein anerkannt, dass ein Kompatibilisator zwei entscheidende Rollen bei der Steuerung der Morphologie einer Mischung spielt: Koaleszenzverhinderung und Reduzierung der Grenzflächenspannung. Aufgrund der Rolle der Kompatibilisatoren bei der sterischen Stabilität wird angenommen, dass die durch ihre Zugabe erzeugte Homogenität der Größe und Form der PVC-Domänen auf eine Abnahme der Koaleszenz zurückzuführen ist. Die Blindproben (0 kGy) enthalten mehr Tröpfchenmatrix mit mehr Hohlräumen, wie in Abb. 1 zu sehen ist. Die SEM-Analyse der Mischungen zeigte, dass die Zugabe des SBR-Kompatibilitätsmittels und die Bestrahlungsmethode feinere Mischungsmorphologien mit geringerer Rauheit erzeugten. In PVC/LLDPE-Mischungen reduzierte der SBR-Kompatibilisator die Koaleszenz der Tröpfchen und trug zur Stabilisierung der Feinmorphologie bei. Die Kompatibilität zwischen LLDPE- und PVC-Matrizen wurde durch den SBR-Kompatibilitätsgehalt von 3 Gew.-% deutlich verbessert. Darüber hinaus verbessert die Gammabestrahlung nicht nur die SBR-Wirkung, sondern auch die Verträglichkeit geringfügig. Die Koaleszenz kürzlich erzeugter Tröpfchen gewinnt an Bedeutung, wenn die SBR-Konzentration steigt.

Der Einfluss von Bestrahlungsdosen und SBR-Gehalt auf die Oberflächenmorphologie von (PVC/LLDPE)ZnO-Mischungen.

Aufgrund ihrer geringen Grenzflächenadhäsion und hohen Grenzflächenspannung bilden PVC und LLDPE inkompatible Kombinationen, wie in mehreren wissenschaftlichen Veröffentlichungen berichtet31,32,33. Die mechanischen Eigenschaften von PVC und LLDPE sind fast schlechter33 und können durch die Zugabe von SBR und den Gammabestrahlungsprozess verbessert werden. Abbildung 2 zeigt, wie die SBR- und Bestrahlungsprozesse die Zugfestigkeit und Dehnung der Mischungen verbessern. Dieses Ergebnis ist auf die erhöhte Kompatibilität von PVC mit LLDPE zurückzuführen. Basierend auf ASTM-Standards wurde in Abb. 2a ein Stresstest mit verschiedenen Gehalten an SBR-Kompatibilisator und Gammabestrahlungsdosen dargestellt. Die Kraftfestigkeit von (PVC/LLDPE)ZnO-Proben ist nach Zugabe von SBR und Einwirkung von Gammastrahlung höher als bei Blindproben. Der Kompatibilisator (SBR) hat eine gute Wirkung auf die Grenzflächenbindung nach dem Bestrahlungsprozess und erhöht die Kraftfestigkeit der (PVC/LLDPE)ZnO-Mischungen. Der Zusatz von SBR erhöht die Kraftfestigkeit und zeigt eine überlegene Materialfestigkeit nach Gammabestrahlung aufgrund der durch Gammabestrahlung induzierten Vernetzung von SBR34. In Abb. 2b beträgt die Dehnung (mm) etwa 21 %, 30 % bzw. 52 %, wobei der SBR-Gehalt von 1 %, 2 % bzw. 3 % bei 0 kGy zunimmt. Dieser Unterschied ist auf den Weichmachereffekt der SBR-Ketten in der Mischungsprobe zurückzuführen. Basierend auf der Definition von Plastifizierung sollte die Dehnung mit zunehmender Weichmacherkonzentration zunehmen35,36,37,38. Nach dem Gammabestrahlungsprozess nimmt die Dehnung ab. Beispielsweise verringerte sich die Dehnung bei 3 % SBR bei Bestrahlungsdosen von 10 kGy bzw. 20 kGy von 11 auf 16,8 %. Aufgrund der Gammabestrahlung löste dies weitere Vernetzungsreaktionen aus und verringerte so die Bewegung der Ketten und die Dehnung39,40.

Die Auswirkung des SBR-Gehalts und der Bestrahlungsdosen auf die mechanischen Eigenschaften der (PVC/LLDPE)ZnO-Mischung.

Poly(vinylchlorid) (PVC) wurde mit vier verschiedenen Aminoverbindungen chemisch modifiziert, darunter Ethylendiamin (EDA), Anilin (An), p-Anisidin (pA) und Dimethylanilin (DMA), um die elektrische Leitfähigkeit und die Fähigkeit zur Ölentfernung zu verbessern des Blendpolymers. Die chemische Struktur und der vorgeschlagene Mechanismus der PVC-Aminierung sind in Abb. 3 dargestellt. Nach den Aminierungsreaktionen weisen alle Proben von modifiziertem (PVC/LLDPE)ZnO-b einen Färbungsgrad auf, der von braun bis dunkelbraun reicht. Alle Ionomere wurden durch nukleophile Substitution in einem Lösungsmittel/Nichtlösungsmittelsystem unter milden Bedingungen hergestellt (Tabelle 1). Die chemische Modifikation von PVC durch Nukleophile wurde in einem 100-ml-Dreihals-Rundkolben durchgeführt, der mit einem Magnetrührer und einem Kühler ausgestattet war. Praktischerweise wurden 90 Vol.-% in Ethanol gelöstes Ethylendiamin (EDA) tropfenweise zu 5 g (PVC/LLDPE)/ZnO-Streifen gegeben, die in 20 ml Ethanollösungen getränkt waren. Die Mischung wurde 3 Stunden lang auf 80 °C erhitzt und dann wurde der modifizierte (PVC/LLDPE)/ZnO-Streifen bei Erreichen des thermischen Gleichgewichts in eine Mischung aus Eis und Wasser getaucht. Das neue modifizierte (PVC/LLDPE)/ZnO-EDA wurde erhalten und für weitere experimentelle Studien unter trockenen Bedingungen aufbewahrt. Eine Mischung aus 5 g (PVC/LLDPE)/ZnO und 10 ml Anilin, gelöst in 10 ml Ethanollösungsmittel, wurde etwa eine Stunde lang bei einer Temperatur von 90 °C gerührt. Danach wurde das mit Anilin modifizierte (PVC/LLDPE)/ZnO mit einer Mischung aus Ethanol/Wasser gewaschen. Für das modifizierte (PVC/LLDPE)/ZnO mit p-Anisidin wurde eine Reaktionsmischung von 5 g bzw. 10 g durch etwa 12-stündiges Rühren in 10 ml Ethanol bei Raumtemperatur fortgesetzt. Das resultierende modifizierte Streifenpolymer (PVC/LLDPE)/ZnO-pA wurde gewaschen und getrocknet. Eine Mischung aus Dimethylanilin (30 ml), gelöst in 10 ml Ethanol, enthält 5 g (PVC/LLDPE)/ZnO-Streifen. Die Mischung wurde in einem 100-ml-Dreihalsrundkolben 4 Stunden lang bei einer Temperatur von 80 °C unter Rückfluss erhitzt. Das erhaltene (PVC/LLDPE)/ZnO-DMA wurde mehrmals mit einer Ethanol/Wasser-Mischung gewaschen. Abbildung 3 zeigt den vorgeschlagenen Reaktionsmechanismus von Poly(vinylchlorid) (PVC) mit vier verschiedenen Aminoverbindungen, darunter Ethylendiamin (EDA), Anilin (An), p-Anisidin (pA) und Dimethylanilin (DMA). Das funktionalisierte Amin-PVC wurde durch den nukleophilen Angriff des (N)-Atoms auf das kohlenstoffhaltige Chloratom in der Polymerkette von PVC gebildet und der Prozess gestartet. Das Chloridanion verblieb als gute Abgangsgruppe (-HCl).

vorgeschlagenes aminfunktionalisiertes Poly(vinylchlorid/lineares Polyethylen niedriger Dichte)/ZnO mit den ausgewählten verschiedenen vier Aminen; (a) Ethylendiamin EDA, (c) Anilin An, (d) p-Anisidin pA, (e) N, N Dimethylanilin DMA und (b) ein möglicher Vernetzungsmechanismus für zwei durch Diaminvorläufer funktionalisierte Produkte. Das Foto unten zeigt die Farbänderung der Proben nach der Aminierungsreaktion (a) (PVC/LLDPE)ZnO-b, (b) (PVC/LLDPE)ZnO-EDA, (c) (PVC/LLDPE)ZnO-An ( d) (PVC/LLDPE)ZnO-pA und (e) (PVC/LLDPE)ZnO-DMA.

Nach der einfachen chemischen Modifikation durch Aminierungsgruppen von PVC-Molekülen in (PVC/LLDPE)ZnO-b über die nukleophilen chemischen Reaktionen. Abbildung 4 zeigt die FTIR-Kurven einer neuen aminfunktionalisierten PVC-Gruppe, die auf den (PVC/LLDPE)ZnO-b-Proben gebildet wurde. Die chemische Struktur des modifizierten (PVC/LLDPE)ZnO wurde durch FTIR ermittelt, und jedes der modifizierten (PVC/LLDPE)ZnO zeigte seine charakteristischen FTIR-Peaks entsprechend seiner chemischen Struktur. Die erfolgreiche Modifizierung von PVC mit vier verschiedenen Aminen kann durch FTIR-Spektroskopie in Abb. 4 gezeigt werden. Wie in Abb. 4a (PVC/LLDPE) gezeigt, finden durch Gammabestrahlung induzierte ZnO-b-vernetzte Reaktionen hauptsächlich aufgrund der Radikalbildungen statt und Eliminierung von Chloridionen (z. B. –HCl)41. Dieser Entchlorungsprozess ist für die Bildung kurzer Polymerketten verantwortlich, die C=O- und –CH=CH–-Einheiten enthalten. Mit fortschreitender Bestrahlung von (PVC/LLDPE)ZnO-b nimmt die Bildung von C=O und –CH=CH– deutlich zu. Daher wurde FTIR-Spektroskopie verwendet, um das Wachstum der Absorptionspeaks zu untersuchen, die den C=O- und –CH=CH–-Gruppen bei 1651 cm-1 bzw. 1602 cm-1 entsprechen. Die Änderungen in der Position von C=O und C=C für (PVC/LLDPE)ZnO nach der chemischen Modifikation werden wie in den Abbildungen gezeigt vorhergesagt. 4b-e. Es war klar, dass die Änderungen in C=O und C=C im Fall von (PVC/LLDPE)ZnO-b deutlich signifikanter und schärfer waren. Darüber hinaus entsprechen die beiden FTIR-Peaks bei 2913 cm-1 und 2884 cm-1 der asymmetrischen und symmetrischen Streckschwingung von –CH–, einer Wiederholungseinheit in LLDPE- und PVC-Molekülen. Die FTIR-Peaks bei 722 cm-1 und 1462 cm-1 entsprechen der Streckschwingung von C-Cl und der Biegeschwingung von -CH2 in PVC- bzw. LLDPE-Molekülen. Abbildung 4b zeigt die FTIR-Kurve der (PVC/LLDPE)ZnO-EDA-Probe. Die charakteristischen beiden Peaks bei 1566 cm-1 und 820 cm-1 werden der Biegeschwingung von (N-H)- und (C-N)-Bindungen zugeordnet , jeweils. Der Peak bei 1330 cm-1 entspricht der Streckschwingung von (C-N)-Bindungen in der PVC/LLDPE)ZnO-EDA-Probe. Darüber hinaus entspricht der breite Schnabel bei 3410 cm-1 der Stärkeschwingung von (N–H) im primären Amin. Der sich verbreiternde Peak von 3410 cm-1 ist auf die intramolekularen Wasserstoffbrückenbindungen zurückzuführen, die zwischen NH2-Gruppen angeregt werden, wie in Abb. 3b dargestellt. Auch der breite Peak von 3410 cm-1 bestätigt die in situ vernetzten Reaktionen, die in der PVC/LLDPE)ZnO-EDA-Probe stattfinden. Abbildung 4c zeigt die charakteristischen Peaks von Anilinmolekülen in der (PVC/LLDPE) ZnO-An-Probe. Die beiden FTIR-Peaks bei 3438 cm-1 und 1267 cm-1 entsprechen der Streckschwingung von (N-H)- und (C-N)-Bindungen in sekundären Aminen aufgrund der Reaktion zwischen Anilin- und PVC-Molekülen in (PVC/LLDPE). ) ZnO-Eine Probe. Abbildung 4d zeigt die charakteristischen FTIR-Peaks von (PVC/LLDPE)ZnO-pA bei 1609 cm-1 und 1047 cm-1, die der Streck- und Biegeschwingung von CO- und N-H-Bindungen in p-Anisidinmolekülen zugeordnet sind. Abbildung 4e zeigt die charakteristischen FTIR-Peaks von (PVC/LLDPE) ZnO-DMA bei 1223 cm-1, die der Streckschwingung von CN des tertiären Amins zugeordnet sind, und bei 1612 cm-1, die der Streckschwingung von C=C zugeordnet sind ein Benzolring ohne beobachteten NH-Peak für Dimethylanilinmoleküle.

Die FTIR/ATR-Kurven für aminiertes PVC in (PVC/LLDPE).

Abbildung 5a zeigt das XRD-Muster von reinem LLDPE in der Blindprobe von (PVC/LLDPE). ZnO-b ist bei 20,51° und 23,18° aufgetreten, die den 110- und 200-Reflexionen von LLDPE zugeordnet sind. Gleichzeitig erscheint das XRD-Muster einer neuen PVC-Folie bei 2θ ~ 17° und 26° nicht. Dies könnte auf die Gammastrahlung zurückzuführen sein, die eine Entchlorung (–HCl) von PVC-Molekülen verursachen kann42. Die Zugabe von ZnO-Nanopartikeln zur (PVC/LLDPE)-Matrix lieferte neue XRD-Peaks bei 30,86°, 34,4°, 36,3°, 47,51°, 56,61°, 62,81°, 66,41°, 67,91°, 69,10°, 72,52°, 76,9° das auf das ZnO-Muster von (100), (002), (101), (102), (110), (103), (200), (112), (201), (004) und (202) indiziert ist. Abbildung 5b–e zeigt das XRD-Muster von (PVC/LLDPE)ZnO-b, das durch den nukleophilen Substitutionsprozess chemisch modifiziert wurde. Im Vergleich zu Abb. 1a veränderten sich die Intensitäten der Beugungspeaks nach der chemischen Modifikation deutlich. Abbildung 3b zeigt die XRD-Peaks der (PVC/LLDPE) ZnO-EDA-Probe, die fast nur zwei Peaks bei 7,02° und 17,3° aufweisen. Abbildung 5c zeigt die XRD-Peaks von (PVC/LLDPE)ZnO-An, die die scharfen charakteristischen Peaks von Anilinmolekülen mit hoher Kristallinität bei 16,38°29 zeigen. Abbildung 5c,d zeigt die XRD-Peaks von (PVC/LLDPE)ZnO-pA und (PVC/LLDPE)ZnO-DMA, die die verschobenen Peaks des LLDPE- und ZnO-Musters aufweisen.

Die XRD-Kurven von aminiertem mopdfiertem PVC in (PVC/LLDPE)ZnO-Proben.

Zur Bestimmung der Schmelzübergangstemperatur (Tm) und Glasübergangstemperatur (Tg) der recycelten (PVC/LLDPE)ZnO-b-Mischung und ihrer chemischen Modifikationsmatrizen wurde eine Differentialscanningkalorimetrie durchgeführt. Die beiden Temperaturen sind ein wesentlicher Parameter bei der Polymercharakterisierung, um neben der chemischen Modifikation auch die kompatibilisierende Wirkung von SBR zu bewerten, das der (PVC/LLDPE)ZnO-b-Probe zugesetzt wird. Abbildung 6 zeigt die DSC-Messung von modifizierten (PVC/LLDPE)ZnO-Proben. Im Vergleich zur Blindprobe zeigten die vier DSC-Kurven der modifizierten Proben Änderungen im Schmelzpunkt von PVC. Die erhaltenen Ergebnisse bestätigen, dass die Aminierungsreaktionen in PVC-Molekülen durch Entchlorung stattfinden. Abbildung 6a zeigt drei Schmelzpunkte (Tm) der bestrahlten (PVC/LLDPE)ZnO-b-Probe, zwei Schmelzpunkte für LLDPE bei der Temperatur 117 °C, 120 °C und 294 °C, zugeordnet zu PVC-Molekülen. Der Schmelzpeak von LLDPE in Doppelpeaks bei 117 °C und 120 °C der bestrahlten Proben ist auf das Vorhandensein sowohl bestrahlter als auch nicht bestrahlter Bereiche zurückzuführen, die unterschiedliche Schmelztemperaturen ergeben. Der höchste Schmelzpunkt (Tm) bei 120 °C ist auf durch Gammabestrahlung induzierte Vernetzungsreaktionen von LLDPE zurückzuführen. Wie erwartet verschwand die Glasübergangstemperatur (Tg) von (PVC) bei ~ 85–93 °C. Dies könnte auf die Wirkung des Kompatibilisierungsmittels (SBR) als Weichmacher zurückzuführen sein, der die Glastemperatur von PVC43 begrenzt. Abbildung 6b zeigt die DSC-Kurve einer (PVC/LLDPE) ZnO-EDA-Probe, die im Ausland einen Peak bei 82 °C aufwies, der dem Feuchtigkeitsgehalt entspricht. Die Ergebnisse zeigten, dass Aminierungsreaktionen durch EDA eine wirksame Methode zur Erhöhung der Hydrophilie von PVC sind. Darüber hinaus ist der erhöhte Schmelzpunkt (310 °C) der (PVC/LLDPE) ZnO-EDA-Probe auf die intramolekularen H-Bindungen zurückzuführen, die nach der chemischen Modifikation entstehen, wie durch FTIR-Daten bestätigt. Abbildung 4 zeigt das DSC der drei Proben ((PVC/LLDPE)ZnO-An, (PVC/LLDPE) ZnO-pA und (PVC/LLDPE)ZnO-DMA)) mit einer einzelnen Tg bei der Temperatur von (98, 88). bzw. 95) °C. Gemäß den in der Literatur gefundenen DSC-Daten weist PVC eine Tg bei einer Temperatur von 93,5 °C auf44,45,46. Diese Tatsache verstärkt die durch p-Anisidin induzierte plastifizierende Wirkung, insbesondere der prozentuale Anteil von 5 Gew.-% ZnO, der die Tg erhöhen könnte, wenn es als Füllstoff fungiert47,48. Darüber hinaus verursachte die Reaktion von Anilin und N,N-Dimethylanilin mit PVC-Molekülen einen Anstieg ihrer Tg aufgrund der Einschränkung der freien Rotation und damit der eingeschränkten Segmentbewegung49. Andererseits sank der Schmelzpunkt (Tm) von PVC bei den Temperaturen 257 °C, 251 °C und 277 °C für ((PVC/LLDPE)ZnO-An, (PVC/LLDPE) ZnO-pA und (PVC/LLDPE)ZnO-DMA)) Proben. Die DSC-Daten bestätigten die chemische Aminierungsmodifikation von (PVC/LLDPE)ZnO-b-Proben.

Die DSC-Thermogramme von aminiertem modifiziertem PVC in (PVC/LLDPE)ZnO.

Unter den verwendeten Aminierungsgruppen scheinen Anilin (An), p-Anisidin und Dimethylanilin (DMA) die beste Motorölentfernungskapazität zu besitzen (41, 38 bzw. 43 %). Die erhaltenen Daten bestätigten, dass die drei Aminierungsreagenzien (An, pA und DMA) aufgrund des prozentualen Anteils des aromatischen Benzolrings wirksamer bei der Motorölentfernung sind als die Blindprobe. Die beiden Proben (PVC/LLDPE)ZnO-b und (PVC/LLDPE)ZnO-EDA scheinen für diese Aufgabe am wenigsten wirksam zu sein, da in (PVC/LLDPE)ZnO kein aromatischer Benzolring und keine zusätzliche NH2-Gruppe vorhanden sind. EDA-Beispiel. Aufgrund der Adsorption von Rizinusöl an Amingruppen aufgrund der Bildung intermolekularer H-Bindungen wurde bei allen Proben eine Verringerung der Entfernungskapazität von Motoröl im Vergleich zu Rizinusöl beobachtet. Wie in Abb. 7a gezeigt, wurde die Rizinusölentfernungskapazität der Blindprobe (PVC/LLDPE) ZnO-b, modifiziert durch drei Aminreagenzien (EDA, An und DMA), erhöht. (PVC/LLDPE)ZnO-EDA-Probe und zwei weitere aminierte modifizierte Proben von (PVC/LLDPE)ZnO-An und (PVC/LLDPE)ZnO-DMA zeigten eine hohe Entfernungskapazität von Rizinusöl (53, 51 bzw. 43 %). . Die Strukturdaten von Rizinusöl und einer aminierten modifizierten (PVC/LLDPE)ZnO-EDA-Probe belegen die hohe Adsorptionskapazität aufgrund der intermolekularen H-Bindungen zwischen C=O- und OH-Gruppen in Rizinusölen mit NH2-Gruppen in (PVC/LLDPE). ZnO-EDA, wie in Abb. 7b zusammengefasst. Alle diese veränderten Strukturparameter scheinen von der Öladsorptionskapazität beeinflusst zu werden. Dies unterstreicht, dass die Verteilung der Aminstellen auf den Adsorptionsmitteln entscheidend für eine hohe Rizinusöl-Adsorptionsleistung ist. Abbildung 7c verdeutlicht, dass der aromatische Benzolring in (PVC/LLDPE)ZnO-DMA hydrophobe Stellen auf der Oberfläche des Adsorptionsmittels ergibt, was für die hohe Leistung der Motoröladsorption und des wasserabweisenden Mittels von entscheidender Bedeutung ist.

(a) Adsorptionskapazität von Motoröl und Rizinusöl durch aminiertes modifiziertes PVC in (PVC/LLDPE)ZnO in Abhängigkeit von der Art des Aminierungsreagenzes, (b) die vorgeschlagene Bildung intermolekularer H-Bindungen zwischen Castroöl und NH2-Gruppen in (PVC /LLDPE)ZnO-EDA-Proben und (c) die Effizienz der Motorölentfernung durch (PVC/LLDPE)ZnO-DMA.

Abbildung 8a zeigt die mit elektrischer Leitfähigkeit bestrahlte Blindprobe (PVC/LLDPE)ZnO-b und die modifizierte aminierte Probe. Es wurde beobachtet, dass die (PVC/LLDPE)ZnO-pA-Mischung bei jeder gegebenen Frequenz eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufwies als andere Proben, obwohl die elektrische Leitfähigkeit des PVC mit zunehmender Frequenz zunahm. Der Anstieg der Leitfähigkeit der modifizierten Mischung könnte auf die Bildung von Aminstellen zurückzuführen sein, die sich möglicherweise im Protonierungszustand befinden. Bei der Protonierung handelt es sich um einen chemisch gebildeten intermolekularen und intramolekularen H-Brücken als anorganischen Dotierungsprozess: Die protonierten Amingruppen sind aufgrund eines hohen Konjugationsgrads bekanntermaßen besser leitend. Die Permittivität ε' und der dielektrische Verlust ε" für aminierte modifizierte PVC-Proben wurden in Abb. 8b,c über einen Frequenzbereich von 0,01 Hz bis 600 Hz dargestellt. Die Messungen wurden bei Raumtemperatur (25 ± 1 °C) durchgeführt. Von Abb. 8b, c, die Werte von ε' nehmen mit zunehmender angelegter Frequenz ab und zeigen eine anomale Streuung. In einem solchen Bereich hat die Permittivität einen Beitrag von der Orientierungspolarisation. Außerdem nehmen ε' und ε" in der Reihenfolge zu (PVC/LLDPE). )ZnO-pA, (PVC/LLDPE)ZnO-EDA, (PVC/LLDPE)ZnO-DMA, (PVC/LLDPE)ZnO-An und (PVC/LLDPE)ZnO-b. Dieser Anstieg von ε' und ε" mit dem Einbau von Aminogruppen ist auf den Anstieg der Dipol-Dipol-Wechselwirkungen und intramolekularen H-Bindungen zurückzuführen, was zu einer Erhöhung der Orientierungspolarisation und auch zum Vorhandensein einer Grenzflächenpolarisation führt. Der Mischungskunststoff war früher so Die Herstellung von Mittelspannungskabeln hat viele Vorteile wie einen niedrigen Verlustfaktor von etwa 0,03 % bei 20 °C, eine niedrige Dielektrizitätskonstante von 2,2–2,5, gute thermomechanische Eigenschaften und eine hohe Betriebstemperatur von etwa 90 °C50. Die gealterten Proben zeigen Erhöhung der Dielektrizitätskonstante und des dielektrischen Verlusts51. In unseren Proben ist der dielektrische Verlust bei reinen Proben (PVC/LLDPE) ZnO-b geringer. Nach der chemischen Modifikation erhöht sich der dielektrische Verlust ohne den Alterungsprozess. Dies bedeutet, dass das Vorhandensein von Nanopartikeln52 und Aminstellen in der Probenmischung erhöhen den dielektrischen Verlust. Daher kann angenommen werden, dass eine chemische Modifikation die Dielektrizitätskonstante und den dielektrischen Verlust erhöht.

(a) Die elektrische Wechselstromleitfähigkeit, (b) die Permittivität εʹ und (c) der dielektrische Verlust εʺ bei Raumtemperatur ~ 25 °C von aminiertem modifiziertem PVC als Funktion der Frequenz.

Bei dem Kabel handelte es sich um ein einadriges, abgeschirmtes 22-kV-Mittelspannungs-Erdkabel. COMSOL Multiphysics wurde in dieser Studie zur Simulation der elektrischen Feldverteilung in Mittelspannungskabeln verwendet. Die Verteilung des elektrischen Feldes wurde untersucht, beginnend vom Kupferkern bis zur äußeren Halbleiterschicht des Kabels. Abbildung 9a zeigt, dass bei einer Lichtbogenlänge von 1 mm die Verteilung des elektrischen Feldes innerhalb der mit (PVC/LLDPE)ZnO-b-Probe markierten Kabel ungleichmäßig ist. Bei der (PVC/LLDPE)ZnO-pA-Probe beginnt die elektrische Feldverteilung, wie in Abb. 9b dargestellt, gleichmäßig zu werden und nimmt von innen nach außen allmählich ab. Dies liegt daran, dass die mit p-Anisidin gefüllte (PVC/LLDPE)ZnO-pA-Probe ein gleichmäßiges elektrisches Feld aufrechterhält und die elektrostatische Spannung verringert, wodurch die relativen Permittivitätswerte für innere Halbleiter und äußere Halbleiter von 2,05 auf 2,23 erhöht werden. Die optimale Wechselstromleitfähigkeit (Wechselstrom: 2,44 × 10–4 S/m) bei minimaler relativer Permittivität (2,23) wurde für (PVC/LLDPE)ZnO-pA erreicht, das mit 20 kGy bestrahlt wurde. Abbildung 9c,d zeigt die elektrische Potentialverteilung von (PVC/LLDPE)ZnO-b- und (PVC/LLDPE)ZnO-pA-Proben, wobei in der Verhaltenskurve keine Änderung festgestellt wurde. Die elektrische Potentialverteilung nimmt für zwei Proben allmählich von 22.000 auf 0 V ab.

Elektrische Feldverteilung im Mittelspannungskabel aus (a) (PVC/LLDPE)ZnO-b. (b) (PVC/LLDPE)ZnO-pA. (c) (PVC/LLDPE)ZnO-b. (d) (PVC/LLDPE)ZnO-pA-Probe.

Die Aminierung einer nicht-funktionellen PVC-Matrix wurde mithilfe eines einfachen chemischen Reaktionsprozesses zwischen vier verschiedenen Aminreagenzien und PVC durchgeführt, um ein Adsorptionsmittel für die Ölentfernung aus wässrigen Phasen zu entwickeln. PVC- und LLDPE-Mischungen wurden durch SBR erfolgreich mit ionisierender Strahlung, nämlich Gammabestrahlung in der Dosis von 0, 10 und 20 kGy, kompatibel gemacht. Die Zug- und Belastungstests zeigten eine bemerkenswerte Verbesserung der mechanischen Eigenschaften nach dem Gammabestrahlungsprozess mit zunehmendem SBR-Gehalt. Insbesondere steigt die Dehnung (mm) um etwa 21 %, 30 % bzw. 52 %, wenn der SBR-Gehalt von 1 %, 2 % bzw. 3 % bei 0 kGy ansteigt. Die Verwendung von SBR verhindert die Aggregatbildung und die ZnO-Domäne weist eine bemerkenswert gleichmäßige Verteilung auf, was auf eine bessere Partikeldispersion hinweist. Die FT-IR- und XRD-Ergebnisse bestätigen die aminierten Eigenschaften des (PVC/LLDPE)ZnO. Die DSC zeigte eine verringerte Tg von PVC und eine Abnahme ihrer Schmelzpunkte mit dem Kristallinitätsgrad von (PVC/LLDPE)ZnO-Mischungen aufgrund der Bildung weniger perfekter Kristalle aufgrund der Aminierungsmodifikation von PVC. Gleichzeitig wird der Schmelzpunkt von LLDPE aufgrund des Vorhandenseins sowohl bestrahlter als auch nicht bestrahlter Bereiche in zwei Peaks aufgeteilt, wodurch zwei LLDPE-Bereiche entstehen. Die modifizierten Mischungen zeigen eine deutliche Verbesserung der Ölentfernung im Vergleich zur unmodifizierten Probe. Die elektrische Leitfähigkeit modifizierter Mischungen steigt mit der Frequenz. Der Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit des Zielpolymers PVC ist hauptsächlich auf den Dehydrochlorierungsprozess zurückzuführen (Ergänzungsvideo S1).

Die Daten, die die Ergebnisse dieser Studie stützen, sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

Eine Korrektur zu diesem Artikel wurde veröffentlicht: https://doi.org/10.1038/s41598-022-26900-w

Hossain, R., Islam, MT, Ghose, A. & Sahajwalla, V. Der Kreis schließt sich: Herausforderungen und Perspektiven für die Kunststoffabfallbewirtschaftung in Australien, um eine Kreislaufwirtschaft zu erreichen. J. Sauber. Prod. 133, 127 (2022).

Google Scholar

Rajmohan, KVS, Ramya, C., Viswanathan, MR & Varjani, S. Kunststoffschadstoffe: Effektive Abfallbewirtschaftung zur Kontrolle und Reduzierung der Umweltverschmutzung. Curr. Meinung. Umgebung. Wissenschaft. Gesundheit. 12, 72–84 (2019).

Artikel Google Scholar

Chamas, A. et al. Abbauraten von Kunststoffen in der Umwelt. ACS Sustain. Chem. Ing. 8(9), 3494–3511 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Dias, PR et al. Hoher Ertrag, niedrige Kosten, umweltfreundliches Verfahren zum Recycling von Silizium-Solarmodulen: Bewertung der technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Machbarkeit. Erneuern. Aufrechterhalten. Energy Rev. 169, 112900 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Zhao, X. et al. Upcycling von Plastikmüll hin zu einer Kreislaufwirtschaft. Chem. Ing. J. 428, 131928 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Rusu, M. & Rusu, DL Mischungen auf Polyvinylchloridbasis. Handb. Polym. Mischt Kompositionen. 4, 73–120 (2003).

Google Scholar

Utracki, LA Kompatibilisierung von Polymermischungen. Dürfen. J. Chem. Ing. 80(6), 1008–1016 (2002).

Artikel CAS Google Scholar

He, P., Huang, H., Xiao, W., Huang, S. & Cheng, S. Eine Studie über PVC/LLDPE-Mischungen mit fest chloriertem Polyethylen als Verträglichkeitsvermittler. J. Appl. Polym. Wissenschaft. 64(13), 2535–2541 (1997).

3.0.CO;2-E" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1002%2F%28SICI%291097-4628%2819970627%2964%3A13%3C2535%3A%3AAID-APP7%3E3.0.CO%3B2-E" aria-label="Article reference 8" data-doi="10.1002/(SICI)1097-4628(19970627)64:133.0.CO;2-E">Artikel CAS Google Scholar

Arvanitoyannis, IS Vollständig und teilweise biologisch abbaubare Polymermischungen auf Basis natürlicher und synthetischer Makromoleküle: Herstellung, physikalische Eigenschaften und Potenzial als Lebensmittelverpackungsmaterialien (1999).

Ajitha, AR & Thomas, S. Einführung: Polymermischungen, Thermodynamik, Mischbarkeit, Phasentrennung und Kompatibilisierung 1–29 (Elsevier, 2020).

Buchen Sie Google Scholar

Mishra, J., Tiwari, SK, Abolhasani, MM, Azimi, S. & Nayak, GC Fundamental of polymer blends and its thermodynamics 27–55 (Elsevier, 2017).

Google Scholar

Aravind, I., Albert, P., Ranganathaiah, C., Kurian, JV & Thomas, S. Kompatibilisierende Wirkung von EPM-g-MA in EPDM/Poly(trimethylenterephthalat)-inkompatiblen Mischungen. Polymer 45(14), 4925–4937 (2004).

Artikel CAS Google Scholar

Frechet, JMJ Funktionelle Polymere und Dendrimere: Reaktivität, molekulare Architektur und Grenzflächenenergie. Science 263(5154), 1710–1715 (1994).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Nur Afifah, N. Vorbereitung und Charakterisierung von wärmebehandelten Ölpalmen-leeren Fruchtbündeln/hochdichten Polyethylen-Verbundwerkstoffen/Nur Afifah Nordin (2020).

Kulshreshtha, AK Ein Überblick über kommerzielle Polyblends auf Basis von PVC, ABS und PC. Polym.-Plast. Technol. Ing. 32(6), 551–578 (1993).

Artikel MathSciNet CAS Google Scholar

Sombatsompop, N., Thongsang, S., Markpin, T. & Wimolmala, E. Flugaschepartikel und gefällte Kieselsäure als Füllstoffe in Kautschuken: I: Unbehandelte Füllstoffe in Naturkautschuk und Styrol-Butadien-Kautschukmischungen. J. Appl. Polym. Wissenschaft. 93(5), 2119–2130 (2004).

Artikel CAS Google Scholar

Arayapranee, W. Gummiabriebfestigkeit. Abriebfest. Mater. 8, 147–166 (2012).

Google Scholar

Kango, S. et al. Oberflächenmodifikation anorganischer Nanopartikel zur Entwicklung organisch-anorganischer Nanokomposite – Ein Überblick. Prog. Polym. Wissenschaft. 38(8), 1232–1261 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Sharshir, AI et al. Simulation der elektrischen Feldverteilung in Mittelspannungskabeln aus vernetzten Polyethylen/Cu-Nanokompositen, die mit Elektronenstrahlen bestrahlt werden, unter Bezugnahme auf den XLPE-Markt. Plast. Gummikompositionen. 51(6), 281–292 (2022).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Sharshir, AI et al. Experimentelle Untersuchung des Elektronenstrahleffekts auf die elektrische Feldverteilung in vernetzten Polyethylen/ZnO-Nanokompositen für Mittelspannungskabel, simuliert durch COMSOL Multiphysics. J. Anal. Wissenschaft. Technol. 13(1), 1–13 (2022).

Artikel Google Scholar

Smith, AP, Spontak, RJ & Ade, H. Zur Ähnlichkeit makromolekularer Reaktionen auf hochenergetische Prozesse: Mechanisches Mahlen vs. Bestrahlung. Polymergrad. Stechen. 72(3), 519–524 (2001).

Artikel CAS Google Scholar

Abdel-Fattah, AA, Soliman, YS & Ghobashy, MJJ Synthese und Charakterisierung konjugierter und nanostrukturierter Poly(propargylalkohol)-Polymere. J. Polym. Res. 25(4), 1–13 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Elhady, M., Ghobashy, M., Mahmoud, MJP & Composites, P. Einfluss der Gammabestrahlung auf die Klebeeigenschaft und antibakterielle Aktivität von Mischpolymer (Abietinsäure-EVA). Polymere 29(2), 138–147 (2021).

CAS Google Scholar

Ghobashy, MM Durch ionisierende Strahlung induzierte Polymerisation. Auswirkungen und Anwendungen ionisierender Strahlung. 113: InTech Rijeka, Kroatien (2018).

Ghobashy, MM et al. Charakterisierung von drei Komponenten gammastrahlenvernetzter Hydrogele auf Stärkebasis zur Verwendung als Bodenverbesserer. 260, 114645 (2020).

CAS Google Scholar

Ghobashy, MM & El-Sattar, NEAA Strahlungssynthese eines schnell selbstheilenden Hydrogels aus Poly(acrylsäure) mit guter mechanischer Festigkeit. Makromol. Chem. Physik. 221(19), 2000218 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Ghobashy, MM et al. Verbesserung der In-vitro-Auflösung des schlecht wasserlöslichen Arzneimittels Amlodipin durch feste Dispersion mit bestrahltem Polyvinylpyrrolidon. ACS Omega 5(34), 21476–21487 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Alshangiti, DM et al. Halbdurchlässige Membran aus Organoton/PS/EVA, bestrahlt mit ɣ-Strahlen zur Wasserreinigung von Farbstoffen. J. Markt. Res. 8(6), 6134–6145 (2019).

CAS Google Scholar

Ghobashy, MM, Alkhursani, SA & Madani, M. Strahlungsinduzierte Keimbildung und pH-kontrollierte Nanostrukturform von in DMF dispergiertem Polyanilin. Polym. Stier. 75(12), 5477–5492 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Ghobashy, MM & Elhady, MA pH-empfindliche Wachsemulsionscopolymerisation mit Acrylamid-Hydrogel unter Verwendung von Gammabestrahlung zur Farbstoffentfernung. Strahlen. Physik. Chem. 134, 47–55 (2017).

Artikel ADS CAS Google Scholar

Wang, W., Liang, H., Favis, BD & Schreiber, HP Oberflächenmodifikationsstrategien für Mehrkomponenten-Polymersysteme: III: Wirkung von Diblockcopolymer-modifiziertem Rutil auf die Morphologie und die mechanischen Eigenschaften von LLDPE/PVC-Mischungen. J. Appl. Polymerwissenschaft. 81(8), 1891–1901 (2001).

Artikel CAS Google Scholar

Khait, K. & Torkelson, JM Festkörperscherpulverisierung von Kunststoffen: Ein grüner Recyclingprozess. Polym.-Plast. Technol. Ing. 38(3), 445–457 (1999).

Artikel CAS Google Scholar

Qing-Ye, Z., Bang-Hua, Z., Mou-Dao, S. & Bing-Lin, H. Kompatibilisierende Wirkung von Poly(hydriertes Butadien-Methylmethacrylat)-Copolymer für PVC/LLDPE-Mischungen. EUR. Polymer J. 32(9), 1145–1150 (1996).

Artikel Google Scholar

Mohamady Ghobashy, M., Awad, A., Elhady, MA & Elbarbary, AM Silberkautschuk-Hydrogel-Nanokomposit als pH-empfindlich, hergestellt durch Gammastrahlung: Teil I. Cogent Chem. 3(1), 1328770 (2017).

Artikel Google Scholar

Iqbal, M., Akhter, T., Farooqui, Z. & Mahmood, K. Die Auswirkungen von Weichmachern und Füllstoffen auf die Härtungseigenschaften und mechanischen Eigenschaften von (SBR)-Styrol-Butadien-Kautschuk- und (CR)-Chloropren-Kautschukmischungen. J. Chem. Soc. Pak. 30(4), 507–511 (2008).

CAS Google Scholar

Hassan, AA, Formela, K. & Wang, S. In situ wiedergewonnener Kautschuk, gepfropft mit Sojaöl als neuartiger grüner reaktiver Weichmacher in SBR/Silica-Compounds. ACS Sustain. Chem. Ing. 7(17), 14991–15001 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Jia, P., Xia, H., Tang, K. & Zhou, Y. Weichmacher aus Biomasseressourcen: ein kurzer Überblick. Polymere 10(12), 1303 (2018).

Artikel Google Scholar

Lim, H. & Hoag, SW Weichmachereffekte auf physikalisch-mechanische Eigenschaften von lösungsmittelgegossenen Soluplus®-Folien. AAPS PharmSciTech 14(3), 903–910 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Cota, SS et al. Veränderungen der mechanischen Eigenschaften durch Gammabestrahlung von hochdichtem Polyethylen (HDPE). Braz. J. Chem. Ing. 24, 259–265 (2007).

Artikel CAS Google Scholar

Aouat, T., Kaci, M., Lopez-Cuesta, J.-M., Devaux, E. & Mahlous, M. Die Wirkung von Gammabestrahlung auf Morphologie und Eigenschaften von schmelzgesponnener Poly(milchsäure)/Cellulose Fasern. Polym. Degrad. Stechen. 160, 14–23 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Yaseen, AA et al. FTIR, Gewicht und Oberflächenmorphologie von Poly(vinylchlorid), dotiert mit Zinnkomplexen, die aromatische und heterocyclische Einheiten enthalten. Polymere 13(19), 3264 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Schmitz, PI Auswirkungen ionisierender Strahlung auf Polyvinylchlorid (PVC) (2012).

Jia, P. et al. PVC-Materialien ohne Migration, erhalten durch chemische Modifikation von Azid-funktionalisiertem PVC und Triethylcitrat-Weichmacher. Mater. Chem. Physik. 190, 25–30 (2017).

Artikel CAS Google Scholar

Rohling, JH, Medina, AN, Pereira, JRD, Rubira, AF, Bento, AC und Miranda, LCM, et al., Herausgeber. Thermolinsen- und DSC-Messungen zur Glasübergangsanalyse von Polymeren2002: The Japan Society for Analytical Chemistry.

Lindström, A. & Hakkarainen, M. Umweltfreundliche Weichmacher für Poly(vinylchlorid) – Verbesserte mechanische Eigenschaften und Kompatibilität durch Verwendung von verzweigtem Poly(butylenadipat) als polymerem Weichmacher. J. Appl. Polym. Wissenschaft. 100(3), 2180–2188 (2006).

Artikel Google Scholar

Ziska, JJ, Barlow, JW & Paul, DR Mischbarkeit in PVC-Polyester-Mischungen. Polymer 22(7), 918–923 (1981).

Artikel CAS Google Scholar

Persson, M., Lorite, GS, Cho, S.-W., Tuukkanen, J. & Skrifvars, M. Schmelzspinnen von Polymilchsäure- und Hydroxylapatit-Verbundfasern: Einfluss des Füllstoffgehalts auf die Fasereigenschaften. ACS-Appl. Mater. Schnittstellen. 5(15), 6864–6872 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Liu, X., Wang, T., Chow, LC, Yang, M. und Mitchell, JW Auswirkungen anorganischer Füllstoffe auf die thermischen und mechanischen Eigenschaften von Poly(milchsäure). Int. J. Polym. Wissenschaft. (2014).

Maruthamuthu, M., Selvaraj, M. & Annadurai, S. Elektrische Leitfähigkeit von modifiziertem Poly(vinylchlorid). Stier. Mater. Wissenschaft. 16(4), 273–286 (1993).

Artikel CAS Google Scholar

Kemari, Y., Mekhaldi, A., Teyssèdre, G. & Teguar, M. Korrelationen zwischen Strukturveränderungen und dielektrischem Verhalten von thermisch gealtertem XLPE. IEEE Trans. Dielektr. Elektr. Isolier. 26(6), 1859–1866 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Liu, Z., Gao, Z., Hao, J., Liu, C., Li, H. und Dai, X., Herausgeber. Analyse des Alterungszustands des AC 500 kV XLPE-Unterseekabelisolationslabors basierend auf der dielektrischen Frequenzbereichsspektroskopie2019: IEEE.

Tanaka, T. et al. Dielektrische Eigenschaften von XLPE/SiO2-Nanokompositen basierend auf CIGRE WG D1: 24 kooperative Testergebnisse. IEEE Trans. Dielektrika Elektr. Isolier. 18(5), 1482–1517 (2011).

Artikel Google Scholar

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Abteilung für Festkörper und Beschleuniger, Nationales Zentrum für Strahlungsforschung und -technologie (NCRRT), Ägyptische Atomenergiebehörde (EAEA), Kairo, Ägypten

AI Sharshir & SA Fayek

Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Universität Zagazig, Zagazig, Ägypten

Amal F. Abd El-Gawad, MA Farahat & MI Ismail

Fakultät für Computer und Informatik, Universität Zagazig, Zagazig, Ägypten

Amal F. Abd El-Gawad

Strahlungsforschung der Abteilung Polymerchemie, National Center for Radiation Research and Technology (NCRRT), Ägyptische Atomenergiebehörde (EAEA), Kairo, Ägypten

Mohamed Mohamady Ghobashy

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Mitwirkende Alle Autoren haben wesentlich zur Konzeption und Gestaltung der Arbeit sowie zur Analyse und Interpretation der Daten beigetragen. Alle Autoren haben zu den Überarbeitungen beigetragen und den endgültigen Entwurf genehmigt. Alle Autoren erklären sich damit einverstanden, für alle Aspekte der Arbeit verantwortlich zu sein und sicherzustellen, dass alle Fragen im Zusammenhang mit der Richtigkeit oder Integrität eines Teils der Arbeit angemessen untersucht und gelöst werden. Spezifische individuelle Beiträge zusätzlich zu den oben genannten: AI Sharshir leitete die Ausarbeitung des Papiers und trug zur Datenextraktion bei. : SA Fayek trug zur Literaturrecherche und Datenextraktion bei. Amal. F. Abd El-Gawad trug zur Literaturrecherche und zum Verfassen von Abschnitten des Manuskripts bei. . MA Farahat trug zur Datenextraktion und Vorbereitung von Abbildungen und Tabellen bei. MI Ismail trug zur Datenextraktion bei. Mohamed Mohamady Ghobashy trug zur Lösung der Ergebnisse der Datenextraktion und der Einführung bei. Der Hauptautor (AI Sharshir1, der Bürge des Manuskripts) bestätigt, dass das Manuskript eine ehrliche, genaue und transparente Darstellung der berichteten Studie ist. Es wurden keine wichtigen Aspekte der Studie ausgelassen; und dass alle Abweichungen von der geplanten (und ggf. registrierten) Studie erläutert wurden.

Korrespondenz mit AI Sharshir.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Die ursprüngliche Online-Version dieses Artikels wurde überarbeitet: Die ursprüngliche Version dieses Artikels enthielt einen Fehler im Namen des Autors AI Sharshir, der fälschlicherweise als Ahmed Ibrahim Sharshir angegeben wurde.

Zusatzvideo 1.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Sharshir, AI, Fayek, SA, El-Gawad, AFA et al. Einfluss der γ-Bestrahlung und des SBR-Gehalts auf die Kompatibilität von aminiertem (PVC/LLDPE)/ZnO zur Verbesserung ihrer Wechselstromleitfähigkeit und Ölentfernung. Sci Rep 12, 19616 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-21999-3

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Eingegangen: 02. Februar 2022

Angenommen: 07. Oktober 2022

Veröffentlicht: 15. November 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-21999-3

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