Исследование свойств полипропилена модифицированного

в процессе переработки

Микитаев А.К. (1), Данилова-Волковская Г.М. (danilova-volk@yandex.ru)(2)

(1) Институт элементоорганических соединений РАН (2) Ростовская Государственная Академия Сельхозмашиностроения

О, мПа

Целью исследования являлось улучшение технологических свойств 1111, прочностных и деформационных свойств изделий из него, за счет введения модифицирующих добавок в процессе переработки.

Основой выбора добавок послужило изучение их влияния на реологические, релаксационные и деформационно-прочностные свойства полимера и конечные свойства изделий из него/1/. В большинстве случаев зависимость физико-механических свойств от концентрации эластомерной добавки имеет экстремальный характер. Положение максимума на зависимости состав свойство определяется типом полимера и видом модификатора. Модифицированные эластомерами полиолефины обладают большей стойкостью к многократному знакопеременному

изгибу, ударным нагрузкам и значительной стойкостью к растрескиванию в среде поверхностно-активных веществ /2,3/. Снижение вязкости расплавовматериаловувеличивает

производительность процесса и уменьшает износ оборудования.

В качестве модифицирующих добавок использовался целый ряд веществ различной природы и молекулярной массы, выпускающиеся промышленностью - бутадиенстрольные каучуки СКС, СКС-30, СКС-50, термоэластопласты -пипериленбутадиенстирольныйПБСТР,

дивинилстирольные линейного и разветвленного строения ДСТ-30, ДСТ-30Р.

На эффективность модификации 1111 влияют термомеханического воздействия в процессе переработки, которыми

55

50

45

40

35

30

190 100

200 200

210

300

220

400

230 X С 500 Y, С

Рис. 1. Зависимость прочности при растяжении образцов модифицированного 11 от температуры переработки (1, 2, 3) и скорости сдвига (1", 2",3")

интенсивность и условия

можно управлять в условиях двухчервячной и червячно-дисковой экструзии, изменяя скорость и напряжение сдвига, величину деформации расплава, создавая высокий уровень диспергирующего и гомогенизирующего смешения /4/.

Таблица 1.

Структурный состав эластомерных модификаторов

Для эластомерных добавок это содержание в основном колеблется от 5 до 15 % масс. Высокими значениями прочности обладают образцы Ш1, модифицированного ДСТ-30Р, СКС и СКС-30. Подтверждено, также и увеличение показателей удельной работы ударной вязкости (рис. 3) и деформационно-прочностных характеристик в процессе старения в присутствии модификаторов.

При модификации 1111 каучуками бутадиен-стирольного ряда - СКС, СКС-30, СКС-50, термоэластопластами ДСТ-30, ДСТ-30Р, ПБСТР и др, их содержание варьировалось от 2 до 20 %.

Содержание структур в модификаторах до и после модификации определялось методами качественного и количественного анализа полимерных материалов: методами газопламенной хроматографии для качественного элементного анализа концентрата и рентгеноспектрального анализа для количественного элементного анализа на установке CAMIBAX, данные представлены в таблице 1.

Из зависимостей прочности при растяжении образцов модифицированного в процессе червячно-дисковой экструзии 1111 от параметров режима переработки (рис.1.) и количества вводимого модификатора, можно сделать заключение, что все они носят экстремальный характер, то есть существуют оптимальные режимы и критическая концентрация добавки, при которой образцы, модифицированного материала, обладают наиболее высокими значениями прочности

(рис. 2).

содержание добавки

Рис. 2. Зависимость прочности при

растяжении от содержаниярис. 3. Зависимость удельной работы

модификаторов 1 - СКС-30, 2-ДСТ, ударной вязкости от содержания ДСТ-30

3- СКС-30. 4- ДСТ-30

Модификацию ПП в процессе червячно-дисковой экструзии проводили при температуре дисковой зоны 190 0С, выбор которой, как показали предварительные исследования, обусловлен максимальной интенсивностью протекания механохимических процессов в полипропиленовой матрице /5/.

Строение образующихся сополимеров, полученных при термомеханохимической модификации ПП эластомером в процессе их совместной переработки, зависит от свойств компонентов и условий проведения процесса. Так как модификация происходит в присутствии кислорода воздуха и макромолекулы 1111 и ТЭП способны деструктировать и сшиваться при интенсивном термомеханическом воздействии, то образуются сополимеры очень сложного строения, при этом состав образующихся продуктов значительно усложняется, так как сегменты блок- и привитых сополимеров сами могут подвергаться механодеструкции с образованием свободных радикалов. В результате такой термомеханохимической модификации образуется смесь многокомпонентных привитых и блоксополимеров, а также трехмерных сшитых структур и гомополимеров. Идентификация таких продуктов крайне затруднена, поэтому можно предоставить только некоторые доказательства образования привитых и блок-сополимеров и изучить влияние их образования на свойства, модифицированного полимера.

Оценку эффективности взаимодействия компонентов проводили по количеству эластомера, оставшегося в модифицированном 1111 после селективной экстракции в среде четыреххлористого углерода, в аппарате Сокслета, в течении 30 часов, в присутствии антиоксиданта для предотвращения процессов дополнительного структурирования.