CC BY
43
УДК 678.7
К.В. Краснов*, Н.М. Чалая,** B.C. Осипчик***, A.A. Редькина ***
* ООО Поликом
142440, Московская обл., Ногинский район, ул. Ленина, д. 83 e-mail: k_krasnov@live.ru ** ОАО «МИПП-НПО «Пластик» 121059 Москва, Бережковская наб., д. 20
*** Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125190, Москва, Миусская площадь, д. 9
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАПОЛНЕННЫХ АНТИПИРЕНОМ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ
В работе исследовалось влияния типа используемого полиолефинового эластомера на физико-механические свойства композиции. Оценено влияние состава композиции на прочностные свойства после термостарения.
Ключевые слова: полимерные материалы, полиолефиновые эластомеры, модификация, антипирен.
Термопластичные эластомеры (ТПЭ) являются технологически совместимыми с широким диапазоном других полимерных материалов. Смеси ТПЭ с термопластами характеризуются улучшенными свойствами по сравнению с исходными полимерами. Поэтому в промышленности использование таких смесей нашло широкое применение [1].
Однако, существенным недостатком смесевых композиций с применением термоэластопластов на основе стирольных блок сополимеров является их горючесть. Применение гидроксидов металлов (алюминия или магния) в качестве антипиренов не приводит к снижению горючести вследствие использования в композиции горючих пластификаторов (в основном парафиновых масел) [2].
Одним из способов решения данной проблемы является замена стирольных блоксополимеров в композиции на полиолефиновые эластомеры ТПЕ-0 (этилен-а-олефиновые сополимеры и пропилен-этиленовые сополимеры).
При использовании в качестве антипирена гидроксида магния, его концентрация в композиции обычно варьируется в диапазоне 30-75% вес. Для максимальной эффективности рекомендуется использовать 60% вес. [3].
В работе исследовалось влияния типа используемого полиолефинового эластомера на физико-механические свойства композиции, содержащей большое количество наполнителя - антипирена (60%) .
Для создания смесевой композиции использовали следующие материалы:
- гомополимер полипропилена (IIII), полиолефиновые эластомеры (импортного производства): этилен-бутеновый сополимер (ЭБС), этилен-октеновый сополимер (ЭОС), пропилен-этиленовый сополимер (ПЭС); антипирирующий комплексный наполнитель: смесь гидроксида магния и азотсодержащего антипирена.
Композиции были получены смешением в расплаве на двухшнековом экструдере при температуре по зонам 170-200°С. После выхода из формующего инструмента экструдаты гранулировали, высушивали и использовали для изготовления образцов для исследования.
Композиции обозначены по названию используемого полиолефинового эластомера.
В таблице 1 приведены физико-механические характеристики образцов композиций. Для сравнения представлены данные для образцов композиции на основе маслонаполненного стирол-этилен-бутилен-стирольного (СЭБС) сополимера с таким же содержанием полипропилена и антипирена, как и для композиций с полиолефиновыми эластомерами.
Как видно из таблицы, композиции, содержащие ПЭС и ЭОС, обладают лучшим комплексом физико-механических характеристик по сравнению с композицией содержащий ЭБС. Показатели текучести расплава композиций полностью соотносятся с показателем текучести расплава используемых полиолефиновых эластомеров. Образцы композиции на основе полиолефиновых эластомеров по стойкости к горению относятся к классу ПВ-0, в отличие от образца на основе маслонаполненного СЭБСа, образцы которого полностью сгорают и не могут быть классифицированы по стойкости к горению.
ПЭС ЭБС ЭОС СЭБС
Прочность при растяжении, МПа 5,3 2,9 4,4 3,7
Относительное удлинение при разрыве, % 750 55 730 450
Прочность при растяжении после термостарения, МПа (изменение,%) 5,1 (-4%) 3,7 (+27%) 5,6 (+27%) -
Относительное удлинение при разрыве после термостарения, % (изменение,%) 760 (+1%) 40 (-27%) 50 (-93%) -
Показатель текучести расплава, г/10мин, 190°С, 5 кг 5 7,5 1,1 0,3
Теплостойкость по Вика, °С 47 37 51 55
Ударная вязкость по Изоду с надрезом при -30°С, кДж/м2 2,6 11 3,6 21
Стойкость к горению ПВ-0 ПВ-0 ПВ-0 Полностью сгорает
На рис.1 представлены диаграммы зависимости напряжения от деформации исследуемых образцов композиций. Как видно из диаграммы композиция с ПЭС обладает наибольшей прочностью и удлинением. Образец композиции с ЭБС разрушился без образования шейки. Образец композиции с ЭОС имеет наибольший предел текучести и характеризуется образованием нескольких шеек при растяжении (волны на диаграмме)._
(MPa) 5.00 - 4.00 -3.00 -2.00 -1.00 - s
1 1
------- 3
0.00
O.t 0 100 00 200 00 300 00 400 00 500.00 600 00 700 00 SOO 00 C°/W
Рис.1 Диаграмма зависимости напряжения от деформации для образцов композиций:1-композиция с ПЭС, 2- композиция с ЭБС, 3-композиция с ЭОС
На рис.2 представлены диаграммы зависимости напряжения от деформации исследуемых образцов композиций после термостарения при температуре 100°С в течение 24 часов. Как видно из диаграммы, прочностные свойства композиции с ПЭС после термостарения практически не изменились. На образцах композиции с ЭОС наблюдалось падение (более 90%) относительного удлинения с ростом прочности. На образцах композиции с ЭБС-
небольшое снижение (менее 30%) относительного удлинение с некоторым ростом прочности._
1 r-r 1 1 1
'2
□ .00 1UJUU 200.00 JUUJJLI 400.00 ÎQO.OO ^¿HJUU |>JJJJJ 800.00
Рис.2. Диаграмма зависимости напряжения от деформации для образцов композиций после термостарения: 1-композиция с ПЭС, 2- композиция с ЭБС, 3-композиция с ЭОС
Таким образом, результаты исследования показали:
- композиции, содержащие ПЭС и ЭОС обладают лучшим комплексом физико-механических характеристик по сравнению с композицией содержащий ЭБС;
- композиция на основе ЭБС обладает наибольшей ударной вязкостью при отрицательной температуре, что говорит о большей морозостойкости композиции с ЭБС по сравнению с композициями с ЭОС и ЭБС. При этом композиции с ЭОС и с ПЭС обладают большей теплостойкостью;
- композиция с ПЭС показала лучшие физико-механические свойства после термостарения по сравнению с композициями на основе ЭОС И ЭБС.
Краснов Константин Владимирович, инженер-технолог ООО Поликом, Ногинский район, МО. Чалая Наталья Михайловна, к.т.н., учёный секретарь ОАО «МИПП-НПО «Пластик» Россия, Москва. Осипчик Владимир Семенович, д.т.н., профессор кафедры технологии переработки пластмасс РХТУим. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Редькина Александра Андреевна, аспирант, заведующий лабораторией кафедры технологии переработки пластмасс РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Литература
1. Холден Г., Термоэластопласты СПб.: Профессия, 2011. - 717 с.
2. Патент 9156978 US, МПК C08K5/49; C08K5/53; C08L23/16; C08L53/00; H01B3/44. Low softener halogen free flame retardant styrenic block copolymer-based thermoplastic elastomer compositions [Текст]/ Kevin Cai, Roland Ruprecht: заявитель Teknor Apex Company - № 14/297900, заявл. 6.06.2014, опубл. 13.10.2015
3. Handbook of Polyolefins под ред. C.Vasile, New York: Marcel Dekker, 2000. - 998 c.
KrasnovKonstantin Vladimirovich*, ChalayaNataliaMihailovna**, Osipchik Vladimir Semenovich ***, Redkina Aleksandra Andreevna ***
jsc "Policom"
e-mail: k krasnov@live.ru
jsc «MIPP-NPO «Plastic»
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
THE STUDY OF PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES IS FILLED WITH FLAME RETARDANT COMPOSITIONS BASED ON THERMOPLASTIC ELASTOMERS
Abstract. In this paper we investigated the influence of the type used polyolefin elastomer physical and mechanical properties of the composition. The effect of composition of the mechanical properties after heat aging.
Key words: polymeric materials, polyolefin elastomers, modification, flame retardant.
