CC BY
108
ХИМИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРОВ
УДК 678.074
Г. Г. Богатеев, Л. М. Галеева, И. А. Абдуллин
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СМЕСЕВЫХ ТЭП НА ОСНОВЕ ПОЛИПРОПИЛЕНА РАЗЛИЧНЫХ МАРОК И СКЭПТ
Ключевые слова: полипропилен, этиленпропиленовый каучук СКЭПТ, показатель текучести расплава, ударная вязкость.
Приведены результаты исследований зависимости содержания этеленпропиленового каучук СКЭПТ в составе смесевых ТЭП на показатель текучести расплава термоэластопластов и стойкости образцов к ударным воздействиям.
Keywords: propathene, ethylene propylene rubber (EPDM), melt flow index, impact viscosity.
Have been quoted results of researchs of function of containing of ethylene propylene rubber (EPDM) consisting of mixed TEP to the melt flow index of thermoplastic elastomers and resistance to shock samples exposed to impact force.
Полимерные материалов и изделия из них находят широкое применение в различных отраслях промышленности - их используют для тепловой защиты внутренних поверхностей камер сгорания энергосиловых установок, для электро- и химзащи-ты промышленных аппаратов, продуктопроводов, в машино- и судостроении и др.
В зависимости от условий эксплуатации к изделиям предъявляют ряд требований. Выполнение таких требований обеспечивает надежную эксплуатацию изделий на всех этапах жизненного цикла.
В этом отношении создание изделий на основе смесевых термоэластопластов, обладающих свойствами эластомерных и термопластичных материалов, является актуальной задачей. Одним из направлений решения является использование сочетания полипропилена (ПП) и этиленпропиленового каучука марки СКЭПТ, что позволяет перерабатывать такие композиции методами экструзии и литья под давлением [1-6].
В работе приведены результаты исследований по разработке смесевых ТЭП на основе каучука марки СКЭПТ с вязкостью 40, 60, 80 ед. Муни, с содержанием ЭНБ 4,5-5,5 % масс. и пропилена - 840 % масс., и ПП различных марок: 1500J (гомопо-лимер), 4215M (статсополимер с этиленом), 9200M (блоксополимер с этиленом).
Изготовление опытных образцов осуществляли на лабораторном оборудовании, включающем вальцы SCAMEX M 88/150 R3, экструдер Брабендер и Polylab OS и литьевую машину RAY-RAN.
Лабораторную систему Polylab OS использовали для проведения исследований процессов смешения полимеров с различными ингредиентами, влияния условий переработки полимеров и приготовления резиновых смесей, а также - композиционных материалов на основе пластмасс. Система позволяет контролировать процесс смешения и экструзии в режиме реального времени с видеоизображением на экране компьютера. В качестве базовой выбрана композиция с соотношением ПП:СКЭПТ=60:40. На литьевой машине RAY-RAN с использованием различных прессформ получали
образцы для испытаний на изгиб, ударную вязкость по Изоду и Шарпи, прочность при растяжении и определения температуры размягчения по Вика. Для сравнения были выполнены исследования композиций с каучуком Кекап 8340А, который характеризуется контролируемой разветвленностью макромолекул и близким к опытным образцам СКЭПТ содержанием пропилена и этилиденнорборнена (ЭНБ).
Результаты определения показателя текучести расплава (ПТР) показали (рис. 1), что ПТР композиций снижается пропорционально содержанию каучука. При содержании СКЭПТ 40 % ПТР композиций уменьшается в 3 раза относительно значений для исходного полипропилена. У ТЭП на основе РР15001 более низкий ПТР, что обусловлено невысоким значением ПТР для исходного полипропилена марки 15001 по сравнению с полимерами типа РР4215М и РР9200М. Для базовой композиции с соотношением ПП:СКЭПТ=60:40 с уменьшением вязкости каучука вязкость расплавов ТЭП снижается, значения ПТР при этом незначительно возрастают.
80:20 60:40
Состав, ПП:СКЭПТ
Рис. 1 - Изменение показателя текучести расплава термоэластопластов в зависимости от состава (на основе СКЭПТ-80)
Особенностью смесевых ТЭП на основе аморфных этиленпропиленовых каучуков является высокий уровень стойкости к ударным воздействиям [1-3]. Это отличает их от свойств кристалличе-
100:0
ского полипропилена. Оценку физико-механических характеристик образцов из смесевых ТЭП по Изоду проводили на образцах с надрезом и без надреза. Исследования показали (рис. 2), что сополимеры пропилена с этиленом марок 4215М, 9200М имеют очень высокий показатель ударной вязкости - более 100 кДж/м2 для образцов без надреза, а для образцов с надрезом этот показатель снижается в 5-10 раз. Для гомополимера полипропилена 15001 ударная вязкость имеет более низкие значения - менее 50 и 4,4 кДж/м для образцов без надреза и с надрезом соответственно.
Ударная вязкость по Изоду, кДж/м2 -г 140
рицательных температурах ударопрочностные свойства образцов увеличиваются.
СКЭгТ-80
80 60 Содержание полипропилена, % масс.
Рис. 2 - Ударная вязкость термоэластопластов на основе ПП 15001 при комнатной температуре
В отличие от полипропилена композиции смесевых ТЭП более стойкие к ударным воздействиям при комнатной температуре. С увеличением содержания каучука в смеси ударопрочность образцов увеличивается и при содержании СКЭПТ 40% масс. и выше образцы ТЭП (с надрезом и без надреза) не разрушаются и имеют значения ударной вязкости более 50 кДж/м2. Показано, что степень повышения ударной вязкости для различных образцов ТЭП практически одинакова. Использование ударопрочной марки полипропилена 9200М напротив, уменьшает ударную стойкость композиций.
Для композиций на основе полипропилена наиболее важным являются низкотемпературные свойства. Известно, что даже при невысоких отрицательных температурах хрупкость кристаллического полипропилена резко возрастает, что и было зафиксировано результатами исследований.
Показано (рис. 3), что показатель ударной вязкости при -150С для полипропилена имеет очень низкие значения - менее 6 кДж/м2, в том числе и для ударопрочной марки 9200М. Композиции смесевых ТЭП более стойки к ударным воздействиям. С увеличением содержания каучука в смеси ударопроч-ность образцов увеличивается и при содержании СКЭПТ 40% масс. и выше образцы ТЭП (с надрезом) не разрушаются и имеют значения удельной ударной вязкости более 50 кДж/м2 (рис. 3). При от-
Рис. 3 - Ударная вязкость термоэластопластов на основе СКЭПТ-80 (для образцов с надрезом)
Таким образом, по результатам исследований установлено, что:
- для получения изделий с высокими физико-механическими характеристиками оптимальным соотношением ГГ:СКЭГТ является 60:40;
- при введении СКЭГТ 80 и 40% масс. ГТР композиции снижается;
- в отличие от полипропилена композиции смесевых ТЭГ более стойкие к ударным воздействиям. С увеличением содержания каучука в смеси ударопрочность образцов увеличивается и при содержании СКЭГТ более 40% масс. образцы ТЭГ (с надрезом и без надреза) не разрушаются (удельная ударная вязкость более 50 кДж/м );
- сополимеры пропилена с этиленом марок 4215М, 9200М имеют очень высокий показатель ударной вязкости - более 100 кДж/м для образцов без надреза, а для образцов с надрезом этот показатель снижается в 5-10 раз.
Литература
1. Махлис Ф.А. Технологический справочник по резине / Ф.А. Махлис, Д.Л. Федюкин. - М.: Химия, 1989. - 400 с.
2. Канаузова А.А. Получение термопластичных резин методом «Динамической вулканизации» и их свойства: Тем. обзор / А.А. Канаузова, М.А. Юмашев, А.А. Донцов. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1985. - 69 с.
3. Переработка пластмасс: справочное пособие / под ред. В.А. Брагинского. - Л.: Химия, 1985. - 296 с.
4. Богатеев Г.Г., Ахатова Л., Абдуллин И.А. Вестник Казанского технологического университета, 16, 18, 132134 (2013).
5. Богатеев Г.Г., Ахатова Л., Абдуллин И.А. Вестник Казанского технологического университета, 16, 18, 140142 (2013).
6. Ермаков С.Н. Химическая модификация и смешение полимеров при реакционной экструзии / С.Н. Ермаков, М.Л. Кербер, Т.Г. Кравченко // Гласт. массы. - 2007. -№ 10. - С. 25-29.
© Г. Г. Богатеев - канд. техн. наук, доц. каф. технологии изделий из пиротехнических и композиционных материалов КНИТУ, spektr@kstu.ru; Л. М. Галеева - студ. той же кафедры; И. А. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии изделий из пиротехнических и композиционных материалов КНИТУ, ilnur@kstu.ru.
