CC BY
40
моустойчивости, поэтому он может использоваться для изготовления деталей, работающих в условиях повышенных механических нагрузок при повышенных температурах.
Рис. 3. Дефекты структуры ПА-6
ПА-66 и ПА-610 имеют большие показатели упругости и формоустойчивости, поэтому применяются для изготовления деталей конструкционного и антифрикционного назначения, прецизионных изделий точной механики—втулок, вкладышей, мелкомодульных шестерней, манжетов уплотнений и др.
Характерной особенностью полиамидов является изменение механических свойств от содержания влаги. Так, например, ПА-6 обладает относительно большими механическими показателями, однако он характеризуется большей способностью к во-допоглощению, а, следовательно, высокие механические показатели будут заметно уменьшаться под действием влаги, что ограничивает его использование во влажных средах, соответственно и диэлектрические свойства его будут ухудшаться.
Следует подчеркнуть хорошую устойчивость к влаге ПА-12, также он характеризуется наименьшими по сравнению со всеми изученными полиамидами усадкой в форме, поэтому изделия из него отличаются наибольшей размерной стабильностью. Но ПА-12 имеет небольшие механические показатели, поэтому из него изготовляют неответственные детали конструкционного назначения, но которые будут работать во влажных средах.
Все виды ПА пригодны для изготовления упаковочных изделий, в то же время в зависимости от вещества и условий хранения подбирается определённый тип. Условия с повышенной влажностью пригодны для ПА-12. Какие либо тяжелые условия хранения или транспортировки, подверженные постоянным механическим воздействиям— ПА-66 или ПА-610
УДК 677-19:678.01:53
О.В. Кацапова, В.В. Лапковский
ОАО «Могилевхимволокно », Могилев, Республика Беларусь
Могилевский государственный университет продовольствия, Могилев, Республика Беларусь.
ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ СМЕСЕЙ ПОЛИАЛКИЛЕНТЕРЕФТАЛАТОВ И ИЗОТАКТИЧЕСКИХ ПОЛИОЛЕФИНОВ
The compatibility of polybutylene terephthalate and isotactic polypropylene in whole range of mixtures was investigated. It is supposed that components have limited compatibility in mixture having below 10 wt % of polybutulene terephthalate. The fibers species based on modified polybutylene terephthalate and polypropylene were produced and they physical-mechanical properties were studied.
Исследована совместимость полибутилентерефталата и изотактического полипропилена во всем диапазоне соотношений. Высказано предположение об ограниченной совместимости компонентов при содержании
полибутилентерефталата в смеси менее 10 % (масс.) Получены образцы нитей на основе модифицированных полибутилентерфталата и полипропилена, исследованы их физико-механические свойства.
Получение волокнистых и пленочных материалов на основе смесей полиэтлен-терефталата (ПЭТ), полибутилентерефталата (ПБТ) с полиэтиленом низкого давления (ПЭнд) и изотактическим полипропиленом (1111) уже несколько десятилетий привлекает внимание технологов благодаря возможности широкого варьирования потребительских характеристик готовых изделий. Анализ научной и патентной информации о физикохимических и технологических аспектов этой проблемы позволяет отнести смеси плен-ко- и волокнообразующих полиэфиров и полиолефинов к несовместимым системам. В фундаментальных работах [1-3] рассмотрены термодинамические и кинетические аспекты совмещения разнородных полимеров в жидком и твердом состояниях. Система ПЭТ/1111 термодинамически несовместима во всем диапазоне составов, причем максимально гетерогенные структуры реализуются при соотношениях, близких к 0,5/0,5 как при формовании пленок [4], так и волокон [5, 6]. Для повышения гомогенности структуры таких смесей и улучшения комплекса физико-механических свойств изделий на их основе используются добавки компатибилизаторов.
Структурно-механические свойства пленок на основе смесей ПБТ/ПП в присутствии таких добавок, снижающих межфазное натяжение, изучены в [7].
Известно, что введение в матрицу одного полимера небольших (до 10 % масс.) добавок другого обусловливает экстремальное изменение физико-механических свойств материалов (волокон и пленок) - эффект «малых полимерных добавок»[8].
Целью настоящей работы явилось изучение совместимости ПБТ и ПП в расплаве и в твердом состоянии. Реологические свойства расплавов ПБТ, ПП и их смесей во всем диапазоне составов изучены при 230-250 °С при варьировании градиентов скорости сдвига у от 10 до 30 с и напряжения сдвига т = от 1000 до 3500 Па. На основании полученных результатов были рассчитаны значения кажущейся энергии активации вязкого течения, ДЕП (рис. 1).
Содержание ПБТ в смеси, % (масс.) Содержание ПБТ в смеси, % (масс.)
Рис. 1. Зависимость кажущейся энергии активации вязкого течения от содержания ПБТ (%(масс.)) (А) - градиент скорости сдвига, ^ = 10с-1, (В) - напряжение сдвига, т = 1000 Пах.
При содержании в смеси ПБТ до 20 % (масс.) значения ДЕП более высокие, нежели аддитивные.
Для изучения совместимости полимеров в твердом состоянии были использованы методы термогравиметрии (ТГ), дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и рентгеноструктурного анализа (под большими углами) (РА).
По данным ТГ были определены значения температуры начала интенсивной термодеструкции, Ттд , и кажущейся энергии активации термодеструкции, ДЕтд (рис. 2).
Рис. 2. Зависимость температуры начала интенсивной термодеструкции, Ттд, (А) и кажущейся энергии активации термодеструкции, АЕтд, (В) от содержания ПБТ (% (масс.)).
При содержании в смеси ПБТ до 20 % (масс.) так же отмечено превышение этой характеристики над аддитивными значениями (рис. 2).
Была проведена оценка степени кристалличности изотропных пленок - ак,д - по данным ДСК и ак,р - по РА (рис. 3) При содержании в смеси ПБТ/ПП 10-20 % (масс.) более жесткоцепного компонента отмечается экстремальное увеличение степени упорядочения полимерного субстрата (по сравнению с аддитивными значениями) (рис. 3)
= 70'
360
.50'
В
о
5
зо
А чо 70| 04 ■!« 5 1 I50 в
А
§40
I30 1>
1 1 1 1 1 -1 1— 1 . £20 О 10
10 20 30 40 50 60 70 81
Содержание ПБТ в смеси, % (масс.)
90 100 о 10 20 30 40 50 60 70 80
Содержание ПБТ в смеси, % (масс.)
90 100
Рис. 3. Зависимость степени кристалличности, определенная методами ДСК (А) и РА (В) от содержания ПБТ в смеси.
Были изучены прочностные свойства изотропных пленок на основе смесей ПБТ и 1111 (рис. 4). Пленки, содержащие небольшое (5% (масс.)) количество ПБТ, характеризуются повышенными физико-механическими свойствами. Однако при соотношении ПБТ/ПП ~ (0,4^0,6)/(0,6^0,4) изотропные пленки оказываются такими хрупкими, что определить их прочностные свойства в условиях стандартных испытаний не предста-
вилось возможным. Такой состав смеси ПБТ/ПП может быть охарактеризован как «критический».
В области «критических» составов структура изотропных пленок на основе смесей ПБТ/ПП оказывается макрогетерогенной.
Было так же проведено формование 1111 нитей ^ПОтекс f68 , содержащих до 10 % (масс.) ПБТ (кратность ориентационной вытяжки А=7,6), и ПБТ нитей ^22текс f48, содержащих до 20 % (масс.) ПП (кратность ориентационной вытяжки А=3,2). Отмечено экстремальное увеличение (в 2 раза) прочностных свойств полипропиленовых нитей, модифицированных введением 5-10 % (масс.) ПБТ, и снижение коэффициента трения ПБТ нитей при содержании 10-15 % (масс.) ПП в полимерном субстрате.
601---------------------------------------------
ІЗ 50
!0l----------------------------------------------------------------------
'о 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1ОО
Содержание ПБТ, °/о (масс.)
Рис. 4. Зависимость удельной разрывной нагрузки изотропных пленок от состава смеси ПБТ/ПП
Полученные экспериментальные данные позволяют предположить, что при небольших добавках второго компонента в смесь несовместимых полимеров может происходить их частичное сегментарное смешение в аморфных областях.
Список литературы
1. Кулезнев, В.Н. Смеси полимеров/В.Н. Кулезнев. - М.: Химия, - 1980. - 304с.
2. Липатов Ю.С. Межфазные явления в полимерах/Ю.С. Липатов. - Киев: Навукова думка, - 1980. - 260 с.
3. Пол, Д. Полимерные смеси/Ред. Д. Пол, С. Ньюмен, пер. Ю.К. Годовский, В.Ф. Папков - М.: Мир, - 1981, - т.1. - 547 с., - т.2. - 453 с.
4. Власов, С.В. Ориентация пленок из сплавов несовместимых полимеров/С.В. Власов, Г.В. Сагалаев, Ю.Н. Диличенкий, Л.Н. Куракин//Пласт. массы. - 1973. - № 2. - с.34-36.
5. Тамазина, В.Н. Получение волокон из смесей полиэтилентерефталата и полипропилена/ В.Н Тамазина., Г.Л. Алексеева, И.Б. Разумняк А. И. Логвинов //Хим. волокна. -1977. - № 5. - с.60.
6. Kormendy, E. Phase morphology of polypropylene-polyethylene terephthalate blend fibers/E. Kormendy, A. Marcincin, M. Hricova, V. Kovacic//Fibres and Textiles in Easten Europe. - 2005, - v.34, - p. 20-23.
7. Boutevin, B. Study of morphological and mechanical properties of PP/PBT blends/B.Boutevin, M. Khamlichi, Y. Pietrasanta, J.J. Robin//Polym. Bull. - 1995. -v.34. -p.117-123.
8. Геллер, Б.Э. Исследование термомеханических свойств смесей полиакрилонитрила с поливинилацетатом и вторичной ацетилцеллюлозой/Б.Э. Геллер, Ю.Б. Монаков, С.И. Слепакова, И.З. Закиров//Высокомол. соед. - 1968, - т. 10, сер. Б, - № 12. - с.875-879.
