CC BY
74
Абдуллин М.И., Басыров А.А., Николаев С.Н., Гадеев А.С., Николаев А.В., Кокшарова
Ю.А. е
Кафедра технической химии и материаловедения Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Башкирский государственный университет»
РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСПЛАВОВ СМЕСЕЙ АБС-ПЛАСТИКА С ТЕХНИЧЕСКИМИ УГЛЕРОДАМИ МАРОКП 805 И П 803Э И
PRINTEXXE-2B
Аннотация
Определены реологические характеристики смесей АБС-пластика с техническими углеродами различных марок, которые могут быть использованы для выбора метода и определения оптимальных условий его переработки.
Ключевые слова: технический углерод, П805, П803Э и PRINTEXXE-2B, АБС-пластик. Keywords: technicalcarbon, ABS, P805, P803E, PRINTEX XE-2B.
В ряду ударопрочных пластических масс конструкционного назначения важное место занимают акрилонитрилбутадиенстирольные пластики (АБС-пластики). АБС-пластики -продукты привитой сополимеризации стирола с акрилонитрилом и бутадиеновым или бутадиен-стирольным каучуком. АБС-пластики имеют сложную внутреннюю полимерную структуру, представляющую собой композицию из жесткой матрицы статистического сополимера стирола и акрилонитрила (САН) и эластичных частиц каучука с тонким слоем привитого сополимера САН.
Известным способом направленного регулирования теплостойкости, плотности, механических и других свойств полимеров является введение в их состав наполнителей. В ряде случаев наполнение полимеров является и способом снижения стоимостного показателя получаемых конечных изделий.
Результаты исследований наполненных АБС-сополимеров зарубежными учеными недостаточно полно отражают их свойства вследствие сложности состава и структуры сополимеров данного типа. Отрывочные сведения о свойствах наполненных сополимерах данного типа не способствуют прогрессу в области создания композиционных материалов на их основе.
Целью данной работы являлось получение АБС-пластиков,наполненных техническим углеродом, изучение реологических свойств расплавов полученных композиций.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Исходные вещества и реактивы: АБС марки 0809М, технический углерод марки П803, П805Э и PrintexXE-2B.
Композиции на основе АБС-сополимера готовили путем смешения в металлическом цилиндре в течение 5мин при скорости перемешивания 440 мин'1.Получаемые порошкообразные композиции гранулировали на лабораторном одношнековом экструдере при температуре 190-220°С с последующим дроблением экструдата. Характеристики шнека экструдера: В/Ь=15см, глубина витка 16,5мм , ширина гребня 20мм.
©© Абдуллин М.И., Басыров А.А., Николаев С.Н., Гадеев А.С., Николаев А.В., Кокшарова Ю.А., 2014
г.
Реологические свойства полимеров изучали методом капиллярной вискозиметрии на приборе ИИРТ в интервале температур 200-2300С при нагрузке 49Н. Показатель текучести расплава ПТР (г/10мин) вычисляли по формуле[1, 2]:
где m - масса расчетного отрезка экструдированного полимера, г; t - время истечения полимера, с.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Введение наполнителей в состав полимеров изменяет весь комплекс их технологических и физико-механических свойств.Для оценки влияния наполнителя на реологические свойства АБС-пластиков использовали методкапиллярной вискозиметрии, и в качестве оценки принимали показания текучести расплава (ПТР).
Установлено, что введение технического углерода марок «П-803» и «П-805Э» в состав АБС-сополимеров уменьшает текучесть расплавов (рис. 1).
Рис. 1. Зависимость ПТР АБС от содержания технического углерода: 1-П-803; 2 - П-805Э; 3 -Printex-XE-2B.(230°C, 49Н, время выдержки 10 мин).
Текучесть полимерных смесей на основе технического углерода марок «П-803» и «П-805Э»сохраняется при введении наполнителя до 50 масс %.Заметного различия в текучести АБС-сополимеров, наполненных техническим углеродом марок «П-803» и «П-805Э», не обнаружено (рис. 1). Зато при наполнении АБС техническим углеродом «Printex-XE-2В»наблюдается существенное падение текучести системы(рис. 1). Так, при степени наполнения АБС 20масс.% полимерная композиция АБС с «Printex-XE-2B» практически не проявляет текучести. Данное обстоятельство, возможно, связано с тем, что при распределении в полимерной матрице ТУ «Printex-XE-2B» образует сетчатую структуру, которая и уменьшает текучесть полимерной матрицы.
В процессе переработки полимерные материалы подвергаются воздействию различных температур. В этой связи, изучено влияние температуры на текучесть наполненных сополимеров. Показано, что повышение температуры от 200 до 2300C обеспечивает увеличение ПТР как исходного сополимера, так и наполненных композиций на его основе(рис 2-4). Показатель текучести наполненных полимеров с увеличением наполнителя (50-60%) при увеличении температуры возрастает существенно в меньшей степени по сравнению с ненаполненным АБС.
Рис. 2. Зависимость ПТР АБС, наполненного техническим углеродом марки П-803, от температуры. Содержание наполнителя, масс. %: 1- 0, 2 - 10, 3 - 20, 4 - 30, 5 - 40, 6 - 60. (49Н,
время выдержки 10 мин).
Рис. 3. Зависимость ПТР АБС, наполненного техническим углеродом марки П-805 Э, от температуры. Содержание наполнителя, масс. %: 1- 0;2 - 10, 3 - 20, 4 - 30, 5 - 40, 6 - 60. (49Н,
время выдержки 10 мин).
Рис. 4. Зависимость ПТР АБС, наполненного техническим углеродом марки «Printex-ХЕ-2Б»,от температуры. Содержание наполнителя, масс. %: 1- 0, 2 - 5, 3 - 10, 4 - 15, 5 -
20. (49Н, время выдержки 10 мин).
Изучено влияние наполнителей на термическую устойчивость АБС-сополимеров в изотермическом режиме на приборе ИИРТ. Показано, что значения ПТР исходного и наполненного сополимера снижаются на 10-20 % при увеличении времени термической выдержки материала в пластикационной камере прибора при 230°С от 10 до 20 мин (рис. 4).При этомвведениетехнического углерода (до 20 масс. %) практически не влияет на изменение данного показателя.По-видимому, в процессе термообработки происходит сшивка макромолекул каучуковой фазы АБС-сополимеров, приводящая к снижению текучести системы в целом. Процесс сшивки может протекать при взаимодействии полимерных радикалов друг с другом или по двойным связям полибутадиеновых фрагментов [3]:
где R:
Рис. 4. Зависимость ПТР АБС (1) и АБС, наполненного 20% техническим углем марки П 803 (2), П 805 Э (3) и PrintexXE-2B (4), от времени выдержки в пластикационной камере прибора ИИРТ при 230°С. Степень наполнения АБС техническим углем 20%.
Изучено влияниекратности переработкина текучесть наполненного АБС. Установлено, что переработка исходных и наполненных материалов сопровождается увеличением их текучести, обусловленной,по-видимому, деструкцией макромолекул АБС под действием сдвиговых напряжений (рис. 5). Так, после трехкратной переработки АБС наполненного 10 масс.% техническим углеродом марок П-803 показатель текучести полимерной смеси увеличился на 13%.
Рис.5. Зависимость ПТР,наполненного АБС, от кратности переработки. Содержание наполнителя: 1 - 0%, 2 - 20%. (230°C, 49Н, время выдержки 10 мин).
Представленные на рис.5. данные согласуются с результатами исследования особенностей многократной переработки промышленных марок АБС сополимера [4] и подтверждают установленный нами некоторый стабилизирующий эффект со стороны исследованных наполнителей.
Таким образом показано, что введение технического углерода марки П 803, П805 Э и PrintexXE-2B в состав АБС пластика приводит к уменьшению текучести и ухудшению реологических свойств полимерных композиций. Установлено, что с увеличением кратности переработкинаполненных АБС-пластиков показатель текучести расплава увеличивается, что, возможно, связано с деструкцией АБС и уменьшением молекулярной массы полимера.
Литература
1. В.Н.Лапутько и др. Пласт. массы, №3,1994, с.31.
2. Э.Л. Калинчев, М.Б. Саковцева. Свойства и переработка термопластов. Л. Химия, 1983.
3. Кириллова Э.И.,Шульгина Э.С. Старение и стабилизация теропластов.-Л.: Химия: 1988,250с.
4. Брык М.Т. Деструкция наполненных материалов - М.: Химия, 1989.- 192с.
