Научная статья на тему 'Структура и свойства смесей изотактического полипропилена и этиленпропиленового масла'

Структура и свойства смесей изотактического полипропилена и этиленпропиленового масла Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
44
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Мединцева Т.И., Купцов С.А., Ерина Н.А., Прут Э.В.

Методами оптической и атомно-силовой микроскопии, рентгеноструктурного анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии исследована структура смесей изотактического полипропилена с этиленпропиленовым маслом. Показано, что смеси представляют собой гетерогенные системы из частично кристаллического ПП и масла, кристаллизующегося при низких температурах. Увеличение содержания масла в смеси приводит к изменению размеров сферолитов, уменьшению размеров ламелей и соответственно к снижению температуры плавления ПП. Смеси ПП с маслом термодинамически совместимы в расплаве. С повышением содержания масла механизм деформирования ПП постепенно меняется от пластического к квазихрупкому с существенным падением механических характеристик материала. Экспериментальные результаты удовлетворительно описываются моделью, в которой деформируется только полимерная матрица.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Мединцева Т.И., Купцов С.А., Ерина Н.А., Прут Э.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Структура и свойства смесей изотактического полипропилена и этиленпропиленового масла»

ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, Серия А, 2007, том 49, № 1, с. 54-61

СТРУКТУРА, = СВОЙСТВА

УДК 541.64:539.2

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СМЕСЕЙ ИЗОТАКТИЧЕСКОГО ПОЛИПРОПИЛЕНА И ЭТИЛЕНПРОПИЛЕНОВОГО МАСЛА1

© 2007 г. Т. И. Мединцева*, С. А. Купцов**, Н. А. Ерина***, Э. В. Прут*

*Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук 119991 Москва, ул. Косыгина, 4 **Московский государственный педагогический университет 119992 Москва, ул. М. Пироговская, 1 ***Veeco Metrology/Digital Instruments 112 Robin Hill Road, Santa Barbara, California 93117, USA Поступила в редакцию 13.04.2006 г. Принята в печать 25.07.2006 г.

Методами оптической и атомно-силовой микроскопии, рентгеноструктурного анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии исследована структура смесей изотактического полипропилена с этиленпропиленовым маслом. Показано, что смеси представляют собой гетерогенные системы из частично кристаллического ПП и масла, кристаллизующегося при низких температурах. Увеличение содержания масла в смеси приводит к изменению размеров сферолитов, уменьшению размеров ламелей и соответственно к снижению температуры плавления ПП. Смеси ПП с маслом термодинамически совместимы в расплаве. С повышением содержания масла механизм деформирования ПП постепенно меняется от пластического к квазихрупкому с существенным падением механических характеристик материала. Экспериментальные результаты удовлетворительно описываются моделью, в которой деформируется только полимерная матрица.

Наряду с созданием сложных многокомпонентных материалов на основе новых полимеров большое место в современном полимерном материаловедении по-прежнему занимают смеси и композиты на основе самых дешевых и крупнотоннажных полиолефинов, таких как ПЭ и ПП. Так, вследствие уникального сочетания механических и реологических свойств компонентов в готовом продукте одними из наиболее широко используемых в промышленности материалов являются термопластичные вулканизаты на основе ПП и различных эластомеров [1-3].

Термопластичные вулканизаты обладают свойствами резин при температурах эксплуатации, а перерабатываются как термопласты при высоких температурах, что дает возможность организовать процесс по непрерывной схеме с возвратом отходов

1 Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта 05-08-01295-а).

E-mail: evprut@center.chph.ras.ru (Прут Эдуард Вениаминович).

производства в цикл без существенной потери свойств конечного материала [4, 5].

Однако для получения определенной структуры и достижения необходимого комплекса механических и реологических свойств требуется оптимизация параметров процесса смешения и рецептуры смеси. Для улучшения реологического поведения в смесь часто добавляют пластификаторы, в частности этиленпропиленовое масло (ЭПМ), что позволяет получать более мягкие материалы и приводит к значительному улучшению процесса [6, 7].

При смешении ПП с эластомером в присутствии масла последнее перераспределяется между данными полимерами [8-10]. В работе [11] показано, что распределение ЭПМ в полимере и термодинамические параметры процесса кристаллизации ПП зависят от типа термопласта. Было высказано предположение о том, что масло диспергируется в ПП и локализуется в неупорядоченных областях.

Цель настоящей работы - исследование влияния содержания ЭПМ на структуру и свойства ПП.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В работе использовали промышленный изо-тактический ПП марки 21030-16 с Mw = 3.5 х 105, Mn = 7.7 х 104, температурой плавления 165°С, степенью кристалличности 55%; этиленпропиле-новое масло с плотностью 0.860-0.895 г/см3 при 15°С, показателем преломления 1.48-1.49 при 20°С, вязкостью 80-95 сСт при 50°С и 9-17 сСт при 100°С.

Смеси ПП-ЭПМ получали при 190°С в лабораторном двухроторном смесителе закрытого типа в течение 10 мин при скорости вращения роторов 70 об/мин. Объемная доля масла в смесях фм составляла 0.05, 0.09, 0.14, 0.18 и 0.27.

Для исследований приготавливали образцы смесей в виде пластин толщиной 0.35 мм. Пластины получали прессованием при 190°C и давлении 10 МПа в течение 10 мин. Затем пластины охлаждали под давлением до комнатной температуры со скоростью 20 град/мин.

Дифрактограммы ПП и его смесей с ЭПМ получали на дифрактометре ДРОН-3М (медное излучение, никелевый фильтр, съемка на прохождение).

Структурные исследования проводили методом контрастной интерференционной оптической микроскопии на микроскопе "Nikon Eclipse ME600" и с помощью АСМ на сканирующем зон-довом микроскопе MultiMode™ Nanoscope Illa™ ("Veeco Metrology/Digital Instruments", США) в режиме осцилляций или прерывистого контакта [12]. Использовали кремниевые зонды с жесткостью 40 Н/м и резонансной частотой 1502-00 кГц. Для усиления фазового контраста сканирование проводили в режиме, когда рабочая амплитуда составляла 0.3-0.5 от значения амплитуды свободных колебаний зонда. В таком режиме наиболее яркие места на фазовом изображении соответствуют более жесткому компоненту и наоборот [13].

Для получения плоской бездефектной поверхности образцы ПП и его смесей для АСМ-иссле-дований прессовали между пластинами слюды с

показателем поверхностной шероховатости порядка нескольких ангстрем.

Теплофизические исследования проводили на калориметре "Мей1ег ТА 4000" в атмосфере аргона в диапазоне температур -100.. .+200°С при скорости нагревания и охлаждения 10 град/мин. Калибровку калориметра осуществляли по галлию, индию и олову. Погрешность измерения температуры составляла ±0.2°С, а теплоты плавления ±2%. Исследовали образцы массой 4-5 мг.

Реологические измерения выполняли на капиллярном микровискозиметре МВ-3М при 190°С и постоянной нагрузке [14]. Были получены зависимости эффективной сдвиговой вязкости п в диапазоне напряжений сдвига 103-105 Па при течении через капилляр с отношением длины к диаметру, равным 15. Результаты экспериментов обрабатывали по общепринятой методике [15].

Для проведения механических испытаний из полученных пластин вырубали двусторонние лопатки с длиной рабочей части 35 мм и шириной 5 мм. Одноосное растяжение образцов осуществляли на испытательной машине "Инстрон-1122" при комнатной температуре и постоянной скорости перемещения верхнего траверса 50 мм/мин. Из диаграмм напряжение с-удлинение £ определяли модуль упругости Е (по начальному участку кривой), предел прочности ср и удлинение при разрыве £р. Величину ср рассчитывали на начальное сечение образца. Результаты усредняли по 10-12 образцам.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Структура смесей ПП-ЭПМ

На рис. 1 представлены оптические микрофотографии поверхностей образцов ПП и его смесей с ЭПМ. Морфология ПП характеризуется наличием плотно упакованных сферолитов с размером 50-80 мкм, имеющих вид усеченных сфер, образующихся в результате столкновения сферолитов в ходе их роста (рис. 1а). Плотная сферо-литная упаковка, очевидно, свидетельствует о том, что скорость роста сферолитов была приблизительно одинаковой во всех направлениях, а их диаметр определяется лишь тем, как далеко были расположены центры нуклеации. Введение масла заметно меняет процесс кристаллизации.

Рис. 1. Оптические микрофотографии (а-г) и АСМ-фазовые изображения (д-з) поверхностей образцов ПП (а, д) и смесей ПП-ЭПМ с объемной долей масла фм = 0.05 (б, е), 0.09 (в, ж), 0.27 (г, з). Размер оптических изображений 260 х 170 м км, АСМ-изображений - 800 х 600 нм.

Даже небольшое количество ЭПМ (фм = 0.05) локализуется в межсферолитном пространстве и приводит к образованию сферолитов правильной сферической формы и значительному росту их размеров (до 100-120 мкм), что указывает на заметное уменьшение пространственных ограничений в ходе кристаллизации (рис. 16). Дальнейшее повышение концентрации ЭПМ в ПП сопровождается существенным увеличением степени полидисперсности сферолитов по размерам: имеются очень крупные сферолиты, до 150 мкм в диаметре, и совсем мелкие, 5-10 мкм (рис. 1в, 1г).

На рис. 1 также приведены АСМ-изображения поверхностной ламелярной структуры сферолитов ПП. Усредненные значения толщины ламе-лей, определенной в десяти различных участках сферолитов, представлены в таблице. Видно, что толщина ламелей сильно зависит от содержания ЭПМ в смеси. При введении относительно небольшого количества масла (фм = 0.05) толщина ламелей снижается незначительно, тогда как при объемной доле ЭПМ, равной 0.27, толщина ламе-

лей уменьшается в ~2 раза. Это свидетельствует о том, что ЭПМ существенно влияет на процесс кристаллизации ПП, как и предполагалось в работе [11].

Из данных РСА (рис. 2, кривые 1-4) следует, что кристаллическая фаза как в индивидуальном ПП, так и в его смесях с ЭПМ представляет собой моноклинную модификацию [16]. Из таблицы видно, что положение рефлексов ПП в смесях не зависит от содержания масла фм. Это означает, что параметры элементарной ячейки и соответственно плотность кристаллитов не претерпевают изменений, т.е. ЭПМ в исследованном диапазоне концентраций не диффундирует в кристаллические области ПП.

Дифрактограмма индивидуального ЭПМ при 20°С представляет собой аморфное гало (рис. 2, кривая 5). Однако при температуре -50°С на ди-фрактограмме ЭПМ (рис. 2, кривая 6) на фоне аморфного гало наблюдаются два кристаллических рефлекса с межплоскостными расстояниями 0.379 и 0.366 нм, соответствующими рефлексам

Зависимость структурных характеристик ПП и смесей ПП-ЭПМ

Фм Т °С 1 пл> ^ ДЯПЛ, Дж/г Межплоскостное расстояние Размеры ламелей Ь, нм ут, эрг/см2

d110, нм do4o, нм

0 165.9 81 0.627 0.524 24.8 90

0.05 164.5 77 0.627 0.523 23.1 89

0.09 163.8 77 0.628 0.524 14.2 56

0.27 159.1 74 0.628 0.523 12.5 60

20, град

Рис. 2. Дифрактограммы ПП (1), смесей ПП-

ЭПМ с объемной долей масла фм = 0.05 (2), 0.09 (5),

0.27 (4) и ЭПМ (5, 6). Т = 20 (1-5) и -50°С (б).

(110) и (200) полиэтилена с орторомбической ячейкой [16]. Очевидно, в составе ЭПМ имеются этиленовые фрагменты, способные к кристаллизации, и пропиленовые фрагменты, не кристаллизующиеся при охлаждении.

На рис. 3 приведены термограммы индивидуальных ПП, ЭПМ и их смесей. Термограммы ПП (кривая 1) и его смесей с ЭПМ (кривые 2-4) характеризуются наличием эндотермического пика, положение которого с ростом содержания ЭПМ сдвигается в область более низких температур (таблица). На термограмме индивидуального ЭПМ (кривая 5) имеется достаточно широкий эндотермический пик, обусловленный процессами стеклования при -60°С и плавления при -15°С. Следует отметить, что для смеси ПП с объемной долей ЭПМ 0.27 (рис. 3, кривая 4) в том же температурном диапазоне проявляются аналогичные температурные переходы.

Отметим, что локализация масла в межсферо-литном пространстве оптическим методом определяется при фм = 0.05, в то время как метод ДСК

—0 50 150 Т, °С

Рис. 3. Термограммы ПП (1), смесей ПП-ЭПМ с объемной долей масла фм = 0.05 (2), 0.09 (5), 0.27 (4) и ЭПМ (5). Штриховая линия соответствует температуре плавления ЭПМ.

чувствителен к данному явлению только при Фм ~ 0.27.

С ростом фм наблюдается тенденция к уменьшению температуры плавления Тпл и теплоты плавления АНпл ПП (таблица).

Полагая, что плотность кристаллитов ПП остается постоянной и, используя экспериментальные значения Тпл и толщины ламелей Ь, можно оценить свободную поверхностную энергию торцевых граней ламелярных кристаллитов ут по формуле Томсона [16]

Тпл = Т>(1 - 2ут/(£ркАЯ0),

где Т0 и АН0 - равновесные температура и теплота плавления кристаллита ПП с бесконечной длиной складки, соответственно равные 460.5 К и 165 Дж/г [16, т. 3], рк - плотность кристаллита (0.936 г/см3 [16, т. 1]).

Величины ут для ПП и смеси с объемной долей ЭПМ 0.05 практически одинаковы (таблица). Существенное снижение этого параметра наблюдается при объемной доле ЭПМ 0.09-0.27. Следовательно, ЭПМ влияет на процесс формирования ламелярной структуры ПП, снижая энергию образования складок.

^ п [Па с]

5

(а)

♦ 1

□ 2 а 5 ■ 4

^ П0,с [Па с]

5

^ т[Па]

0.3 Фм

Рис. 4. Зависимость эффективной сдвиговой вязкости ^п от напряжения сдвига ^т для ПП (1) и смесей ПП-ЭПМ с объемной долей масла фм = 0.05 (2), 0.09 (5) и 0.27 (4) (а), а также зависимость начальной вязкости 1п По ПП-ЭПМ от содержания масла фм (б).

Уменьшение Тпл ПП с ростом содержания ЭПМ позволяет предположить, что диаграмма состояний такой системы может быть отнесена к диаграммам эвтектического типа. Выше Тпл ПП имеет место гомогенный расплав ПП и ЭПМ. При охлаждении расплава происходит кристаллизация высокоплавкого компонента (ПП), а его аморфная фаза обогащена пропиленовыми фрагментами ЭПМ. Это способствует тому, что в процессе кристаллизации уменьшается толщина ла-мелей и соответственно снижается температура плавления ПП.

Реологическое поведение смесей ПП-ЭПМ

вязкости с ростом т. С другой стороны, в области ^ т < 3.7 Па с уменьшением напряжения сдвига наблюдается тенденция к достижению постоянного значения так называемой начальной вязкости, отвечающей ньютоновскому течению. Следовательно, ПП и его смеси с ЭПМ ведут себя как расплавы обычных полимеров с широким ММР [17]. Увеличение содержания масла приводит к существенному снижению вязкости смесей по сравнению с вязкостью ПП.

На основе модели свободного объема в монографии [17] получено следующее соотношение для начальной вязкости раствора полимера п0, с при малых концентрациях растворителя ф:

П0, с = П0ехр(-^ф),

где п0 - начальная вязкость полимера, К - постоянная для данной системы величина. Полагая, что для изучаемой системы ПП-ЭПМ ф эквивалентно фм, имеем выражение

1п п0, с = 1п П0 - Кфы

(1)

На рис. 46 представлена зависимость 1п п0, с для смесей ПП-ЭПМ от содержания масла фм. Она имеет линейный характер и описывается соотношением (1) с К = 0.34.

Линейный характер изменения начальной вязкости смесей ПП-ЭПМ при вариации концентрации фм и уменьшение Тпл с ростом фм позволяют предположить, что ПП и ЭПМ совместимы в расплаве.

Термодинамическую совместимость ПП с ЭПМ исследовали интерференционным методом [15]. Как показал эксперимент, ПП и ЭПМ действительно совместимы во всем диапазоне составов выше Тпл ПП. Интерферограммы зоны смешения содержат ряд непрерывных полос, не претерпевающих скачкообразного изменения, что и дает основание говорить о полной термодинамической совместимости компонентов бинарной системы.

4

3

4

На рис. 4а приведены зависимости эффективной сдвиговой вязкости п от напряжения сдвига т для ПП и его смесей с ЭПМ. Видно, что для всех исследованных образцов при достаточно больших напряжениях сдвига происходит падение

Механические свойства смесей ПП-ЭПМ

Присутствие масла в ПП влияет не только на структуру и реологические свойства, но и на механические характеристики бинарной системы.

е, %

Рис. 5. Диаграммы растяжения о-£ для индивидуального ПП (1) и смесей ПП-ЭПМ с объемной долей фм = 0.05 (2), 0.09 (3), 0.14 (4), 0.18 (5) и 0.27 (б).

На рис. 5 представлены диаграммы а-е при одноосном растяжении для индивидуального ПП и его смесей с ЭПМ. Диаграмма растяжения ПП имеет характерный вид, который достаточно хорошо описан в литературе [1-3]. На деформационной кривой наблюдается пик текучести, максимум которого соответствует пределу текучести. После достижения предела текучести напряжение падает, а после распространения шейки вдоль всей рабочей длины образца начинается однородное деформационное упрочнение полимера (рис. 5, кривая 1). При введении масла в ПП вид кривых а-е изменяется. Так, диаграмма растяжения смеси ПП с объемной долей ЭПМ 0.05 (рис. 5, кривая 2) аналогична диаграмме исходного ПП. Однако величина предела текучести снижается и возрастает значение удлинения, при котором наступает течение материала. С увеличением содержания масла пик текучести сильно уширяется, и образец разрушается при снижении напряжения после достижения предела текучести, т.е. наблюдается переход к квазихрупкому разрушению (рис. 5, кривая 3). Смеси с объемной долей масла более 0.10 уже разрушаются хрупко (рис. 5, кривые 4-6). Следовательно, с повышением содержания масла в ПП происходит постепенный переход механизма разрушения материала от пластического к квазихрупкому.

Как и следовало ожидать, величины модуля упругости E, предела прочности ар и удлинения

при разрыве £р уменьшаются с ростом содержания масла.

В настоящее время в литературе имеется широкий спектр моделей для анализа модуля упругости Е полимерных смесей [18]. Так как модуль упругости масла Ем значительно меньше, чем модуль упругости ПП ЕПП, смесь ПП с маслом можно рассматривать как ПП-матрицу с порами, для которой Ем —► 0.

Анализ экспериментальных результатов на основе различных моделей, рассмотренных в работах [18-20], продемонстрировал, что лучшее совпадение с расчетными данными наблюдается при использовании модели Дэвиса, предложенной для описания модуля упругости гетерофаз-ных систем [20]

Е1/5 = Епп (1 - фм) + Е15 фи

Поскольку ЕПП > Ем, это уравнение можно представить в виде

E1/5 :

г, 1/5 ,л ч

eпп (1 - Фм)

или

Е/Епп = (1 - Фм)5

(2)

Экспериментальные данные (точки) и теоретическая зависимость модуля упругости смесей ПП-ЭПМ от содержания масла, вычисленная по

0.1 0.2 ln op [МПа] 4h

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(б)

2-

0.3 фм

0.3 фм

Рис. 6. Зависимости модуля упругости Е (а) и предела прочности Ор (б) смесей ПП-ЭПМ от содержания масла фм, рассчитанные по уравнениям (2) (а) и (5) (б). Точки - экспериментальные значения.

уравнению (2), приведены на рис. 6а. Видно, что экспериментальные данные достаточно хорошо согласуются с расчетом при фм < 0.2. При использовании моделей Кернера, Такаянаги и др. не удается получить удовлетворительное соответствие результатов.

Для описания прочности матрицы с порами было предложено следующее уравнение [21]:

О = о0ехр(-сР),

где с - некоторая константа, Р - объемная доля пор. Данное уравнение было проанализировано в ряде работ [21-23].

На рис. 66 представлена зависимость предела прочности ор смесей ПП-ЭПМ от объемного содержания масла фм, рассчитанная согласно уравнению

1ПСр = 1П Српп - сфм (°рПП - предел прочности ПП-матрицы).

(3)

Было найдено, что c = 5. В работе [23] предполагается, что величина c зависит от концентрации напряжения на межфазной границе: чем выше значение с, тем выше концентрация напряжения и слабее межфазное взаимодействие. Сопоставление величины с, приведенной в работе [23], со значением, полученным в настоящей работе (с = 5), показывает, что в смеси ПП-ЭПМ наблюдается слабое межфазное взаимодействие между компонентами.

Таким образом, экспериментальные результаты достаточно удовлетворительно описываются уравнениями, полученными на основе модели, в которой деформируется матрица - ПП.

Авторы признательны В.Г. Куличихину и В.Е. Древалю за возможность проведения реологических испытаний и полезные дискуссии при обсуждении результатов, А.В. Котовой за проведение эксперимента по определению термодинамической совместимости в смесях.

Авторы также благодарят фирму "Enichem Elastomeri" за предоставленное для исследований этиленпропиленовое масло.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Polypropylene Handbook / Ed. by Moore E.P., jr. Munich: Hanser Publ., 1996.

2. Polypropylene / Ed. by Karger-Kocsis J. Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1999.

3. Polypropylene / Ed. by Karger-Kocsis J. London: Chapman and Hall, 1995. V. 2.

4. Karger-Kocsis J. // Thermoplastic Rubber via Dynamic Vulcanization. In Polymer Blends and Alloys / Ed. by Shonaike G.O., Simon G.P. New York: Marcell Dekker, 1999.

5. Thermoplastic Elastomers. A Comprensive Review / Eds. by Legge N.R., Holden G., Schroeder H.E. Munich: Hanser Publ., 1987.

6. Coran AJ. // Rubber Chem. Technol. 1995. V. 68. № 3. P. 351.

7. Medintseva T., Erina N, Prut E. // Macromol. Symp. 2001. V. 176. № 1. P. 49.

8. Jayraman K, Kolli V.G., Kang S.Y., Kumar S., El-lul M.D. // J. Appl. Polym. Sci. 2004. V. 93. P. 113.

9. Sengers W.G.F., Sengupta P., Gotsis A.D., Noorder-meer J.W.M., Picken SJ. // Polymer. 2004. V. 45. P. 8881.

СТРУКТУРА и свойства смесей изотактического полипропилена

10. Sengers W.G.F., Wübbenhorst M, Picken S.J., Got-sis A.D. // Polymer. 2005. V. 46. P. 6391.

11. Шибряева Л.С., Корж H.H., Карпова С.Г., Попов A.A., Чепелъ Л.М., Мединцева Т.Н., Прут Э.В. // Хим. физика. 2004. Т. 23. № 11. С. 78.

12. Zhong Q, Innis D, Kjoller K., Elings V. // Surface Sci. Lett. 1993. V. 290. P. 688.

13. Magonov S. N. // Encyclopedia of Analytical Chemistry / Ed. by Meyers R.A. Chichester. Wiley, 2000. P. 7432.

14. Древалъ В.Е, Хайретдинов Ф.Н., Литвинов H.A., Кербер МЛ., Куличихин В.Г. // Высокомолек. со-ед. А. 1995. Т. 37. № 1. С. 79.

15. Малкин А.Я., Чалых А.Е. Диффузия и вязкость полимеров. Методы измерения. М.: Химия, 1979.

61

16. Вундерлих Б. Физика макромолекул. М.: Мир, 1984. Т. 1, 3.

17. Виноградов Г.В., Малкин А.Я. Реология полимеров. М.: Химия, 1977.

18. Нильсен Л. Механические свойства полимеров и полимерных композиций. М.: Химия, 1978.

19. Uemura S, Takayanagi M. // J. Appl. Polym. Sci. 1966. V. 10. P. 113.

20. Davies W.E.A. // J. Phys. D. 1971. V. 4. P. 1325.

21. Kunori T, GeilPH. // J. Macromol. Sci. B. 1980. V. 18. № 1. P. 135.

22. Piggott M.R., Leidner J. // J. Appl. Polym. Sci. 1974. V. 18. P. 1619.

23. Gupta AK, Purwar S.N. // J. Appl. Polym. Sci. 1984. V. 29. P. 3513.

Structure and Properties of Blends of Isotactic Polypropylene with Ethylene-Propylene Oil

T. I. Medintseva", S. A. Kuptsov4, N. A. Erinac, and E. V. Prut"

a Semenov Institute of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences, ul. Kosygina 4, Moscow, 119991 Russia b Moscow State Pedagogical University, ul. M. Pirogovskaya 1, Moscow, 119992 Russia c Veeco Metrology/Digital Instruments, 112 Robin Hill Road, Santa Barbara, California 93117, USA e-mail: evprut@center.chph.ras.ru

Abstract—The structure of blends of isotactic polypropylene with ethylene-propylene oil was studied by the techniques of light and atomic force microscopy, X-ray diffraction analysis, and DSC. It was shown that the blends are heterogeneous systems based on semicrystalline PP and oil crystallizing at low temperatures. An increase in the oil content of the blend leads to a change in the spherulite size; a decrease in the lamella size; and, accordingly, to a drop in the melting temperature of PP. The PP-oil blends are thermodynamically compatible in melt. The mechanism of PP deformation gradually varies from the ductile to the quasi-brittle mode with a significant deterioration of mechanical characteristics of the material with an increase in the oil content. The experimental results are described satisfactorily by a model of deformation of the polymer matrix alone.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.