Влияние этилсиликата на адгезионную прочность ацетатных сополимеров этилен Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 678.742

А. О. Янаева, С. Н. Русанова, О. В. Стоянов

ВЛИЯНИЕ ЭТИЛСИЛИКАТА НА АДГЕЗИОННУЮ ПРОЧНОСТЬ АЦЕТАТНЫХ СОПОЛИМЕРОВ ЭТИЛЕНА

Ключевые слова: адгезия, сополимеры этилена.

Изучено влияние этилсиликата на прочность адгезионного контакта модифицированный полимер-сталь для двойных и тройных ацетатных сополимеров этилена.

Keywords: adhesion, ethylene copolymers.

Ethylsilicate influence on the strength of adhesive contact of the modified polymer-steel for double and threefold acetate ethylene copolymers was studied.

Введение

Ранее [1-4] нами были изучены изменения в химическом строении сополимеров этилена с сомономерами эфирной природы в процессе силанольной модификации, влияние кремнийорганических соединений на структурно-механические, эксплуатационные и технологические характеристики модифицированных сополимеров. Целью данной работы явилось изучение адгезионных характеристик двойных и тройных сополимеров этилена, модифицированных этилсиликатом.

Объекты и методы исследования

В качестве объектов исследования использовались сополимеры этилена с винилацетатом (СЭВА) Evatane2020 и Evatane 2805; сополимеры этилена с винилацетатом и малеиновым ангидридом (СЭВАМА) марок Orevac 9305 и Orevac 9707. Основные характеристики полимеров приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристики полимеров

Характеристики ПЭВД 15303003 СЭВА Evatane 20-20 СЭВА Evatane 28-05 СЭВАМА Orevac 9307 СЭВАМА Orevac 9305

Условное обозначение ПЭВД СЭВА 19 СЭВА 27 СЭВАМА 13 СЭВАМА 26

Содержание ВА, % - 19 27 13 26

Содержание МА, % - - - 1,5 1,5

Содержание БА, % - - - - -

Показатель текучести расплава, г/10 мин Т=190°С 0,3 20 6,5 10,5 180

Показатель текучести расплава, г/10 мин Т = 125°С 2,2 0,5 1,1 14,1

Разрушающее напряжение при растяжении, МПа 18 14 22 19 6

Относительное удлинение при разрыве, % 660 780 800 630 800

Температура плавления, °С 106 82 72 90 67

В качестве модификатора использован этилсиликат ЭТС-32 (ТУ 6-02-895-78) с содержанием кремния в пересчете на двуокись кремния 30-34%, тетраэтоксисилана — 50-65%. Плотность 1,062 кг/м3. Вязкость 1,6 сП. Производство ПО «Химпром» г. Новочебоксарск.

Реакционное смешение сополимеров с этилсиликатом проводили на лабораторных вальцах при скорости вращения валков 12,5 м/мин и фрикции 1:1,2 в течение 10 минут в интервале 100-120 °С. Содержание модификатора варьировали в интервале 0-10 мас. %. Образцы для исследований готовили методом прямого прессования в ограничительных рамках. Режим прессования: температура 160 °С, удельное давление 15 МПа, время предварительного нагрева, выдержки под давлением и охлаждения - 1 мин. на каждый 1 мм толщины образца. После прессования все композиции подвергались выдержке при комнатной температуре в течение суток. Формирование трехслойного соединения сталь 3 -модифицированный сополимер - полиэтилен осуществлялось методом прессования под тяжестью плиты при 200 °С в течении 20 мин. Прочность адгезионного соединения полученных образцов к стали (Ст-3) оценивали методом отслаивания покрытия от подложки размером 20^100 мм под углом 180 °С и скорости отслаивания 100 мм/мин на разрывной машине Р-0,5 через сутки после формования адгезионного соединения в соответствии с ГОСТ 411-77.

Результаты и их обсуждение

Поскольку сополимеры этилена с сомономерами эфирной природы достаточно широко используются в качестве клеев, адгезивов, праймеров адгезионная способность данных сополимеров является важной эксплуатационной характеристикой. Ранее было исследовано влияние этилсиликата на адгезию к стали 3 ряда сэвиленов отечественного производства [5], поэтому представляло интерес оценить влияние этого модификатора на адгезионную способность тройных сополимеров этилена, имеющих в своем составе не только ацетатные, но и ангидридные функциональные группы.

Было установлено, при введении до 3-5 % масс этилсиликата наблюдается увеличение адгезионной прочности для всех исследуемых сополимеров. Так для СЭВА19 прочность адгезионного контакта возрастает на 30 %, СЭВА27 на 15-20 % (рис. 1), СЭВАМА13 - 25-30 % , СЭВАМА26 на 10-15 % (рис. 2). Разрушение системы ПЭ- СЭВА- сталь носит адгезионный характер и идет по границе адгезив - сталь, поскольку в случае адгезии к стали адгезионная составляющая прочности недостаточна для образования относительно прочного адгезионного соединения. Отрыва исследованного адгезива от ПЭ не наблюдалось, что связано со схожим составом полимерных звеньев (как в ПЭ, так и в СЭВА присутствуют этиленовые группы), что обеспечивает его высокую адгезию к ПЭ.

■ 1 ,

Г" ■ • 2

■у" •

[ЭТС], % масс

[ЭТС], % масс

Рис. 1 - Концентрационная зависимость прочности адгезионного соединения модифицированного СЭВА19 (1) и СЭВА27 (2) по отношению к стали

Рис. 2 - Концентрационная зависимость прочности адгезионного соединения модифицированного СЭВАМА13(1) и СЭВАМА26 (2) по отношению к стали

Для тройных сополимеров разрушение системы адгезив - металл носит когезионный характер, происходит расслоение самого адгезионного покрытия, поскольку прочность адгезионного соединения полимер - сталь выше прочности адгезива. При этом адгезионная прочность как модифицированных, так и немодифицированных тройных сополимеров существенно выше, чем двойных, из-за присутствия в СЭВАМА малеинового ангидрида.

Литература

1. Русанова, С.Н. Дисс. ... канд. техн. наук: 02.00.16 / Русанова Светлана Николаевна. -Казань: Казанский гос. технол. ун-т, 2000.- 119с.

2. Стоянов, О.В. Химическое строение сополимеров этилена с винилацетатом, модифицированным предельным алкоксиланом, по данным ИК спектроскопии / О.В.Стоянов, С.Н.Русанова, О.Г.Петухова, А.Б.Ремизов // Журн. прикл. химии.- 2001. -Т. 74.- № 7.- С. 1174-1177.

3. Чалых, А.Е. Влияние фазовой структуры сополимеров этилена с винилацетатом, модифицированных этилсиликатом, на их реологические свойства/ А.Е.Чалых, В.К.Герасимов, С.Н.Русанова, О.В.Стоянов// Вестн. Казан. технол. ун-та. - 2006. - №1. - С. 156-163.

4. Русанова, С. Н. ИК-спектроскопическое исследование силанольной модификации сополимеров этилена / С. Н. Русанова, О. В. Стоянов, А. Б. Ремизов, А. О. Янаева, В. К. Герасимов, А. Е. Чалых // Вестн. Казан. технол. ун-та. - 2010. - №9. - С.1346-352.

5. Чалых, А.Е. Влияние этилсиликата на адгезию сополимеров этилена с винилацетатом к стали. / А.Е. Чалых, В.К. Герасимов, С.Н. Русанова., О.В. Стоянов //Вестн. Казан. технол. ун-та. -2006. - № 2. - С.184-187.

© А. О. Янаева - асп. каф. технологии пластических масс КГТУ; С. Н. Русанова - канд. техн. наук, доц. каф. технологии пластических масс КГТУ; О. В. Стоянов - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии пластических масс КГТУ, [email protected].