Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Полиолефины. Часть 4

Далее заметим, что полипропилен является стереорегулярным полимером. Стереорегулярный характер определяется положением метильных боковых групп вдоль главной цепи. Это означает, что соседние метильные группы в полипропиленовой цепи имеют два стереоизомерных положения относительно друг друга. В полипропилене можно выделить три физические стереофонические конфигурации: изотактическую, синдиотактическую и атактическую. Полипропилен существует в двух основных формах: кристаллический, называемый изотактическим полипропиленом, а также аморфный, называемый атактическим. Изотактический полипропилен имеет следующие особенности: все метильные группы находятся на одной стороне цепи. Такой полимер может кристаллизоваться. В атактическом полипропилене метильные группы случайным образом распределены вдоль цепи, и атактический полимер не может кристаллизоваться.

Добавление зародышеобразователей является одним из наиболее важных методов, используемых для изменения морфологии, и широко применяется в промышленности пластмасс. Включение тонкоизмельченных твердых частиц в полукристаллические полимеры может вызвать зарождение мелких полимерных кристаллов. Добавление зародышеобразователей повышает температуру кристаллизации, что приводит к уменьшению цикла литья под давлением. Нуклеирующие агенты увеличивают количество мест кристаллизации в полимерах и уменьшают размер сферолита. Они вызывают одновременный рост и, таким образом, получаются кристаллы примерно равного размера. Кристаллы меньшего размера улучшают физические свойства полимера, такие как прозрачность и модуль упругости при изгибе. Эффективный зародышеобразователь обеспечивает активную поверхность для адсорбции полимера, обеспечивая более высокую степень кристалличности и более однородную кристаллическую структуру при охлаждении расплава. Гетерогенные ядра влияют на кинетику кристаллизации, размер сферолитов и, следовательно, на полученные свойства. В частности, образование специфических кристаллических форм в полиморфных полимерах может очень сильно влиять на макроскопическое поведение.

Вторая кристаллическая фаза полипропилена, тригональная b-фаза, может стать преобладающей в присутствии специфического b-зародышеобразователя. Такой b-нуклеизированный материал демонстрирует значительные различия в механических свойствах по сравнению с обычным a-полипропиленом, а именно: более высокую ударную вязкость и способность к вытягиванию, но более низкую жесткость и прочность. По существу, добавление зародышеобразователей значительно уменьшает размер сферолитов по мере увеличения числа (гетерогенных) зародышей кристаллизации. Среди наиболее часто используемых зародышеобразователей в полипропилене выделим тальк. Всего несколько десятых процента сверхтонкого талька обеспечат эффективное зародышеобразование, при этом для этой цели используется до 3% по массе более крупных частиц талька. Помимо гомополимеров, существует широкий спектр сополимеров, обычно изготовленных из двух типов этилена: случайных (то есть рандом-сополимеров) или ударных (то есть блок-сополимеров).

Рандом-сополимеры (или статистические сополимеры) обычно содержат до 5% (по массе) этилена или других сомономеров, вставленных случайным образом в цепь. Подобно гомополимерам, структурные параметры молекулярной массы (MW) и молекулярно-массового распределения (MWD) играют аналогичную роль для свойств статистических сополимеров, в то время как понятие стереоспецифичности меняет свое значение. Фактически, введение сомономера в полимерную цепь определяет разрыв, который глубоко влияет на кристаллизационное поведение молекулы. Скорость кристаллизации замедляется, что приводит к снижению общей кристалличности и снижению температуры плавления, связанной с менее совершенной структурой кристаллов. Случайные сополимеры используются там, где желательна прозрачность, более низкая температура плавления или более низкий модуль. В последнее время, правда, удалось добиться улучшенных характеристик статистического сополимера за счет введения модификаторов ударопрочности и термостабилизаторов, в результате чего инженеры получили термостабилизированный рандом-сополимер полипропилена PP-RCT с более высокой температурой плавления и ударной прочностью.