Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 1

Для начала введём несколько важных терминов в том виде, в котором они определяются авторами работ: без этого дальнейший материал не всегда может быть понят правильно. Начнём с определения межфазной области как основы для создания полипропиленовых композитов. Межфазная область определяется как полимерное покрытие, окружающее любой тип дисперсных частиц, включенных в полимерную матрицу — это, например, частицы минерального наполнителя, стекловолокно или даже капли диспергированного эластомера. Далее будут описаны ключевые компоненты материала, которые способствуют подходящему термическому и механическому поведению, определяемым требованиями конечного использования. Межфазное проектирование можно определить также как основу, где добавки являются отдельными строительными блоками, необходимыми для разработки подходящего материала. Последовательность стадий формирования начинается с производства полипропиленовых смол и заканчивается наращиванием межфазной конструкции. Молекулярную структуру и морфологию отдельных полипропиленовых смол можно легко изменить на стадии реактора с помощью новых каталитических систем. Дополнительные смеси доступных смол с различными добавками способствуют повышению ударопрочности, контролируемой реологии, термической стабильности и другим желательным характеристикам полимерной матрицы.

Включение химических связующих веществ и минерального наполнителя или армирования стекловолокном (или базальтовым волокном в новейших разработках) в компаунды из модифицированного полипропилена для образования химически связанного композита является основным заключительным этапом в межфазном проектировании. Окончательная комбинация ингредиентов способствует адгезивному соединению между полимерной матрицей и несущей конструкцией из волокна. Следовательно, физико-химические характеристики микроструктуры, основанные на межфазном проектировании, определяют окончательные механические и другие свойства полипропиленовых смол с наполнителем или волокном. Благодаря значительным достижениям в области получения новых химических соединений и технологии плавления стекловолокна, химически связанные полипропиленовые композиты могут быть изготовлены так, чтобы демонстрировать прочность и жесткость, необходимые для применения в условиях повышенных температур, например, в жарком климате или даже под капотом автомобилей (от +60 до +150 °C). На другом конце температурного диапазона модификация эластомеров плюс добавки с наполнителями для сохранения жесткости обеспечивает средства для обеспечения устойчивости к низкотемпературным воздействиям в условиях северных температур значительно ниже нуля (от –30 до –40 °C).

Также мы рассмотрим полипропиленовые композиты с наполнителями, в том числе с тальком, а также со слюдяным армированием. Подробно остановимся на технологии стекловолоконного армирования и армирования базальтовым волокном (эти технологии во многом схожи), а также уделим внимание современным методам реактивной экструзии и сборки компонентов с помощью двухшнекового оборудования. Затем детально рассмотрим концепцию межфазного проектирования и химические связи в конечных межфазных структурах, относящихся уже к классу инженерных термопластов. Характеристика длительной усталостной прочности при ползучести для полипропиленовых композитов, армированных стекловолокном, будет представлена как истинный показатель механического отклика, который представляет собой фактический срок службы формованной детали. Заранее скажем, что взаимосвязь между химическим составом стекловолокна, который является ключевым элементом межфазного проектирования, коррелирует с этим долгосрочным поведением при растяжении.

Помимо необходимости в соответствующей межфазной конструкции для достижения желаемых механических свойств, долговечность формованных деталей зависит от разумного выбора пакетов стабилизаторов (антиоксидантов, УФ-стабилизаторов, дезактиваторов металлов, антипиреновых добавок и т. д.), способных выдерживать повышенные температуры окружающей среды и/или комбинированное воздействие влаги и солнечного света. Кроме того, будет рассмотрено влияние условий окружающей среды, а также необходимость создания эффективных комплексов стабилизаторов для огнестойкого полипропилена с целью повышения устойчивости к атмосферным воздействиям и продления срока службы литой детали. Хотя интернет и сделал такую информацию более доступной, ограничения по времени при разработке оптимальной технологии межфазного проектирования требуют наличия более практичного источника базовой информации под рукой. Будем надеяться, что это руководство, представляющее актуальную информацию о материалах на основе полипропилена, окажется полезным не только «кабинетным» специалистам, но и инженерам-практикам, а также специалистам различных технических служб.