Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 19

Подобные тенденции наблюдаются и в отношении прочности на разрыв. При добавлении 1% связующего агента наблюдается увеличение прочности на изгиб на 20%. Опять же, стекловолокно от Vetrotex дает самые высокие свойства. Далее мы будем описывать технологии производства и армирования стекловолокна, а также рассмотрим долгосрочные аспекты поведения при растяжении, характеризующиеся измерениями ползучести. Эта информация важна для нас, поскольку стекловолокно активно используется в качестве армирования полипропилена для производства полипропиленовых труб для отопления и горячего водоснабжения. Также отметим, что данные по ударным свойствам по Изоду в несвязанных композитах значительно разнятся в зависимости от характеристик стекловолокна. Материал PPG 3242 дает самые высокие ударные характеристики, а OCF 144 – самые низкие. При добавлении связующего вещества ударные характеристики повышаются. Опять же, стекло Vetrotex обеспечивает самые высокие ударные свойства в связанных системах. Теперь рассмотрим полиамидные стекловолокна. И прежде всего заметим, что основные данные по этому материалу были получены исследователями с использованием стекловолокон, предназначенных для использования именно в полиамиде, а не в полипропилене, однако к полипропилену большинство этих исследований также применимы.

Использование этого волокна в полипропилене без связующего вещества приводит к более низким характеристикам прочности на разрыв, чем у традиционного несвязанного полипропилена со стеклонаполнением. Однако при добавлении малеинированного полипропилена прочность на разрыв увеличивается на 300%. Это показывает, что химический состав промежуточного материала не очень совместим с базовым полипропиленом, но хорошо совместим с связующим агентом. Большинство полиамидных стекловолокон имеют размер, который имеет высокий уровень аминогруппы. Однако не все полиамидные стекловолокна работают хорошо. Так, ученые сравнили использование двух различных стекловолокон из PPG. PPG 3242 – это стекловолокно толщиной 14 мкм для полипропилена. PPG 3540 – это стекловолокно толщиной 10 мкм для полиамида. При смешивании с полипропиленом эти два материала работают по-разному. В композитах, не содержащих PPgMAH, стекловолокно 3540 дает очень низкие характеристики прочности на растяжение и изгиб по сравнению с 3242. Это показывает очень плохую совместимость между полипропиленом и полиамидным стекловолокном. Хотя добавление PPgMAH увеличивает адгезию и механические свойства композитов, содержащих полиамидное стекловолокно, они никогда не достигают свойств композитов, содержащих стекло 3242.

Также были задокументированы характеристики различных малеинированных полипропиленов в композитах, содержащих 30% стекловолокна PPG 3242. Все композиты содержали 2% малеинированного полипропилена от разных поставщиков. Все композиты без старения имели одинаковую производительность, около 500 Дж / м. После старения ударная вязкость для всех композитов падала примерно до 300 Дж / м. Эти данные показывают, что именно химический состав промежуточного материала, а не наличие или тип связующего агента, влияет на стойкость к пенообразованию. Теперь рассмотрим комбинации стекловолокна и минерального волокна. Одна из областей, вызывающих интерес в последнее время, – это сочетание стекловолокна с другими наполнителями. Стекловолокно, слюда и базальтовое волокно обычно используются для уменьшения деформации деталей. Еще одна причина использования комбинаций стекла и минерального волокна – снижение затрат. Одним из типов минерального волокна, которое можно использовать, является шерстяное волокно Lapinus. Это волокно состоит из диоксида кремния, триоксида алюминия и оксида кальция. Он имеет диаметр 5 мкм и длину волокна 200 мкм. Исследовались композиты, содержащие 15% стекловолокна и 15% волокна Lapinus. Были изучены два уровня добавления малеинированного полипропилена. Композит, не содержащий связующего агента, имеет свойства, которые значительно ниже, чем у несвязанного 30% стеклонаполненного полипропилена. Однако при добавлении 1,5% малеинированного полипропилена механические свойства улучшаются, так что они выгодно отличаются от свойств несвязанного 30% стеклонаполненного полипропилена.

Слюда – это минерал, который часто используется в армированном полипропилене. Есть несколько типов слюд, включая мусковит, флогопит и биотит. Эти слюды в основном представляют собой сложные водные минералы силиката алюминия. Они немного отличаются по химическому составу, особенно по содержанию железа. Чем больше железа, тем темнее цвет. Биотит имеет черный цвет, флогопит – золотисто-коричневый цвет, а мусковит – белый цвет. При использовании в полипропилене слюда улучшает механические и термические свойства: прочность на изгиб, модуль упругости, прочность на разрыв и свойства теплового отклонения. Для улучшения механических свойств слюду часто покрывают силанами. Обработка силаном является дорогостоящей и часто сложной в применении. Использование полипропилена с привитым акриловой кислотой или малеиновым ангидридом в качестве химического связующего агента в полипропилене, наполненном слюдой, приводит к получению композитов с улучшенными механическими свойствами. Фактически, исследования показали, что использование этих связующих агентов с необработанной слюдой приводит к механическим свойствам, аналогичным свойствам слюды, обработанной силаном. В следующей части продолжим рассмотрение различных типов наполнителей.