Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 19

13 октября 2020
Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 19

В этой части рассмотрим различные типы стекловолокна и начнем с того, что существует уже достаточно большое количество различных производителей стекловолокна. Интересно, что каждый поставщик применяет свои собственные размерные характеристики для стекловолокна. А большинство из представленных исследовательских данных относятся к полипропилену с 30% -ным наполнением из стекловолокна, который содержит различные уровни малеинированного полипропилена. Были оценены следующие типы стекловолокон: PPG 3242, OCF 144, Schuller 733 и Vetrotex 96P. Композиты, не содержащие связующего агента, имеют предел прочности на разрыв около 63 МПа. Добавление связующего агента, даже до 1%, приводит к значительному увеличению прочности на разрыв. Увеличение количества добавляемого связующего вещества привело к небольшому дополнительному увеличению прочности на разрыв для трех из четырех типов стекловолокон в нескольких исследованиях. Только стекло Vetrotex показывает дополнительное улучшение, до 100 МПа.

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.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 19

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.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 19

Теперь рассмотрим устойчивость этих материалов к образованию пены. Это область, в которой химический состав стекловолокна показывает различия в характеристиках; в промышленности эту характеристику часто называют стойкостью к «пенообразованию». Устойчивость к образованию пены измеряется как изменение механических свойств после нахождения в течение определенного времени в горячей воде, содержащей моющее средство. Полученные данные показывают ударную вязкость по Изоду для 30% стеклонаполненных полипропиленовых композитов с четырьмя различными типами стекловолокна. Выдержку проводили при +95 °C в 0,5% растворе моющего средства, не содержащем фосфора. Тестирование проводилось после 20- и 40-дневного воздействия. Все композиты содержали связующий агент PPgMAH. Стекло Vetrotex, Schuller и OCF имели аналогичную ударную вязкость для образцов без старения. Стекло PPG показало более высокие ударные свойства. После старения ударные свойства снизились для всех типов стекловолокна. Стекло Vetrotex показало наименьшее процентное снижение и отсутствие разницы между 20- и 40-дневным старением. Стекло PPG показало наибольшее процентное снижение, но конечные ударные свойства были аналогичны стеклу Vetrotex. Как стекло Шуллера, так и стекло OCF показали значительное уменьшение после старения и дополнительное уменьшение, наблюдаемое после 40-дневного старения. Был сделан вывод, что тип связующего мало влияет на стойкость к пенообразованию.

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.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 19

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.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 19

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад