Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 39

Теперь о тепловых переходах пластомеров. (α) альфа-переход представляет собой температуру плавления (Tm) полимера, которая может быть получена с помощью некоторых тестов. (β) бета-переход представляет собой температуру стеклования (Tg) полимера и представляет движение или смещение сегментов полимера. (γ) гамма-переход возникает в результате локализованной релаксации полимерных цепей и, как предполагается, обеспечивает основной механизм поглощения ударов при низких температурах. В хорошо диспергированных смесях полипропилен – пластомер температура β-перехода обычно не является ограничением для низкотемпературных ударных характеристик. В экспериментах обычно используются определенные модификаторы, в том числе EB Plastomer (сополимер этилена и бутена EXACT 4033, 0,80 MI, плотность 0,88), EO Plastomer (сополимер этилена и октена ENGAGE 8100, 1,0 MI, плотность 0,87), а также EPR (JSR07P EPR, 0,3 MI, вязкость по Муни 47, плотность 0,864). Гомополимеры (PP-H) обычно представляют сорта общего назначения, изготовленные литьем под давлением. Статистические или рандом-сополимеры (PP-R) представляют собой сорта высокой прозрачности, содержащие 3% этилена и осветлитель. Ударные или блок-сополимеры (PP-B) являются сортами, произведенными литьем под давлением, содержащими 9% этилена. Скорость течения расплава (MFR) всех марок указывается в отдельных экспериментах.

В экспериментах с полипропиленом с наполнителем нередко используется тальк. Для характеристики соединений обычно используются два типа испытаний на удар: испытание Изода с надрезом и инструментальное испытание на удар (например, в соответствии с ASTM D-3763). Тест Изода с надрезом знаком большинству специалистов в области пластмасс. В прямоугольном образце вырезается стандартный надрез. Затем образец разбивается падающим маятником. Ударная вязкость материала рассчитывается по потере импульса маятника. Инструментальное испытание на удар – это автоматическая модернизация ударного испытания Гарденера. В обычном тесте Гарденера для прокалывания образца диска используется падающий острый предмет. Высота падения используется для расчета энергии удара материала при разрушении. В инструментальном тесте используется аналогичный падающий элемент с тензодатчиком, прикрепленным к его кончику. Прибор регистрирует силу как функцию расстояния, когда такой «дротик» проникает в образец. Скорость тестирования можно отрегулировать, изменяя высоту падающего тестера. Испытания часто проводятся в камере с контролируемой температурой, чтобы обеспечить низкие температуры, необходимые для определенных технических характеристик (например, при изготовлении передних панелей автомобилей).

Лицевая часть образца сначала подвергается криогенному сечению стеклянным ножом, а затем окрашивается парами RuO4 в течение 2,5 часов. С лицевой стороны вырезают срезы толщиной около 100 нм до глубины около 0,5 мм. Затем образец исследуется методом LVSEM при напряжении 2 кВ. Компьютерный анализ изображений микрофотографий используется для определения среднего размера частиц и гранулометрического состава диспергированных пластомеров в полипропиленовой матрице. Отсканированные изображения анализируются с помощью программного обеспечения для анализа изображений. Программа рассчитывает площадь дисперсной фазы, большую и малую оси (Dmajor и Dminor) и ориентацию каждой частицы-модификатора. Как правило, на каждой микрофотографии анализируется около 80 частиц, а для получения статистически значимых результатов исследуются три-четыре изображения каждой смеси. Рассчитываются следующие параметры: Davg1 и Davg2, представляющие собой два способа вычисления среднего диаметра частиц. Davg1 – это среднее значение длин большой и малой осей частицы, а Davg2 – диаметр круга с площадью, равной измеренной площади диспергированной частицы. Dn и Dv – это среднечисловой и среднеобъемный диаметр соответственно, а AR – это соотношение сторон.

Диаметры частиц, измеренные или вычисленные по сечениям, обычно занижают фактические диаметры, потому что некоторые сечения срезаются с верхней или нижней части частицы, а не с ее середины. В литературе было предложено несколько методов оценки фактического диаметра на основе двумерных проекций. Недавнее исследование пришло к выводу, что применение этих поправок обеспечило увеличение значений Dn только на 8% и привело к небольшому сдвигу в общем распределении в сторону меньших диаметров. Эти поправки не применялись в анализах, описанных ниже. В продаже имеются четыре типа основных смол полипропилена: гомополимер, статистический или рандом-сополимер, термостабилизированный рандом-сополимер и ударный или блок-сополимер. Гомополимер полипропилена является наиболее трудно поддающимся ударному воздействию. Все другие типы полипропилена легче модифицировать, поскольку они содержат различное количество этиленовых связей или биполимеров этилена-пропилена, которые снижают жесткость основной смолы и повышают ее ударопрочность. Эти структуры также обеспечивают некоторую степень совместимости с пластомерами этилен-альфа-олефина. Основные исследования, проведенные с использованием PP-H в смесях полипропилен-пластомер, иллюстрируют принципы, которые применимы и к другим типам полипропилена.