Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 40

10 ноября 2020
Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 40

Производство полипропилена с улучшенной ударопрочностью обычно требует компромисса с другими физическими свойствами (в частности, модулем упругости при изгибе) для достижения улучшенной ударной вязкости. Модуль непрерывно уменьшается по мере увеличения содержания модификатора. Однако ударная вязкость обычно увеличивается до максимального уровня, за пределами которого не происходит значительного повышения ударной вязкости. Задача составителей формул новых компаундов часто сводится к нахождению минимального уровня модификатора, необходимого для достижения максимального плато воздействия. Эта задача усложняется тем фактом, что этот оптимальный уровень зависит от используемого испытания на ударопрочность и температуры испытания. Влияние увеличения уровня модификатора ударной вязкости на ударную вязкость гомополимера полипропилена по Изоду при использовании модификаторов EB Plastomer и EPR имеет следующие закономерности. Модуль упругости при изгибе линейно уменьшается. Увеличение ударной вязкости следует по S-образной кривой: эффект лишь немного ниже при 15% модификатора. С 15% до примерно 40% резко возрастает ударная вязкость. Ударная вязкость со временем выходит на плато выше примерно 40% модификатора.

В отдельных экспериментах сравниваются эффекты ударной модификации пластомера EB с EPR в гомополимере полипропилена. Два гомополимера полипропилена со значениями 5 MFR и 35 MFR были смешаны с двумя модификаторами: EB Plastomer и EPR. Каждый был смешан с 20 и 30% модификатора в двухшнековом экструдере. Детали, изготовленные литьем под давлением, были испытаны на модуль упругости, удар по Изоду и удар при помощи специальных инструментов. Ударные испытания проводились при нескольких температурах. Модули соединений уменьшаются с добавлением модификатора, но появляются независимо от типа модификатора. В испытаниях по Изоду с надрезом при 5 MFR хорошие результаты ударопрочности были достигнуты с обоими модификаторами на уровне 30% модификатора. Они также показали некоторое усиление ударной вязкости на уровне 20% и при 0 °C с 30% модификатора. В материале с 35 MFR было реализовано только ограниченное усиление ударной нагрузки, и то только при +23 °C и 30% модификатора. В большинстве случаев, когда удар был выше стандартного значения, для смесей пластомеров показатели оказывались лучше, чем для смесей EPR. Данные показывают, что ударная вязкость выше при более высокой температуре, более высокой загрузке модификатора и в базовой смоле полипропилена с более низкой MFR.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 40

Инструментальные данные о воздействии несколько противоречивы. Для обоих модификаторов при нагрузке 30% общая энергия удара увеличивается при снижении температуры испытания. Энергопоглощающие компоненты этих смесей, по-видимому, становятся более жесткими, но не хрупкими при более низких температурах. При 20% содержании модификатора общая энергия удара увеличивается до максимума при понижении температуры испытания, а затем резко падает в случае пластомера. Похоже, что 20% модификатора недостаточно для полного упрочнения полипропилена при очень низких температурах. При -10 °C и выше общая энергия модификатора мало варьируется от 20% до 30%. Повышение уровня модификатора расширяет эффективный диапазон работы при низких температурах, но мало влияет на ударные характеристики при температуре окружающей среды. При температуре -20 ° C и выше общая энергия удара для образцов пластомера была выше, чем для аналогичных образцов EPR. Только 20% смесь пластомеров показала резкий переход от пластичного разрушения к хрупкому, о чем свидетельствует резкое падение DI. Данные для смесей гомополимеров с 35 MFR показывают, что общая энергия увеличивается с понижением температуры для смеси 30% пластомера EB, но проходит через максимум для смесей 20% пластомера и 30% EPR. Смесь с 20% ЭПР имела общую энергию, непрерывно уменьшающуюся во всем диапазоне температур испытания.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 40

Общие результаты для смесей пластомеров снова были выше, чем для смесей EPR в широком диапазоне температур. Данные DI для всех четырех смесей показывают постепенную потерю пластичности при понижении температуры. Наиболее эффективной системой модификаторов во всем диапазоне температур оказалась 30% EB Plastomer. Суммарные значения энергии были примерно равны для этой системы при 5 MFR и 35 MFR PP, показывая, что эффективная модификация ударопрочности может быть достигнута даже при относительно высоком MFR полипропилена и при низких температурах. Мы предполагаем, что большая часть различий в эффективности модификатора ударопрочности связана с эффективностью диспергирования модификатора. EPR с высоким молекулярным весом / низким MI легче диспергировался в PP-H с более низким MFR и давал лучшие ударные результаты. Пластомер обеспечивает более близкое соответствие вязкости обеим смолам PP-H, чем EPR, и дает лучшие результаты воздействия, чем EPR. В последние годы производители смесей склонны заменять оборудование для периодического смешивания на оборудование для непрерывной обработки, такое как двухшнековые экструдеры. Пластомеры легко диспергируются в полипропилене с использованием двухшнековых экструдеров для компаундирования. Однако адекватное диспергирование для повышения ударопрочности также может быть достигнуто при менее интенсивном перемешивании, включая одношнековые экструдеры и смесители периодического действия.

В некоторых случаях ударная модификация также может быть реализована просто путем сухого смешивания пластомера с полипропиленом, подаваемым в машину для литья под давлением. Эксперимент, описанный ниже, демонстрирует влияние различной интенсивности перемешивания, связанной с различными методами компаундирования, на ударную вязкость смеси гомополимера полипропилена и пластомера. Используемые полимеры представляли собой те же самые 35 MFR PP-H и EB Plastomer, смешанные в соотношении 70:30 PP-H:пластомер. Компаунды смешивали в нескольких обычных промышленных системах периодического и непрерывного смешивания. Смесители непрерывного действия представляли собой двухшнековый экструдер диаметром 57 мм и 75 мм, одношнековый экструдер со смесительным элементом Maddock и смеситель непрерывного действия Farrel CP-500. Машина периодического действия представляла собой смеситель Stewart Bolling. Для завершения исследования ингредиенты, смешанные в сухом виде, были отлиты под давлением на той же машине, что и смеси. В ходе эксперимента была отмечена зависимость полной энергии удара от температуры для всех смесей. Широкий диапазон полной энергии удара при +40 °C среди экспериментов предполагает значительную разницу в степени дисперсии.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 40

Наивысшая общая энергия удара (и, следовательно, наилучшая дисперсия) была достигнута с помощью двухшнекового экструдера и одношнекового экструдера с смесительной головкой Maddock. Затем последовали смеситель непрерывного действия Farrel, одношнековый экструдер без смесительной головки и смеситель интенсивного действия Stewart Bolling. Наименьшее улучшение ударопрочности продемонстрировала несмешанная сухая смесь. Данные DI показывают, что единственными пластичными при -40 °C смесями были смеси, приготовленные на двухшнековом и одношнековом экструдере, оборудованном смесительным сегментом Maddock. Интересно отметить, и это важно для многих практических применений, что при температурах от -10 °C и выше разница в дисперсии недостаточна для получения измеримой разницы в энергии удара. Для применений, не требующих работы при очень низких температурах, даже сухое смешивание модификатора обеспечивает значительное усиление ударных свойств. В дополнение к вышеупомянутому исследованию, несколько типов диспергирующих и распределительных смесительных элементов были оценены с использованием одношнекового экструдера. Оцениваемые элементы включали диспергирующие элементы, такие как прямые и конические смесители Maddock, Pineapple и Twente, а также распределительные элементы, такие как штифтовые и шестеренчатые смесители. Результаты показали, что эти элементы хорошо подходят для смешивания полипропилена и пластомеров.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 40

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