Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 41

11 ноября 2020
Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 41

Описанные в предыдущих частях исследования демонстрируют критическую важность смешивания модификаторов полипропилена в определенных пропорциях для достижения необходимых ударных характеристиках. Пластомеры и EPR не смешиваются с PP-H, но образуют высокодисперсные двухфазные полимерные смеси. Смешивание важно, потому что оно определяет средний размер и распределение по размерам доменов модификатора, диспергированных в основе PP-H. В хорошо диспергированных смесях средний размер частиц может быть менее 1 мкм. Двухфазная структура имеет решающее значение для модификации ударопрочности. Энергия удара поглощается во время разрушения, когда распространяющаяся трещина встречается с эластичной структурой, а энергия разрушения рассеивается за счет деформации эластичного материала. Как показывает практика, для обеспечения низкотемпературного воздействия должен быть достигнут средний размер частиц около 1 мкм.

Снимки, полученные с помощью низковольтного сканирующего электронного микроскопа (LVSEM), смеси PP-H-EB Plastomer (с использованием гомополимера полипропилена с MFR 35) демонстрируют распределение частиц по размерам, определенное компьютерным анализом изображения. Также были показаны микрофотографии и распределение частиц по размерам смеси PP-H-EPR с использованием той же основной смолы полипропилена. В смеси PP-H – пластомер размер частиц составлял от 0,1 до 2,3 мкм и в среднем составлял 0,78 мкм. В смеси PP-H-EPR размеры частиц были примерно вдвое больше, от 0,2 до 4,5 мкм, в среднем 1,79. Определены средние размеры пластомерных доменов в пяти полипропиленах со скоростями течения расплава 1,7, 5,3, 13,0, 20,0 и 35,0 г / 10 мин. Также было отмечено кумулятивное распределение частиц по размерам всех смол PP-H. Распределение по размерам почти такое же для смол PP-H в диапазоне от 1,7 до 20 MFR. Однако в PP-H с MFR 35 распределение имеет тенденцию к увеличению размера частиц из-за всё большей разницы между вязкостью расплава пластомера и полипропилена. В PP-H с 20 MFR более 85% частиц пластомера имеют диаметр менее 1 мкм, тогда как в PP-H с 35 MFR только 70% частиц имеют размер менее 1 мкм. Поскольку субмикронная дисперсия была достигнута при переходе от PP-H с низким расходом к высокопроизводительному, ожидается хорошее сохранение ударопрочности от 1,7 до 35 MFR.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 41

Далее было проведено сравнение значения ударопрочности по Изоду с надрезом при комнатной температуре в зависимости от скорости течения расплава для пластомера и EPR. Высокие значения Изода с надрезом наблюдались для всех смесей пластомеров, но EPR показал плохое воздействие на смолы PP-H со средней и высокой текучестью. При использовании для модификации PP-H обычный EPR вызывает вызванное нагрузкой побеление. Замена металлоценового пластомера на EPR резко уменьшает эти следы. Изменение цвета появляется во время инструментальных испытаний на удар в виде белого кольца, образовавшегося на испытательной пластине после проникновения испытательного образца. Индекс изменения цвета можно рассчитать, разделив диаметр побелевшего кольца на диаметр образца. Степень обесцвечивания меняется со временем, но обычно стабилизируется после ночного выдерживания. Пластомеры представляли собой стандартный пластомер EB, пластомер EO и EPR. Все три модификатора были смешаны с тремя гомополимерными полипропиленами с разной скоростью потока: 13, 20 и 35 MFR. Соотношение в смеси составляло 30% модификатора в 70% полипропилена. Также было показано, что степень побеления при нагрузке для EPR шире, чем у обоих пластомеров во всех трех полипропиленах. Был рассчитан и соответствующий индекс по результатам теста. Индекс блеска для каждой панели EPR оказался более чем в два раза выше, чем у сопоставимой смеси пластомеров.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 41

Разработка эффективных осветлителей позволила изготавливать прозрачные жесткие контейнеры из статистических (рандом-)сополимеров полипропилена (PP-R) с использованием процесса литья под давлением с раздувом и вытяжкой, аналогичного процессу, используемому для изготовления бутылок для напитков из полиэтилентерефталата (ПЭТ). Коммерческие машины для литья под давлением с раздувом и вытяжкой для полиэтилентерефталата можно использовать для формования осветленного PP-R с минимальными настройками (однако из-за разницы в усадке инструменты для ПЭТ могут не работать должным образом при использовании PP-R). Контейнеры этого типа могут применяться для производства упаковки для медикаментов (особенно таблеток), детских бутылочек и банок для детского питания. Одним из существенных недостатков осветленных контейнеров из PP-R является низкая ударная вязкость при низких температурах. Этот недостаток ограничивает использование PP-R в таких приложениях, как коробки для охлажденных фруктовых соков, потому что упаковка может серьезно повредиться, если ее уронить при извлечении из холодильника. Было показано, что добавление металлоценового пластомера обеспечивает достаточную жесткость контейнеров, чтобы минимизировать эту проблему, сохраняя при этом прозрачность PP-R. Также было отмечено улучшение ударной вязкости в результате добавления металлоценового пластомера к осветленной смоле PP-R (12 MFR, 3% этилена). В этом исследовании использовали другой этиленбутеновый пластомер (плотность 0,90, 3,5 MI). Этот пластомер с более высокой плотностью был выбран, чтобы обеспечить близкое соответствие показателя преломления с PP-R, чтобы минимизировать помутнение.

Полная энергия удара была измерена при +23 °C и при -10 °C с использованием инструментального метода. Было установлено, что энергия удара немодифицированного PP-R составляет около 26 Дж при 23 ° C, что достаточно для обеспечения значительной ударопрочности при эксплуатации при комнатной температуре. Однако энергия удара падает почти до нуля при 0 °C. Добавление 10% пластомера обеспечило такую же ударопрочность при 0 °C, которая примерно соответствует значению удара при комнатной температуре. Важно отметить, что это улучшение ударных характеристик при низких температурах было реализовано при сохранении низкой матовости осветленной смолы PP-R. Мутность соединения, содержащего 20% пластомера, составляла 8% по сравнению с 7,5% для немодифицированного осветленного PP-R (мутность измерялась на пластинах, изготовленных методом прессования, толщиной 125 мил). Также было показано влияние на ударную вязкость и модуль упругости по Изоду модификации ICP с помощью EB Plastomer и EPR. Если сравнивать это с аналогичным экспериментом с использованием PP-H, то в обоих случаях модуль упругости при изгибе уменьшается примерно линейно с добавлением модификатора, тогда как увеличение ударной вязкости по Изоду следовало по одной кривой. При использовании PP-B (блок-сополимера полипропилена) кривая воздействия поднимается на более низком уровне модификатора (около 10% по сравнению с 15% с PP-H) и плато на более низком уровне (около 20% против около 40% для PP-H).

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 41

В автомобильных приложениях ударная вязкость часто требуется при температуре от -30 до -40 °C. Большинство смол PP-B средней ударопрочности, которые содержат около 9% этилена, не работают удовлетворительно при этих температурах. На практике было обнаружено, что минимальная концентрация эластомерной фазы около 10–15% требуется для значительного усиления ударной нагрузки при этих температурах. Были получены данные для смесей пластомер- PP-B по общей энергии удара и максимальной силе в зависимости от уровня модификатора при -40 °C и скорости испытания 3,8 м / с. При концентрации пластомера 5% образец демонстрирует хрупкое разрушение. При 10% в пластомере существует отчетливый предел текучести с некоторым вытягиванием образца после выхода, но энергия, поглощаемая от текучести до разрыва, намного меньше энергии текучести. Следовательно, это хрупкий отказ. При 20% содержании пластомера получается колоколообразная кривая пластичного разрушения. При добавлении более 20% пластомера дальнейшего увеличения силы или смещения не наблюдается. Единственный эффект – снижение жесткости и усилия текучести. Интересная особенность заключается в том, что образец поглощает больше энергии удара при -20 °C, чем при +23 °C. То есть вместо того, чтобы становиться хрупким при низкой температуре, материал фактически становится более жестким с увеличением модуля. При более низких температурах общая энергия материала уменьшается, так как снижается пластичность.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 41

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