Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 42

11 ноября 2020
Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 42

Одним из наиболее важных применений ударно-модифицированного полипропилена являются элементы автомобилей, обычно используемые для облицовки автомобильных бамперов, внешней облицовки кузова и отделки салона. Соединения обычно представляют собой трехкомпонентные смеси PP-B (блок-сополимера полипропилена) с тальком и модификатором ударной вязкости, таким как металлоценовый пластомер или EPR. Модификатор ударопрочности обеспечивает низкотемпературную ударную вязкость, но смягчает полимерную основу. Частицы талька восстанавливают жесткость компаунда, но снижают ударную вязкость. Цель компаундирования – выбрать комбинацию трех компонентов, которая обеспечивает оптимальный баланс жесткости и ударной вязкости. Описанный ниже эксперимент был проведен, чтобы проиллюстрировать влияние металлоценового пластомера и талька на свойства композиции. Эксперименты были разработаны для типичного автомобильного бампера, состоящего из 60% PP-B, 30% модификатора ударопрочности и 10% талька.

В качестве основной смолы на основе полипропилена использовалась смола с MFR 35, содержащая 9% этилена. Наполнитель представлял собой необработанный микронизированный тальк со средним размером частиц 1 мкм. В качестве модификаторов использовали стандартный пластомер EB и EPR. Использовалась уже отработанная методика. Для трех ингредиентов были установлены высокие и низкие процентные ограничения. Состав смеси отличается от обычного тем, что ингредиенты должны составлять в общей сложности 100 частей. В обычном факторном эксперименте уровень каждого компонента не зависит от других компонентов. Размерность его поверхности равна количеству компонентов. Но для смешанного эксперимента факторное пространство будет иметь размерность, равную количеству компонентов минус один. Например, для трехкомпонентного факторного эксперимента факторное пространство является кубическим. Для трехкомпонентной смеси это два. В математике этот тип пространства называется симплексом. Для этого исследования использовался полный кубический трехкомпонентный экспериментальный план. Факторное пространство и расчетные точки были определены по формулам. Хотя эксперимент был разработан на основе полной кубической модели, дисперсионный анализ экспериментальных данных показал, что система подчиняется простой линейной модели (то есть никакие взаимодействия не были статистически значимыми). Это предполагает, что состав талька с модификатором ICP ведет себя как базовый материал, модифицированный двумя добавками, действующими независимо.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 42

Учитывая характер рецептуры (большая объемная доля непрерывной фазы PP-B и две добавки без связывания или химического взаимодействия с полипропиленом), этот результат неудивителен. Контурные поверхности отклика для нескольких ключевых свойств были созданы с использованием полинома смеси, чтобы подчеркнуть различия в характеристиках пластомера по сравнению с обычным EPR. Металлоценовый пластомер и EPR показали очень похожее усиление ударной вязкости как в испытаниях на удар по Изоду с надрезом, так и в инструментальных испытаниях на удар. Во всех четырех случаях ударная вязкость зависела в первую очередь от модификатора удара и в меньшей степени от содержания талька. Модули изгиба были аналогичными для пластомеров и соединений EPR. Составы пластомера показали значительно меньшую усадку, чем составы EPR. Усадка в основном зависела от объемной доли полипропилена, поскольку компонент полипропилена имеет наибольшую степень кристалличности и, следовательно, наибольший потенциал к усадке. Составы пластомера имели более высокие скорости течения расплава, чем составы эластомеров, из-за более высокого индекса плавления пластомера по сравнению с EPR. Ожидается, что это различие обеспечит улучшенную текучесть при литье под давлением.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 42

Недавно компаунды с высокой текучестью были внедрены для литья под давлением и сложных наружных автомобильных деталей. Эксплуатационные характеристики деталей в полевых условиях требуют, чтобы соединения обладали не только устойчивостью к низкотемпературным ударам, но и более высокой жесткостью для уменьшения веса детали и высокого качества поверхности для облегчения окраски. Для решения этой задачи были разработаны соединения с контролируемой кристалличностью как в основной смоле, так и в дисперсной каучуковой фазе. Например, может быть изготовлена смола PP-B, которая состоит из полипропилена с высокой текучестью и высокой кристалличностью и высокомолекулярного EPR. Этот PP-B может быть модифицирован пластомером с более низкой молекулярной массой и минеральным наполнителем для достижения желаемой комбинации жесткости и ударной вязкости. Примером такого компаунда является суперолефиновый полимер (TSOP).

Важной характеристикой этого типа соединений является то, что они содержат кристаллизующиеся сегменты, диспергированные в каучукообразных доменах. Были представлены электронные микрофотографии в трансмиссии основной фазы бампера, изготовленного из TSOP, при большом увеличении (до 30 000 раз). На этих микрофотографиях хорошо видна полимерная матрица (полипропилен) на белом фоне, а также диспергированные частицы эластомера, которые видны как темные объекты неправильной формы. Внутри диспергированных частиц эластомера видны полиэтиленовые включения. Эти перемычки образуются как из этиленовых сегментов EPR, так и из модификатора пластомера, диспергированного в каучуке. Кристалличность в каучуковой фазе увеличивает как жесткость, так и ударные характеристики смеси. Такие компаунды часто используются для изготовления внешних деталей автомобилей, таких как облицовка бампера, которая окрашена в тон остальной части автомобиля. Прикрепить краску к неполярной полиолефиновой поверхности может оказаться сложной технической задачей. Исследования показали, что модификатор ударной вязкости в составе компаунда может оказывать значительное влияние на адгезию краски.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 42

Недавнее исследование продемонстрировало, что компаунды, модифицированные пластомерными смолами, обеспечивают значительно лучшую адгезию, чем составы, модифицированные EPR. Улучшения были продемонстрированы как с обычной краской, так и с олефиновой краской на основе гидрированного состава полибутадиендиол / меламиновая смола для покрытия. Окрашенные панели были протестированы с помощью заранее разработанного автомобильными компаниями теста. В этом методе, который был разработан для имитации трения бампера автомобиля о неподвижный объект, такой как ограждение безопасности, используется плунжер с полусферической головкой, который трется по всей длине поверхности испытательной панели с запрограммированной скоростью и вертикально приложенной силой. Сила и общая энергия истирания регистрируются во время испытания, а удаление краски измеряется анализом изображения. Испытания проводились с использованием трех комбинаций температуры и силы удара для моделирования ряда реальных условий. С обеими системами окраски и во всех трех условиях испытаний компаунды, модифицированные пластомером, продемонстрировали лучшую адгезию к краске, чем компаунды на основе EPR. В целом же результаты с олефиновой краской были лучше, чем с обычной краской.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 42

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