Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 51

17 ноября 2020
Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 51

В прошлый раз мы выяснили, что использование силана не привело к значительному улучшению адгезии полипропилена к чистому стеклу. Это было доказано опытным путем: когда уровень силана увеличился с 1 до 2,5%, прочность межфазной связи действительно увеличилась с 32 до 46 МПа. Это было подтверждено SEM-исследованием 30% армированного стекловолокном полипропилена. Стеклянные хлопья обрабатывали от 0 до 0,8% N-β- (N-винилбензиламино) -этил-γ-аминопропилтриметоксисилана. Количество полипропилена, остающегося на поверхности после разрушения, увеличивалось с повышением уровня силана. Было также показано, что силан изменяет морфологию полимерной основы, вызывая зародышеобразование на границе раздела наполнитель – основа. Влияние связующего агента на характеристики разрыва произошло при очень низкой концентрации. Предел прочности на разрыв 30% армированного стекловолокном полипропилена увеличился почти на 30% с 0 до 0,3% содержания силана. Дополнительное количество силана до 0,9% оказало незначительное влияние на предел прочности при растяжении. Модуль упругости при растяжении оставался постоянным для всех уровней силана.

Недавняя тенденция заключается в поставке предварительно гидролизованного силана на водной основе. Преимущество составителей рецептов – простота использования. По крайней мере несколько поставщиков заявляют о достижении эквивалентных характеристик обычного силана. Уменьшение или полное устранение содержания летучих органических соединений (ЛОС) – еще одна важная проблема, которую необходимо решать. Этанол считается экологически чистым растворителем, а метанол или изопропанол – загрязнителями. Силилированные полимеры доступны на рынке уже достаточно давно, и современная тенденция заключается в распространении этой технологии на смазочные материалы и зародышеобразователи. Было обнаружено, что полимерный силан оказывает большее влияние на свойства композита. Когда гидролизованные силаны связываются с поверхностью стекла, желательно полностью исключить воду с поверхности стекла после высыхания. Гидролиз и термическое сопротивление связи силан-стекло требуют дальнейшего улучшения. Теперь рассмотрим роль размеров стекловолокна для полипропилена. Хотя доказано, что силан образует ковалентную связь с поверхностью стекла и обеспечивает межфазную прочность композитов, производители стекловолокна должны использовать многие другие ингредиенты в своих составах для проклеивания.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 51

Обычно эти составы можно отнести к категории пленкообразователей для связывания нитей вместе для последующей обработки. Также используются такие добавки, как лубриканты для уменьшения пыльности и улучшения текучести, антистатики для устранения статического электричества и накопления пыли, пластификаторы для повышения гибкости и контроля растворимости растворителей, и зародышеобразователи для улучшения свойств композита. Другие распространенные химические добавки: кислоты для регулирования pH, антиоксиданты для предотвращения пожелтения и поверхностно-активные вещества для стабильности размера. Эмульсия полипропилена используется в качестве пленкообразователя вместе с пленкообразователем, уретаном или эпоксидной смолой. Влияние полипропиленового пленкообразователя и добавления полиуретанового или эпоксидного пленкообразователя изучалось достаточно давно. Стекловолокно, проклеенное аминосиланом (A1100) с пленкообразователем или без него, испытывали в гомополимере полипропилена и полипропилене с привитым малеиновым ангидридом. Результаты показывают, что при замене матрицы смолы с неполярного гомополипропилена на малеинированный полипропилен IFSS только на голых волокнах увеличивается на 45%.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 51

С таким упором на механизм связующих агентов силан A1100 не реагирует с гомополимером. Эпоксидный пленкообразователь ничего не делает на границе раздела стекло-гомополипропилен, но фактически ухудшает IFSS в химически модифицированном полипропилене. Полипропиленовая дисперсия является лучшим пленкообразователем для полипропиленовой смолы. Многие исследователи не обращают внимания на диффузионную теорию адгезии. Хотя стекло и полимер являются двумя разными материалами, покрытие на поверхности стекла играет важную роль в межфазной адгезии. Адгезия между клеем на стеклянной поверхности и полимерной матрицей максимальна, когда параметры растворимости этих двух совпадают. Иногда его описывают как «подобное растворяется в подобном». Большинство полипропиленовых дисперсий изготовлено из химически модифицированного полипропилена. Неудивительно, что комбинация силана и полипропиленовой дисперсии лучше всего работает в связанной полипропиленовой системе. Это дополнительно подтверждено с помощью метода вытягивания одиночных волокон и микрокапель. IFSS нестандартного стекла и гомополимера составляет 5,7 МПа. Эффект от размера и сцепленного полипропилена выше. Сообщается, что максимальное значение IFSS составляет 20,2 МПа. Более поздняя работа Nippon Electric Glass (NEG) расширила пленкообразователь, включив в него акрил-стирол.

Стекло проклеено аминосиланом и тремя различными типами пленкообразователей: эмульсией сополимера акрил-стирола, гомополимером полипропилена и дисперсией полипропилена, модифицированной малеиновым ангидридом. Интересен тот факт, что даже с не столь эффективным пленкообразователем, таким как акрил-стирол, коэффициент IFSS которого с гомополимером полипропилена составляет 0,9 МПа, матрица связанной полипропиленовой смолы все же может обеспечивать достаточно высокую межфазную прочность. Этот механизм отличается от рассмотренного ранее формирования эпоксидной пленки. Более высокое перемешивание может немного улучшить IFSS системы, но оказывает незначительное влияние на не оптимизированную систему. До недавних пор не хватало прямого сравнения влияния силана и пленкообразователя на конечные свойства композита. Но недавние работы включают в себя испытания коммерческого армирования 968 (образец A) в полипропилене. Образец B представляет собой стекло E с размерами только с полипропиленовой дисперсией, а образец C – только с силаном. Образец D представляет собой стекловолокно из Е-стекловолокна водяного размера с таким же диаметром волокна 13,3 мкм. Результаты ясно демонстрируют преимущество подходящего пленкообразователя не только для обрабатываемости, но и для конечных свойств композита. На снимках, сделанных с помощью СЭМ, неровная поверхность стекловолокна в образцах указывает на то, что стекло без покрытия и стекло, обработанное силаном, почти не связываются с полипропиленовой смолой, тогда как стекловолокно, проклеенное полипропиленовой пленкой показывает небольшое прикрепление смолы.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 51

Безразмерное стекловолокно и стекловолокно, содержащее только силан, не могут обрабатываться промышленным оборудованием для обработки материалов. Без пленкообразователя происходит оседание пыли и разрушение волокна – это слишком большие проблемы для производителей смесей при переработке стекловолокна. Кристаллический карбоксилированный полипропилен, такой как Hercoprime G, и карбоксилированный аморфный полипропилен, такой как Epolene E-43, можно использовать в качестве основного полимера для получения полипропиленовой дисперсии. Чтобы сделать эмульсию полипропилена, полимер нагревают до 170–175 °C. В качестве поверхностно-активного вещества можно использовать Triton X-100, этоксилированный алкилфенол, или Igepal CO 630, этоксилированный нонилфенол. Полиолефин, модифицированный кислотой, должен быть нейтрализован основанием, таким как диэтилэтаноламин, для поддержания стабильности дисперсии. Поверхностно-активное вещество смешивают с расплавленным полиолефином, а затем добавляют основу. После того, как смесь прореагирует и хорошо перемешается, добавляют воду для быстрого охлаждения смеси. Одной из коммерчески доступных эмульсий карбоксилированного аморфного полипропилена является RL-5440, а эмульсии карбоксилированного кристаллического полипропилена – RL-5140. Также используется линейка полиэмульсий с широким выбором неионных или катионных составов на основе полипропилена с привитыми акриловыми кислотами и малеиновым ангидридом.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 51

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