CC BY
23
УДК 67.03:678
Акимов В.В., Хасянов Р.Ш., Осипчик В.С., Лыткин Р.П., Воробьева К.Н.
ВЛИЯНИЕ ВВЕДЕНИЯ КОНЦЕНТРАТОВ СТАБИЛИЗИРУЮЩИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭТИЛЕНА НА ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛИПРОПИЛЕНА
Акимов Вадим Вячеславович, студент 2 курса магистратуры кафедры технологии переработки пластмасс, e-mail: [email protected]
Хасянов Рушан Шамильевич, прикрепленец кафедры технологии переработки пластмасс; Осипчик Владимир Семенович, д.т.н., профессор кафедры технологии переработки пластмасс; Лыткин Роберт Павлович, студент 4 курса бакалавриата кафедры технологии переработки пластмасс; Воробьева Ксения Николаевна, студентка 3 курса бакалавриата кафедры технологии переработки пластмасс, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева; Россия, 125047, Москва, Миусская пл., д. 9.
В статье исследовано влияние введения концентратов стабилизирующих систем на основе полиэтилена на деформационные характеристики полипропилена. Показано, что введение определенной концентрации термо- и светостабилизирующей системы на основе полиэтилена влияют на прочность и относительное удлинение образцов из полипропилена.
Ключевые слова: полипропилен, полиэтилен, стабилизирующие системы, растяжение, относительное удлинение.
INFLUENCE OF THE INTRODUCTION OF CONCENTRATES OF STABILIZING SYSTEMS BASED ON POLYETHYLENE ON THE DEFORMATION CHARACTERISTICS OF POLYPROPYLENE
Akimov V.V., Khasyanov R.Sh., Osipchik V.S., Lytkin R.P., Vorobjeva K.N. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The influence of the introduction of concentrates of stabilizing systems on the basis of polyethylene on the deformation characteristics ofpolypropylene is investigated in the article. It has been shown how the introduction of several amounts of concentrations of thermo- and light stabilizing systems based on polyethylene affect the strength and relative elongation of samples from polypropylene.
Keywords: polypropylene, polyethylene, stabilizing systems, stretching, elongation.
Введение
Полипропилен является одним из самых распространенных базовых полимеров. Его можно перерабатывать как экструзией, так и литьем под давлением. Благодаря хорошим физическим свойствам он может применяться в различных отраслях промышленности, в том числе в автомобилестроении (корпуса приборов, элементы интерьера и т.д.). Из него производятся корпуса и детали бытовых приборов, контактирующих с пищевыми продуктами. Он применяется в медицине, из него можно получать прозрачные пленки, благодаря этому он является одним из лидеров использования в индустрии упаковки. Также одним важным свойством полипропилена является возможность изготовления из него волокон, которые используются для получения полотна и нетканых материалов. Недостатками чистого полипропилена является его низкая морозостойкость- около 16°С, чувствительность к световому и кислородному воздействию.
В процессе производства и эксплуатации изделия из полипропилена подвергаются различным воздействиям, что ухудшает его физические, механические, реологические и эксплуатационные свойства. Одним из самых значительных видов воздействий на его свойства является термодеструкция и фотодеструкция. Чтобы увеличить время использования изделий из
полипропилена и сохранения его первоначальных свойств, необходимо вводить в полимер стабилизаторы. Стабилизаторы вводят как непосредственно в чистом в виде, так и в виде мастербачей (концентрат вещества в полимере) для лучшего распределения малых количеств добавки [1].
Цель работы - изучение изменения прочности и относительного удлинения при разрыве полипропилена в зависимости от содержания концентрата термо- и светостабилизирующей системы на основе линейного полиэтилена.
Экспериментальная часть
Для испытаний был выбран полипропилен III130 (ТУ 2211-074-05766563-2005 с изм. I-3 производства ОАО «Уфаоргсинтез»). Концентраты были сделаны на основе линейного полиэтилена ЛПЭ318В (EN10204-2.2 производитель Sabic) с вводом термо- и светостабилизаторов через шестизонный двухшнековый экструдер с однонаправленным вращением шнеков компании Nanjing Chuangbo Machinery Co. при температурах от 170 до 190°C и с отношением L/D = 42 (D = 26мм). Затем непосредственно в полипропилен, также на двухшнековом экструдере, были введены мастербатчи концентрацией 1, 2, 3,5 и 7мас.%. Далее для испытаний на растяжение были отлиты под давлением образцы типа 1В по ГОСТ 11262-2017 [2]. На гидравлической универсальной разрывной машине типа
Р были испытаны по 10 образцов каждой концентрации при комнатной температуре, а также образцы чистого полипропилена. Далее были вычислены средние арифметические значения прочности (рис.1) и
относительного удлинения дгш каждого образца (рис.2).
35 ЗС 25 2С 15 10 5
Количество ввода концентрата стабилизатора на основе ЛПЭ31В
Рис.1. Изменение прочности III130 в зависимости от количества ввода концентрата стабилизатора на основе
ПЭ: 1 -ПП30 чистый; 2 - ПП30 + 1% мастербатча; 3 -III130 + 2% мастербатча; 4 - ПП30 + 3,5% мастербатча; 5 -ППЗО + 7% мастербатча
I
ЕЁ
Количество ввода концентрата стабилизатора на основе /11*118
Рис.2. Изменение относительного удлинения ПП30 в зависимости от количества ввода концентрата стабилизатора на основе ПЭ: 1 -ПП30 чистый; 2 - ПП30 + 1% мастербатча; 3 - ПП30 + 2% мастербатча; 4 - ПП30 + 3,5% мастербатча; 5 - ПП30 + 7% мастербатча
В качестве сравнения был испытаны образцы чистого III130 со средним относительным удлинением 380,33%. По паспорту на материал полипропилен Бален 01030 указано относительное удлинение на разрыв 200400%. По паспорту на материал линейный полиэтилен 318В Sabic относительное удлинение 710%.
Из рисунка 1 видно, что прочность образцов остается неизменной по сравнению с прочностью чистого полипропилена в пределах погрешности. Из рисунка 2 видно, как небольшое количество полиэтилена негативно сказывается на относительное удлинение полипропилена. Подобный результат влияния полиэтилена на полипропилен описывается в работе [3]. При введении 1мас.% мастербатча относительное удлинение образца по сравнению с чистым полипропиленам ухудшилось более чем в 2 раза. Далее при увеличении концентрации концентрата до 2мас. и 3,5мас.% удлинение увеличивается с увеличением концентрации мастербатча, но оно также
меньше по сравнению с чистым ПП30. Затем при увеличении концентрации до 7мас.% наблюдается значительное увеличение относительного удлинения образца. По сравнению с чистым ПП30 удлинение с концентрацией мастербатча в 7мас.% увеличивается в 1,5 раза.
Результаты испытаний образцов полипропилена показаны на рисунке 3.
0 12
Рис.3. Образцы полипропилена до и после испытаний: 0-исходный образец; 1 - III 130 чистый; 2 -III 130 + 1% мастербатча; 3 - III130 + 2% мастербатча; 4 -III130 + 3,5% мастербатча; 5 - III130 + 7% мастербатча
Данные эффекты предположительно возникают вследствие того, что ЛПЭ в малых количествах ведет себя как диспергированный наполнитель и не влияет на прочностные характеристики, но в свою очередь III130 и ЛПЭ плохо совместимы и на границе раздела ПП30/ЛПЭ сконцентрированы дефекты, которые могут значительно влиять на деформационные характеристики изделия. Однако, при последующем увеличении содержания ЛПЭ в смеси удлинение при разрыве заметно возрастает. Это может быть связано с тем, что в высоких концентрациях ЛПЭ выделяется в отдельную сплошную фазу, которая при разрыве и придает материалу удлинение, присущие чистому ЛПЭ 318.
Авторы выражают благодарность компании ООО «Гамма-Пласт», в лице директора по науке и развитию Захарову Дмитрию Борисовичу за предоставление материалов и оборудования для испытаний.
Список литературы
1. Манфред А. и др. Мастербатчи красителей и добавок в практике: Техническая литература: - изд.: VM VERLAG GmbH Кёльн, 2007. - 198 с.
2. ГОСТ 11262-2017. Пластмассы. Метод испытаний на растяжение. - Введ. 10.01.2018 М.: Стандартинформ, 2018. - 24 с.
3. Новинский Г.М., Никитина И.В., Филатов А.В., Крыжановский В.К. Влияние полимерных добавок на деформационно-прочностные и реологические свойства технологических отходов полипропилен-полиэтиленовых смесей // Технология высокомолекулярных соединений. СпбГТИ. - 2011. -№4. - С. 45-49.
