Влияние различных металлов на свойства полипропилена

DOI: 10.32743/UniTech.2021.82.1-2.69-72

АННОТАЦИЯ

В статье исследовано влияние соединений металлов на свойства полипропилена. Влияние соединений металлов полипропилена на вязкость жидкости анализировали с использованием метода исследования ПТР.

ABSTRACT

The article examines the influence of metal compounds on the properties of polypropylene. The effect of polypropylene metal compounds on the viscosity of the liquid was analyzed using the PTR method.

Ключевые слова: полипропилен, ПТР, ацетат цинка, ацетат никеля, ацетат кадмия, ацетат свинца, модификация.

Keywords: polypropylene, PTR, zinc acetate, Nickel acetate, cadmium acetate, lead acetate, modification.

Введение. В данной статье рассматриваются вопросы модификации полимеров, как способа синтеза высокомолекулярных соединений с улучшенными свойствами, представляющий значительный интерес с практической и научной точки зрения.

Сегодня быстрый рост производства и мирового населения приводит к увеличению спроса на полимеры из года в год. Спрос на полимеры растет день ото дня, особенно в промышленности и производстве. В связи с этим автомобильная промышленность предъявляет высокие требования к конструкции полимерных материалов. В решении этой проблемы, ввиду невысокой стоимости и масштабности производства, большое значение имеет модификация полимеров и их широкое использование в различных областях производства полимерных композиционных материалов, отвечающих современным требованиям. Получение композиционных материалов, отвечающих ряду требований, таких как модификация полимеров, улучшение их физико-механических свойств, добавление добавок без изменения их состава, в настоящее время является основой научных исследований.

Научное обоснование следующих решений по производству автомобильных и бытовых пластмассовых деталей в мире проводятся на основе новых композиционных материалов: подбор различных реакционно-активных модификаторов для минеральных модификаторов микро- и наноразмеров, добавляемых в полимеры; модификация полимеров с помощью дисперсных частиц; модификация поверхности минеральных дисперсных модификаторов химически активными веществами для улучшения комплексных свойств получаемых соединений; необходимо улучшить коллоидные физико-механические свойства путем добавления к полимерам высокомолекулярных поверхностно-активных веществ[1].

Экспериментальная часть. Модификация ПП путем введения различных добавок позволяет существенно изменить свойства базового полимера, регулировать его технологические и эксплуатационные свойства. В частности, для направленного улучшения физико-химических свойств ПП в настоящее время широко применяются методы модификации, заключающиеся в создании новых композитных материалов.

Подбор модификатора, его содержание в зависимости от природы полимера является одним из наиболее доступных и дешевых способов получения полимерного материала с изменяющимися в широком диапазоне характеристиками и свойствами.

Результаты и их обсуждение. Химическая модификация полипропилена, т.е. направленное изменение  его физических, механических или химических свойств,  введением в макромолекулу новых функциональных групп, сшиванием или сополимеризацией,  представляет большой интерес с научной и практической точки зрения.

По результатам анализа полученных данных, оптимальная рецептура ацетат цинка для достижения максимально возможного эффекта повышения комплексных свойств композитов установлено добавка под номером 1. Как видно из полученных результатов рецептура №1 при добавлении 3 масс. % цинк ацетата в состав базового полипропилена, продемонстрирует наилучшие результаты. После детального анализа установлено что, ацетат цинка способствует к повышению плотности на 2%, модуль упругости при изгибе на 20%, теплостойкости на 8,6°С при сохранении исходных значений ПТР и предел текучести при растяжении.

Таблица 1.

Реологические свойства ПП, модифицированного солями ацетатов металлов

Можно видеть, что ПТР модифицированных полимеров в 1, 2, 3, 4 и 5% различных ацетатов металлов на 3-4% выше, чем у немодифицированных полимеров (рисунок), и этот принцип одинаков для всех солей ацетатов металлов.

Рисунок 1.  Зависимость ПТР от концентрации модификатора

Таблица 2.

 Физико-механические свойства полученных композиционных материалов

Результаты  показывают, что показатель текучести расплава полученных композитов увеличивается с увеличением концентрации ацетатных остатков между макромолекулами полимера. Однако было предположение, что атомарные частицы металла должны располагаться между макромолекулами полимера и показатель текучести расплава композита должен был уменьшиться по мере увеличения количества частиц металла, поскольку атомарные частицы металла при температуре переработки ПП (200-230 ⁰С) не подвергаются никаким физическим или химическим воздействиям. Ожидалось, что  частицы металла будут действовать как механический барьер, для текучести макромолекулы полимера. Однако полученные результаты показали, что влияние ацетатных остатков на макромолекулы полимера оказывают более сильный эффект.

В ходе анализа результатов, было выявлено что введение ацетат цинка в полимер улучшает комплекс физико-механических свойств полиолефинов. Стоит отметить, что присутствие атомарных частиц цинка способствует к значительному повышению теплостойкости, модуль при изгибе базового полипропилена.

Таким образом, улучшение физико-механических свойств и теплостойкости полимерных композитов на основе полипропилена, наполненного частицами цинка/никеля, максимальный эффект достигается при использовании 3 масс. % ацетата Zn. По всей видимости, полученный результат можно объяснить препятствиями со стороны Zn, обладающих высокой собственной прочностью и жесткостью. Полимерные композиты с Zn являются многообещающими функциональными материалами с обширной сферой возможных применений в качестве эффективных модификаторов для полимеров.

Термические свойства полиэтилена низкой плотности, наполненного металлсодержащими олигомерными антипиренами, характерные характеристики олигомерных антипиренов изучали методами ДСК и СЭМ. Лабораторные исследования показали, что синтезированные олигомерные антипирены могут быть использованы в качестве наполнителей для полимерных материалов.

Список литературы:

1. Айзинсон И. Химически активные добавки. / Айз инсон И., Екимов А. Пластике, № 7, 2008. с. 34-39.
2. Дерягин Б.В., Жеребков С.К. Смачивание минеральных наполнителей каучуками общего назначения. Журнал прикладной химии. № 2, том 1, с. 122-129.
3. Липатов Ю.С. Межфазные явления в полимерах. Киев. 1986. 260 с.
4. Тожиев П.Ж., Нормуродов Б.А., Тураев Х.Х., Нуркулов Ф.Н., Джалилов А.Т. Изучение физико- механическиx свойств высоконаполненных полиэтиленовых композиций // Universum : Химическая технология : электронный научный журнал 2018 № 2 (47). С. 62-65
5. Тураев Э.Р., Джалилов А.Т., Микро и нано композиционные материалы на основе полиолефинов// Монография. «Fan va texnologiyalar Markazining basmaxonasi». Ташкент –017. –С.1-90.