Модификация полиолефинов с металоксидными олигомерными модификаторами

DOI: 10.32743/UniTech.2021.83.2-3.58-61

АННОТАЦИЯ

Показано, что введение в полиэтилена и полипропилена металлсодержащего олигомерного антипирена улучшает физико-механические свойства, так же повышаются показатели горючести разработанных полимерматричных композитов.

ABSTRACT

It is shown that the introduction of a metal-containing oligomeric flame retardant into polyethylene and polypropylene improves the physical and mechanical properties, and the flammability indicators of the developed polymer-matrix composites also increase.

Ключевые слова: полимер, металлсодержащый олигомерный антипирен, модуль упругости, ударная вязкость

Keywords: polymer, polymer, metal-containing oligomeric flame retardant, modulus of elasticity, impact strength

Введение

В мире наночастицы, полученные из производных многоосновных кислот, представляют особый интерес для разработки наполнителей, пластификаторов, добавок, модификаторов и антипиренов.

Полиолефиновые термоэластопласты и композиции на основе полярных полимеров находят широкое применение в различных областях техники: транспортное строительство, изоляция электрооборудования, гидроизоляция [1;7;8]. Для улучшения технологических свойств и некоторых эксплуатационных показателей в данные композиции целесообразно вводить наполнители. При этом, как правило, ухудшается эластичность. Это объясняется многими факторами, в частности, недостаточной межфазной адгезией на границе раздела полимерная матрица-наполнитель [2;3;7]. Таким образом, актуальной задачей полимерной технологии является улучшение взаимодействия полимеров с наполнителями. В полимерной науке и технологии проблему введения наполнителей в композиции решают использованием аппретов, которые химически взаимодействуют с наполнителем и полимером, а также введением адгезионных добавок, улучшающих смачиваемость наполнителя [3;4;7].

В данной работе решалась проблема улучшения механических свойств наполненных смесей полиэтилена и полипропилена полиамида с металлсодержащими соединениями. Целью работы является улучшение механических свойств наполненных полиолефиновых термоэластопластов на основе полиэтиленов и полипропиленов и ацетат металла[3;7]. Разработку исследований полученных материалов на основе полипропилена, содержащих наноразмерные модификаторы, оказывающие влияние на надмолекулярную упаковку макромолекул полимера и таким образом на его физико-механические характеристики.

Экспериментальная часть. Химическая модификация полипропилена и полиэтилена, 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[3;7;8].

В настоящей работе с помощью метода деструкции оксид цинка непосредственно при компаундировании были получены нанокомпозиты ПП+Zn и полиэтилен ПЭ+Zn равномерной степени дисперсности неорганической фазы. Присутствия наночастиц Zn в полимерной матрице преобразует свойства базового полимера как показаны в таблицах №1 и №2.

В ходе анализа результатов, было выявлено что введение оксид 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[3;7].

Таблица 1.

Физико-механические свойства полученных композиционных материалов   на основе полиэтилена                                              

Таблица 2.

Физико-механические свойства полученных композиционных материалов на основе 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. % оксида 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[3;5].

Термические свойства полиэтилена низкой плотности, наполненного металлсодержащего олигомерного 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[3;6].

Для определения предельного температурного интервала эксплуатации полиэтилена, наполненного металлсодержащими олигомерными антипиренами, были получены термограммы образцов методом дифференциальной сканирующей калориметрии, определена теплостойкость по Вика[2].

На основании полученных термограмм были определены температуры начала плавления образцов композитов и температуры, соответствующие достижению максимального эндотермического эффекта плавления, энтальпии плавления и теплостойкость по Вика (таблица 3). Из таблицы 3 видно, что наполнение полимера оксидов металлов не оказывает большого влияния на температуру плавления. Введение металлсодержащими олигомерными антипиренами приводит к небольшому увеличению температуры теплостойкости[2].

Таблица 3.

Данные дифференциальной сканирующей калориметрии для композитов на основе полиэтилена, наполненного металлсодержащего олигомерного антипиренами

При использовании в качестве наполнителя 3 мас.% металлсодержащими олигомерными антипиренами наблюдается небольшой прирост температуры начала плавления, однако температуры, соответствующие максимальному эндотермическому эффекту плавления, практически одинаковы для всех рассматриваемых композитов. Поэтому можно принять, что наполнение металлсодержащими олигомерными антипиренами приводит к значительному изменению термостойкости полиэтилена. При введении от 2 до 5 мас.% металлсодержащими олигомерными антипиренами в полиэтиленовую матрицу несколько возрастает теплостойкость по Вика со 138°С до 149°С[2;6].

ВЫВОДЫ. Доказана возможность использования металлсодержащими олигомерными антипиренами в качестве наполнителя для полимерной матрицы.

Показано, что введение в полиэтилена и полипропилена металлсодержащими олигомерными антипиренами позволяет повысить весь комплекс теплостойкости, а также улучшить физико-механические показатели разработанных ПКМ.

Список литературы:

1. Айзинсон И. Химически активные добавки. / Айз инсон И., Екимов А. Пластике, № 7, 2008. с. 34-39.
2. Аликулова Д.А., Тожиев П.Ж., Тураев Х.Х., Джалилов А.Т. Влияние наполнителей на теплофизические свойства полиэтилена // Universum : Химия и технология : электронный научный журнал 2020 № 8 (74). С. 45-48
3. Бозорова Н.Х., Тураев Э.Р., Джалилов А.Т. Влияние атомов Zn/Ni на свойства полипропилена // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 7 (76)
4. Дерягин Б.В., Жеребков С.К. Смачивание минеральных наполнителей каучуками общего назначения. Журнал прикладной химии. № 2, том 1, с. 122-129.
5. Липатов Ю.С. Межфазные явления в полимерах. Киев. 1986. 260 с.
6. 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
7. Чагаев С. В. Модификация наполненных композиций на основе полиолефинов и полярных полимеров резорциновыми смолами : диссертация на соискание кандидата технических наук : - Казань, 2010.- 115 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2222
8. Чуков Н. А. Композиционные материалы на основе полипропилена и наноразмерных наполнителей : диссертация на соискание кандидата технических наук : - Нальчик, 2011.- 110 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/1845