Влияние металлсодержащих ацетатов на термические свойства полипропилена

АННОТАЦИЯ

В статье исследовано влияние соединений металлов на свойства полипропилена. Влияние соединений металлов полипропилена на вязкость жидкости анализировали с использованием метода исследования ПТР. На сегодняшний день спрос на нанокомпозиты в химической промышленности составляет большую часть их производства. Несмотря на небольшую долю наноразмерных частиц в химической промышленности, спрос на модификаторы растет с каждым днем. В статье исследована модификация полипропилена ацетатом металла. Состав полипропилена не изменился, но его свойства изменились.

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. Today, the demand for nanocomposites in the chemical industry accounts for most of their production. Despite the small share of nanoscale particles in the chemical industry, the demand for modifiers is growing every day. The article examines the modification of polypropylene with metal acetate. The composition of polypropylene has not changed, but its properties have changed.

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.

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.

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.

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.

Таблица 1.

Физико-механические свойства полученных композиционных материалов

По результатам анализов полученных данных, оптимальная рецептура ацетата цинка, для достижения максимально возможного эффекта повышения комплексных свойств композитов, установлена добавка под номером 1. Как видно из полученных результатов, рецептура при добавлении 3 масс. % цинка ацетата в состав базового полипропилена, продемонстрирует наилучшие результаты. После детального анализа установлено, что ацетат цинка способствует к повышению плотности на 2%, модуля упругости при изгибе на 20%, теплостойкости на 8,6°С при сохранении исходных значений ПТР и предела текучести при растяжении.

Таблица 2.

Реологические свойства ПП, модифицированного солями  ацетатов металлов

Видно, что ПТР модифицированных полимеров, с увеличением модификаторов до 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

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(200-230⁰С) 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.

Рисунок 2. Зависимость ПТР от концентрации модификатора

С увеличением количества ацетата в полимерах содержание ПТР увеличивается, и этот процесс наблюдается до тех пор, пока концентрация модификатора не достигнет 5%. Свыше 5% содержание ПТР остаётся без изменения.

Данная работа посящена разработке нового микро-, нано- композиционного материала на основе ПО, модифицированного различными наполнителями, поиску оптимальной рецептуры для достижения высоких физико-механических и эксплуатационных характеристик композиционного материала.

В результате проведенного обзорного поиска эффективных способов получения микро- и нано- композиционных материалов на основе полиолефинов и металлсодержащих веществ доказано, что технологически и экономически наиболее эффективный способ, - это способ смешения компонентов в расплаве или в процессе синтеза.

Список литературы:

1. Карпова С.Г., Леднева О.А., Николаева Н.Ю. Физико-механические свойства модифицированного полиэтилена//Высокомолекулярные соединения, Серия А. –1994. –т36.–№5.–C.788-793.
2. Кербер М.Л., Лебедева Е.Д. Получение структура и свойства модифицированных аморфно-кристаллических термопластов//Л.ОНПО “Пластполимер”. –1986. –С. 139–154.
3. Красов К.В., Мамаджанов Н.Ш.Модификация полиэтилена высокой плотности для производства экструзионных изделий//Успехи в химической технологии. -2009.-Т.23,-№5,-С.47-51.
4. Ананьев М.И., Новиковский Е.А.Модификация полиэтилена углеродными наночастицами для производства многослойных высокопрочных пленок //Ползуновский вестник.–2016.–№2.–C.227-229.
5. Трофимчук Е.С., Полянская В.В. Вличние диоксидов титана и кремния на термостабильность изотактического полипропилена, деформационного по механизму крейзинга// Высокомолекулярные соединения А,-2015,-Т57,-№1,-С.15-26