УЛУЧШЕНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ТРЕХФАЗНОГО ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА С ПОМОЩЬЮ АМИДЫ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

АННОТАЦИЯ

Полипропилен с эластомерами и минеральными наполнителями (ПКМ) позиционируется как потенциальная альтернатива акрилонитрилбутадиенстиролу при его использовании в автомобильной промышленности для производства крашенных экстерьерных деталей. Данная статья посвящена исследованию влияния амидо жирных кислот на шероховатости трехфазного ПКМ.  В ходе работы были получены образцы ПКМ с амиды жирными кислотами и протестированы на Атомно-силовом микроскопе Agilent 5500 при комнатной температуре. В работе применены кремниевые кантилеверы жесткостью 9.5 Нм-1 с частотой 192 кГц. Максимальная область сканирования по координатам Х, Y составляет 20×20 мкм2, по Z-1 мкм.

АBSTRАСT

Polypropylene with elastomers and mineral fillers (PCM) is touted as a potential alternative to acrylonitrile butadiene styrene in the automotive industry for the production of painted exterior parts. This study investigates the effect of fatty acid amide on the roughness of three-phase PCM. During the work, samples of PCM with fatty acid amides were obtained and tested on an Agilent 5500 Atomic Force Microscope at room temperature. Silicon cantilevers with a rigidity of 9.5 Nm-1 and a frequency of 192 kHz were used in this work. Maximum volume the scanning range along the X, Y coordinates is 20×20 µm2, and along the Z-1 µm.

Ключевые слова: полипропилен, эластомер, тальк, амиды жирных кислот, щерохаватость содержание золы, экструдер, термопластавтомат.

Kеywоrds: polypropylene, elastomer, talc, fatty acid amides, roughness, ash content, extruder, injection molding machine.

Шероховатость поверхности трения определяется условиями получения образцов полимера. Так, для экземпляров, которые получены в результате формования, микрогеометрия поверхности обусловлена особенностями поверхности пресс-формы. Если полимер получен на предельно гладких поверхностях осаждением из раствора, плавлением и прочими подобными действиями, то важен вклад надмолекулярных структур. Очень сильно влияют на поверхностную структуру полимера окислительные процессы, обусловленные действием кислорода воздуха или озона. Отмечается, что каучуки более подвержены окислительным процессам, чем термопласты [1].

Шероховатость поверхности определяется как «совокупность неровностей с относительно малыми шагами, образующих рельеф поверхности и рассматриваемых в пределах участка, длина которого выбирается в зависимости от характера поверхности и равна базовой длине h» [2]. Основываясь на постулатах приведенного выше определения, становится очевидным, что понятие «шероховатость» связано с базовой линией – длиной участка поверхности, которую выбирают для определения шероховатости без учета неровностей, шаг которых больше базовой длины. Точное измерение микронеровностей и количественная оценка шероховатости проводится с помощью вида профиля, то есть с учетом результата рассмотрения сечения поверхности плоскостями, ориентированными в заданном направлении. Для количественной оценки шероховатости принято использовать следующие параметры: среднее арифметическое отклонение профиля, среднее квадратичное отклонение профиля, высота неровностей, средняя высота неровностей, максимальная высота неровностей и подобные им. [2]. В практике переработки литьем под давлением известны такие виды дефектов, как: отклонение цветового тона, шероховатость поверхности, сгустки, скопления агломератов, пробелы, полосы, шлиры, затенения и коробление [3].

Целью данной работы являлось исследование влияния модификатора на основе амиды жирных кислот на шероховатость трехфазных компаундов на основе полипропилена.

Новизна работы: получение трехфазного композиционного материала на основе полипропилена для производства автомобильных экстерьерных деталей на основе местного сырья с улучшенными свойствами.

Методика эксперимента. В работе использовались полипропилен J-350  продукции компании СП ООО «Uz-Kor Gas Chemical» производимых по технологии «Lotte Chemical», полиолефиновый эластомер корейского производства LG Chem и амиды жирных кислот СКД-1.5. В качестве наполнителя использовался мелкодисперсный тальк марки МT-1, продукция Республики Узбекистан компании ООО «Al-Rasa». Для проведения испытания разработали рецептуру, которая приведена в таблице 1.

Таблица 1.

Рабочая рецептура для проведения испытание

Предварительно все компоненты смешивали вручную, в течение 15 мин. и загружали в двухшнековый лабораторный экструдер. Компаунд, состоящий из полипропилена, эластомера, талька, CКД-1.5, был получен методом экструзии при температуре 210 °С с частотой вращения шнеков 100 об./мин. Образцы для испытаний были изготовлены на термопластавтомате (ТПА) – методом литья под давлением.       Для определения шероховатости полученных образцов размер сканируемой области составлял от 1 до 50 мкм. Микроскопия проводилась на воздухе полуконтактным методом, с помощью регистрации изменения амплитуды колебаний счетной стрелки, что указывает на топографию поверхности и колебания межфазного движения (фазовое обнаружение), показывая сцепление локальных поверхностей между собой. Результаты испытаний атомно-силовой микроскопии показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Результаты атомно-силовой микроскопии

После испытаний образцов на атомно-силовом приборе было выявлено: образец, который содержит СКД-1.5, заметно улучшил шероховатость полученных экземпляров. В таблице 2 показаны результаты атомно-силовой микроскопии.  

Таблица 2.

Результаты атомно-силовой микроскопии

Выводы: в результате проведенного исследования было разработано ПКМ с улучшенными свойствами  на основе местного сырья. С помощью  СКД-1.5 во время переработки ПКМ замечена улучшенная обработка, легкость высвобождения из формы образца, снижение коэффициента трения, а также устойчивость к царапинам. СКД-1.5 ни чем не влияла на остальные параметры, например, как содержание золи и ПТР.  

Список литературы:

1. Аверко-Антонович И. Ю., Бикмиллин Р. Т. Методы исследования структуры и свойств полимеров. – Казань: КГТУ, 2002. – 604 с. 
2. Лельчук В. А. Поверхностная обработка пластмасс. – М.: Химия,1972. – 184 с.
3. Нестеренкова А. И. Системы на основе полипропилена с улучшенными эксплуатационными и технологическими свойствами : дис. … канд.тех.наук. – Москва, 2007. – 162 с.