Разработка композиционных материалов на основе полиэтилена, перлита и соолигомеров 2-пропенилфенола с малеиновым ангидридом | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 30 ноября, печатный экземпляр отправим 4 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Азимова Н. В., Байрамов М. Р., Агаева М. А., Гасанова Г. М., Джафаров В. Д., Бабаева Г. Р., Мусаева Г. Г. Разработка композиционных материалов на основе полиэтилена, перлита и соолигомеров 2-пропенилфенола с малеиновым ангидридом // Молодой ученый. — 2017. — №24. — С. 17-20. — URL https://moluch.ru/archive/158/44804/ (дата обращения: 18.11.2019).



Составлены новые композиции, состоящие из полиэтилена низкой плотности (1), перлита (2) (месторождения Пойли Агстафинского района Азербайджана) и соолигомеров 2-пропенилфенола с малеиновым ангидридом (3). Композиционный материал, полученный вальцеванием смеси, состоящий из 36–38 % (1), 54–57 % (2) и 5–10 % (3) обладает прочностью при разрыве 14,3–15,7 МПа.

Ключевые слова: полиэтилен, перлит, олигомерный модификатор, композиты

The physical-mechanical properties of composites of polyethylene-matrix, filler (perlite) and modifier of various compositions have been shown that the strength of composites in all depend on nature of modifier, matrix and used filler.

Key words: polyethylene, perlite, oligomer modifier, composites

Композиционные материалы, полученные на основе крупнотоннажных полимеров, различных наполнителей и олигомерных связующих, находят разнообразное применение [1].

При использовании в качестве основы полиолефинов, в частности полиэтилена, необходимо принимать во внимание степень его кристалличности, прочность связей в основной цепи, наличие разветвлений и др. факторы, от которых в значительной степени зависят протекание механохимического синтеза при вальцевании, экструзии и др. методах переработки [2]. Под влиянием значительных тепловых и механических воздействий может происходить деструкция полимера, сопровождающаяся изменением молекулярной массы, молекулярно-массового распределения, степени разветвленности макромолекул и др. показателей.

Кроме того, для достижения высоких эксплуатационных показателей материалов важное значение имеет подбор аппретирующих добавок и правильный выбор наполнителей с определенной степенью дисперсности с учетом возможных синергетических эффектов [3–6].

В настоящей статье приводятся результаты наших исследований по разработке композиционных материалов Пойли, Агстафинского района Азербайджана на основе полиэтилена низкой плотности, двойных соолигомеров 2-пропенилфенола с малеиновым ангидридом и наполнителя – (природного материала) перлита из месторождения. Последний представляет собой смесь, состоящую из SiO2 (66,82 %), Al2O3 (13,23 %), K2O (3,61 %), Na2O (3,36 %), MgO (1,47 %), FeO (3,27 %) и др. оксидов.

Использованные в работе соолигомеры были синтезированы блочной инициированной соолигомеризацией 2-пропенилфенола с малеиновым ангидридом (температура 800С, инициатор — Диниз, время реакции 3 часа). Mw=4486, Mn=630(Mw/Mn=6,9) (данные получены хроматографированием соолигомеров на гель-хроматографе «Kovo» (Чехия), неподвижная фаза — SeparonSGX, эльент – ДМФА) [6]. Независимо от соотношения исходных мономеров имеет место образование соолигомеров со строго чередующимися звеньями 2-пропенилфенола и малеинового ангидрида, что находится в соответствии с литературными данными по соолигомеризациивинильных мономеров с малеиновым ангидридом.

Рис. 1. Схема реакции

Композиции готовили смешением расплавленного полиэтилена (марки 15803–020) с наполнителем (перлитом) и соолигомером на лабораторных вальцах при температуре 130–1400С в течение 15–20 мин, до получения гомогенной массы.

Вначале были проведены лабораторные испытания композиций, состоящих только из ПЭ и наполнителя. Их соотношение составляло 90:10, 80:20, 70:30, 50:50 и 30:70. Было установлено, что с увеличением содержания наполнителя в смеси с ПЭ от 10 до 30 % не оказывает существенного влияния на прочностные свойства полученных композиций, в то время, как значения относительного удлинения, как и следовало ожидать, падают.

Далее были проведены испытания композиций, состоящих из ПЭ и наполнителя при их вышеуказанных соотношениях, но дополнительно содержащих в небольших количествах соолигомеры (5 и 10 %).

Были составлены также композиции, состоящие из ПЭ и соолигомеров, т. е. в которых наполнитель отсутствовал.

Прочностные свойства составленных композитов определяли на разрывной машине ЗИП (модель МР 0.5.1).

Полученные результаты приводятся в табл. 1.

Таблица 1

Результаты испытаний составленных новых композиций

Соотношение,% мас. ПЭ: наполнитель: соолигомер висходной композиции

Относительное удлинение,%

Предел прочности при растяжении Мпа (σ)

ПТР г/10 мин

1

100:0:0

600

11,3

2

90:10

90

10,2

3

80:20

80

11,2

4

70:30

64

9,6

5

60:40

39

13,1

0,31

6

50:50

28

10,5

0,26

7

40:60

26

14,6

0,22

8

30:70

17

15,1

Наполнитель: ПЭ: Соолигомер

9

95: 0: 5

172

8,6

0,25

10

90:0:10

74

8,3

11

80:15:5

63

9,6

12

70:20:10

55

10,5

13

57:38:5

47

12,6

0,13

14

54:36:10

27

11,6

0,11

15

38:57:5

21

15,7

16

36:54:10

17

14,3

Как видно из представленных в табл.1 данных, существенное влияние на прочностные свойства композиции оказывает наличие в нейсоолигомеров 2-пропенилфенола с малеиновым ангидридом (композиции 4–6). Предел прочности при растяжении составляет 12,1–12,5 Мпа (при относительном удлинении 17 %). Композиции, состоящие только из ПЭ и наполнителя (при их соотношении 90–70:20–30) по своим прочностным свойствам близки с ПЭ без наполнителя.

Однако при увеличении количества перлита до 60–70 % наблюдается значительное улучшение прочностных свойств и снижение относительного удлинения.

Из этих результатов проведенных сравнительных исследований видно, что при включении в состав композиции ПЭ-наполнитель дополнительно модификатора (соолигомеров) достигаются достаточно высокие результаты по устойчивости к растяжению.

Следует отметить, что модифицирующие добавки (обычно соединения с полярными группами) в процессе вальцевания составленной композиции участвуют в так называемых «механико-химических синтезах». Очевидно, что при этом происходит частичная деструкция полиэтиленовых цепей и участие модификатора в реакции «сшивки» цепей. При включении в композицию 5 % модификатора (что составляет 4,8 % в смеси) происходит образование относительно редкой сетки. При увеличении его количества до 10 % (в композиции ~9,5 %) частота сетки выше, предел прочности при этом достигает 12,1–12,5 Мпа (относительное удлинение составляет 17 %). По-видимому, в реакции могут частично участвовать и винилиденовые группы обычно имеющиеся в ПЭ.

Общеизвестно, что при вальцевании например, каучуков на холоду и даже при простом многократном сжатии под прессом в присутствии малеинового ангидрида наблюдается присоединение последнего к полимерным цепям, при которых возможны, как внутримолекулярные, так и межмолекулярные превращения [7].

Очевидно, что при взаимодействии ПЭ с соолигомером 2-пропенилфенола с малеиновым ангидридом можно ожидать образования сшитых структур путем участия звеньев малеинового ангидрида с макрорадикалами, образующимися вследствие частичной механодеструкции [8].

Таким образом, структура и прочность образующихся композитов будет во многом зависит от природы модификатора, полимера и наполнителя.

Полученные композиционные материалы рекомендуются при изготовлении различных изделий в промышленности и в быту.

Литература:

  1. Филиппов П. В., Крюкова И. М. // Современные техника и технологии: Труды VI Межд. научно-практ. Конф. Молодых ученых, Томск, 2000, с. 331–333.
  2. Джафаров В. Д. Исследование влияния наполнителей на надмолекулярную структуру и свойства полиэтиленовых композиций. // Процессы нефтехимии нефтепереработки, 2005, с. 63–80.
  3. Джафаров В. Д. Исследование свойств наполненных полиэтиленовых материалов, аппретированных сополимерами малеинового ангидрида. // Высокомолекулярные соединения, 2006, с. 71–79.
  4. Джафаров В. Д., Эфендиев А. А. Синергетический эффект смесей минеральных наполнителей в композициях на основе аппретированного полиэтилена высокого давления. // Пластические массы, 2007, с. 28–30.
  5. Джафаров В. Д., Бабаева Г. Р., Велиев И. В. Создание высоконаполненных композиций на основе полиэтилена низкой плотности, каолина и полимерного аппрета. // Вестник Азерб. Инженерной Академии, 2013, с. 83–86.
  6. Магеррамов А. М., Байрамов М. Р., Азимова Н. В. Получение соолигомеров 2-пропенилфенола с малеиновым ангидридом и исследование их превращений с аминами в качестве ингибиторов коррозии стали. // Прикладная химия, 2014, т. 87, вып. 4, с. 463–467.
  7. Барамбойб Н. К. Механохимия высокомолекулярных соединений, М., изд. Химия, 1971, с. 151–152.
  8. Гуль В. Е. Структура и прочность полимеров, М., изд. Химия, 1071, с. 340.
Основные термины (генерируются автоматически): малеиновый ангидрид, относительное удлинение, наполнитель, композиция, предел прочности, перлит, район Азербайджана, соотношение, существенное влияние.


Похожие статьи

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

В статье рассматривается влияние наполнителей на свойства композиционных материалов.

Введением в композиты наполнителей можно повысить теплостойкость, снизить горючесть, изменить твердость и прочность, повлиять на другие свойства материала [17, 19].

Полимерные композиционные материалы на основе полиэтилена...

Предел прочности при растяжении, МПа. 26.0. 31.0. Относительное удлинение при разрыве

Разработка композиционных материалов на основе полиэтилена, перлита и соолигомеров 2-пропенилфенола с малеиновым ангидридом.

Исследование механических свойств графитизированного...

Исследовано влияние предела прочности при растяжении и относительного удлинения от толщины пленки при различных количествах наполнителя.

На разрывной машине определяли предел прочности на разрыв и относительное удлинение.

Исследование влияния гранулометрических характеристик...

Определить влияние состава композиции, в том числе вида наполнителя и его гранулометрических характеристик на

В свою очередь латекс обладает высокой экологичностью, т. к. имеет водную основу, а эпоксидная смола обладает высокой прочностью.

Влияние пигментов на физико-механические характеристики...

Это соотношение обычно характеризуют значением объемной концентрации пигмента (ОКП).

Рис. 1. Предел прочности при растяжении пигментированных покрытий.

Влияние пигментов на прочность, относительное удлинение при растяжении ПУ покрытий.

Эпоксидные компаунды, наполненные дисперсным минеральным...

Следует отметить, что в эпоксидных композициях измельченный базальт ведет себя как активный наполнитель, повышающий свойства.

Влияние базальта на физико-механические свойства эпоксидной композиции состава: 70масс.ч.

Перспективы применения отходов сельскохозяйственных культур...

Максимальное значение предела прочности при растяжении составляет 21,75 МПа.

Существуют противоречивые свидетельства о влиянии химического состава наполнителя на механические свойства композитов.

Физико-механические и технологические свойства полиэтилена...

Основные термины (генерируются автоматически): шпинель магния, показатель текучести расплава, относительное удлинение, наношпинель магния, предел текучести, существенное влияние, полимерная матрица, последовательное введение, шлифовальная шкурка...

Применение в асфальтобетонных смесях минерального порошка...

Применение их в асфальтобетонных композициях позволяет получить асфальтовое вяжущее и

Для оценки влияния минерального порошка из перлита были выполнены испытания 4-х видов асфальтобетонных смесей.

Предел прочности на сжатие, МПа, при температуре

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

В статье рассматривается влияние наполнителей на свойства композиционных материалов.

Введением в композиты наполнителей можно повысить теплостойкость, снизить горючесть, изменить твердость и прочность, повлиять на другие свойства материала [17, 19].

Полимерные композиционные материалы на основе полиэтилена...

Предел прочности при растяжении, МПа. 26.0. 31.0. Относительное удлинение при разрыве

Разработка композиционных материалов на основе полиэтилена, перлита и соолигомеров 2-пропенилфенола с малеиновым ангидридом.

Исследование механических свойств графитизированного...

Исследовано влияние предела прочности при растяжении и относительного удлинения от толщины пленки при различных количествах наполнителя.

На разрывной машине определяли предел прочности на разрыв и относительное удлинение.

Исследование влияния гранулометрических характеристик...

Определить влияние состава композиции, в том числе вида наполнителя и его гранулометрических характеристик на

В свою очередь латекс обладает высокой экологичностью, т. к. имеет водную основу, а эпоксидная смола обладает высокой прочностью.

Влияние пигментов на физико-механические характеристики...

Это соотношение обычно характеризуют значением объемной концентрации пигмента (ОКП).

Рис. 1. Предел прочности при растяжении пигментированных покрытий.

Влияние пигментов на прочность, относительное удлинение при растяжении ПУ покрытий.

Эпоксидные компаунды, наполненные дисперсным минеральным...

Следует отметить, что в эпоксидных композициях измельченный базальт ведет себя как активный наполнитель, повышающий свойства.

Влияние базальта на физико-механические свойства эпоксидной композиции состава: 70масс.ч.

Перспективы применения отходов сельскохозяйственных культур...

Максимальное значение предела прочности при растяжении составляет 21,75 МПа.

Существуют противоречивые свидетельства о влиянии химического состава наполнителя на механические свойства композитов.

Физико-механические и технологические свойства полиэтилена...

Основные термины (генерируются автоматически): шпинель магния, показатель текучести расплава, относительное удлинение, наношпинель магния, предел текучести, существенное влияние, полимерная матрица, последовательное введение, шлифовальная шкурка...

Применение в асфальтобетонных смесях минерального порошка...

Применение их в асфальтобетонных композициях позволяет получить асфальтовое вяжущее и

Для оценки влияния минерального порошка из перлита были выполнены испытания 4-х видов асфальтобетонных смесей.

Предел прочности на сжатие, МПа, при температуре

Похожие статьи

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

В статье рассматривается влияние наполнителей на свойства композиционных материалов.

Введением в композиты наполнителей можно повысить теплостойкость, снизить горючесть, изменить твердость и прочность, повлиять на другие свойства материала [17, 19].

Полимерные композиционные материалы на основе полиэтилена...

Предел прочности при растяжении, МПа. 26.0. 31.0. Относительное удлинение при разрыве

Разработка композиционных материалов на основе полиэтилена, перлита и соолигомеров 2-пропенилфенола с малеиновым ангидридом.

Исследование механических свойств графитизированного...

Исследовано влияние предела прочности при растяжении и относительного удлинения от толщины пленки при различных количествах наполнителя.

На разрывной машине определяли предел прочности на разрыв и относительное удлинение.

Исследование влияния гранулометрических характеристик...

Определить влияние состава композиции, в том числе вида наполнителя и его гранулометрических характеристик на

В свою очередь латекс обладает высокой экологичностью, т. к. имеет водную основу, а эпоксидная смола обладает высокой прочностью.

Влияние пигментов на физико-механические характеристики...

Это соотношение обычно характеризуют значением объемной концентрации пигмента (ОКП).

Рис. 1. Предел прочности при растяжении пигментированных покрытий.

Влияние пигментов на прочность, относительное удлинение при растяжении ПУ покрытий.

Эпоксидные компаунды, наполненные дисперсным минеральным...

Следует отметить, что в эпоксидных композициях измельченный базальт ведет себя как активный наполнитель, повышающий свойства.

Влияние базальта на физико-механические свойства эпоксидной композиции состава: 70масс.ч.

Перспективы применения отходов сельскохозяйственных культур...

Максимальное значение предела прочности при растяжении составляет 21,75 МПа.

Существуют противоречивые свидетельства о влиянии химического состава наполнителя на механические свойства композитов.

Физико-механические и технологические свойства полиэтилена...

Основные термины (генерируются автоматически): шпинель магния, показатель текучести расплава, относительное удлинение, наношпинель магния, предел текучести, существенное влияние, полимерная матрица, последовательное введение, шлифовальная шкурка...

Применение в асфальтобетонных смесях минерального порошка...

Применение их в асфальтобетонных композициях позволяет получить асфальтовое вяжущее и

Для оценки влияния минерального порошка из перлита были выполнены испытания 4-х видов асфальтобетонных смесей.

Предел прочности на сжатие, МПа, при температуре

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

В статье рассматривается влияние наполнителей на свойства композиционных материалов.

Введением в композиты наполнителей можно повысить теплостойкость, снизить горючесть, изменить твердость и прочность, повлиять на другие свойства материала [17, 19].

Полимерные композиционные материалы на основе полиэтилена...

Предел прочности при растяжении, МПа. 26.0. 31.0. Относительное удлинение при разрыве

Разработка композиционных материалов на основе полиэтилена, перлита и соолигомеров 2-пропенилфенола с малеиновым ангидридом.

Исследование механических свойств графитизированного...

Исследовано влияние предела прочности при растяжении и относительного удлинения от толщины пленки при различных количествах наполнителя.

На разрывной машине определяли предел прочности на разрыв и относительное удлинение.

Исследование влияния гранулометрических характеристик...

Определить влияние состава композиции, в том числе вида наполнителя и его гранулометрических характеристик на

В свою очередь латекс обладает высокой экологичностью, т. к. имеет водную основу, а эпоксидная смола обладает высокой прочностью.

Влияние пигментов на физико-механические характеристики...

Это соотношение обычно характеризуют значением объемной концентрации пигмента (ОКП).

Рис. 1. Предел прочности при растяжении пигментированных покрытий.

Влияние пигментов на прочность, относительное удлинение при растяжении ПУ покрытий.

Эпоксидные компаунды, наполненные дисперсным минеральным...

Следует отметить, что в эпоксидных композициях измельченный базальт ведет себя как активный наполнитель, повышающий свойства.

Влияние базальта на физико-механические свойства эпоксидной композиции состава: 70масс.ч.

Перспективы применения отходов сельскохозяйственных культур...

Максимальное значение предела прочности при растяжении составляет 21,75 МПа.

Существуют противоречивые свидетельства о влиянии химического состава наполнителя на механические свойства композитов.

Физико-механические и технологические свойства полиэтилена...

Основные термины (генерируются автоматически): шпинель магния, показатель текучести расплава, относительное удлинение, наношпинель магния, предел текучести, существенное влияние, полимерная матрица, последовательное введение, шлифовальная шкурка...

Применение в асфальтобетонных смесях минерального порошка...

Применение их в асфальтобетонных композициях позволяет получить асфальтовое вяжущее и

Для оценки влияния минерального порошка из перлита были выполнены испытания 4-х видов асфальтобетонных смесей.

Предел прочности на сжатие, МПа, при температуре

Задать вопрос