Исследование механических свойств графитизированного полипропилена | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Гасымова Г. Ш., Кахраманов Н. Т., Рзаева С. А., Лалаева Р. Н., Буржумова Э. М., Тагиева А. Л., Гасымзаде Л. Х. Исследование механических свойств графитизированного полипропилена // Молодой ученый. — 2018. — №16. — С. 1-3. — URL https://moluch.ru/archive/202/49495/ (дата обращения: 19.02.2019).



Приготовлены и исследованы композиционные материалы на основе крупнотоннажного полимера — полипропилена и порошкообразного графита. Исследовано влияние предела прочности при растяжении и относительного удлинения от толщины пленки при различных количествах наполнителя. Количество последнего варьировали в широком интервале (от 1 до 7 мас. %). Было установлено, что включение частиц графита в состав полипропиленовой пленки оказывает влияние на его прочность и относительное удлинение. При использовании его в количестве 1–3 % основные механические свойства пленки примерно одинаковы: предел прочности при растяжении составляет в среднем ~42 Мпа, относительное удлинение составляет ~164 %.

Ключевые слова: полипропилен, порошкообразный графит, противоизносные свойства, антифрикционные свойства, предел прочности при растяжении

С целью улучшения физико-механических и других свойств крупнотоннажных полимеров и сополимеров, а также придания им новых дополнительных, широко используются методы, основанные включении в их состав различных добавок из числа наноразмерных частиц металлов, их оксидов, сульфидов, глин и др. [1–5].

Наполненные полимерные материалы нашли применение в различных областях техники. Так, например, металлополимерные материалы, обладающие повышенной тепло- и электропроводностью, высокой магнитной восприимчивостью и способностью экранировать ионизирующее излучение, применяются в электронной и радиотехнической промышленности для создания токопроводящих паст и клеев, в частности, трафаретов печатных пластин, специальных покрытий, фото- и рентгенорезисторов [6]. Используются они и в приборо-, авиа- и ракетостороении.

Особое место среди технически важных наполненных полимеров занимают графитизированные. Созданы различные материалы на основе полиэтилена, полипропилена, эпоксидиановых смол и других полимерных матриц и наноразмерных порошков графита.

В композициях могут использоваться и другие ингредиенты, в том числе, и сшивающие компоненты. Описана композиция, состоящая из эпоксидиановой смолы ЭД-20, отвердителя полиэтиленполиамина в соотношении (10:1мас.) и наночастиц углеродного наполнителя (от 0,05 до 3 %мас.) [7]. Обсуждена возможность формирования в нанокомпозитах электрически связанных (перколляционных) структур нанографитов и выявлена критическая концентрация наполнителя.

Известно [8], что свойства наполненного полимерного материала зависят как от свойств самой полимерной матрицы, так и используемого наполнителя, характера распределения последнего и его размеров, а также природы взаимодействия на границе раздела полимер-наполнитель.

При использовании твердых наполнителей (графита и других) в результате взаимодействия их с полимерной матрицей, уменьшается подвижность макромолекул в гранулированном слое, что существенно отражается на свойствах материала. При этом могут измениться реологические свойства системы в целом. Поэтому проведение целенаправленных исследований по разработке новых композиций с использованием недорогих наполнителей и других добавок является важной задачей.

В настоящей статье приводятся результаты наших исследований по разработке композиционных материалов на основе крупнотоннажного полимера — полипропилена и порошкообразного графита. Количество последнего варьировали в широком интервале (от 1 до 7 мас. %)

Экспериментальная часть

Полимерные композиции, состоящие из рассчитанных количеств промышленного пропилена (марки Moplen) и порошкообразного графита готовились путем их тщательного смешивания на вальцах при температуре 180–1900С (в течение 8–10 мин). Образцы для испытания готовились в виде пленки толщиной ~1–2 мм общепринятым методом. На разрывной машине определяли предел прочности на разрыв и относительное удлинение.

Для получения надежных результатов проводились 3–4 испытания для образцов с одинаковым содержанием наполнителя.

Полученные результаты приводятся в таблице.

Таблица 1

Зависимость предела прочности при растяжении иотносительного удлинения от толщины пленки при различных количествах наполнителя

N/N

опытов

Количество наполнителя (графита мас.),%

Толщина пленки, мм

Предел прочности при растяжении, МРа

Относительное удлинение

1 %

1,64

46,90

184

1 %

1,58

46,44

180

1 %

1,69

45,51

200

1 %

1,58

44,18

180

Среднее значение

1,62

45,75

186

3 %

1,44

38,64

158

3 %

1,45

40,32

146

3 %

1,47

42,70

140

3 %

1,48

41,64

148

Среднее значение

1,46

40,8

148

5 %

1,43

36,2

140

5 %

1,47

37,8

138

5 %

1,49

37,8

142

5 %

1,51

38,0

147

Среднее значение

1,48

37,4

142

7 %

1,49

35,0

105

7 %

1,56

33,7

96

7 %

1,78

34,2

98

7 %

1,74

34,5

102

Среднее значение

1,64

34,3

99,

Как видно из результатов экспериментов, приведенных в таблице, включение частиц графита в состав полипропиленовой пленки оказывает влияние на его прочность и относительное удлинение. При использовании его в количестве 1–3 % основные механические свойства пленки примерно одинаковы: предел прочности при растяжении составляет в среднем ~42 МПа, относительное удлинение составляет ~164 %.

Следует отметить, что использование графитового порошка в количестве 5–7 % несколько снижает эти показатели, что можно объяснить свойствами самого графита (его хрупкостью и невысокой твердостью) Использование его как наполнителя должно существенным образом отражаться на антифрикционных и противоизносных свойствах композита. Кроме того, общеизвестно, что включение графита в межцепные структуры полимеров положительно сказывается на их устойчивости к тепловым воздействиям, что очень важно с точки зрения их применения в различных условиях эксплуатации.

Литература:

  1. Н. Ю. Ковалева, П. Н. Бревнов. Синтез нанокомпозитов на основе полиэтилена и слоистых силикатов методом интеркалляционной полимеризации. // Высокомолекулярные соединения, — 2004. — Серия Б. — Т. 46. — № 5. — С.1045–1051
  2. Г. И. Шайдурова, А. В. Малышева. Аналитические исследования по реализации наноструктур в полимерных композициях.// Master’s journals. — 2016. — № 2. — С. 87–92
  3. G.Sh. Gasimova, N. T. Gahramanov, S. S. Pesetskiy, M. M. Ibrahimova, S.Kh. Gasimzade. Nanocomposites with the improved tribotechnical characteristics on the basis of polyolefins. // The Usa Journal of Applied Sciences. — 2017. — № 4. — Р 6–9.
  4. М. В. Якемсева, Н. В. Усольцева / Материалы 2 Международной научно-технической конференции «Полимерные композиты и трибология» (ПОЛИКОМТРИБ-2013). ГОМЕЛЬ, — 2013, — С.284–285
  5. З. Л. Ней, Д. А. Илатовский, В. С. Борисова, В. С. Осипчик, Т. П. Кравченко. Изучение свойств высоконаполненных полиолефиновых композиций. //Успехи в химии и химической технологии, — 2015. — Т. XXIX. — № 10 — С. 41–43
  6. А. Д. Помогайло, Г. И. Джардималиева. Металлополимерные гибридные нанокомпозиты. / Москва. Наука. — 2015. — 489с.
  7. П. Г. Скрыльник, А. М. Зиатдинов. Композиты нанографитов и их пленочные структуры // Материалы 10 Международной конференции «Углерод: фундаментальные проблемы наук, материаловедение, технология», Москва, 2016, Сборник тезисов докладов, — С.406–407
  8. Энциклопедия полимеров / Москва, — 1974, — Т. 327
Основные термины (генерируются автоматически): относительное удлинение, предел прочности, порошкообразный графит, толщина пленки, включение частиц графита, механическое свойство пленки, широкий интервал, полипропиленовая пленка, крупнотоннажный полимер, материал.


Похожие статьи

Смесевые композиции на основе низкомолекулярных фтор(со)...

Определение предела прочности при растяжении, относительного удлинения при разрыве и остаточного удлинения проводили по ГОСТ 18299 на настольной электромеханической машине Tinius Olsen (Hounsfield) H10KT. Данные по физико-механическим свойствам полученных...

Свойства плёнок на основе синтезированных сополимеров

Исследование механических свойств плёнок ВСИ–БА показало, что с ростом содержания звеньев ВСИ в сополимере увеличивается прочность плёнок

Таблица 1. Свойства плёнок из сополимеров ВСИ–БА, синтезированных в ДХЭ.

Относительное удлинение при разрыве

Полимерные композиционные материалы на основе полиэтилена...

В последние годы с развитием нанотехнологий открылись широкие возможности варьирования физико-химических и эксплуатационных показателей композиционных материалов

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

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

В статье рассматривается влияние наполнителей на свойства композиционных материалов.

Практика последних десятилетий показала, что сформировался рынок полимеров крупнотоннажного производства.

Исследование механизмов релаксационных процессов в пленках...

Смешение исходного полимера с наполнителем осуществлялось в смесительной камере при температуре 195±5°С в течение 5 мин. Приготовление пленок композитного материала толщиной 350 мкм осуществлялось прессованием по ГОСТ...

Полимеры нового поколения | Статья в сборнике международной...

Содержание минералов в пленке придает упаковке защитные свойства от ультрафиолетового излучения, обеспечивает масло и

Среди недостатков биоразлагаемых полимеров можно отметить следующие: ограниченные возможности для крупнотоннажного производства и их...

Изучение влагопрочностных свойств древесно-наполненных...

Самым крупнотоннажным полимером является полиэтилен, который используется преимущественно для упаковки.

Содержание древесного наполнителя в количестве 50% необходимо и достаточно для сохранения механических свойств композиционного материала.

Влияние пигментов на физико-механические характеристики...

Полимерные композиционные материалы (ПКМ) нашли широкое применение во всех областях народного хозяйства.

Основные термины (генерируются автоматически): относительное удлинение, пигмент, покрытие, предел прочности, растяжение, характеристика.

Использование дисперсных наполнителей для создания...

...широкий интервал возможного размера частиц, стабильность свойств в широком

Что способствует также лучшему распределению частиц мела в матрице полимера.

Древесная мука. Порошкообразная древесина получается путем измельчения на мельницах отходов...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Смесевые композиции на основе низкомолекулярных фтор(со)...

Определение предела прочности при растяжении, относительного удлинения при разрыве и остаточного удлинения проводили по ГОСТ 18299 на настольной электромеханической машине Tinius Olsen (Hounsfield) H10KT. Данные по физико-механическим свойствам полученных...

Свойства плёнок на основе синтезированных сополимеров

Исследование механических свойств плёнок ВСИ–БА показало, что с ростом содержания звеньев ВСИ в сополимере увеличивается прочность плёнок

Таблица 1. Свойства плёнок из сополимеров ВСИ–БА, синтезированных в ДХЭ.

Относительное удлинение при разрыве

Полимерные композиционные материалы на основе полиэтилена...

В последние годы с развитием нанотехнологий открылись широкие возможности варьирования физико-химических и эксплуатационных показателей композиционных материалов

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

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

В статье рассматривается влияние наполнителей на свойства композиционных материалов.

Практика последних десятилетий показала, что сформировался рынок полимеров крупнотоннажного производства.

Исследование механизмов релаксационных процессов в пленках...

Смешение исходного полимера с наполнителем осуществлялось в смесительной камере при температуре 195±5°С в течение 5 мин. Приготовление пленок композитного материала толщиной 350 мкм осуществлялось прессованием по ГОСТ...

Полимеры нового поколения | Статья в сборнике международной...

Содержание минералов в пленке придает упаковке защитные свойства от ультрафиолетового излучения, обеспечивает масло и

Среди недостатков биоразлагаемых полимеров можно отметить следующие: ограниченные возможности для крупнотоннажного производства и их...

Изучение влагопрочностных свойств древесно-наполненных...

Самым крупнотоннажным полимером является полиэтилен, который используется преимущественно для упаковки.

Содержание древесного наполнителя в количестве 50% необходимо и достаточно для сохранения механических свойств композиционного материала.

Влияние пигментов на физико-механические характеристики...

Полимерные композиционные материалы (ПКМ) нашли широкое применение во всех областях народного хозяйства.

Основные термины (генерируются автоматически): относительное удлинение, пигмент, покрытие, предел прочности, растяжение, характеристика.

Использование дисперсных наполнителей для создания...

...широкий интервал возможного размера частиц, стабильность свойств в широком

Что способствует также лучшему распределению частиц мела в матрице полимера.

Древесная мука. Порошкообразная древесина получается путем измельчения на мельницах отходов...

Задать вопрос