Властивості наповнених компатибілізованих сумішей поліпропілен/співполіамід
Досліджено вплив бінарних добавок компатибілізатор/кремнезем на реологічні властивості і процеси структуроутворення в сумішах поліпропілен/співполіамід. Встановлено, що модифікатори підвищують в’язкість розплавів, при цьому здатність до переробки – покращується. Одночасне введення компатибілізатора...
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2009
|
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/340 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Surface| _version_ | 1869291457592950784 |
|---|---|
| author | Rezanova, N. M. Tsebrenko, M. V. Melnik, I. A. Сап’яненко, O. O. Dzubenko, L. S. |
| author_facet | Rezanova, N. M. Tsebrenko, M. V. Melnik, I. A. Сап’яненко, O. O. Dzubenko, L. S. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "N. M. Rezanova",
"institution": "Київський національний університет технологій та дизайну"
},
{
"author": "M. V. Tsebrenko",
"institution": "Київський національний університет технологій та дизайну"
},
{
"author": "I. A. Melnik",
"institution": "Київський національний університет технологій та дизайну"
},
{
"author": "O. O. Сап’яненко",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "L. S. Dzubenko",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
}
] |
| author_sort | Rezanova, N. M. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-11-27T09:40:12Z |
| description | Досліджено вплив бінарних добавок компатибілізатор/кремнезем на реологічні властивості і процеси структуроутворення в сумішах поліпропілен/співполіамід. Встановлено, що модифікатори підвищують в’язкість розплавів, при цьому здатність до переробки – покращується. Одночасне введення компатибілізатора і нанодобавки є дієвим чинником регулювання процесів структуроутворення в напрямку зміни співвідношення між різними типами структур в екструдаті, зменшення середнього діаметра мікроволокон та підвищення їх однорідності. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:32:16Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 677.494. 742
ВЛАСТИВОСТІ НАПОВНЕНИХ КОМПАТИБІЛІЗОВАНИХ
СУМІШЕЙ ПОЛІПРОПІЛЕН/СПІВПОЛІАМІД
Н.М. Резанова 1, М.В. Цебренко1, І.А. Мельник 1,
О.О. Сап’яненко2, Л.С. Дзюбенко2
1Київський національний університет технологій та дизайну
вул. Немировича-Данченка, 2, Київ 01011, E-mail:mfibers@ukr.net
2Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
вул. Генерала Наумова, 17, Київ 03164, E-mail:ryash@ukr.net
Досліджено вплив бінарних добавок компатибілізатор/кремнезем на реологічні
властивості і процеси структуроутворення в сумішах поліпропілен/співполіамід. Встановлено,
що модифікатори підвищують в’язкість розплавів, при цьому здатність до переробки –
покращується. Одночасне введення компатибілізатора і нанодобавки є дієвим чинником
регулювання процесів структуроутворення в напрямку зміни співвідношення між різними
типами структур в екструдаті, зменшення середнього діаметра мікроволокон та підвищення їх
однорідності.
Вступ
Змішування полімерів як метод модифікації їх властивостей відомий уже давно і
широко використовується. Комбінація полімерів в суміші дозволяє не тільки поєднувати
властивості двох компонентів, а й одержувати унікальні ефекти та нові матеріали з
показниками, які непритаманні вихідним компонентам. Одним із найбільш цікавих
явищ, що мають місце при переробці сумішей двох полімерів, є специфічне
структуроутворення, коли при переході із широкого резервуару у вузький
диспергований компонент утворює тонкі струмені в другому полімері (матриці). Це
явище було назване специфічним волокноутворенням [1]. Воно відкриває принципово
новий спосіб формування ультратонких синтетичних волокон (мікроволокон), при цьому
їх діаметр і кількість в пучку визначається реологічними властивостями вихідних
компонентів та процесами на межі поділу фаз. Мікроволокна, одержані шляхом
переробки розплавів сумішей, за своїми властивостями мають ряд переваг перед
волокнами, сформованими за традиційними технологіями [1]. Введення в розплав суміші
полімерів компатибілізаторів або нанодобавок забезпечує регулювання процесів
структуроутворення та модифікації властивостей мікроволокон [2,3].
Метою даної роботи було дослідження впливу бінарних композицій
компатибілізатор/нанодобавка на закономірності течії та процеси структуроутворення в
розплавах сумішей поліпропілен/співполіамід.
Експериментальна частина
Об'єкти дослідження – суміші поліпропілен/співполіамід (ПП/СПА) складу 30/70
мас. %. Як модифікуючі добавки вибрали нанорозмірний кремнезем марки А-300 та
полігексаметиленгуанідинхлорид (ПГГХ), що має бактерицидні властивості. В раніше
виконаних дослідженнях було показано, що завдяки хімічній будові ПГГХ покращує
сумісність ПП та СПА на межі поділу фаз, тобто виступає компатибілізатором [2].
Концентрація вихідних ПГГХ і А-300 становила: 0,5; 1,0; 3,0 мас. %, а бінарних добавок
ПГГХ/А-300 – 0,5/0,5; 1,0/1,0; 0,5/1,5; 1,5/0,5 мас. % від маси поліпропілену в суміші.
Властивості ПП, СПА, ПГГХ і А-300 наведені в роботах [2,3]. Змішування полімерів з
добавками здійснювали на комбінованому черв’ячно-дисковому екструдері марки ЛГП-
25. В'язкість (η) розплавів сумішей досліджували методом капілярної віскозиметрії за
допомогою мікровіскозиметра МВ-2 в діапазоні напруг зсуву τ = (0,1-5,7).104 Па при
температурі 190 0С. Режим течії “n” визначали за величиною тангенса кута нахилу
дотичної до осі абсцис у даній точці кривої течії. Еластичні властивості оцінювали за
величиною розбухання “В” екструдатів. Гарантійна похибка експерименту при
визначенні η і “В” складала ±2÷4 %. Здатність розплаву до поздовжнього деформування
визначали за величиною максимальної фільєрної витяжки (Фмах) з гарантійною
похибкою ±7%. Структуроутворення оцінювали шляхом підрахунку під мікроскопом
кількості і розмірів усіх типів структур у залишку після екстракції матричного полімеру
з екструдату. Аналіз проводили за допомогою мікроскопа МБД-15. Отримані дані
обробляли методами математичної статистики, у результаті чого визначали середній
діаметр (đ) мікроволокон, дисперсію їх розподілу (δ2) за розмірами та масову і числову
долю всіх типів структур.
Результати та їх обговорення
Результати реологічних досліджень свідчать, що вихідні добавки та їх бінарні
композиції підвищують в’язкість розплаву суміші ПП/СПА (табл.1). Це можна пояснити
одночасною дією декількох чинників. Так, добавки ПГГХ структурують розплав суміші
за рахунок утворення водневих зв’язків між функціональними групами ПГГХ і СПА, що
зумовлює підвищення в’язкості. Відомо, що при введенні нанодобавок в розплави
полімерів проявляється загущуючий тиксотропний ефект, що також сприяє росту η
розплаву. І нарешті, третім фактором є процес волокноутворення одного полімеру в
масі іншого, чітка реалізація якого завжди призводить до зниження в’язкості.
Таблиця 1. Вплив вихідних добавок та їх бінарних композицій на реологічні властивості
розплаву суміші ПП/СПА
Бінарні добавки також підвищують в’язкість розплаву суміші ПП/СПА, проте значно
менше, ніж вихідний ПГГХ. Встановлена закономірність є результатом переважаючого
впливу реалізації специфічного волокноутворення над структуруванням та загущенням
розплаву. Введення модифікуючих добавок підвищує ступінь відхилення течії розплаву
від ньютонівського, судячи з величин режиму течії (n).
Еластичність розплаву ПП/СПА зростає при введенні модифікуючих добавок.
Відомо, що розбухання корелює зі специфічним волокноутворенням і є непрямою його
характеристикою: збільшення величини “В” свідчить про те, що мікроволокна є
переважаючим типом структури в екструдаті. З цієї точки зору окремі добавки та їх
Вміст добавок ПГГХ/А-300,
мас. %
η, Па·с при
τ = 5,69·104 Па n B Фmax, %
0
0,5/0
1,0/0
3,0/0
0/0,5
0/1,0
0,5/0,5
1,0/1,0
0,5/1,5
1,5/0,5
190
310
330
350
210
255
220
235
230
240
1,4
1,6
1,6
1,5
1,8
1,7
1,5
1,4
1,5
1,5
4,4
4,8
5,4
5,0
5,6
6,1
7,1
6,0
6,4
6,4
6720
17900
18200
18200
9550
11100
10450
10880
11570
9370
суміші покращують формування мікроволокон ПП в матриці СПА (табл.1). Останнє
підтверджується прямими мікроскопічними дослідженнями.
Формування волокон і плівок відбувається в полі зсувового та поздовжнього
деформування, тому визначали здатність розплаву до переробки за величиною
максимальної фільєрної витяжки Фmax струменя, що витікає із фільєри. При течії
досліджуваних сумішей компонент дисперсної фази (поліпропілен) деформується
переважно в тонкі рідкі струмені, які після охолодження перетворюються в
мікроволокна. Із робіт Кулезнева [4] відомо, що утворення анізотропних структур
підвищує здатність розплаву суміші до деформації. Одержані нами результати
узгоджуються з цим висновком: реалізація волокноутворення сприяє кращій деформації
розплавів три- і чотирикомпонентних композицій в розтягуючому полі (табл.1).
Мінімальну прядомість має розплав бінарної суміші ПП/СПА, що обумовлене слабою
взаємодією компонентів на межі поділу фаз та утворенням, поряд з мікроволокнами,
інших типів структур (частинки, плівки). Підвищення Фмах розплаву при введенні
окремих речовин і їх композицій пов’язане як з покращенням волокноутворення ПП в
матриці СПА, так і зі зміцненням струменю розплаву за рахунок утворення специфічних
взаємодій між макромолекулами СПА і молекулами ПГГХ. Встановлена закономірність
має важливе наукове і практичне значення.
Для реалізації явища специфічного волокноутворення необхідно, з одного боку,
щоб компоненти суміші були несумісні, проте не на стільки, щоб вони взаємно не
змочувались, і, з іншого боку, щоб сумісність не призводила до взаємного розчинення з
утворенням гомогенної системи. Неполярний поліпропілен не суміщується зі
співполіамідом, макромолекули якого є полярними. Міжфазний шар непротяжний, має
місце незначна адгезія на межі поділу фаз, тому ускладнюється передача напруг від
полімеру дисперсійного середовища до крапель дисперсної фази. Волокноутворення ПП
в матриці СПА реалізується недостатньо чітко [1].
Виконані дослідження свідчать, що одночасне введення суміші нанодобавки і
компатибілізатора є одним із дієвих чинників, що дозволяють регулювати морфологію
сумішей ПП/СПА, а саме: ступінь диспергування, однорідність розподілу та
співвідношення між різними типами структур. Детальні кількісні характеристики
мікроструктури екструдатів вихідних і чотирикомпонентних композицій показали, що
переважним типом структури в них є ПП мікроволокна безперервної довжини (табл. 2).
Таблиця 2. Характеристики мікроструктури екструдатів сумішей ПП/СПА з добавками
ПГГХ та кремнезему А-300
Як видно із таблиці 2, введення бінарних добавок сприяє покращенню волокноутворення
ПП в масі СПА. Наприклад, для композиції ПП/СПА/ПГГХ/А-300 складу 30/70/0,5/0,5
мас. % мікроволокна безперервної довжини становлять 97,0 мас. %, а їх середній діаметр
зменшується до 2,7 мкм проти 4,0 мкм для вихідної суміші. Важливим результатом є
також значне підвищення однорідності розподілу мікроволокон безперервної довжини за
Назва і кількість
добавок, мас.%
Безперервні
волокна
Короткі
волокна Частинки Плів-
ки
Зовнішня
оболонка
ПГГХ А-300 đ,
мкм
мас.
%
σ2
мкм2
đ,
мкм
мас.
%
đ,
мк
м
мас.
%
мас.
%
мас.
%
0
0,5
1,0
0,5
0
0,5
1,0
1,5
4,0
2,7
2,7
2,8
68,2
97,0
76,2
58,5
6,6
1,8
1,9
3,5
3,4
2,5
2,3
2,5
9,1
2,5
3,8
3,7
3,8
3,9
3,1
3,0
0,4
0,3
0,0
0,0
13,6
0,2
4,6
7,5
9,1
-
14,3
30,2
діаметрами, що підтверджується зменшенням дисперсії розподілу від 6,6 до 1,8 мкм2. Із
приведеної на рисунку залежності числової долі безперервних мікроволокон (φ) від їх
діаметра видно, що для вихідної суміші крива розподілу є бімодальною. При введенні
модифікуючої композиції ПГГХ/А-300 бімодальність зникає, доля тонких мікроволокон
зростає, а грубих – зменшується (рис.).
Рис. Криві розподілу мікроволокон за діаметрами в екструдатах сумішей
ПП/СПА/ПГГХ/А-300 складу, мас.%: 30/70/0,5/0,5 – 1; 30/70 – 2
Збільшення сумарної концентрації бінарної добавки до 2,0 мас. % сприяє утворенню
зовнішньої тонковолокнистої оболонки, що є важливим при виготвленні прецизійних
фільтрувальних матеріалів. Використані бінарні добавки підвищують кінетичну
стабільність дисперсії та знижують міжфазний натяг в розплавах сумішей ПП/СПА. Все
це зумовлює сповільнення фазового розділення та покращує деформацію крапель ПП в
рідкі струмені. Результатом є більш чітка реалізація специфічного волокноутворення.
Таким чином, для виробництва фільтрів слід рекомендувати композиції
ПП/СПА/ПГГХ/А-300 складу 30/70/0,5/1,5, а для формування комплексних ниток із ПП
мікроволокон – суміші зі співвідношенням компонентів 30/70/0,5/0,5.
Висновки
Результати виконаних досліджень свідчать, що бінарні композиції
компатибілізатор/нанодобавка є дієвим чинником регулювання мікро- і
макрореологічних процесів в розплавах сумішей ПП/СПА. Встановлено, що використані
добавки підвищують в’язкість розплавів, при цьому прядомість чотирикомпонентних
композицій зростає, а специфічне волокноутворення реалізується більш чітко.
Література
1. Цебренко М.В. Ультратонкие синтетические волокна. – М.: Химия, 1991.– 214 с.
2. Мельник І.А., Цебренко М.В. Мікро- і макрореологічні властивості розплавів
сумішей поліпропілену і співполіаміду з бактерицидними добавками // Вісник КНУТД. –
2007.– №3.– С.64 – 68.
3. Цебренко М.В., Резанова Н.М., Куваева Е.П., Сапьяненко А.А., Дзюбенко Л.С.,
Горбик П.П. Закономерности получения полипропиленовых микроволокон, содержащих
наполнитель в наносостоянии // Химические волокна. – 2007. – № 5. – С.16-21.
4. Кулезнев В.Н. Смеси полимеров. – М.: Химия, 1980. – 314 с.
УДК 677.494. 742
ВЛАСТИВОСТІ НАПОВНЕНИХ КОМПАТИБІЛІЗОВАНИХ СУМІШЕЙ ПОЛІПРОПІЛЕН/СПІВПОЛІАМІД
ВЛАСТИВОСТІ НАПОВНЕНИХ КОМПАТИБІЛІЗОВАНИХ СУМІШЕЙ ПОЛІПРОПІЛЕН/СПІВПОЛІАМІД
Назва і кількість добавок, мас.%
Частинки
Плів-ки
Зовнішня оболонка
ПГГХ
А-300
мас.
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-340 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T17:09:08Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/41/7d22837c14631ae1d7be9550a6f52641.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-3402018-11-27T09:40:12Z Properties of pillared and compatibilized mixtures of polypropylene/copolyamide Properties of pillared and compatibilized mixtures of polypropylene/copolyamide Властивості наповнених компатибілізованих сумішей поліпропілен/співполіамід Rezanova, N. M. Tsebrenko, M. V. Melnik, I. A. Сап’яненко, O. O. Dzubenko, L. S. Досліджено вплив бінарних добавок компатибілізатор/кремнезем на реологічні властивості і процеси структуроутворення в сумішах поліпропілен/співполіамід. Встановлено, що модифікатори підвищують в’язкість розплавів, при цьому здатність до переробки – покращується. Одночасне введення компатибілізатора і нанодобавки є дієвим чинником регулювання процесів структуроутворення в напрямку зміни співвідношення між різними типами структур в екструдаті, зменшення середнього діаметра мікроволокон та підвищення їх однорідності. Досліджено вплив бінарних добавок компатибілізатор/кремнезем на реологічні властивості і процеси структуроутворення в сумішах поліпропілен/співполіамід. Встановлено, що модифікатори підвищують в’язкість розплавів, при цьому здатність до переробки – покращується. Одночасне введення компатибілізатора і нанодобавки є дієвим чинником регулювання процесів структуроутворення в напрямку зміни співвідношення між різними типами структур в екструдаті, зменшення середнього діаметра мікроволокон та підвищення їх однорідності. Досліджено вплив бінарних добавок компатибілізатор/кремнезем на реологічні властивості і процеси структуроутворення в сумішах поліпропілен/співполіамід. Встановлено, що модифікатори підвищують в’язкість розплавів, при цьому здатність до переробки – покращується. Одночасне введення компатибілізатора і нанодобавки є дієвим чинником регулювання процесів структуроутворення в напрямку зміни співвідношення між різними типами структур в екструдаті, зменшення середнього діаметра мікроволокон та підвищення їх однорідності. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2009-08-02 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/340 Surface; No. 15 (2009): Chemistry, Physics and Technology of Surface; 164-168 Поверхность; № 15 (2009): Химия, физика и технология поверхности; 164-168 Поверхня; № 15 (2009): Хімія, фізика та технологія поверхні; 164-168 3154-8091 3154-8083 uk https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/340/337 |
| spellingShingle | Rezanova, N. M. Tsebrenko, M. V. Melnik, I. A. Сап’яненко, O. O. Dzubenko, L. S. Властивості наповнених компатибілізованих сумішей поліпропілен/співполіамід |
| title | Властивості наповнених компатибілізованих сумішей поліпропілен/співполіамід |
| title_alt | Properties of pillared and compatibilized mixtures of polypropylene/copolyamide Properties of pillared and compatibilized mixtures of polypropylene/copolyamide |
| title_full | Властивості наповнених компатибілізованих сумішей поліпропілен/співполіамід |
| title_fullStr | Властивості наповнених компатибілізованих сумішей поліпропілен/співполіамід |
| title_full_unstemmed | Властивості наповнених компатибілізованих сумішей поліпропілен/співполіамід |
| title_short | Властивості наповнених компатибілізованих сумішей поліпропілен/співполіамід |
| title_sort | властивості наповнених компатибілізованих сумішей поліпропілен/співполіамід |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/340 |
| work_keys_str_mv | AT rezanovanm propertiesofpillaredandcompatibilizedmixturesofpolypropylenecopolyamide AT tsebrenkomv propertiesofpillaredandcompatibilizedmixturesofpolypropylenecopolyamide AT melnikia propertiesofpillaredandcompatibilizedmixturesofpolypropylenecopolyamide AT sapânenkooo propertiesofpillaredandcompatibilizedmixturesofpolypropylenecopolyamide AT dzubenkols propertiesofpillaredandcompatibilizedmixturesofpolypropylenecopolyamide AT rezanovanm vlastivostínapovnenihkompatibílízovanihsumíšejpolípropílenspívpolíamíd AT tsebrenkomv vlastivostínapovnenihkompatibílízovanihsumíšejpolípropílenspívpolíamíd AT melnikia vlastivostínapovnenihkompatibílízovanihsumíšejpolípropílenspívpolíamíd AT sapânenkooo vlastivostínapovnenihkompatibílízovanihsumíšejpolípropílenspívpolíamíd AT dzubenkols vlastivostínapovnenihkompatibílízovanihsumíšejpolípropílenspívpolíamíd |