ГЛАВА 2
ИСХОДНЫЕ КОМПОНЕНТЫ, ИХ МОДИФИКАЦИЯ И СИНТЕЗ ТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТОВ
2.1. Характеристика исходных компонентов
2.1.1. Полиэтилены
Вторичный полиэтилен низкого давления (ПЭНД) получали экструзионной
переработкой отходов транспортировочных тарных ящиков (Киев, Украина).
Плотность 0,956 г/см3, ур = 33,0 МПа, ер = 18 %, индекс текучести расплава -
2,13 г/10 мин (190оС, 2,16 кг).
Вторичный полиэтилен высокого давления (ПЭВД) получали экструзионной
переработкой пленки, отработавшей 1 год на теплицах в провинции Ragusa
(Сицилия, Италия). состав пленки: ПЭВД – 65-70 %, ЛПЭВД – 12-17 %, ПЭ-со-ВА –
12-15 %, наполнители (каолин, тальк, SiO2) ? 0,05 мас.%, фотостабилизаторы
(бензофенон) ? 0,25 мас.%. Плотность 0,939 г/см3, ур = 16,0 МПа, ер = 500 %,
индекс текучести расплава - 0,29 г/10 мин (190оС, 2,16 кг).
Для сравнительного анализа первичных и вторичных полиэтиленов были отобраны
аналогичные первичные полиэтилены (полиэтилен низкого давления ПЭНД-277-73
(Казаньнефтехим, Россия) и полиэтилен высокого давления Riblene FC30 (Polimeri
Europe, Италия)).
2.1.2. Каучуки и эластомерный наполнитель
Полибутадиен-1,4 (бутадиеновый каучук, ПБ)
Полибутадиен-1,4 (содержащий до 90% 1,4-цис звеньев) торговой марки СКД-2
(Воронежсинтезкаучук, Россия) с содержанием антиоксидантов 0,1 - 0,4 %,
молекулярной массой Mв = 21129 и вязкостью по Муни МБ 1+4(130oC) равной 46.
Поли(бутадиен-со-a-метилстирол) (бутадиен-метилстирольный каучук, ПБМС)
Поли(бутадиен-со-a-метилстирол) маслонаполненный, торговой марки СКМС-30
АРКМ-15 (Нижнекамскнефтехим, Россия) с содержанием масла 14-17 %,
антиоксидантов 0,15 - 0,35 %, молекулярной массой Mв = 2127 и вязкостью по Муни
MБ 1+4(130оС) равной 47.
Поли(этилен-со-пропилен-со-5-этилиденнорборнен-2) (этилен-пропилен-диеновый
каучук, ЭПДК)
Поли(этилен-со-пропилен-со-5-этилиденнорборнен-2) торговой марки Buna® EP G
6470 (Bayer AG, Германия), содержащий 71 мас.% этилена, 24,5 мас.% пропилена и
4,5 мас.% 5-этилиденнорборнена-2, плотность 0,883 г/см3, ур = 11,2 МПа, ер =
840 %, вязкость по Муни MБ 1+4(125oC) 59.
Эластомерный наполнитель (ЭН)
Фракция измельченной резины автомобильных протекторов (резиновой крошки)
(Scanrub AS, Дания) с размером частиц 0,4 – 0,7 мм. состав ЭН: поли-цис-изопрен
- 30 %, поли(бутадиен-со-стирол) - 40 %, полибутадиен-1,4 - 20 %,
полиизобутилен и его галогенированный аналог - 10 %. Содержание техуглерода -
32 мас.ч. на 100 мас.ч. эластомера, волокон - менее 2 %, плотность – 1,15
г/см3.
2.1.3. Полимерные компатибилизаторы
Следующие реакционноспособные сополимеры этилена и полибутадиены были
использованы для компатибилизации компонентов ТЭП.
Поли(этилен-со-глицидилметакрилат) (ПЭ-со-ГМА), содержание функциональных групп
(щф.г.) равно 8,0 мас.%.
Поли(этилен-со-акриловая кислота) (ПЭ-со-АK), щф.г. = 5,0 мас.%.
Поли(этилен-со-винилацетат-со-акриловая кислота) (ПЭ-со-ВА-со-АK), щф.г. = 1,0
мас.%.
Полиэтилен с привитым малеиновым ангидридом (ПЭ-пр-МА), щф.г. = 3,0 мас.%
Полибутадиен с концевыми карбоксильными группами (ПБ-COOH), щф.г. = 1,9 мас.%.
Полибутадиен с концевыми изоцианатными группами (ПБ-NCO), щф.г. = 2,6 мас.%.
Полибутадиен (поли(бутадиен-со-акрилонитрил)) с концевыми аминогруппами (ПБ-А),
щф.г. = 1,2 мас.%.
Полибутадиен с эпоксидными группами (ПБ-Э), щф.г. = 16,0 мас.%.
Все реакционноспособные сополимеры этилена и полибутадиены с эпоксидными,
концевыми карбоксильными и аминогруппами были поставлены Aldrich Chemicals.
Полибутадиен с концевыми изоцианатными группами торговой марки KRASOL LBD
(Kauиuk, a.s. - Unipetrol Group, Чехия).
2.1.4. Сшивающие агенты, модификатор
Для химической сшивки каучукового компонента в динамических условиях в расплаве
термопластичного полимера при синтезе ТЭП на основе смесей ПЭВД/ПБ, ПЭВД/ПБМС и
ПЭНД/ПБМС была использована серная сшивающая система (мас.ч. на 100 мас.ч.
каучука): сера (сшивающий агент) 3,0; бис-(2-бензотиазолил)дисульфид
(ускоритель сшивания) 1,0; оксид цинка (активатор) 5,0; стеариновая кислота
(активатор, пластификатор) 1,0.
Для реактивации (частичной деструкции) эластомерного наполнителя был разработан
новый метод термомеханохимической модификации ЭН с использованием эффективного
многофункционального модификатора – битума марки БН-5 [107], представляющего
собой продукт полимеризации и конденсации низкомолекулярных компонентов нефти.
Состав и основные свойства битума: температура размягчения 89 оС, растворимость
(CCl3, 25 оС) > 99,5 %, содержание асфальтенов 38,0-41,3 %. Элементный анализ:
щС = 83,9-84,1 %, щН = 10,5-10,7 %, щS = 3,4-3,6 %, щN = 1,1-0,9 %, щО =
0,5-1,1 %. Молекулярно-массовое распределение: Mw = 13923, Mn = 6488, Mz =
29436, Mw/Mn = 2,15, Mz/Mw = 2,10.
2.1.5. Растворители
о-Ксилол очищали перегонкой. Собирали фракцию с Ткип= 144 оС, nD20 = 1,5054. По
литературным данным Ткип= 143 – 145 оС, nD20 = 1,505 [108].
2.2. Модификация исходных компонентов термоэластопластов
2.2.1. Функционализация полиэтиленового и каучукового компонентов ТЭП
Функционализацию полиэтиленового компонента ТЭП проводили непосредственно перед
их синтезом путем введения реакционноспособного сополимера этилена в расплав
ПЭНД или ПЭВД с последующим их смешением в камере двухроторного смесителя
Brabender Plasticorder PL 2000 при температуре 160оС и скорости вращения ротора
80 об/мин.
Функционализацию каучуковой фазы ТЭП проводили путем предварительного смешения
реакционноспособного полибутадиена с основным каучуком (ПБ или ПБМС)
термоэластопласта.
2.2.2. Модификация (частичная деструкция и реактивация) эластомерного
наполнителя
Нами был разработан новый метод модификации ЭН [109] эффек
- Київ+380960830922