Диссертация (1090114), страница 16
Текст из файла (страница 16)
2.16), АБС-ГК;- блоксополимер стирола, бутадиена и стирола (СБС).Перечисленные выше полимеры содержат функциональные группы испособны изменить взаимодействие на границе раздела фаз с ПК [19].101Для проверки гипотезы о влиянии на ударную вязкость бинарных смесей наоснове ПК взаимодействия компонентов на границе раздела фаз были проведеныисследования с модификаторами разной химической природы (таблица 2.11,2.11.а).В отличие от описанной выше морфологии смеси ПК+ПЭНП для смесиПК+МБА-ГК не характерно наличие пор и четкой межфазной границы:межфазная граница диффузионно размыта и поры не образуются.Полученныерезультатыподтверждаютисследованияструктурыповерхности скола литьевого образца из смеси ПК+МБА-ГК (рис. 2.16).76Рис. 2.16 - Микрофотографии поверхности скола образца из смеси ПК+МБА-ГК(«ядро-оболочка»)Установлено, что для смесей ПК с полиэтиленом с привитой метакриловойкислотой, нейтрализованной ионами Zn++, акриловой кислотой, сополимеромэтилена с этилакрилатом, модификатором удара типа «ядро-оболочка» МБА-ГКкоэффициент прочности спая равен К = 1,02-1,06 (для ПК = 1,01; для смесиПК+ПЭНП = 1,5-1,8, в зависимости от способа получения) и усадка при прогревезначительно снижается по сравнениюсо смесью ПК+ПЭНП.
Эти данные76косвенно подтверждают повышение адгезионной прочности на границе разделафаз в смесях на основе ПК [92-95].Введение всего 5 масс. % модификатора (МБА-ГК «ядро-оболочка» иблоксополимера СБС) позволило достичь ударной вязкости с надрезом при 20оС50 кДж/м2. При отрицательных температурах (-40°С) ауд для всех полученныхсмесей практически снижается до значения характерного для ПК (20 кДж/м2) и102только для композици ПК + полиэтилен с привитой метакриловой кислотой,нейтрализованной Zn++, она сохраняется на уровне 80-90% от значений,полученных при 20оС (см.
таблицы 2.9, 2.11.а).Таблица 2.11 - Технологические и физико-механические характеристикиударопрочных смесей на основе ПК с модификаторами сложной структуры –«ядро-оболочка», СБСМодификаторХарактеристикаПКПЭНП5 масс.%Предел текучести, при растяжении, МПа6555-60Прочность при разрыве, Мпа6553-55Относительное удлинение при разрыве, %10090-100Ударная вязкость по Шарпи*, кДж/м при20°С2040-47минус 40°С2038-45Коэффициент ослабления прочности спая1,011,5-1,8Усадка после термообработки**, %1,506,17-9,73*V-образный надрез;** Температура нагрева 190°С, время – 2 ч.МБА-ГК5масс.
%СБС56551055масс. %5748,59010масс. %505412050201,022,1750253,2250202,06Таким образом, введение в ПК в качестве модификаторов ударнойпрочности типа «ядро-оболочка» позволяет повысить ауд до 50 кДж/м2, однакопри отрицательных температурах более прочная граница раздела фаз приводит кснижению удара до 20-25 кДж/м2, так как в режиме удара не происходитобразования кавитационных разрывов сплошности на границе ПК – полимермодификатор.2.6.2 Стойкость к растрескиванию изделий из смесей поликарбоната +полиолефиныНаличие гетерогенности и разрыхленной границы раздела фаз в смеситермодинамически несовместимых полимеров приводит к возрастанию скоростирелаксационных процессов и усадка при термообработке (температура 190 оС,время выдержки 2 часа) композиции ПК + ПЭНП в 4 раза больше усадки ПК(табл.
2.11, 2.11а). Увеличение скорости релаксации напряжений и особенно вповерхностных ориентированных слоях литьевых изделий из гетерогенных103смесейПК+растрескиванию.ПЭНПприводиткповышениюстойкостиобразцовк104Таблица 2.11.а - Технологические и физико-механические характеристики ударопрочных смесей на основе ПКСополимеры этилена (5 %)1,95% АК5% АК7% АК4%МАК6Коэффициентослабленияпрочности спаяУсадка послетермообработки**, %СБС1,1% АК5МБАГКс буте-ном14АБСс пропиленом3конц.ПЭ/ПК(УДИ)с винилацетатом2Предел текучести,при растяжении,МПаПрочность приразрыве, МПаОтносительноеудлинение приразрыве,%Ударная Вязкость поШарпи*, кДж/м2200Сминус 400СПЭНП ПЭВПс этилакрилатом1ПоказательСополимеры стирола5%с метакриловой кислотой, нейтрали-зованной Zn++№ппПК5% ПЭ6554,555,055,06631,354,554,55562,961,956,656,559,15956,1576553,046,552,557,564,45147,551,55261,54549,750,2515548,510010070100901109560605210540161409010590202042414139464135344930442437284132422640292517171439212520502050251,011,51,81,351,021,021,20--1,061,132,671,151,051,031,02-1,506,29,03,383,04-2,74--3,192,862,6-3,131,72,173,22*V-образный надрез** Температура нагрева 190 °С, продолжительность – 2 ч.105Стойкость к растрескиванию определяли по изменению показателя ударнойвязкости по Шарпи брусков (50х6х4) мм с механическим отверстием диаметром 3мм, после выдержки образцов в течение 24 часов в агрессивной среде – бензине(таблица.
2.12).Таблица 2.12 – Стойкость к растрескиванию ударопрочных ПК композиций наоснове смесей полимеровХарактеристикаПКПК + 5 масс. % полимера-модификатораПЭНППЭВПСЭВАСЭПСЭБ851101001001051052711095100100100300050552Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м(образец 50х6х4мм) исходнаяУдарная вязкость по Шарпи без надреза,кДж/м2(образец50х6х4мм)послевыдержки образца в бензине в течение 24 чПотеря ударной прочности, %Стойкость к растрескиванию в смесях ПК + полимер-модификаторвозрастет в 3 раза, что связано с более полной релаксацией напряжений вповерхностных слоях литьевых изделий в результате формирования рыхлоймежфазной границы термодинамически не совместимых полимеров.Анализ полученных результатов показал, что введение в ПК в качестведисперсной фазы полимера-модификатора в количестве 5 масс.
% позволяетулучшить технологические свойства ПК, в 2 раза повысить ударную вязкость поШарпи при 20оС, в 3 раза увеличить стойкость к растрескиванию при сохранениифизико-механических характеристик на уровне исходного ПК.2.7 Ударопрочные пластики на основе смесей поликарбоната с АБСпластикамиСформулированные требования к выбору модификатора удара для ПКпозволяют расширить гамму полимеров-модификаторов, при этом появляетсявозможность дальнейшего усложнения многоуровневой организации структурыударопрочных пластиков и повышения ударных характеристик.106ДляповышенияударнойвязкостиПКиспользовалиограниченносовместимые полимеры, сополимеры стирола, акрилонитрила, полибутадиена илиполибутадиенстирола (АБС).СмесиПКссополимеромакрилонитрила,бутадиенаистиролапредставляют собой сложную многокомпонентную систему, включающуюматрицу ПК, сополимер стирола с акрилонитрилом, полибутадиен илиполибутадиенстирол, привитый на САН.Исследовано влияние содержания АБС марки 2020 (состав: 20,4 масс.
%бутадиенстирольного каучука, 28 масс. % акрилонитрила и 51,6 масс. % стирола)на структуру и свойства бинарных смесей.Проведены исследования морфологии фазовой структуры смесей ПК + АБСразного состава и ее изменение при разных временах и температурахтермообработки (термическая стабильность структуры).На рис. 2.17 приведена морфология структуры смесей ПК + АБС с разнымсодержанием полимера-модификатора.а)б)д)в)е)г)ж)Рис. 2.17 - Микрофотографии структуры поверхности разрушения образцовсмесей ПК+АБС а) ПК, б) АБС, в) ПК + 5 масс.
% АБС, г) ПК + 10 масс. % АБС,д) ПК + 20 масс. % АБС, е) ПК + 40 масс. % АБС и ж) ПК + 60 масс. % АБС107Структура характеризуется наличием нескольких фаз, что связано стрехфазной структурой АБС. Каждая фаза имеет четко выраженную границураздела и можно предполагать, что все компоненты несовместимы, однакорасслоения по границе раздела фаз не наблюдается (рис.
2.18).а)б)в)Рис. 2.18 - Микрофотографии поверхности разрушения литьевого образца смесиПК + 20 масс. % АБС 2020-30 при увеличении: а) х7500; б) х10000; в) х 30000Смеси ПК + АБС при содержании полимера до 40 масс. % являютсягетерогенными дисперсными системами с выраженной границей раздела фаз,которая затем переходит в взаимопроникающую структуру. При этом достигаетсядостаточно равномерное распределение частиц в объеме матрицы, размеркоторых составляет 0,5 – 3 мкм.
Частицы дисперсной фазы практически неотслаиваются от ПК матрицы при охлаждении системы.На рис. 2.19 показана структура тонкого среза с образца смеси ПК + АБСприоптимальномсодержаниидисперснойфазы(20масс.%)сдеформированными частицами при течении.a) увеличение в 15000 раз23Рис. 2.19 - Микрофотография тонкого среза литьевого образца смеси ПК +20 масс. % АБС (частицы бутадиенстирольного каучука - контрастированы).Увеличение х1500108Такая морфология приводит к повышению ударной вязкости смесей ПК +АБС до содержания 40 масс.
% дисперсной фазы. Переход структуры ПК + АБС сувеличениемсодержаниявзаимопроникающейАБСприводитболеек40масс.изменению%отхарактерадисперснойкпрорастаниямагистральной трещины и разрушения материала при ударных нагрузках.Таким образом, в смесях ПК + АБС реализуются два типа структуры взависимости от содержания модификатора удара: гетерогенная дисперснаяструктура с размытым межфазным слоем и взаимопроникающая структура.Наличие максимума на зависимости ударной вязкости от содержаниясополимера при 20 масс.
% АБС (рис. 2.20), является проявлением свойствгетерогенной дисперсной структуры, в которой непрерывной фазой матрицейявляется конструкционный термопласт - ПК, а дисперсной фазой – полимермодификатор (АБС).Рис. 2.20 - Зависимость ударной вязкости по Шарпи для системы ПК+АБС притемпературе 20оС (1-3) и -40оС (4) при разной форме надреза: литьевой (1),V- надрез (2, 4) и прямоугольный (3) от содержания АБСРасчеты показывают, что при содержании 20 масс. % АБС значенияобобщенных параметров структуры смеси ПК + 20 масс. % АБС (аср ≈ 2-4 мкм,аср/d ≈ 0,6-0,8 и Θ ≈ 0,61 об.д.) согласуются с данными, ранее полученными для109ударопрочных пластиков (УПС) с оптимальным содержанием полимерамодификатора.Характер адгезионного взаимодействия на границе раздела фаз в смесиоценивали косвенным методом по величине ослабления прочности спая влитьевыхизделиях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
