Диссертация (1090114), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Полученные результаты согласуются соструктуройграничных слоев композиций ПК с модификаторами удара различных типов. Так,смеси ПК + АБС, имеющие структуру с размытой межфазной границей,характеризуются меньшим коэффициентом ослабления прочности спая (К = 1,051,27) по сравнению со смесью ПК + 5 масс. % ПЭНП (К=1,5-1,8).На рис. 2.21 приведены зависимости физико-механических характеристик итеплостойкости смеси ПК + АБС 2020-30 от содержания дисперсной фазы.Рис.
2.21 - Зависимость предела текучести при растяжении σт (1), относительногоудлинения при разрыве εр (2) и теплостойкости по Вика (3) для смеси ПК + АБСот содержания АБС 2020-30Показано, что введение АБС приводит к снижению комплекса физикомеханических свойств согласно аддитивному закону, за исключением ударнойвязкости. Независимо от типа образца и надреза, а также температуры испытания,зависимость ударной вязкости ПК + АБС от содержания АБС-пластика имеетэкстремум в области 20 масс.
%.110Оптимальнымкомплексомтехнологическихифизико-механическихсвойств, в том числе стойкости к удару, обладают смеси ПК + АБС, в которыхреализуется дисперсная структура с диффузионно размытой межфазной границей.В этом случае теория кавитационного разрушения ударопрочных смесейполимеров не работает, так как не наблюдается разрушений на границе разделафаз. В смеси ПК + АБС, по-видимому, работает механизм, связанный сзарождением и прорастанием крейз, а также появлением полос сдвига.
На этоуказывает и снижение ударной вязкости смеси при отрицательных температурахдо 25 кДж/м2 в отличие от смеси ПК + ПЭНП, где она практически сохраняется донизких температур на уровне 45 кДж/м2.При получении расплавов смесей ПК + АБС и эксплуатации изделий привысоких температурах в течение длительного времени структура на границераздела фаз может изменяться вследствие прохождения диффузионных процессоввограниченосовместимыхполимерах,чтоприведеткизменениюэксплуатационных характеристик.Термическую устойчивость структуры смесей ПК + АБС изучали притемпературе 135оС и времени отжига - 7 суток.На рис.
2.22 приведены морфологии структур смесей ПК + 20 масс. % АБС2020-30 при разной термической обработке образцов.ПриотжигеобразованиемнаблюдаетсясферолитныхпроцессструктуридокристаллизацииформированиефазыПКсупорядоченныхламиллярных слоев. В этом случае ударная вязкость смеси ПК + АБС снижаетсяпри сохранении комплекса физико-механических характеристик при растяжении.Можно предположить, что химический состав АБС может оказыватьвлияние на ударную прочность и комплекс физико-механических характеристиксмесей ПК + АБС.111а)б)Рис. 2.22 - Микрофотографии структуры ПК- АБС исходная (а), после отжига притемпературе 135оС в течение 7 суток (б)Химический и компонентный состав АБС-пластиков достаточно сложен,однако соотношение компонентов можно направленно изменять в процессесинтеза АБС:- АБС 2020-30 - 20,4 масс.
% бутадиенстирольный каучук, 28,0 масс. %акрилонитрила и 51,6 масс. % стирола;- АБС 1106-30 - 22,0 масс. % бутадиеновый каучук, 24,0 масс. %акрилонитрила и 57,4 масс. % стирола;- АБС М0905Л - 7,0 масс. % бутадиенстирольный каучук, 20,0 масс. %акрилонитрила и 73,0 масс.
% стирола.Ниже представлены данные по оценке влияния химического состава АБС наструктуру и свойства смесей ПК + АБС. На рис. 2.23 приведены кривыезависимости ударной вязкости по Шарпи с V-образным надрезом от содержанияАБС различного химического состава в ПК [96-97].112Рис. 2.23 - Зависимость ударной вязкости смеси ПК + АБС от содержания АБС1106-30 (1), АБС 2020-30 (2) и АБС М0905Л (3)При содержании ~ 20-25 масс. % АБС наблюдается максимум ударнойвязкости для смеси ПК+АБС, величина которого достигает 45 кДж/м2 присодержании 22 масс. % БК в АБС (АБС 1106-30) и затем снижается до 35 кДж/м2и 29 кДж/м2 при уменьшении содержания БК до 20,4 масс.
% (АБС 2020-30) и7 масс. % (АБС М0905Л), соответственно. Средний диаметр частиц дисперснойфазы при содержании 20-40 масс. % АБС 1106-30 составляет 0,3-0,5 мкм, а дляАБС 2020-30 (40 масс. %) формируется взаимопроникающая структура с низкойударной вязкостью.Такимобразом,изменениехимическогосоставаисоотношениякомпонентов в АБС – пластике позволяет увеличить ударную вязкость системыПК + АБС в 2 раза по отношению к ПК при оптимальном химическом составеполимера-модификатора и содержания дисперсной фазы.Изучение динамических механических свойств АБС-пластика марки 110630 (состав: бутадиена – 22 масс. %, акрилонитрила - 20,6 масс.
% и стирола 57,4 масс. %), марки 2020-30 (бутадиенстирола - 20,4 масс. %, акрилонитрила –28 масс. % и стирола - 51,6масс. %) и смесей ПК+АБС позволило установить, чторазличияопределяютсятемпературамииинтенсивностямипиков,113соответствующихнизкотемпературномупереходувобластитемпературстеклования бутадиенстирольного и бутадиенового каучука (рис.
2.24).Температурнаязависимостьтангенсамеханическихпотерь дляразличных марокАБС И смесейПК/АБС.1. ПК/АБС 20202. ПК/АБС 11063. АБС 20204. АБС 110628Рис. 2.24 - Температурная зависимость тангенса механических потерь дляАБС2020-30 (3) и АБС1106-30 (4) и смесей ПК + АБС: 1 – ПК + 20 масс. %АБС2020-30; 2 - ПК + 20 масс. % АБС 1106-30Для АБС 1106-30 температура низкотемпературного перехода на ~ 10 оСниже, а величина пика намного больше, чем для АБС 2020-30.Аналогичные результаты получены для смесей ПК + АБС по даннымдиэлектрических потерь и модуля потерь.Внизкотемпературнойобластирелаксационногоспектрадлятермодинамически несовместимых полимеров присутствуют 2 пика (рис.2.24):пик β - релаксации для полимерной матрицы ПК при -75оС и α - релаксацииполимера модификатора.
В области высоких температур пик α - релаксации длясмесей определяется полимерной матрицей ПК (+150оС) и САН (+100оС).Высокая молекулярная подвижность в низкотемпературной области,характерная для смеси ПК + АБС 1106-30 определяется химическим составом,соотношением компонентов и является основной причиной повышения ударнойвязкости в 2 раза для таких систем.Анализ термомеханических свойств исходных компонентов и смесейпоказал, что обе марки АБС-пластика имеют практически одинаковуюие в 15000 разв 24000 раз114температуру стеклования (Тст = 99-100оС), однако при более высокихтемпературах их поведение заметно различается.
Образец АБС 1106-30 имеетболее высокую температуру перехода в вязкотекучее состояние (153оС и 129°С,соответственно) и в два раза большую величину деформации в диапазоне от Тстдо Тт, чем АБС 2020-30 (табл. 2.13), что объясняется в основном природой исоотношением компонентов в АБС.Таблица 2.13 - Данные термомеханического анализа для смесей ПК + АБСп/пОбразецTстоС,САНTст°С,ПКTтек., °С12АБС 2020-30ПК+40масс. % АБС 2020-3099871291291303АБС 1106-30100-1534ПК+40масс. % АБС 1106-30931361595ПК-3-140157bСледует отметить, что структуры смесей ПК +АБС марки 1106-30 и 2020-30при одинаковом содержании компонентов (40 масс. %) существенно различаются(рис. 2.25).a,b) – увеличение в 15000 разc) – увеличение в 24000 разcb30a,b) – увеличение в 15000 разc) – увеличение в 24000а)разб)в)Рис. 2.25 - Микрофотографии поверхности скола смеси ПК + 40 масс.
% АБСмарки 1106-30: а, б – увеличение х15000; в - увеличение х24000cТак для системы ПК + 40b масс. % АБС-пластик марки 1106-30 формируетсядисперсная структура с размером частиц 0,3-0,5 мкм, а в случае АБС-пластикамарки 2020-30 образуется взаимопроникающая 30структура и ударная вязкостьрезко снижается.c115Этим можно объяснить различный ход кривых зависимости ударнойвязкости от содержания модификатора: для АБС 2020-30 характерен ярковыраженный максимум при 20-25 масс. %, а для АБС 1106-30 – этот максимумрасширяется до содержания 40 масс.
% включительно.Установлено, что изменение среднемассовой молекулярной массы (Мw)исходного ПК в диапазоне от 30000 до 45000 г/моль практически не оказываетвлияния на структуру и, как следствие, на ударную вязкость и физикомеханические свойства смеси ПК + АБС.Таким образом, величина ударной вязкости в смесях ПК + АБС-пластикопределяется микро- и макроструктурой, реализуемой в процессе получениясмеси, которая в основном зависит от содержания и химического состава АБСпластика, а также дифузионными процессами на границе раздела фаз.СмесиПК+АБС-пластикхарактеризуютсясочетаниемвысокихтехнологических, физико-механических и теплофизических свойств, в том числеповышенной по сравнению с ПК стойкостью к ударным нагрузкам (а уд =35-45 кДж/м2 при 20оС и 25 – 35 кДж/м2 при -40оС), растрескиванию, химическойстойкостью и текучестью расплава.2.7.1 Термостабилизация смесей ПК + АБС-сополимерыВ процессе смешения ПК с сополимером АБС в экструдере и последующейпереработки при 250-2600С могут протекать процессы термоокислительнойдеструкции, в первую очередь сополимера АБС, содержащего двойные связи.Термостабильность ПК при 2600С составляет 40 мин, что обеспечивает егохорошую переработку методами литья под давлением и экструзии.Проведенные эксперименты по определению термостабильности АБС исмесей ПК + АБС показали, что при 260оС в сополимере АБС протекаютпроцессы деструкции, приводящие к повышению вязкости (разветвление,сшивание) и снижению ПТР.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
