СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СМЕСЕЙ ПОЛИБУТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА И ПОЛИБУТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ-ПОЛИТЕТРАМЕТИЛЕНОКСИДНОГО БЛОК-СОПОЛИМЕРА, СОДЕРЖАЩИХ ДОБАВКИ УДЛИНИТЕЛЯ ЦЕПИ

The effect of diisocyanate chain extender (CE) on the rheological, and relaxation properties, as well as on the molecular weight and crystallizability, of poly(butylene terephthalate) (PBT) and thermoplastic polyester elastomer (TPEE) blends with the different-phase structure has been studied. It has been showed that CE in the amount of 0.2 up to 1.25 % leads to an increase in polyesters melt and solutions viscosity because of chain extending and cross-linking reactions. Values of high and low flow limits increase with increasing the CE concentration regardless of the phase structure of blends. It is revealed that СЕ decreases the polyesters melt-crystallization temperature; the crystallinity reduces simultaneously, which is indicative of the crystallization deceleration owing to a growth of the molecular weight.Исследовано влияние добавок диизоцианатного удлинителя цепи (УЦ) на изменение молекулярно-структурных характеристик, реологических и механических свойств смесей полибутилентерефталата (ПБТ) с полиэфирным термоэластопластом (ПТЭП), имеющих различную фазовую структуру.Показано, что введение добавок УЦ в количестве от 0,2 до 1,25 мас. % приводит к росту вязкости расплавов и растворов полиэфиров вследствие протекания в расплавах реакций удлинения цепи и межмолекулярного сшивания макроцепей. УЦ оказывает сильное влияние на характер деформационных кривых при растяжении как исходных полиэфиров, так и их смесей независимо от соотношения компонентов в них (фазовой структуры материалов). При увеличении его концентрации повышаются значения верхнего и нижнего пределов текучести и снижается различие в значениях данных показателей, т. е. зуб текучести постепенно вырождается. УЦ влияет также на кристаллизуемость как отдельных полиэфирных компонентов, так и их смесей. Общей тенденцией независимо от типа полиэфира и фазовой структуры смеси является снижение температуры кристаллизации, что обусловлено ограничением молекулярной подвижности вследствие роста молекулярной массы полиэфиров и интенсификации межцепных взаимодействий

УПРОЧНЕНИЕ ПОЛИАМИДА 6 ПРИ ГИБРИДНОМ НАПОЛНЕНИИ КОРОТКИМ БАЗАЛЬТОВЫМ ВОЛОКНОМ И НАНОГЛИНОЙ

The effect of additives of short basalt fibers (BF) and organoclay – a montmorillonite modified with surfactant (quaternary ammonium salt of hydrochloric acid, in which the nitrogen cation is associated with methyl, tallilnym and two hydroxyethyl hydrocarbon radicals) – on the structure and mechanical properties of polyamide 6 (PA6) has been studied. The component compounding was carried out in the PA6 melt by reactive extrusion (RE) using a twin-screw extruder (screw diameter D = 35 mm and L / D = 40). It was shown that at hybrid filling of PA6 with BF and organoclay, the synergistic enhancement of mechanical characteristics of the composites is observed. This effect is most pronounced at low concentration (15 wt %) of BF in the composite. Исследовано влияние на структуру и механические свойства полиамида 6 (ПА6) добавок коротких базальтовых волокон (БВ) и органоглины – монтмориллонита, модифицированного обработкой поверхностно-активным веществом (четвертичной аммонийной солью соляной кислоты, в которой катион азота связан с метильным, таллильным и двумя гидроксиэтильными углеводородными радикалами). Компаундирование материалов осуществляли в расплаве ПА6 методом реакционной экструзии (РЭ) при использовании двухшнекового экструдера с диаметром шнеков D = 35 мм и L / D = 40. Показано, что при гибридном наполнении БВ и органоглиной наблюдается синергическое усиление механических характеристик композитов, причем данный эффект наиболее ярко выражен при пониженной концентрации (15 масс. %) БВ в композите.

СМЕСИ АЛИФАТИЧЕСКИХ ПОЛИАМИДОВ С ФУНКЦИОНАЛИЗИРОВАННЫМИ ПОЛИОЛЕФИНАМИ: МЕЖФАЗНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ, ОСОБЕННОСТИ РЕОЛОГИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ РАСПЛАВОВ, СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

The effect of addition of functionalized polyolefins (fPO) in an amount of 28 wt. % – mixtures of polyethylene and copolymer of ethylene with higher olefin containing 0.43 and 0.77 wt. % grafted monomer having two carboxyl groups in its composition – to aliphatic polyamides PA6 and PA66 on the structural features, the rheological behavior of melts and the mechanical properties of mixed materials was investigated. The materials studied were prepared by reactive mixing of the components in a melt in an extrusion reactor. It is shown that mixtures of PA66/fPO are characterized by more significant changes in the characteristics under analysis compared with those based on PA6 when the concentration of a grafted monomer is varied. An abnormally sharp increase (by more than two decimal orders) of the melt viscosity of a mixture of PA66 with fPO containing 0.77 wt. % of the grafted monomer, compared with the viscosity of initial PA66, is due to the specificity of the interphase interactions in the mixtures.Исследовано влияние добавки 28 мас. % функционализированных полиолефинов (фПО) – смесей полиэтилена и сополимера этилена с высшим олефином, содержащих 0,43 и 0,77 мас. % привитого мономера, имеющего в своем составе две карбоксильные группы, к алифатическим полиамидам ПА6 и ПА66 на особенности структуры, реологическое поведение расплавов и механические свойства смесевых материалов. Исследуемые материалы получали методом реакционного смешения компонентов в расплаве в экструзионном реакторе-смесителе. Показано, что для смесей ПА66/фПО характерны более существенные изменения анализируемых характеристик по сравнению с таковыми на основе ПА6 при варьировании концентрации привитого мономера. Установлено аномально резкое повышение (более чем на два десятичных порядка) вязкости расплава смеси ПА66 с фПО, содержащем 0,77 мас. % привитого мономера, по сравнению с вязкостью исходного ПА66, что обусловлено спецификой межфазных взаимодействий в смесях

Смеси поликарбоната с полиэтилентерефталатгликолем: совместимость компонентов, реологические и механические свойства

The influence of the component ratio in the stabilized binary blends of amorphous polycarbonate (PC) and polyethylene terephthalate glycol (PET-G) on the compatibility of components, relaxation, rheological and mechanical properties was studied. The materials were prepared by reactive mixing of the components in the melt in a mixing rectifier based on a twin-screw extruder with unidirectional screw rotation. It is established that the components in the blends are mutually soluble over the entire range of their concentrations. The temperature of the а-process of relaxation (the glass transition temperature, Tg, in the mixtures) is in the interval between the values of TgPC = 148.3 °C, TgPET-G = 82.0 °C and obeys the Fox equation for single-phase blends. The mechanical characteristics of the mixtures change in a non-additive way when the concentration of the components is varied. In particular, in blends in which the PC content prevails, a significant increase in the upper yield limit is observed in comparison with the additive values, which, according to the relaxation spectrometry, is due to intense intermolecular interactions.Исследовано влияние соотношения компонентов в стабилизированных бинарных смесях аморфных поликарбоната (ПК) и полиэтилентерефталатгликоля (ПЭТ-Г) на совместимость компонентов, релаксационные, реологические и механические свойства. Материалы получали методом реакционного смешения компонентов в расплаве в ректоре-смесителе на базе двухшнекового экструдера с однонаправленным вращением шнеков. Установлено, что компоненты в смесях взаимно растворимы во всем диапазоне варьирования их концентраций. Температура a-процесса релаксации (температура стеклования, Тс, в смесях) находится в промежутке между значениями ТсПК = 148,3 °С и ТсПЭТ-Г = 82,0 °С и подчиняется уравнению Фокса для однофазных смесей. Механические характеристики смесей изменяются неаддитивно при варьировании концентрации компонентов. В частности, в смесях, в которых преобладает содержание ПК, наблюдается существенное повышение верхнего предела текучести по сравнению с аддитивными значениями, что по данным релаксационной спектрометрии обусловлено интенсивными межмолекулярными взаимодействиями

Влияние способа диспергирования модифицированного слоистого силиката на структуру и свойства смесевых композитов на основе полиамида и функционализированного полиолефина

The dependences of the structure and properties of polyamide 6 (PA6) with a functionalized polyolefin (FPO) mixtures on the dispersing method of organically modified clay Cloisite 30В (Cl30В) were studied. The concentration of Cl30B organoclay in PA6/fPO mixtures was constant and amounted to 3.0 wt.%, and the content of fPO varied from 10 to 50 wt.%. Compounding of the mixtures was carried out in the melt using a twin-screw extrusion reactor-mixer. Organoclay was introduced into the composition of the mixtures in two ways: simultaneously with all polymer components (one-stage process) and from the previously obtained Cl30B concentrate into fPO (two-stage process). It is established that the introduction of Cl30B organoclay into the composition of the PA6/fPO mixture using the two-stage technology makes it possible to obtain nanocomposites with increased yield strengths (5–6 %), tensile strength (9–15 %), and elongation at break (1.2–4 times) compared with nanocomposites prepared according to a single-stage technology. At the same time, nanocomposites obtained by a single-stage technology in which PA6 forms a dispersion medium, regardless of the type of incision and the test method, have higher impact resistance (up to 1.2 times) than materials prepared by the two-stage method. This is explained by differences in the degree of dispersion of the nanofiller and the level of interphase interactions between the polymer components and nanoparticles, as a result of which the crystallinity of the components in the mixtures changes, as well as the complex of their rheological and mechanical characteristics. It was also shown that Cl30B organoclay additives, irrespective to the method of its introduction, increase the thermal stability of PA 6/fPO mixtures in comparison with the initial PA6. The results can be used in the development of real technical nanocomposites with improved properties based on PA6 and fPO.Изучены зависимости структуры и свойств смесей полиамида 6 (ПА6) с функционализированным полиолефином (фПО) от способа диспергирования органомодифицированной глины Cloisite 30В (Cl30В). Концентрация органоглины Cl30В в смесях ПА6/фПО была постоянной и составляла 3,0 мас.%, а содержание фПО варьировали от 10 до 50 мас.%. Компаундирование смесей осуществляли в расплаве при использовании двухшнекового экструзионного реактора-смесителя. Органоглину в состав смесей вводили двумя способами: одновременно со всеми полимерными компонентами (одностадийный процесс) и из предварительно полученного концентрата Cl30В в фПО (двухстадийный процесс). Установлено, что введение органоглины Cl30B в состав ПА6/фПО смеси по двухстадийной технологии дает возможность получать нанокомпозиты с повышенными пределом текучести (на 5–6 %), прочностью при разрыве (на 9–15 %) и относительным удлинением при разрыве (в 1,2–4 раза) по сравнению с нанокомпозитами, приготовленными по одностадийной технологии. В то же время нанокомпозиты, полученные по одностадийной технологии, в которых дисперсионную среду образует ПА6, независимо от типа надреза и способа испытаний обладают более высокой стойкостью к удару (до 1,2 раза), чем материалы, приготовленные двухстадийным способом. Это объясняется различиями в степени диспергирования нанонаполнителя и уровне межфазных взаимодействий между полимерными компонентами и наночастицами, вследствие чего изменяются кристалличность компонентов в смесях, а также комплекс их реологических и механических характеристик. Также показано, что добавки органоглины Cl30B независимо от способа ее введения увеличивают термостабильность ПА6/фПО смесей по сравнению с исходным ПА6. Полученные результаты могут быть использованы при разработке реальных нанокомпозитов технического назначения с улучшенными свойствами на базе ПА6 и фПО

Влияние локализации органоглины на особенности структуры и свойства смесей полиамида 6 с функционализированными полиолефинами

The effect of 1.5 wt. % Cloisite 30B organoclay (Cl30B) containing the hydroxyethyl fragments in the surfactant structure on polyamide 6 (PA 6) / functionalized polyolefin (fPO) – a mixture of linear low-density polyethylene and ethylene copolymer with higher olefin – on the structure, mechanical and rheological properties of the materials was studied. The fPO concentration in the blends was varied from 15 to 50 wt. %. The fPO production and the blend compounding were carried out in melt using a twin-screw mixing reactor. The organoclay in the composition of the blends was introduced in two ways: simultaneously with all polymer components (one-step process) and with its preliminary localization in the PA 6 phase (two-step process). It was established that the complex of static and dynamic mechanical and also rheological characteristics of materials and the crystallisability of the components in the blends depend on the way of the Cl30B distribution in the PA6 and fPO phases, as well as on the phase structure of the blends. The organoclay localization mainly in the polyamide phase leads to a 1.3–3.0 time increase of the impact strength of the blends in which fPO forms a dispersed phase and increases their deformation capacity under tension up to 1.2 times regardless of the phase structure. The organoclay blends localized in the PA 6 phase have increased the values of melt flowability and mechanical loss angle tangent at the PA 6 a-relaxation transition and dynamic shear modulus in the temperature range from –100 to 150 °С compared to the materials produced by one-stage technology, which is explained by the blocking of organoclay amide and other polar groups in the structure of PA6 macromolecules in the polyamide phase and by a decrease as a result of this intensity of interfacial interactions with fPO.Изучено влияние добавок 1,5 мас. % органоглины Cloisite 30В (Cl30В), содержащей в составе поверхностно-активного вещества гидроксиэтильные фрагменты, к смесям полиамида 6 (ПА 6) с функционализированным полиолефином (фПО) – смесью линейного полиэтилена низкой плотности и сополимера этилена с высшим олефином – на структуру, механические и реологические свойства материалов. Концентрацию фПО в смесях варьировали от 15 до 50 мас. %. Получение фПО и компаундирование смесей осуществляли в расплаве при использовании двухшнекового реактора-смесителя. Органоглину в состав смесей вводили двумя способами: одновременно со всеми полимерными компонентами (одностадийный процесс) и при ее предварительной локализации в фазе ПА 6 (двухстадийный процесс). Установлено, что комплекс статических и динамических механических, а также реологических характеристик материалов, кристаллизуемость компонентов в смесях зависят от характера распределения Cl30В в фазах ПА 6 и фПО, а также фазовой структуры смесей. Локализация органоглины преимущественно в полиамидной фазе приводит к повышению в 1,3–3,0 раза ударной вязкости смесей, в которых фПО образует дисперсную фазу, и росту их деформационной способности при растяжении до 1,2 раз независимо от фазовой структуры. Смеси с органоглиной, локализованной в фазе ПА 6, обладают повышенными текучестью расплава и тангенсом угла механических потерь при α-релаксационном переходе ПА 6, а также пониженными значениями динамического модуля сдвига в диапазоне температур от –100 до 150 °С по сравнению с материалами, полученными по одностадийной технологии, что объясняется блокированием органоглиной амидных и других полярных групп в структуре макромолекул ПА 6 при ее локализации в полиамидной фазе и снижением вследствие этого интенсивности межфазных взаимодействий с фПО

АМОРФИЗАЦИЯ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА В СМЕСЯХ С ПЭТ-Г, СОДЕРЖАЩИХ УДЛИНИТЕЛЬ ЦЕПИ

The present article studies the structural features of relaxation, mechanical and rheological properties of blends of crystallizing PET and amorphous PET-G containing 0.9 wt. % of a diisocyanate chain extender (CE). The analyzed materials were obtained by melt mixing in a twin-screw reactor-mixer with one-sided rotation of screws. It was shown that at a concentration of PET-G in a blend of ≥70 wt. % by weight, the crystallization of PET added with CE is completely suppressed. According to relaxation spectrometry, PET and PET-G are compatible when they are mixed in melt. Исследованы особенности структуры релаксационных, механических и реологических свойств смесей кристаллизующегося ПЭТ и аморфного ПЭТ-Г, содержащих 0,9 мас. % диизоцианатного удлинителя цепи (УЦ). Анализируемые материалы получены смешением в расплаве в двухшнековом реакторе-смесителе с односторонним вращением шнеков. Показано, что при концентрации ПЭТ-Г в смеси ≥70 мас. % кристаллизация ПЭТ при добавлении УЦ полностью подавляется. По данным релаксационной спектрометрии ПЭТ и ПЭТ-Г совместимы при их смешении в расплаве.

Упрочнение полиэтилентерефталата при наполнении коротким стекловолокном и многостенными углеродными нанотрубками

The effect of hybrid filling of poly (ethylene terephthalate) (PET) with short glass fibers (GF) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) on the static and dynamic mechanical properties of composites, as well as the structural features and rheological behavior of melts were investigated. Compounding materials was carried out by the PET melt blending with the use of the reaction extrusion method. The studied composites contained from 15 to 60 wt. % GF, the concentration of MWCNTs was 0.5 and 1.6 wt. %. It was shown that the PET hybrid filling led to a synergistic increase in the strength, the elastic modulus and the dynamic shear modulus of composites under tension and bending in a wide temperature range. MWCNT additives intensified interfacial adhesion, had a nucleating effect on the crystallization of the binder, and increased its thermal stability.Исследовано влияние гибридного наполнения полиэтилентерефталата (ПЭТ) короткими стеклянными волокнами (СВ) и многостенными углеродными нанотрубками (МУНТ) на статические и динамические механические свойства композитов, а также особенности структуры и текучесть расплавов. Компаундирование материалов осуществляли смешением в расплаве ПЭТ методом реакционной экструзии. Исследуемые композиты содержали от 15 до 60 мас. % СВ, концентрация МУНТ составляла 0,5 и 1,6 мас. %. Показано, что при гибридном наполнении ПЭТ наблюдается синергическое повышение прочности и модулей упругости композитов при растяжении и изгибе, а также динамического модуля сдвига в широком интервале температур. Добавки МУНТ интенсифицируют межфазную адгезию, оказывают нуклеирующее влияние на кристаллизацию связующего, повышают его термостабильность

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ЭКСТРУЗИЯ В ТЕХНОЛОГИИ НАНОКОМПОЗИТОВ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ/ГЛИНА

Characteristic features of the structure and mechanical properties of nanocomposites based on polyethylene terephtalate (PET) and layered clay silicates (LCS) were studied. Na+-montmorillonite (not treated) and organoclay Cloisite 30B were used as LCS. The materials were compounded by means of the extrusion technology using a twin-screw extruder (the diameter of screws was equal to 35 mm, L / D = 40. The temperature of the main compounding zones was above the PET melting temperature for melt extrusion, and ≈50 °С and ≈100 °С below that temperature for low-temperature extrusion. It was found that the change from the regime of melt extrusion to that of low-temperature extrusion promoted the increase in the deformation-strength properties of the PET/clay nanocomposites. The X-ray diffraction analysis showed that the degree of nanoclay intercalation in the PET matrix increased with changing to the low-temperature extrusion regimes. The nanoclays appeared to cause a nucleating effect on the PET crystallization; this effect became stronger with higher degrees of polymer overcooling in the material cylinder of the extruder.Исследованы особенности структуры и механических свойств нанокомпозитов на основе полиэтилентерефталата (ПЭТ) и слоистых глинистых силикатов (СГС). В качестве СГС использованы исходный, не обработанный ПАВ, Na+-монтмориллонит и органоглина Cloisite 30B. Компаундирование материалов осуществляли по экструзионной технологии с использованием двухшнекового экструдера (диаметр шнеков 35 мм, L / D = 40) при температуре в основных зонах смешения, превышающей температуру плавления ПЭТ (экструзия в расплаве) и ниже этой температуры на ≈50 °С и ≈100 °С (низкотемпературная экструзия). Показано, что переход от режима, характерного для экструзии в расплаве, к низкотемпературной экструзии способствует повышению показателей деформационно-прочностных свойств нанокомпозитов ПЭТ/глина. По данным рентгеноструктурного анализа степень интеркалирования наноглин в матрице ПЭТ, особенно не обработанного ПАВ монтмориллонита, повышается при переходе к режимам низкотемпературной экструзии. Установлено нуклеирующее влияние наноглин на кристаллизацию ПЭТ, усиливающееся при повышении степени переохлаждения полиэфира в материальном цилиндре экструдера

ВЛИЯНИЕ МНОГОСТЕННЫХ НАНОТРУБОК НА ПРИВИВКУ ТРАНС-ЭТИЛЕН-1,2-ДИКАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ К МАКРОМОЛЕКУЛАМ ПОЛИОЛЕФИНОВ

A study was conducted on the effect of multiwalled carbon nanotubes (MWNT) on the course of free-radical grafting of trans-ethylene-1,2-dicarboxylic acid (TEDA) onto linear low-density polyethylene (LLDPE) and ethylene-propylene copolymer (cPP), containing ethylene units ≈ 7 wt%, using the reactive extrusion process. The extrusion reactor was the material cylinder of the twin-screw extruder TSSK-35/40 (screw diameter = 35 mm; L/D = 40; 10 independent heating zones).It was found that small amounts of MWNT (0.01–0.3 wt%) influence noticeably the monomer grafting onto macromolecules of LLDPE and cPP, as well as the structure, functionalized products’ mechanical properties, strength and high elasticity properties of their melts. The extent of MWNT influence depends on their concentration and PO-structure. It is shown that the monomer’s grafting efficiency can be raised with MWNT ≥ 0.1 wt% inhibit the secondary process of macromolecular cross-linking; in the case of cPP which mostly undergoes degradation during functionalization, the secondary reactions accelerate catalytically.Исследовано влияние многостенных нанотрубок (МУНТ) на протекание свободнорадикальной прививки транс-этилен-1,2-дикарбоновой кислоты к линейному полиэтилену низкой плотности (ЛПЭНП) и сополимеру этилена с пропиленом (сПП) с содержанием звеньев этилена ≈7 масс. %, осуществляемой методом реакционной экструзии. В качестве экструзионного реактора использовали материальный цилиндр двухшнекового экструдера TSSK-35/40 (диаметр шнеков 35 мм, L/D = 40, число независимых зон обогрева 10).Установлено, что малые добавки МУНТ (0,01–0,3 масс. %) оказывают заметное влияние на ход прививки мономера к макромолекулам ЛПЭНП и сПП, а также структуру, механические свойства функционализированных продуктов, прочность и высокоэластичность их расплавов. Степень влияния добавок МУНТ определяется их концентрацией и природой ПО. Показана возможность повышения эффективности прививки мономера при концентрации МУНТ в реакционной системе ≈0,05 масс. %.Для сшивающегося при свободнорадикальной прививке ЛПЭНП добавки МУНТ, вводимые в количестве ≥0,1 масс. %, ингибируют побочный процесс сшивания макромолекул, а для сПП, преимущественно деструктирующего при функционализации, наблюдается каталитическое ускорение побочных реакций