ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ПОЛИОЛЕФИНОВОЙ ФРАКЦИИ НА МОРФОЛОГИЮ И СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ СВЕРХВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНА

Е. Е. Старчак; Т. М. Ушакова; С. С. Гостев; В. Г. Крашенинников; Л. А. Новокшонова

doi:10.6060/rcj.2023674.4

Е. Е. Старчак Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ФИЦ ХФ РАН)
Т. М. Ушакова Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук
С. С. Гостев Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук
В. Г. Крашенинников Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук
Л. А. Новокшонова Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук

DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2023674.4

Ключевые слова: сверхвысокомолекулярный полиэтилен, полимерные композиции, морфология, деформационно-прочностные свойства

Аннотация

Исследовано влияние структуры полимерной фракции на физико-механические свойства бимодальных реакторных полимерных композиций на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Композиции включали 30 масс. % модифицирующих полимерных фракций. Это введенные в композиции непосредственно в синтезе линейный полиэтилен высокой плотности с молекулярной массой 160, 120 и 48 кг/моль и разветвленные сополимеры этилен/гексен-1 с содержанием гексена-1 6,3 и 8 мол.%. Методом ДСК изучены теплофизические свойства материалов. Присутствие линейных низкомолекулярных полиэтиленовых фракций с повышенной кристалличностью (62 – 83%) в композициях со сверхвысокомолекулярным полиэтиленом с низкой степенью кристалличности (52.5%) приводит к резкому повышению содержания в материалах кристаллической фазы. Композиции с разветвленными сополимерными фракциями имеют более низкую степень кристалличности (28.4 и 23%). Обнаружена корреляция между содержанием кристаллической фазы и величинами модуля упругости при растяжении реакторных композиций. Для композиций, включающих линейные низкомолекулярные полиэтилены, наблюдается резкое повышение этого показателя до 1100 – 1535 МПа относительно немодифицированного сверхвысокомолекулярного полиэтилена (733 МПа) с приближением к величинам, характерным для чистых полиэтиленов (1230 – 1670 МПа). Сополимерные фракции вызывают снижение модуля упругости до 151 – 345 МПа. Изученные композиции демонстрируют достаточно высокие прочностные свойства. Величины относительного удлинения при разрыве превышают эту характеристику немодифицированного сверхвысокомолекулярного полиэтилена (550±36%) и меняются в диапазоне от 560±14 до 850±22%. Введение модифицирующих полимерных фракций привело к появлению текучести композиций на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена.

Литература

Patel K., Chikkali S.H., Sivarama S. Prog. Polym. Sci. 2020. V. 109. P. 101290-101319. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2020.101290.

Tran H.Q, Brookhart M., Daugulis O.J. J. Am. Chem. Soc. 2020. V. 142. N 15. P. 7198-7206. DOI: 10.1021/jacs.0c02045.

Antonov A.A., Bryliakov K.P. Eur. Polym. J. 2021. V. 142. P. 110162-110187. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2020.110162.

Liang P., Chen Y., Ren C., Chen M., Jiang B., Wang J., Yang Y., Li W. Efficient Ind. Eng. Chemy. Res. 2020. V. 59. N 45. P. 19964-19971. DOI: 10.1021/acs.iecr.0c04097.

Lim K. L. K., Ishak Z.A., Ishiaku U.S., Fuad A.M.Y., Yusof A.H., Czigany T., Pukanszky B., Ogunniyi D.S. J. Appl. Polym. Sci. 2005. V. 97. P. 413–425. DOI: 10.1002/app.21298.

Lucas A., Ambrósio J.D., Otaguro H., Costa L.C., Agnelli J.A.M. Wear. 2011. V. 270. P. 576–583. DOI: 10.1016/j.wear.2011.01.01.

Ahmad M., Wahit M. U., Kadir M. R. A., Dahlan K. Z. M., Jawaid M. J. Polym. Eng. 2013. V. 33. N 7. P. 599–614. DOI 10.1515/polyeng-2012-0142.

Gonzalez J., Rosales C., Gonzalez M., Leon N., Escalona R., Rojas H. J Appl. Polym. Sci. 2017. V. 34. N 26. P. 44996–45008. DOI: 10.1002/APP.44996.

Ronca S., Forte G., Ailianou A., Kornfield J. A., Rastogi S. ACS Macro Lett. 2012. V. 1. P. 1116. DOI: 10.1021/mz300369x.

Chen Y., Zou H., Liang M., Liu P. J. Appl. Polym. Sci. 2012. V. 129. № 3. P. 945–953. DOI: 10.1002/app.38374.

Adhikari R., Godehardt R., Lebek W., Michler G. H. J. Appl. Polym. Sci. 2007. V. 103. P. 1887–1893. DOI: 10.1002/app.25405.

Lafleur S., Berthoud R., Ensinck R., Cordier A., Cremer GDe., Philippaerts A., Bastiaansen K., Margossian T., Severn J.R. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 2018. V. 56. N 15. P. 1645-1656. DOI: 10.1002/pola.29037.

Ruff M., Lang C., Paulik R.W. Macromol. React. Eng. 2013. V. 7. N 7. P. 328-343. DOI: 10.1002/mren.201200077.

Ushakova T.M., Starchak E.E., Krasheninnikov V.G., Shcherbina M.A., Gostev S.S., Novokshonova L.A. J. Appl. Polym. Sci. 2022. V. 139. N 16. P. 52000-52011. DOI: 10.1002/app.52000.

Stürzеl M., Mihаn S., Mülhаuрt R. Сhеm. Rеv. 2016. V. 116. N 3. P. 1398-1433. DOI: 10.1021/acs.chemrev.5b00310.

Ushakova T.M., Starchak E.E., Gostev S.S., Grinev V.G., Krasheninnikov V.G., Gorenberg A.Ya., Novokshonova L.A. J. Appl. Polym. Sci. 2020. V. 137. N 38. P. 49121-49130. DOI: 10.1002/app.49121.

Ushakova T., Gostev S., Starchak E., Krasheninnikov V., Grynev V., Kudinova O., Novokshonova L. Iran. Polym. J. 2023. V. 32. N 5. P. 523-531. DOI: 10.1007/s13726-023-01141-4.

Ushakova T.M., Starchak E.E., Krasheninnikov V.G., Grinev V.G., Ladygina T.A., Novokshonova L.A. T.M. J. Appl. Polym. Sc. 2014. V. 131. N 8. P. 40151-40158. DOI: 10.1002/APP.401519.

Ehrenstein G.W., Riedel G., Trawiel P. Thermal analysis of plastics, Carl Hanser Verlag, Munich. 2004. P. 236. DOI: 10.3139/9783446434141.006