Среди многочисленных способов модифицирования структуры и свойств полимеров химическая модификация занимает особое место. Как путь создания материалов с улучшенным комплексом свойств этот способ получит развитие и в дальнейшем.
Одним из важных показателей при переработке полимерных композиции является их технологичность, которая на практике оценивается параметром показатель текучести расплава (ПТР). Известно что ПВХ-композиции характеризуется высокой вязкостью и для улучшения условий их переработки используют различные добавки (пластификаторы, лубриканты, модификаторы перерабатываемости) [1].
Целью настоящей работы являлась изучение возможности повышения текучести расплавов ПВХ-композиций введением в их состав малеинизированных 1,2-ПБ.
Измерение текучести расплава проводили в интервале температур 170-200°С и нагрузке 49Н. Использовали композицию следующего состава, м.ч.: ПВХ-100, ДОФ -50, ТОСС-0,2.
В качестве полимерных модификаторов использовали модифицированный малеиновым ангидридом низкомолекулярный и синдиотактический 1,2-ПБ с различным содержанием малеиновых групп. Полимерные модификаторы вводили в состав ПВХ композиции в количестве 0,5-2,5 м.ч.
Установлено, что введение в состав ПВХ-композиции малеинизированного 1,2-ПБ приводит к повышению значения ПТР полимера (рис. 2.). С увеличением содержания малеинизированного 1,2-ПБ в ПВХ-композиции ее текучесть закономерно возрастает. Так, при использовании МПБ (α=5,3%) увеличение содержания модификатора от 0,5 до 2,5 м.ч. приводит к повышению ПТР ПВХ-композиции при 200°С в 1,4 раза (рис.1.). По-видимому, при ведении малеинизированных 1,2-ПБ в ПВХ-композицию, наблюдается пластифицирующий эффект проявляющийся в повышении текучести расплава (табл. 2.).
Рис. 1. Зависимость ПТР ПВХ-композиции от температуры при различном
содержании в ПВХ композиции МПБ
(α=5,3%) м.ч.: 1 – 0; 2 - 0,5; 3 - 1,5; 4 - 2; 5 - 2,5.
Увеличение содержания малеиновых групп в МПБ, вводимом в состав ПВХ-композиции, приводит к снижению эффективности влияния полимера на текучесть пластифицированного ПВХ (табл. 1.).
При использовании МПБ (α=13,5%), при 200°С ПТР ПВХ-компаунда увеличивается до 22,1 г/10 мин, т.е. в 1,7 раза. Это меньше, чем при использовании МПБ с содержанием малеиновых групп 5,3% (ПТР возрастает до 26,2 г/10мин, т.е. в 2 раза).
Полученный результат можно объяснить увеличением термодинамического сродства (совместимости) малеинизированного 1,2-ПБ с ПВХ с увеличением количества малеиновых групп в 1,2-ПБ. Т.е. проявляется определенное пластифицирующее действие малеинизированного 1,2-ПБ по отношению к макромолекулам ПВХ. С повышением термодинамического сродства ПВХ и МПБ эффективность пластифицирующего действия последнего снижается.
Таблица 1.
Влияние содержания полимерного модификатора МПБ (α=13,5%)
на ПТР ПВХ-композиции
Температура, °С | ПТР, г/10 мин | ||||
содержание модификатора, м.ч. | |||||
0 | 0,5 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | |
170 | 0,1 | 0,1 | 0,2 | 0,2 | 0,5 |
180 | 0,2 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,6 |
190 | 2,5 | 2,9 | 3,5 | 4,2 | 5,3 |
200 | 13,2 | 14,1 | 15,3 | 18,2 | 22,1 |
Иные результаты были получены при использовании в качестве полимерного модификатора малеинизированного высокомолекулярного 1,2-СПБ (α=10,5%): ПТР ПВХ-композиции достигает максимального значения при введении МСПБ в количестве 0,5 м.ч., при дальнейшем увеличении содержания МСПБ наблюдается некоторое снижение текучести расплава ПВХ-компаунда.
Рис. 2.Зависимость ПТР ПВХ-композиции от температуры при различном
содержании MСПБ (α=10,5%), м.ч.: 1 – 0; 2 - 0,5; 3 - 1,5; 4 - 2; 5 - 2,5.
Таким образом, малеинизированный 1,2-СПБ целесообразно использовать в составе ПВХ-композиций в небольших количествах (<0,5 м.ч./100 м.ч. ПВХ).
Модификация полимера добавками малых количеств ограничено совместимых с ним малеинизированных 1,2-ПБ является эффективным методом регулирования реологических свойств ПВХ-материалов в широком температурном диапазоне.
Эффективность их действия зависит от содержания в ПВХ-композиции и количества малеиновых групп в МПБ: при модификации ПВХ малеинизированным НПБ значение ПТР полимера увеличивается прямо пропорционально содержанию модификатора, зависимость близка к линейной (рис. 3.). Повышение степени функционализации полибутадиена и увеличение, тем самым, его совместимости с ПВХ приводит к снижению эффективности влияния модификатора на реологические свойства ПВХ.
Рис.3. Зависимость ПТР модифицированных ПВХ-композиций от содержания малеинизированного 1,2-полибутадиена (1900С): 1 – МПБ (α=5,3%);
2 – МПБ (α=13,5%); 3-MJSR (α=10,5%).
При одинаковом содержании в ПВХ-композиции (2,5 м.ч.) эффективность влияния на текучесть расплава низкомолекулярного (α=13,5%) и высокомолекулярного (α=10,5%) малеинизированных ПБ, имеющих близкое содержание малеиновых групп, отличается несущественно (табл. 2.).
Таблица 2.
Зависимость ПТР ПВХ-композиции от температуры при различном
содержании малеиновых групп в ПБ
(содержание полимерного модификатора в ПВХ-композиции 2,5 м.ч.)
Температура, °С | ПТР, г/10 мин | |||
Исходная композиция | МПБ | MJSR (α=10,5%) | ||
(α=5,3%) | (α=13,5%) | |||
170 | 0,1 | 1,3 | 0,5 | 0,1 |
180 | 0,2 | 2,0 | 0,6 | 0,2 |
190 | 2,5 | 8,2 | 5,3 | 3,6 |
200 | 13,2 | 26,2 | 22,1 | 21,0 |
Таким образом, расплавы пластифицированного ПВХ, модифицированные малеинизированным ПБ, обладают меньшей вязкостью и могут перерабатываться в области более низких значений температур и напряжений сдвига по сравнению с исходным полимером. Это свидетельствует о возможности использования 1,2-полибутадиенов в составе пластифицированного ПВХ в качестве модификаторов перерабатываемости с целью снижения вязкости полимерного расплава и температуры переработки ПВХ-композиций.
Сочетание стабилизирующего эффекта малеинизированного ПБ с его пластифицирующим действием позволяет рекомендовать его для использования в составе пластифицированных ПВХ-композиций в качестве модификатора комплексного действия.
Список литературы:
1. Платэ Н.А., Литманович А.Д., Ноа О.В. Макромолекулярные реакции. М.: Химия, 1977. с.5,165.